Blockchain là gì? Tổng quan về công nghệ blockchain

Trong thập kỷ qua, blockchain được nhắc đến nhiều trong các câu chuyện công nghệ lớn. Mặc dù nổi tiếng là không thể xuyên thủng nhưng ý tưởng cơ bản đằng sau blockchain khá đơn giản. Và nó có tiềm năng lớn để thay đổi các ngành công nghiệp.

Blockchain là gì?

Blockchain (hay còn gọi là chuỗi khối) là một cơ chế cơ sở dữ liệu tiên tiến cho phép chia sẻ thông tin một cách minh bạch trong một mạng lưới (network), dựa trên công nghệ dữ liệu phân tán (distributed database) và phi tập trung (decentralized), nơi dữ liệu được tổ chức thành các khối (blocks) liên kết với nhau bằng các hàm băm mật mã (cryptographic hashes). Mỗi khối chứa thông tin về các giao dịch (transaction) và tham chiếu đến khối trước đó, tạo thành một chuỗi liên tục. Do bản chất phân tán, blockchain tồn tại trên nhiều máy tính trong mạng lưới mà không phụ thuộc vào cơ quan trung tâm nào, giúp tăng tính bảo mật và chống gian lận.

Blockchain được xem là bất biến vì khi dữ liệu đã được ghi vào, rất khó thay đổi hoặc xóa bỏ. Nó cũng mang tính minh bạch vì mọi người trong mạng lưới có thể xem và xác nhận các giao dịch. Đặc điểm này làm cho blockchain trở thành một công nghệ đáng tin cậy, lý tưởng cho việc ghi nhận giao dịch và theo dõi tài sản trong nhiều lĩnh vực như tài chính, chuỗi cung ứng, y tế và nhiều ứng dụng khác.
Một số nền tảng blockchain hỗ trợ hợp đồng thông minh, cho phép tự động hóa giao dịch dựa trên các điều kiện xác định trước.

Sự phát triển của công nghệ blockchain

Chỉ trong 10 năm, đã có 5 đổi mới lớn trong hệ thống blockchain tạo ra những bước đột phá lớn. Bao gồm:

1. Sự phát minh Bitcoin
2. Sự tách biệt của blockchain khỏi Bitcoin
3. Sự ra đời của Smart Contracts – Hợp đồng thông minh
4. Quá trình chuyển đổi sang khai thác Proof-of-Stake
5. Tập trung vào các giải pháp mở rộng quy mô blockchain

Sự phát minh Bitcoin

Blockchain bắt đầu với một người tên Satoshi Nakamoto, người đã phát minh ra Bitcoin và đưa công nghệ blockchain ra thế giới vào năm 2009. Bitcoin nhằm mục đích trở thành một giải pháp thay thế khả thi cho tiền tệ pháp định. Một loại tiền tệ toàn cầu an toàn, phi tập trung, có thể được sử dụng làm phương tiện trao đổi. Trong năm đầu tiên, đồng tiền này có giá trị bằng 0 USD. Hiện tại, nó có tổng vốn hóa thị trường là 126 triệu USD.

Nakamoto đã xây dựng trên nền tảng do những người đi trước đặt ra. Trong những năm tiền bitcoin, Stuart Haber và W. Scott Stornetta đã bắt đầu làm việc trên một chuỗi khối được bảo mật bằng mật mã nhưng blockchain đầu tiên sẽ không thực sự được khái niệm hóa cho đến khi phát minh của Nakamoto vào năm 2008.

Sau khi phát hành sách trắng Bitcoin, nó được tạo thành nguồn mở, cho phép bất kỳ ai quan tâm có thể xây dựng dựa trên mã hiện có. Điều này dẫn đến việc phát hành nhiều cái gọi là “altcoin” - tiền điện tử nhằm tìm cách cải thiện Bitcoin. Một số ứng dụng đầu tiên đáng chú ý của mã Bitcoin là Litecoin và Namecoin.

Sự tách biệt của blockchain khỏi Bitcoin

Vài năm sau khi Bitcoin phát hành, các nhà phát triển bắt đầu nhận thấy tiềm năng sâu rộng của Blockchain và bắt đầu khám phá những ứng dụng của nó bên ngoài lĩnh vực tiền điện tử. Trước đây, blockchain và Bitcoin thường được coi là giống nhau, trong khi trên thực tế, Bitcoin chỉ đơn giản là một ứng dụng được xây dựng bằng Blockchain.

