Blockchain là gì? Vì sao hệ thống này không cần bên trung gian

Blockchain là gì?

Blockchain là một cơ sở dữ liệu hoặc sổ cái phân tán, được chia sẻ giữa các nút (node) trong một mạng máy tính. Dù được biết đến nhiều nhất nhờ vai trò cốt lõi trong các hệ thống tiền điện tử - nơi blockchain giúp duy trì bản ghi giao dịch an toàn và phi tập trung - công nghệ này không chỉ giới hạn trong lĩnh vực tiền mã hóa. Blockchain có thể được sử dụng để khiến dữ liệu trong bất kỳ ngành nào trở nên bất biến, tức là không thể bị thay đổi sau khi đã ghi nhận.

Do một khối dữ liệu không thể bị chỉnh sửa, nên niềm tin chỉ cần thiết tại thời điểm dữ liệu được nhập vào hệ thống bởi người dùng hoặc chương trình. Điều này làm giảm nhu cầu phải dựa vào các bên thứ ba đáng tin cậy như kiểm toán viên hay con người nói chung - những chủ thể thường làm tăng chi phí và vẫn có khả năng mắc sai sót.

Kể từ khi Bitcoin ra đời năm 2009, việc ứng dụng blockchain đã bùng nổ nhờ sự xuất hiện của hàng loạt tiền điện tử, các ứng dụng tài chính phi tập trung (DeFi), token không thể thay thế (NFT) và hợp đồng thông minh. Bitcoin cùng nhiều tiền điện tử phổ biến khác như Ethereum hay Solana hiện có thể được mua bán thông qua các sàn giao dịch tiền điện tử lớn.

Blockchain là một công nghệ linh hoạt, có thể được sử dụng cho tiền điện tử, thanh toán, ứng dụng phi tập trung, theo dõi chuỗi cung ứng và xác thực danh tính.

Công nghệ blockchain hoạt động như thế nào?

Bạn có thể đã quen với bảng tính hoặc cơ sở dữ liệu. Blockchain cũng tương tự, vì về bản chất nó là một cơ sở dữ liệu dùng để nhập và lưu trữ thông tin. Điểm khác biệt then chốt giữa cơ sở dữ liệu truyền thống và blockchain nằm ở cách dữ liệu được cấu trúc và truy cập.

Blockchain bao gồm các chương trình (script) thực hiện những tác vụ quen thuộc của một cơ sở dữ liệu như nhập dữ liệu, truy xuất thông tin và lưu trữ dữ liệu. Tuy nhiên, blockchain mang tính phân tán, nghĩa là nhiều bản sao dữ liệu được lưu trữ trên nhiều máy khác nhau và chỉ được coi là hợp lệ khi các bản sao này khớp nhau.

Ví dụ, blockchain của Bitcoin thu thập thông tin giao dịch và ghi chúng vào một tệp dữ liệu dung lượng khoảng 4MB gọi là một khối (các blockchain khác có kích thước khối khác nhau). Khi khối đã đầy, dữ liệu trong khối được đưa qua một hàm băm mật mã, tạo ra một chuỗi ký tự thập lục phân gọi là mã băm của tiêu đề khối.

Mã băm này sau đó được đưa vào tiêu đề của khối tiếp theo và được mã hóa cùng với các thông tin khác, tạo thành một chuỗi các khối liên tiếp - đó cũng chính là nguồn gốc của tên gọi "blockchain".

Quy trình giao dịch

Các giao dịch trên blockchain tuân theo một quy trình nhất định, tùy thuộc vào từng mạng lưới. Chẳng hạn, trên blockchain Bitcoin, khi bạn khởi tạo một giao dịch bằng ví tiền điện tử - ứng dụng đóng vai trò giao diện kết nối với blockchain - một chuỗi sự kiện sẽ bắt đầu.

Giao dịch của bạn trước hết được gửi đến một vùng nhớ tạm (mempool), nơi nó được lưu trữ và xếp hàng chờ cho đến khi một thợ đào lựa chọn. Khi giao dịch được đưa vào một khối và khối đó chứa đủ giao dịch, khối sẽ được "đóng" và quá trình khai thác bắt đầu.

Mỗi nút trong mạng đều đề xuất các khối riêng của mình vì mỗi nút chọn những giao dịch khác nhau. Các nút này làm việc độc lập, cố gắng tìm ra lời giải cho mục tiêu độ khó bằng cách sử dụng một giá trị gọi là nonce (viết tắt của "number used once").

Nonce là một trường trong tiêu đề khối có thể thay đổi, và giá trị của nó tăng dần sau mỗi lần thử băm. Nếu giá trị băm thu được không đạt yêu cầu (không nhỏ hơn hoặc bằng giá trị mục tiêu), nonce sẽ tiếp tục được tăng và hàm băm mới được tạo ra. Quá trình này lặp lại cho đến khi một thợ đào tạo ra được mã băm hợp lệ, giành chiến thắng và nhận phần thưởng.

