Chú ý: Bài viết này là bản hướng dẫn tổng quan và không nặng về lý thuyết cho biết cách thức hoạt động của Blockchain. Để tìm hiểu thêm hướng dẫn có tính kỹ thuật hơn về cách thức hoạt động của Blockchain, vui lòng đọc bài viết Nguyên lý hoạt động của Blockchain.
Trong bài viết trước, Otis đã giới thiệu về khái niệm công nghệ Blockchain kèm giới thiệu rất ngắn gọn rằng công nghệ này có thể được sử dụng để thay thế các đơn vị trung gian trong giao dịch như thế nào.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ đi sâu vào chi tiết và các ví dụ về cách thức hoạt động của Blockchain.
Lấy ví dụ về thư viện sách, bạn sẽ thấy thư viện là đơn vị trung gian lưu trữ cơ sở dữ liệu trung tâm của người mượn sách.
Nếu ai đó đã mượn cuốn sách mà bạn muốn mượn, bạn có thể yêu cầu thư viện thông báo cho bạn biết khi nào cuốn sách được trả về, nhưng thư viện sẽ không cung cấp cho bạn thông tin về người đang mượn cuốn sách đó.
Người mượn cuốn sách đó có thể ở ngay phố nhà bạn, gần thư viện hơn, tuy nhiên bạn không thể đến nhà họ để hỏi xem bạn có thể mượn cuốn sách từ họ không. Thư viện lưu trữ cơ sở dữ liệu trung tâm tất cả các thông tin sách được mượn, nhưng không chia sẻ cho các thành viên.
Bây giờ, hãy tưởng tượng một thư viện chung nơi bạn có thể đóng góp sách cho người khác mượn. Bạn có thể có nhiều sách mà người khác muốn mượn; ngược lại, người khác có nhiều sách bạn muốn mượn.
Trong ví dụ về thư viện chung, mọi người có thể tham gia và khi họ mượn sách, họ cũng có thể cho người khác mượn sách mà không cần phải mang trả lại thư viện hay chủ sở hữu cuốn sách.
Bạn sẽ lưu trữ hồ sơ những người mượn sách, cuốn nào của họ và ai là chủ sở hữu của cuốn sách như thế nào?
Hồ sơ bạn cần lưu trữ không chỉ là sách của bạn mà còn là sách của những người khác trong thư viện chung. Bạn cần ghi một hồ sơ hiện có của mọi người trong thư viện, chủ sở hữu, sách đang cho mượn và ai đang mượn.
Bạn có thể phân công một người trong nhóm ghi chép hồ sơ, nếu không bạn có thể áp dụng mô hình cơ sở dữ liệu trung tâm và thư viện thông thường.
Cách này có vẻ khá phức tạp nên đến lúc này, bạn có thể đang tự hỏi bản thân rằng tại sao mình lại chọn tham gia thư viện chung này trong khi mình chỉ cần lấy sách từ Kindle.
Đây là tình huống mà những lợi thế của công nghệ Blockchain thực sự vượt lên các cơ sở dữ liệu truyền thống.
Blockchain có thể cung cấp một cơ sở dữ liệu phân tán, phi tập trung toàn bộ sách trong thư viện.
Với cơ sở dữ liệu phi tập trung, mọi người trong thư viện có thể truy cập hồ sơ. Họ sẽ thấy tất cả sách trong thư viện, chủ sở hữu ban đầu, người đang mượn sách, họ còn biết liệu họ có tiếp tục cho mượn cuốn sách đó nữa không.
Mỗi lần một cuốn sách trong thư viện chung được ai đó mượn, tất cả hồ sơ sách trong cơ sở dữ liệu mà mọi người truy cập đều sẽ được cập nhật. Không cần đến tổ chức hoặc cơ sở dữ liệu trung tâm để thực hiện hoạt động này, mọi người tự ghi chép dữ liệu.
Bạn có thể điều hành một thư viện mà không cần tổ chức bên ngoài hoặc cơ sở dữ liệu trung tâm vận hành.