Bản thân Blockchain là một sổ cái phân tán, phi tập trung được thiết kế để ghi lại các giao dịch vĩnh viễn mà không cần xác thực của bên thứ ba. Việc này làm cho nó hữu ích cho bất kỳ sàn giao dịch nào có thể hưởng lợi từ việc tăng tính minh bạch, tốc độ và phân cấp.

Nhận thức này đã thúc đẩy đầu tư và nghiên cứu lớn vào blockchain, vào khoảng năm 2014, các nỗ lực tái sử dụng blockchain để sử dụng trong các ứng dụng chăm sóc sức khỏe, bảo hiểm, chuỗi cung ứng, bỏ phiếu,... đã bắt đầu một cách nghiêm túc. Tính đến năm 2017, khoảng 15% tổng số ngân hàng đang sử dụng công nghệ blockchain ở một mức độ nào đó.

Sự ra đời của Smart Contracts – Hợp đồng thông minh

Sự đổi mới lớn tiếp theo trong công nghệ blockchain đến từ một người đàn ông tên Vitalik Buterin. Vào năm 2013, anh thành lập Ethereum – một loại tiền điện tử đã phát triển trở thành loại tiền điện tử lớn thứ hai tính theo vốn hóa thị trường.

Ông thiết kế Ethereum không chỉ là một loại tiền điện tử và muốn nó được sử dụng như một công cụ để xây dựng các ứng dụng blockchain phi tập trung. Ông đã đưa vào một tính năng được gọi là Smart Contracts, cung cấp một cách để blockchain được sử dụng để trao đổi trực tiếp bất kỳ thứ gì có giá trị mà không cần bất kỳ người trung gian nào.

Trước đó, chỉ có các token tiền điện tử như Bitcoin mới có thể được trao đổi. Hợp đồng thông minh Ethereum cho phép các tài sản khác, như trái phiếu, khoản vay, sản phẩm hoặc dịch vụ, được trao đổi. Trong quá trình trao đổi, họ giữ những tài sản này dưới dạng ký quỹ cho đến khi đáp ứng được một bộ tiêu chí xác định trước trước khi giải phóng chúng cho cả hai bên.

Hợp đồng thông minh ngày càng được các tập đoàn lớn như Microsoft và UBS sử dụng để cắt giảm chi phí và tiết kiệm thời gian.

Quá trình chuyển đổi sang khai thác Proof-of-Stake

Sự thay đổi lớn tiếp theo trong cách sử dụng công nghệ blockchain xảy ra khi các nhà phát triển tiền điện tử như Ethereum chuyển từ khai thác proof of work – bằng chứng công việc sang khai thác proof of stake mining – bằng chứng cổ phần.

Khai thác là quá trình trong đó các khối mới được tạo và các giao dịch được xác minh. Được thực hiện thông qua sức mạnh máy tính trong hệ thống bằng chứng công việc. Người khai thác sử dụng sức mạnh tính toán của họ để giải quyết một vấn đề toán học phức tạp nhằm xác minh giao dịch. Họ được khuyến khích thực hiện việc này thông qua hệ thống phần thưởng nơi họ kiếm được một phần phí hoặc tạo mã thông báo mới. Những người có khả năng tính toán thông minh nhất có thể khai thác được nhiều tiền nhất.

Bằng chứng công việc và bằng chứng cổ phần đều là những thuật toán khác nhau cho quá trình khai thác này. Bằng chứng cổ phần tìm cách cải thiện các vấn đề về chi phí và tiêu thụ năng lượng được xác định trong mô hình bằng chứng công việc, bằng cách phân bổ sức mạnh khai thác dựa trên cổ phần thay vì sức mạnh tính toán.

Tập trung vào các giải pháp mở rộng quy mô blockchain

Một trong những hạn chế của blockchain hiện nay là khả năng mở rộng của nó. Vì các giao dịch phải được xử lý bởi tất cả các máy tính trong mạng blockchain nên tốc độ giao dịch có thể chậm.

Một số nhà phát triển đang nghiên cứu giải pháp cho vấn đề này, có thể liên quan đến việc xác định số lượng máy tính tối thiểu cần thiết để xác minh giao dịch mà không ảnh hưởng đến bảo mật. Các loại tiền điện tử khác đã giải quyết được một phần vấn đề này và cung cấp tốc độ giao dịch nhanh hơn nhiều so với Bitcoin.