Quá trình tạo ra các hàm băm cho đến khi tìm được giá trị phù hợp được gọi là bằng chứng công việc (Proof of Work). Chính lượng công việc khổng lồ này là lý do khiến mạng Bitcoin tiêu tốn rất nhiều năng lượng và sức mạnh tính toán.

Sau khi một khối được đóng lại, giao dịch được coi là hoàn tất. Tuy nhiên, khối đó chỉ được xác nhận đầy đủ sau khi có thêm năm khối khác được xác thực phía sau. Trung bình, quá trình này mất khoảng một giờ.

Không phải tất cả blockchain đều vận hành theo cách này. Ví dụ, mạng Ethereum sử dụng cơ chế Proof of Stake, trong đó một người xác thực được chọn ngẫu nhiên từ những người đã đặt cọc ether để xác thực khối. Cách này nhanh hơn và tiêu tốn ít năng lượng hơn so với Bitcoin.

Phi tập trung hóa blockchain

Blockchain cho phép dữ liệu trong cơ sở dữ liệu được phân tán giữa nhiều nút mạng - là các máy tính hoặc thiết bị chạy phần mềm blockchain - tại nhiều vị trí khác nhau. Điều này tạo ra tính dự phòng và giúp duy trì tính toàn vẹn của dữ liệu.

Nếu ai đó cố gắng thay đổi dữ liệu trên một nút, các nút khác sẽ phát hiện và ngăn chặn bằng cách so sánh mã băm của các khối. Nhờ vậy, không một nút đơn lẻ nào có thể tự ý thay đổi dữ liệu của toàn bộ chuỗi.

Do đặc tính phân tán này, cùng với bằng chứng mã hóa cho thấy công việc xác thực đã được thực hiện, dữ liệu trên blockchain - chẳng hạn lịch sử giao dịch - trở nên khó có thể đảo ngược. Blockchain có thể lưu trữ nhiều loại dữ liệu khác nhau, từ giao dịch, hợp đồng pháp lý, giấy tờ tùy thân cho đến dữ liệu tồn kho. Tuy nhiên, phần lớn blockchain không lưu trực tiếp các dữ liệu đó, mà lưu giá trị băm hoặc token đại diện cho chúng.

Tính minh bạch của blockchain

Blockchain Bitcoin mang tính phi tập trung, nên mọi giao dịch đều có thể được xem công khai bằng cách tải dữ liệu hoặc sử dụng các công cụ khám phá blockchain. Mỗi nút đều giữ một bản sao cập nhật của chuỗi khối khi các khối mới được thêm vào.

Điều này đồng nghĩa rằng nếu muốn, bạn có thể theo dõi hành trình của một bitcoin từ nơi nó được tạo ra đến mọi giao dịch tiếp theo. Trong quá khứ, đã có những sàn giao dịch tiền điện tử bị tấn công và mất một lượng lớn tài sản. Dù danh tính người dùng được ẩn sau địa chỉ ví, các khoản tiền bị đánh cắp vẫn có thể truy vết vì mọi địa chỉ đều được ghi lại trên blockchain.

Tuy nhiên, dữ liệu trên blockchain vẫn được mã hóa. Chỉ người sở hữu địa chỉ ví mới có thể tiết lộ danh tính thật của mình. Nhờ đó, blockchain tạo ra một trạng thái cân bằng đặc biệt: minh bạch về dữ liệu giao dịch, nhưng vẫn bảo vệ quyền riêng tư ở mức danh tính cá nhân.

Vì sao blockchain không cần bên trung gian?

Blockchain không cần bên trung gian vì nó thay thế "niềm tin vào một tổ chức đứng giữa" bằng cơ chế kỹ thuật giúp cả mạng cùng xác thực. Trong hệ thống truyền thống, ngân hàng hay tổ chức thanh toán đóng vai trò giữ sổ và xác nhận giao dịch, nên người dùng phải tin rằng họ ghi đúng, không sửa sai, không bị tấn công. Với blockchain, sổ cái được chia sẻ cho nhiều node, và một giao dịch chỉ được ghi nhận khi mạng lưới đạt đồng thuận theo quy tắc (như Proof of Work hoặc Proof of Stake). Dữ liệu đã ghi còn được "khóa" bằng mật mã (hash): chỉ cần sửa một chi tiết, dấu vân tay của khối sẽ đổi và bị các node khác phát hiện. Vì vậy, thay vì cần một bên thứ ba làm trọng tài, blockchain duy trì tính đúng đắn nhờ ba lớp: phân tán bản sao - đồng thuận xác thực - liên kết mật mã, khiến gian lận trở nên rất khó và rất tốn kém.

Đại Nghĩa