Tìm hiểu về Công nghệ Blockchain (Phần 1)

Trong những năm gần đây, công nghệ Blockchain đã nhận được sự chú ý và kỳ vọng gần như chưa từng có. Ban đầu được phát triển như nền tảng của mạng Bitcoin nhằm quản lý các giao dịch tài chính, Blockchain dần được xem như một “liều thuốc vạn năng” có thể giải quyết nhiều vấn đề khác nhau, từ quản lý khủng hoảng người tị nạn, quản lý năng lượng cho đến theo dõi chuỗi cung ứng thực phẩm.

Tài liệu này nhằm tìm hiểu sâu về công nghệ Blockchain, giúp người đọc hiểu rõ lịch sử hình thành, các nguyên lý cơ bản, cũng như các thành phần cấu thành và các mô hình triển khai thương mại hiện nay.

Mục tiêu của tài liệu là giúp người đọc nắm bắt chi tiết về công nghệ này để có thể nhìn nhận rõ góc nhìn về khả năng ứng dụng Blockchain trong các trường hợp sử dụng cụ thể của công nghệ quảng cáo (Advertising Technology), hiểu rõ các lựa chọn công nghệ hiện có và hiểu được các tác động về kinh doanh và vận hành khi triển khai giải pháp Blockchain

Giới thiệu – Công nghệ Blockchain

Ngày nay, nhiều bài viết thường đặt tiêu đề rằng “Blockchain là một giải pháp đang đi tìm vấn đề để giải quyết”. Điều này phản ánh thực tế rằng công nghệ Blockchain đã phát triển từ Bitcoin, sang Ethereum, rồi đến nhiều giao thức và ứng dụng khác không chỉ trong lĩnh vực tài chính mà còn trong nhiều ngành công nghiệp khác như truyền thông và công nghệ quảng cáo.

Blockchain ban đầu được phát triển để giải quyết một vấn đề rất cụ thể: lưu trữ và chuyển giao tài sản số giữa hai bên ngang hàng (peer-to-peer) mà không cần đến trung gian.

Khi thế giới chuyển dần sang việc biểu diễn tài sản dưới dạng số, các giao dịch kỹ thuật số chỉ có thể được quản lý theo hai cách: Thông qua các tổ chức trung gian bên thứ ba như ngân hàng hoặc hệ thống xử lý thẻ tín dụng – đây là cách chúng ta đang sử dụng hiện nay.
Hoặc thông qua các mạng lưới giống Bitcoin, nơi các giao thức được xác định rõ ràng để xác thực danh tính các bên, kiểm tra tài sản họ sở hữu và xác minh giao dịch giữa các bên.

Vậy làm thế nào để Blockchain đảm bảo các giao dịch số diễn ra chính xác mà không cần trung gian kiểm soát?

Trong hệ thống trung gian, chẳng hạn như ngân hàng, các giao dịch được xử lý theo đúng thứ tự phát sinh. Nhờ vậy, tại bất kỳ thời điểm nào, ngân hàng cũng biết được giá trị tài sản của mỗi khách hàng trong hệ thống của mình và có thể xác nhận tính hợp lệ của giao dịch một cách chính xác.

Trong Blockchain, nhiệm vụ này được thực hiện bởi những người tham gia mạng lưới. Họ giải các bài toán mật mã (cryptographic puzzles) và thêm một giao dịch mới vào chuỗi các giao dịch trước đó theo đúng thứ tự. Tập hợp các giao dịch này được gọi là một “khối” (block).

Phần lớn những người tham gia trong mạng phải đồng thuận về tính hợp lệ của khối này bằng cách tiếp tục thêm các khối mới vào chuỗi các khối (Blockchain). Vì các khối sau phụ thuộc vào các khối trước đó, nên không thể sửa đổi hoặc xóa một khối đã được ghi nhận. Chính vì vậy Blockchain được xem là bất biến (immutable).