Các phiên bản của công nghệ Blockchain

Công nghệ Blockchain đã phát triển từ phiên bản ban đầu của nó và đã trải qua nhiều phiên bản khác nhau. Dưới đây là một số phiên bản quan trọng của công nghệ Blockchain:

• Blockchain phiên bản đầu tiên (Blockchain 1.0): Đây là phiên bản đầu tiên của công nghệ Blockchain và được sử dụng trong Bitcoin, nguyên mẫu đầu tiên của tiền điện tử. Blockchain phiên bản này tập trung chủ yếu vào việc xác nhận và ghi lại các giao dịch tài chính. Đây cũng là lĩnh vực khá quen thuộc mà đôi khi nhiều người lầm tưởng rằng Bitcoin và Blockchain là một.

• Blockchain phiên bản thứ hai (Blockchain 2.0): Mở rộng khả năng của Blockchain bằng cách cho phép viết và thực thi các hợp đồng thông minh. Ethereum là một ví dụ tiêu biểu cho Blockchain 2.0, nơi người dùng có thể xây dựng và triển khai các ứng dụng phi tài chính trên nền tảng Blockchain.

• Blockchain phiên bản thứ ba (Blockchain 3.0): Tập trung vào việc cải thiện tốc độ, khả năng mở rộng và bảo mật của Blockchain. Ví dụ cho Blockchain 3.0 là công nghệ của EOS và Cardano, nhằm mục tiêu xử lý hàng ngàn giao dịch mỗi giây và hỗ trợ các ứng dụng quy mô lớn.

• Blockchain phiên bản thứ tư (Blockchain 4.0): Đây là một tầm nhìn cho Blockchain trong tương lai, chưa được thực hiện hoàn toàn. Blockchain 4.0 được cho là sẽ kết hợp với các công nghệ tiên tiến khác như trí tuệ nhân tạo, Internet of Things (IoT), các công nghệ mới khác để tạo ra các ứng dụng phức tạp và đa dạng trong nhiều lĩnh vực.

Tầm quan trọng của công nghệ chuỗi khối

Kinh doanh chạy trên thông tin. Thông tin được nhận càng nhanh và càng chính xác thì càng tốt. Blockchain rất lý tưởng để cung cấp thông tin đó vì nó cung cấp thông tin ngay lập tức, được chia sẻ và có thể quan sát được lưu trữ trên một sổ cái bất biến mà chỉ các thành viên mạng được cấp phép mới có thể truy cập.

Mạng blockchain có thể theo dõi đơn đặt hàng, thanh toán, tài khoản, sản xuất,... Và bởi vì các thành viên chia sẻ quan điểm chung, người giao dịch có thể xem tất cả chi tiết về giao dịch từ đầu đến cuối, mang lại sự tự tin cũng như hiệu quả và cơ hội mới.

Trong trường hợp giao dịch tài sản, người mua và người bán đều được blockchain tạo một sổ cái riêng. Tất cả các giao dịch đều phải được cả hai bên chấp thuận và cập nhật tự động vào sổ cái của cả hai trong thời gian thực. Trong khi các giao dịch trước đây khi có bất cứ sai sót nào sẽ làm toàn bộ sổ cái sai lệch theo. Những đặc tính đó của công nghệ blockchain đã dẫn đến việc công nghệ này được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, y tế, ngân hàng, sức khỏe,...

Đặc điểm của công nghệ blockchain

Blockchain là một công nghệ phân tán (decentralized) và bảo mật cao được sử dụng để lưu trữ và truyền dữ liệu trong một mạng lưới ngang hàng (peer-to-peer network). Một số đặc điểm chính của Blockchain:

• Phân tán (Decentralization): Blockchain không có một cơ sở dữ liệu trung tâm, mà dữ liệu được phân tán trên nhiều nút (node) trong mạng lưới. Mỗi nút sở hữu một bản sao đầy đủ của toàn bộ chuỗi khối.