1. Tại Sao Lại Gọi Là Blockchain
Trong ví dụ về thư viện, mỗi khi một cuốn sách được mượn đi, một giao dịch sẽ được khởi tạo. Có rất nhiều giao dịch diễn ra cùng lúc, vì thế những giao dịch này sẽ được tập hợp lại rồi đưa vào một khối mới.
Khối mới này được đưa vào "phía trên" khối trước đó bằng cách thêm chỉ dẫn đến khối trước đó, liên kết chúng với nhau.
Chẳng hạn:
- Khối 10 liên kết với khối 9
- Khối 9 liên kết với khối 8
- Khối 8 liên kết với khối 7 v.v…
Bằng cách liên kết các khối này lại với nhau, một chuỗi (chain) các khối (block) được tạo ra, vì thế có tên là "Blockchain". Mỗi khối mới đều chỉ dẫn tới khối trước đó, khối đó lại dẫn tới khối trước nữa, và cứ thế ngược về thời điểm bắt đầu.
Trong ví dụ thư viện, bất cứ ai cũng có thể tới khối mới nhất trong chuỗi. Họ có thể xem xét mọi cuốn sách đang được mượn và ai đang mượn. Sau đó, họ có thể quan sát các giao dịch trong khối trước đó, xem ai đã mượn sách trước họ, cứ như thế ngược về khối khởi đầu xem ai là chủ sở hữu.
2. Thay Đổi Giao Dịch Và Khối Sau Khi Thêm
Các khối được thêm vào chuỗi sẽ không thể bị can thiệp hoặc sửa đổi, các khối sẽ được bổ sung vĩnh viễn vào Blockchain. Vì mỗi khối liên kết với khối trước đó, nếu một ai đó muốn gian lận bằng cách thay đổi một giao dịch, họ sẽ phải thay đổi toàn bộ các khối trước và sau khối đó.
Mạng lưới Bitcoin ước tính rằng sau khi 6 khối được bổ sung vào trên một khối, sẽ không thể thay đổi bất kỳ một giao dịch nào trong khối đó vì không đủ công suất tính toán cần thiết để thực hiện thay đổi.
Nếu một giao dịch diễn ra trong khối số 10, thì ngay khi Blockchain đạt tới khối số 16, sẽ không thể thay đổi các giao dịch trong khối 10.
Số các khối trên của một giao dịch cũng có thể được coi là các xác nhận, một số công ty sẽ chờ đủ 6 xác nhận trước khi chấp thuận một thanh toán để đảm bảo rằng giao dịch trong Blockchain sẽ không bị thay đổi.
3. Giao Dịch Lặp Chi
Để hiểu một vấn đề khác mà Blockchain phải xử lý, hãy xem xét ví dụ thư viện trong hoàn cảnh ai đó muốn lợi dụng cơ chế thư viện chung bằng cách lấy trộm sách.
Mỗi khi một cuốn sách được mượn đi, một giao dịch chờ xử lý xuất hiện, giao dịch này được gửi tới mọi người trong mạng lưới để kiểm nhận và bổ sung vào Blockchain. Người tập hợp giao dịch đó với những giao dịch chờ xử lý khác rồi bổ sung một khối giao dịch hợp lệ vào chuỗi sẽ nhận được phần thưởng.
Khối giao dịch mới được bổ sung vào chuỗi nên cơ sở dữ liệu của mọi người được cập nhật một hồ sơ giao dịch.
Mọi người trong mạng lưới có thể thấy ai sở hữu mỗi khối và người họ mượn sách. Vì mọi người biết ai sở hữu mỗi khối, toàn bộ mạng lưới có thể thấy liệu có ai không trả sách hoặc tình huống đang diễn ra tại mọi thời điểm.
4. Trao Đổi Giá Trị Trong Blockchain
Chúng ta hãy thêm một yếu tố vào thư viện chung này, mỗi khi ai đó mượn một cuốn sách, họ trả cho người họ mượn sách một đồng "bookcoin".
Giả định rằng một người có thể chỉ cho người khác mượn sách để kiếm lợi nhuận, họ sẽ phải trả 1 bookcoin nếu mượn sách và nhận được 1 bookcoin khi cho mượn sách. Để kiếm lợi nhuận, họ sẽ cần cho mượn sách nhiều hơn số sách họ mượn.