Mọi giao dịch đều hiển thị cho tất cả người tham gia mạng, cho phép họ kiểm tra liệu người gửi có thực sự sở hữu tài sản như đã khai báo hay không. Nhờ đó, không cần đến bên trung gian thứ ba. Điều này được thực hiện thông qua việc chia sẻ một cơ sở dữ liệu hoặc sổ cái giao dịch (ledger), trong đó mỗi người dùng về lý thuyết đều có thể lưu giữ một bản sao của toàn bộ lịch sử giao dịch. Vì vậy, Blockchain được gọi là sổ cái phân tán (distributed ledger).

Mặc dù nhiều người thường hiểu blockchain như một cơ sở dữ liệu, nhưng thực tế nó phức tạp hơn nhiều so với một cơ sở dữ liệu thông thường. Blockchain là sự kết hợp của cơ sở dữ liệu phân tán hoặc được chia sẻ, cơ chế cấp quyền truy cập công khai hoặc riêng tư để lưu trữ và truy xuất giao dịch, các cơ chế đồng thuận để xác nhận và ghi nhận giao dịch, việc sử dụng mật mã học để xác thực danh tính, một đơn vị tiền tệ hoặc token để duy trì hệ thống và thưởng cho những người cung cấp tài nguyên vận hành mạng, khả năng lưu trữ giá trị của tài sản và hợp đồng thông minh (smart contracts) giúp tự động thực thi điều kiện hoặc quy trình

Nhờ các thành phần này, Blockchain có thể được ứng dụng trong nhiều trường hợp khác nhau không chỉ giới hạn trong tiền tệ hay Bitcoin. Ví dụ, giao thức Ethereum bổ sung khả năng chạy các chương trình ngang hàng, hợp đồng và ứng dụng phi tập trung, từ đó cho phép Blockchain được sử dụng trong nhiều hoạt động khác ngoài việc chuyển tiền.

Trong tài liệu này, chúng ta sẽ tiếp tục tìm hiểu chi tiết các thành phần, khái niệm và yếu tố vận hành của công nghệ Blockchain.

Công nghệ Sổ cái Phân tán (Distributed Ledger Technologies – DLT)

Công nghệ sổ cái phân tán (DLT) là tiền đề của Blockchain. Hiểu về DLT là điểm khởi đầu tốt để tiếp cận Blockchain, thậm chí có thể xem Blockchain là một dạng triển khai của DLT.

Theo định nghĩa, sổ cái (ledger) là hệ thống ghi chép toàn bộ các giao dịch của một doanh nghiệp hoặc tổ chức. Từ khi nền văn minh loài người hình thành, sổ cái đã được sử dụng để ghi lại các giao dịch kinh tế như quyền sở hữu tài sản, hợp đồng, thanh toán hàng hóa và dịch vụ. Trong mô hình sổ cái tập trung, một tổ chức duy nhất chịu trách nhiệm quản lý và đảm bảo tính chính xác của dữ liệu. 

Ngược lại, sổ cái phân tán hoạt động như một mạng lưới, trong đó những người tham gia cùng nhau xác nhận các giao dịch. Dữ liệu được sao chép trên nhiều hệ thống khác nhau và không tồn tại một cơ sở dữ liệu trung tâm duy nhất. Mỗi người dùng hoặc máy tính trong mạng DLT phải tự đưa ra quyết định của mình, sau đó bỏ phiếu để xác định phiên bản đúng của bản ghi giao dịch.Khi đạt được sự đồng thuận, sổ cái sẽ được cập nhật với thông tin giao dịch mới. Tất cả người tham gia trong mạng đều duy trì một bản sao của sổ cái.