• Bảo mật: Blockchain sử dụng mật mã để bảo vệ dữ liệu. Mỗi khối (block) trong chuỗi (chain) được liên kết với khối trước đó thông qua một hàm băm (hash function), tạo thành một chuỗi không thể thay đổi. Mọi sửa đổi trong một khối sẽ làm thay đổi hàm băm của khối và làm hỏng liên kết với khối tiếp theo, từ đó dễ dàng nhận ra sự thay đổi trong dữ liệu.

• Công khai và riêng tư: Blockchain cho phép mọi người tham gia vào mạng lưới xem và xác minh dữ liệu, nhưng không thể thay đổi nó. Tuy nhiên, các giao dịch và thông tin cá nhân có thể được bảo vệ bằng cách sử dụng các phương thức mã hóa và chứng thực.

• Không thể thay đổi (Immutability): Một khi dữ liệu đã được thêm vào blockchain, nó không thể bị thay đổi hoặc xóa bỏ. Điều này làm cho blockchain trở thành một hệ thống lưu trữ dữ liệu rất an toàn và tin cậy.

• Giao dịch không cần trung gian (Trustless Transactions): Blockchain cho phép các bên tham gia thực hiện các giao dịch trực tiếp mà không cần sự tham gia của một bên trung gian (như ngân hàng hay sàn giao dịch). Giúp giảm thiểu chi phí và thời gian giao dịch, đồng thời tăng tính minh bạch.

• Hợp đồng thông minh (Smart Contracts): Tức là các chương trình tự động hóa và thực thi điều khoản hợp đồng. Giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào các bên trung gian và tăng tính tự động hóa trong các quy trình kinh doanh.

3 Loại của hệ thống mạng lưới blockchain

• Public Blockchain: là hệ thống mở, cho phép bất kỳ ai cũng có thể tham gia, đọc và ghi dữ liệu trên blockchain. Loại này thường được sử dụng cho các ứng dụng phi tập trung (dApps) như Bitcoin, Ethereum, Litecoin, nơi tính minh bạch và bảo mật được đề cao.

• Private Blockchain: ngược lại là hệ thống đóng, chỉ cho phép một số người được cấp quyền mới có thể truy cập và tham gia vào mạng lưới. Loại này thường được sử dụng bởi các tổ chức, doanh nghiệp để quản lý dữ liệu nội bộ, đảm bảo tính bảo mật và riêng tư cao. Chẳng hạn như mạng lưới trao đổi tiền điện tử cho các doanh nghiệp ví Ripple.

• Permissioned Blockchain: là sự kết hợp giữa Public và Private, cho phép một số lượng nhất định người được cấp quyền tham gia vào mạng lưới. Loại này thường được sử dụng bởi các tổ chức liên kết, hợp tác với nhau để chia sẻ dữ liệu và thực hiện các giao dịch, đảm bảo tính bảo mật và hiệu quả.

Lợi ích của blockchain đối với doanh nghiệp

1. Xây dựng niềm tin
2. Cải thiện bảo mật và quyền riêng tư
3. Tiết kiệm chi phí
4. Cải thiện tốc độ và hiệu quả
5. Mang đến sự đổi mới
6. Hợp lý hóa quản lý chuỗi cung ứng
7. Quy trình tài chính
8. Tạo hợp đồng thông minh
9. Thực hiện quy trình thanh toán minh bạch

Khi nói đến tương lai của công nghệ blockchain, nó có tiềm năng vô song trong việc mang lại những ý tưởng và khái niệm mới lạ, sáng tạo, đồng thời tích hợp những ý tưởng hiện có. Ví dụ: các công ty phát triển blockchain đang chuyển đổi ngành bất động sản bằng cách cho phép các bên liên quan thực hiện giao dịch một cách an toàn và loại bỏ nhu cầu về trung gian.

Đặc điểm của Blockchain là nó có thể tạo ra một kho lưu trữ dữ liệu và thông tin đáng tin cậy, không được lọc và phi tập trung, có thể truy cập được trên toàn cầu sẽ thúc đẩy sự phát triển của thế hệ thứ ba của Internet. Và đây là lý do tại sao blockchain là tương lai.