Lâm Lén Lút tham gia thư viện chung. Anh ta tham gia bất chấp các thành viên khác nghi ngờ rằng anh ta sẽ làm gì đó vụng trộm lén lút.
Dù sao thì, Sam Lén Lút vẫn đóng góp cuốn Lão Hạc vào thư viện, ai đó mượn cuốn sách này trong thư viện nên anh ta nhận được 1 bookcoin.
Vốn là một người hay vụng trộm, anh ta nảy ra kế hoạch thử nghiệm mượn nhiều sách hơn khả năng chi trả bookcoin của anh ta.
Lâm Lén Lút mượn cuốn Chí Phèo của Dũng. Sau đó, Lâm Lét Lút nhanh chóng đi mượn cuốn Đời Thừa của Thảo.
Hai giao dịch đồng thời được tạo ra trong mạng lưới. Giao dịch đầu tiên được truyền tới mọi người trong mạng lưới để công nhận hành động cho mượn cuốn Chí Phèo và rằng Lâm Lén Lút phải trả 1 bookcoin cho Dũng vì đã mượn cuốn đó.
Giao dịch này được mọi người trong mạng lưới chấp nhận là hợp lệ và họ thêm vào một khối mới, khối này cũng được bổ sung vào Blockchain:
Lâm Lén Lút trả 1 bookcoin cho Dũng
Sau khi giao dịch này thông qua, mạng lưới nhận được giao dịch tiếp theo cần công nhận:
Lâm Lén Lút trả 1 bookcoin cho Thảo
Mạng lưới kiểm tra số dư bookcoin của Lâm Lén Lút và phát hiện ra anh ta chỉ có 1 bookcoin, và anh ta đang cố gắng tạo ra bản sao chép đồng tiền này để thử đánh lừa mạng lưới.
Vì mạng lưới mở và mọi người đều có một bản hồ sơ, họ có thể truy nguyên toàn bộ giao dịch. Họ có thể thấy thời điểm nào Lâm Lén Lút nhận được 1 bookcoin vì cho mượn sách của mình để số dư tài khoản bookcoin của anh ta bằng 1.
Anh ta không có 2 bookcoin để trả và mọi người trong mạng lưới có thể thấy rõ điều đó. Phần lớn mọi người trong mạng lưới đồng thuận rằng giao dịch này không hợp lệ. Họ không cho phép anh ta mượn cuốn sách thứ hai và hoạt động thanh toán này bị gắn nhãn không hợp lệ. Giao dịch này bị từ chối và không được bổ sung vào Blockchain.
5. Đồng Thuận Phân Tán
Trong ví dụ kể trên, đại đa số thành viên trong mạng lưới cần đồng thuận rằng một giao dịch hợp lệ để giao dịch diễn ra, khái niệm này được gọi là Đồng Thuận Phân Tán.
Sẽ không có khả năng toàn bộ thành viên trong hệ thống đồng thuận vì sẽ có những người trong hệ thống cố gắng thực hiện giao dịch lặp chi, đánh lừa hệ thống bằng cách cố gắng công nhận giao dịch ảo hợp lệ.
Đối với nhiều Blockchain, ngưỡng đồng thuận là hơn 50%, nếu có trên 50% thành viên trong mạng lưới đồng thuận rằng một giao dịch hợp lệ, giao dịch đó được công nhận là hợp lệ.
Đây là cách thức thông thường mà Blockchain phi tập trung hoạt động để công nhận các giao dịch và quản lý mạng lưới.
Thay vì một bộ phận chịu trách nhiệm công nhận toàn bộ các giao dịch và duy trì độ chính xác của cơ sở dữ liệu, nhiệm vụ này được chia sẻ với cả mạng lưới. Tất cả các thành viên kết nối với mạng lưới đều có quyền lên tiếng nhận định một giao dịch có nên được chấp nhận vào chuỗi hay không.
Rủi ro và nguy hiểm tiềm tàng khi hơn 50% thành viên trong mạng lưới chấp nhận một giao dịch không hợp lệ sẽ được thảo luận trong bài viết tiếp theo.