Hệ thống này không có chủ sở hữu hay quản trị viên trung tâm, dữ liệu được lưu trữ và chia sẻ giữa tất cả các thành viên của mạng và mọi thay đổi đều được cập nhật ngay lập tức trên tất cả các bản sao. DLT có thể được sử dụng để ghi nhận nhiều loại dữ liệu khác nhau như dữ liệu điện tử, giao dịch tài chính, dữ liệu pháp lý hoặc dữ liệu vật lý. Tính bảo mật và độ chính xác của sổ cái phân tán được đảm bảo thông qua mã hóa (cryptography).

Cơ sở dữ liệu và ứng dụng phi tập trung

Sổ cái công khai và sổ cái riêng tư

Cơ sở dữ liệu và ứng dụng phi tập trung thực ra đã tồn tại từ lâu. Một số ví dụ phổ biến về ứng dụng phi tập trung gồm BitTorrent, IPFS hoặc các hệ thống chia sẻ dữ liệu như eMule dùng cho âm nhạc và nội dung truyền thông.
Các hệ thống phân tán thường có một số đặc điểm chung như khả năng mở rộng quy mô bằng cách bổ sung thêm các nút (nodes), khả năng phân phối tải dữ liệu giữa các nút và khả năng xác minh nội dung được sao chép trên nhiều nút trong mạng.

Ai có thể tham gia vào mạng DLT?

Mỗi mạng DLT đều có giao thức riêng quy định quy tắc tham gia mạng, cách xác minh giao dịch và cách duy trì sổ cái. Việc tham gia mạng có thể ở dạng công khai hoặc riêng tư. Trong DLT công khai, bất kỳ ai cũng có thể tham gia mạng. Trong DLT riêng tư, chỉ những đối tượng được cấp quyền mới được tham gia.

Sổ cái công khai (Public)

Những ví dụ phổ biến của sổ cái phân tán công khai là Bitcoin và Ethereum.

Ưu điểm của chuỗi công khai là không một cá nhân hay tổ chức nào có thể dễ dàng kiểm soát toàn bộ hệ thống và đưa vào các giao dịch gian lận. Một phần tính bảo mật của sổ cái công khai đến từ việc bất kỳ ai cũng có thể kiểm tra các giao dịch hiện tại và lịch sử giao dịch, mà không cần phụ thuộc vào trung gian.

Một nhóm sổ cái công khai khác bao gồm ZCash và Monero. Các hệ thống này dù công khai và có thể kiểm chứng nhưng lại bảo vệ hoàn toàn quyền riêng tư: chỉ những bên tham gia giao dịch mới có thể xem nội dung của giao dịch đó.

Cả hai nhóm sổ cái công khai này đều sử dụng các cơ chế đồng thuận phân tán cao, như: Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS). Những cơ chế này yêu cầu token hoặc tiền điện tử để tạo động lực kinh tế cho việc bảo vệ mạng. Tuy nhiên, do số lượng nút mạng lớn, tốc độ xử lý giao dịch của các sổ cái công khai hiện nay thường chỉ khoảng 15 giao dịch/giây.

Sổ cái riêng tư (Private)

Một nhóm sổ cái phân tán khác là sổ cái riêng tư như Quorum và Hyperledger. Các sổ cái riêng tư có những đặc điểm như hoàn toàn an toàn trước những người tham gia không được cấp quyền, dữ liệu giao dịch được giữ bí mật và chỉ những thành viên trong mạng mới có quyền truy cập. Tuy nhiên, do số lượng các nút xác thực tham gia mạng ít hơn, hệ thống có nguy cơ cao hơn trước các cuộc tấn công 51%.

Các sổ cái riêng tư thường sử dụng các cơ chế đồng thuận ít phân tán hơn, chẳng hạn: Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT), Raft và Paxos. Những cơ chế này không yêu cầu token hay tiền điện tử để vận hành. Nhờ số lượng nút ít hơn, tốc độ xử lý giao dịch của sổ cái riêng tư có thể cao hơn nhiều so với sổ cái công khai, có thể đạt tới khoảng 20.000 giao dịch/giây, tùy thuộc vào số lượng nút tham gia.

Nguồn: IAB Tech Lab