Một số dự đoán đã được đưa ra về tiềm năng của nó:

• Theo dự đoán của IDC, đến cuối năm 2024, chi tiêu dữ liệu toàn cầu hàng năm cho các giải pháp blockchain sẽ đạt 19 tỷ USD.
• Theo Gartner, công nghệ blockchain sẽ tạo ra giá trị kinh doanh hàng năm khoảng 3,1 nghìn tỷ USD vào năm 2030. Điều này cho thấy rõ ràng rằng các hệ thống dựa trên blockchain sẽ chi phối 10% -20% cơ sở hạ tầng kinh tế toàn cầu trong cùng năm đó.
• Theo Statista, doanh thu công nghệ blockchain sẽ tăng vọt trong những năm tới, vượt 39 tỷ USD vào năm 2025.
• Theo báo cáo của MARKETSANDMARKETS, blockchain dự kiến ​​sẽ nổi lên như là “Blockchain vạn vật". Việc áp dụng cao Internet vạn vật (IoT) dựa trên blockchain được dự đoán sẽ làm tăng nhu cầu và tạo ra thị trường trị giá 2,409 triệu USD vào năm 2026.

Một số cách khác nhau mà việc phát triển blockchain có thể giúp chuyển đổi doanh nghiệp, bao gồm:

Xây dựng niềm tin

Blockchain khuyến khích sự tin tưởng giữa các thực thể mà niềm tin còn thiếu hoặc chưa được chứng minh. Do đó, các thực thể này sẵn sàng tham gia vào các giao dịch kinh doanh hoặc chia sẻ dữ liệu mà lẽ ra họ sẽ không thực hiện hoặc yêu cầu sự tham gia của một bên trung gian.

Xây dựng niềm tin là một trong những lợi ích được nhắc đến thường xuyên nhất của blockchain. Các trường hợp sử dụng blockchain ban đầu đã chứng minh giá trị của nó bằng cách tạo điều kiện thuận lợi cho các giao dịch giữa các thực thể không có mối quan hệ trực tiếp nhưng cần chia sẻ dữ liệu hoặc thanh toán. Bitcoin và tiền điện tử nói chung là những ví dụ mang tính biểu tượng về cách blockchain xây dựng niềm tin.

Cải thiện bảo mật và quyền riêng tư

Một trong những lợi ích quan trọng nhất của công nghệ Blockchain là mức độ bảo mật cao. Hầu như không thể hack được. Tính bảo mật ngày càng tăng do blockchain cung cấp bắt nguồn từ hoạt động của công nghệ: mã hóa đầu cuối tạo ra một bản ghi (records) giao dịch bất biến, ngăn chặn gian lận và hoạt động trái phép.

Hơn nữa, vì dữ liệu blockchain được phân phối trên mạng máy tính nên việc hack gần như không thể xảy ra (không giống như các hệ thống máy tính thông thường lưu trữ dữ liệu cùng nhau trên máy chủ). Blockchain có thể quản lý các vấn đề về quyền riêng tư tốt hơn các hệ thống truyền thống bằng cách ẩn danh dữ liệu và yêu cầu quyền để hạn chế quyền truy cập.

Tiết kiệm chi phí

Công nghệ chuỗi khối làm tăng hiệu quả xử lý giao dịch. Nó cũng giảm bớt các tác vụ thủ công như thu thập, chỉnh sửa dữ liệu cũng như báo cáo và kiểm tra.

Khả năng của blockchain trong việc hợp lý hóa việc thanh toán bù trừ và thanh toán trực tiếp giúp tiết kiệm chi phí trong quy trình. Do đó, các công ty phát triển blockchain có thể hỗ trợ các doanh nghiệp tiết kiệm chi phí bằng cách loại bỏ những người trung gian (nhà cung cấp và nhà cung cấp bên thứ ba), những người thường cung cấp quy trình xử lý mà blockchain có thể thực hiện.

Cải thiện tốc độ và hiệu quả

Công nghệ chuỗi khối tự động hóa các quy trình tốn thời gian để tối đa hóa hiệu quả. Nó cũng loại bỏ các lỗi do con người gây ra thông qua tự động hóa. Blockchain có thể xử lý các giao dịch trong một số trường hợp chỉ trong vài giây hoặc ít hơn. Ví dụ: Walmart đã sử dụng hệ thống truy xuất nguồn gốc thực phẩm dựa trên Hyperledger Fabric để truy tìm nguồn gốc của xoài được bán ở Mỹ được lưu trữ trong 2,2 giây, một quá trình trước đây phải mất bảy ngày.