6. Khai Thác
Bạn có thể đã được nghe thuật ngữ "khai thác" khi thảo luận về Bitcoin và nhiều loại tiền mã hóa khác.
Các yêu cầu giao dịch được truyền tới mọi máy tính trong mạng lưới để kiểm nhận và gộp vào Blockchain.
Để kiểm nhận một giao dịch và đưa vào Blockchain, các máy tính trong mạng lưới phải giải được mảnh ghép liên quan đến khối kế tiếp để được đưa vào Blockchain.
Máy tính đầu tiên tìm ra đúng mảnh ghép có thể thêm một giao dịch vào một khối, sau đó thêm khối giao dịch đó vào Blockchain.
Vì xử lý thành công mảnh ghép trước tiên, họ nhận được một phần thưởng, thường được trả bằng tiền mã hóa hoặc mã xác nhận dùng trong mạng lưới đó.
Quá trình này được gọi là khai thác, vì giống như khai thác nhiều khoản giá trị nhỏ từ một khối.
7. Bằng Chứng Xử Lý
Những thợ đào (miner)[1] xử lý mảnh ghép và thêm khối hợp lệ vào mạng lưới được thưởng vì đóng góp vào công suất tính toán, điện năng và nhiều nguồn lực khác cho mạng lưới, từ đó giúp mạng lưới duy trì hoạt động.
Thợ đào (miner) là những người tham gia khai thác trong Blockchain. ↩︎
Mảnh ghép họ xử lý được gọi là Bằng Chứng Xử Lý. Đây là mảnh ghép toán học rất khó giải đáp nhưng rất dễ xác minh thành quả sau khi xử lý xong.
Hãy coi đó là khóa mật mã. Để thêm một khối mới vào chuỗi và nhận được phần thưởng, bạn phải tìm ra mật mã cho khóa.
Bạn chỉ có thể tìm ra mật mã cho khóa này bằng cách ước đoán các số. Mọi người trong mạng lưới phỏng đoán ngẫu nhiên số khóa mật mã. Người đầu tiên tìm ra mã số sẽ nhận được một phần thưởng và có thể thêm một khối vào Blockchain.
Ngay khi mật mã của khóa được giải, những người khác trong mạng lưới có thể dễ dàng đưa mã số đó vào khóa để xác nhận rằng mã số mở được khóa.
Hành động này được coi là bằng chứng chứng tỏ rằng công suất tính toán, điện năng, thời gian và nguồn lực đã được đóng góp vào mạng lưới. Phần thưởng là một bù đắp cho giá trị đóng góp những nguồn lực trên vào hoạt động của Blockchain.
Bằng Chứng Xử Lý đòi hỏi công suất tính toán lớn và còn nhiều cách thức được sử dụng để vận hành Blockchain sẽ được thảo luận trong những phần sau.
8. Tổng Kết Cách Thức Hoạt Động Của Blockchain
Chúng ta đã thảo luận cách thức mạng Blockchain được sử dụng để thiết lập một cơ sở dữ liệu nhằm mục đích thay thế một thư viện hay một tổ chức trung tâm.
Đối với nhiều người, hiệu quả của việc thay thế một cơ sở dữ liệu thư viện có lẽ không quan trọng trong thời điểm hiện nay vì hầu hết mọi hoạt động đều là kỹ thuật số. Dù vậy, những cuốn sách cũng có thể được thay thế bằng gần như mọi loại giá trị khác.
Nếu chúng ta thay thế sách bằng quyền sở hữu tài sản trong ví dụ trên, chúng ta thấy quyền sở hữu một tài sản có thể được chuyển giao và quản lý thông qua Blockchain.
Khi quyền sở hữu một tài sản được chuyển giao, mọi người trong mạng lưới nhận được thông báo về việc chuyển giao tài sản đó, đại đa số thành viên mạng lưới đều công nhận việc chuyển giao tài sản, nên hoạt động này được bổ sung vào Blockchain với tư cách một hồ sơ mà mọi người có thể xem xét.
Nếu chủ sở hữu tài sản cố bán quyền sở hữu tài sản cho hai người khác nhau, mọi thành viên trong mạng lưới sẽ thấy hoạt động chuyển giao nước đôi và một trong hai hoạt động chuyển giao sẽ bị mạng lưới từ chối.
Như đã đề cập trong bài viết trước, mạng lưới Blockchain sở hữu tiềm năng to lớn tại những quốc gia nơi mà các công ty, tổ chức ngân hàng và chính phủ không đáng tin cậy đồng thời thực hiện lưu trữ hồ sơ bằng tay hoặc không đảm bảo. Khi đó, khả năng thay thế các tổ chức và cơ sở dữ liệu trung tâm bằng mạng lưới Blockchain đối với hồ sơ tài sản có thể mang đến lợi ích to lớn cho người dân các quốc gia này.
Cao Nguyên
Chúng ta đã nghiên cứu tổng thể cách thức công nghệ Blockchain hoạt động và xem xét một vài ví dụ ứng dụng của công nghệ này. Trong bài viết sau, chúng ta sẽ tìm hiểu thêm nhiều ví dụ về các lĩnh vực mạng lưới Blockchain có thể thay thế cho các tổ chức và công nghệ hiện thời.
Cao Nguyên
9. Tựu Chung Lại:
- Khi một giao dịch được xử lý và công nhận là hợp lệ, nó sẽ được tập hợp lại với những giao dịch khác rồi được bổ sung vào khối mới.
- Khối mới này được thêm vào trên khối trước đó trong chuỗi. Mỗi khối dựa vào số khối trước đó, liên kết với nhau thành một chuỗi, vì thế thuật ngữ "Blockchain" ra đời.
- Một chuỗi các khối trong Blockchain liên kết với nhau ngược trở về đến khối đầu tiên trong chuỗi, khối này được gọi là "khối nguyên thủy".
- Đối với Blockchain phi tập trung, mỗi khối giao dịch trên Blockchain được mạng lưới kiểm nhận. Mọi thành viên trong mạng lưới nhận được thông tin về giao dịch trên mạng lưới, mạng lưới không bị một cơ sở dữ liệu trung tâm thuộc quyền sở hữu của một công ty hay tổ chức nào điều hành.
- Ngay khi một khối các giao dịch được thêm vào Blockchain, rất khó để thay đổi. Mỗi khối đưa vào phía trên khối trước đó là một xác nhận giao dịch không đổi. Càng nhiều khối được đưa vào, càng khó thay đổi cho đến khi không thể thay đổi được nữa. Trong mạng lưới Bitcoin, 6 khối được coi là một xác nhận giao dịch sẽ không được thay đổi.
- Đối với đồng thuận phân tán, phần lớn các máy tính trong mạng lưới cần chấp nhận rằng một giao dịch là hợp lệ trước khi nó được đưa vào Blockchain.
- Giao dịch lặp chi xảy ra khi một người trong mạng lưới cố gắng thực hiện hai giao dịch cùng một lúc. Thông thường, trường hợp này diễn ra khi gửi nhiều hơn một giao dịch trước khi một trong số các giao dịch đó được xác thực và chấp nhận trên Blockchain.
- Tấn công giao dịch lặp chi xảy ra khi một người dùng kiểm soát hơn 50% số máy tính trong mạng lưới. Điều này cho phép người dùng nhân đôi việc truyền gửi giao dịch bằng cách kiểm soát giao dịch nào được chấp nhận và giao dịch nào bị từ chối.
- Khai thác là quá trình kiểm nhận giao dịch rồi đưa vào khối mới trong Blockchain. Những phần thưởng nhỏ sẽ được trao tặng khi mỗi khối mới được đưa vào chuỗi, tương tự như khai thác một phần thưởng nhỏ từ khối lớn.
- Bằng Chứng Xử Lý liên quan đến hoạt động tìm ra mảnh ghép tính toán để bổ sung khối mới vào Blockchain. Tìm ra rất khó nhưng chứng thực rất dễ, giống như trường hợp khóa mật mã. Hoạt động này cung cấp bằng chứng rằng công suất tính toán cũng như nhiều nguồn lực đã được sử dụng và đóng góp cho mạng lưới.