Mang đến sự đổi mới

Các nhà điều hành từ nhiều ngành khác nhau đang nghiên cứu và triển khai các hệ thống dựa trên blockchain để giải quyết các vấn đề phức tạp và cải thiện các hoạt động kém hiệu quả lâu dài. Việc sử dụng blockchain để xác minh thông tin trong hồ sơ của ứng viên là một ví dụ về sự đổi mới như vậy.

Theo các nghiên cứu, một số lượng đáng kể người làm giả sơ yếu lý lịch của họ, yêu cầu người quản lý tuyển dụng phải xác minh thông tin theo cách thủ công. Tuy nhiên, các chương trình thí điểm cho phép các trường đại học tham gia lưu trữ dữ liệu về sinh viên tốt nghiệp và bằng cấp của họ trên blockchain mà các nhà quản lý tuyển dụng được ủy quyền có thể truy cập. Điều này cuối cùng giải quyết được hai vấn đề: Xác minh sự thật và thực hiện nó một cách nhanh chóng, hiệu quả.

Hợp lý hóa quản lý chuỗi cung ứng

Khi nói đến vai trò của blockchain trong chuỗi cung ứng, công nghệ này cho phép các công ty theo dõi sản phẩm/dịch vụ của họ trong suốt quá trình, ngay từ khâu sản xuất đến vận chuyển và giao hàng cho người tiêu dùng. Nó giới thiệu sức mạnh của tính minh bạch và tính bất biến trong quy trình, cho phép các doanh nghiệp ngăn chặn hàng giả và sự chậm trễ trong giao sản phẩm, đồng thời thiết lập tính bảo mật mạnh mẽ trong quy trình.

Ví dụ, Walmart đã tích hợp công nghệ blockchain vào chuỗi cung ứng thực phẩm của mình để tăng tính minh bạch trong hệ sinh thái cung cấp thực phẩm phi tập trung. Sau khi triển khai blockchain, công ty hiện có thể theo dõi nguồn gốc và tình trạng của các mặt hàng thịt lợn nhập khẩu từ Trung Quốc. Giờ đây, nó cũng có thể theo dõi mọi vấn đề theo đợt từ một vị trí cụ thể.

Quy trình tài chính

Blockchain là một sổ cái bất biến và phi tập trung giúp ghi lại các giao dịch dễ dàng hơn. Do đó, độ tin cậy, bảo mật, minh bạch và truy xuất nguồn gốc của các quy trình tài chính trên mạng lưới kinh doanh có thể được cải thiện đáng kể. Cho phép người dùng chuyển tiền với các giao dịch an toàn và tin cậy.

Tạo hợp đồng thông minh

Hợp đồng thông minh là ứng dụng blockchain nổi bật nhất để chuyển đổi kinh doanh. Đúng như tên gọi, đây là một hợp đồng tự thực hiện, trong đó tất cả các điều khoản và điều kiện của cả hai bên đều được viết dưới dạng mã. Các mã này sau đó được lưu trữ bất biến trên mạng blockchain phi tập trung.

Kết quả là các mã liên quan sẽ được thực thi bất cứ khi nào các điều kiện được đáp ứng. Nếu một trong các bên vi phạm các điều khoản, dịch vụ/sản phẩm sẽ được trả lại cho bên kia. Việc sử dụng hợp đồng thông minh khuyến khích các doanh nghiệp thực hiện các hành động mà không cần đến cơ quan quản lý, quan chức chính phủ hoặc người trung gian thu phí khác để giải quyết tranh chấp.

Thực hiện quy trình thanh toán minh bạch

Một trong những ứng dụng rõ ràng của mạng blockchain phi tập trung là sự hợp tác giữa blockchain và thanh toán kỹ thuật số. Blockchain cũng đã cải thiện dòng tiền trong các công ty khởi nghiệp và cơ sở bằng cách loại bỏ sự tham gia của bên thứ ba, mang lại sự minh bạch và các tài liệu liên quan như tờ khai thanh toán và hóa đơn.

Thành phần của công nghệ blockchain

1. Sổ cái phân tán
2. Mạng ngang hàng – P2P
3. Cơ chế đồng thuận
4. Smart Contract – Hợp đồng thông minh

Sổ cái phân tán

Sổ cái phân tán về cơ bản là một cơ sở dữ liệu chứa tất cả các giao dịch được cập nhật liên tục. Nó bao gồm nhiều khối (mỗi khối chứa ít nhất một giao dịch) và các khối này được liên kết với nhau thành một chuỗi bằng cách sử dụng mật mã. Nói cách khác, khối sau sẽ chứa các mã định danh mật mã của khối trước đó. Vì vậy, nếu bất kỳ khối nào trong quá khứ gặp sự cố sẽ ảnh hưởng đến tất cả các khối ở phía sau chuỗi.

• Sổ cái loại bỏ cơ quan trung gian xử lý và xác thực các giao dịch

• Hồ sơ dữ liệu chỉ được lưu vào sổ cái khi các bên liên quan đạt được sự đồng thuận

• Tất cả những người tham gia sẽ được chia sẻ 1 bản sao sổ cái bao gồm tất cả các hồ sơ được cập nhật

• Sổ cái cung cấp lịch sử có thể kiểm chứng và theo dõi của tất cả thông tin được lưu trữ theo trình tự thời gian trên một tập dữ liệu cụ thể.

Mạng ngang hàng – P2P

Mạng ngang hàng (P2P) là một mô hình phi tập trung để liên lạc giữa nhiều người tham gia, nó còn được gọi là các nút ngang hàng mà không có bất kỳ máy chủ trung tâm nào hoặc phụ thuộc vào bất kỳ nút nào khác. Mạng P2P cho phép mỗi bên hoạt động với tư cách vừa là máy khách vừa là máy chủ. Điều này có nghĩa là sau khi mạng được hình thành, tất cả người tham gia đều sở hữu một bản sao sổ cái. Từ đó nó có thể được sử dụng để chia sẻ và lưu trữ tập tin mà không cần sự trợ giúp của Người trung gian.

• Trên mạng Blockchain, mỗi nút tham gia linh hoạt với vai trò là máy khách và máy chủ của các nút khác để cùng cung cấp và kiểm soát dữ liệu

• Phân cấp cơ sở dữ liệu và quyền quản lý giúp loại bỏ khâu trung gian trong các mô hình truyền thống, cho phép các thành viên trao đổi thông tin trực tiếp với nhau

• Tất cả các bản ghi dữ liệu được sao chép bởi tất cả các nút để đảm bảo tính liên tục của hoạt động hệ thống và hạn chế lỗi điểm đơn (SPOF) và từ chối dịch vụ (DoS)

• Cải thiện tính khả dụng của cả dữ liệu và phương pháp xác thực giúp hệ thống tránh mất thông tin hoặc không thể xác minh.

Cơ chế đồng thuận

Để duy trì trạng thái nhất quán và thống nhất của blockchain trên tất cả các nút (nodes), cơ chế đồng thuận được sử dụng. Cơ chế này đảm bảo rằng tất cả các nút xác thực và đồng ý về tính hợp lệ của các giao dịch cũng như thứ tự thêm chúng vào chuỗi khối. Các cơ chế đồng thuận phổ biến bao gồm Bằng chứng cổ phần (PoS), Bằng chứng công việc (PoW) và Bằng chứng cổ phần được ủy quyền (DPoS). Các cơ chế này khác nhau trong việc xác định nút nào có quyền thêm khối mới vào chuỗi.

Smart Contract – Hợp đồng thông minh

Hợp đồng thông minh là các chương trình tự thực hiện chạy trên blockchain. Chúng mã hóa các quy tắc, điều kiện của một thỏa thuận và tự động thực thi khi đáp ứng các điều kiện xác định trước. Hợp đồng thông minh cho phép thực hiện các thỏa thuận một cách đáng tin cậy và phi tập trung, loại bỏ sự cần thiết của các bên trung gian. Chúng được viết bằng ngôn ngữ lập trình dành riêng cho nền tảng blockchain.

Các ngành áp dụng công nghệ blockchain

1. Tài chính
2. Chuỗi cung ứng
3. Y tế
4. Năng lượng
5. Truyền thông và giải trí

Tài chính

Công nghệ blockchain đang tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành tài chính bằng cách thay đổi cách thức thực hiện các giao dịch, quản lý tài sản và truy cập dịch vụ tài chính. Thay vì dựa vào các hệ thống tập trung dễ bị gian lận và lỗi, blockchain cung cấp một sổ cái phân tán, an toàn và minh bạch ghi lại tất cả các giao dịch.

Blockchain cho phép thực hiện thanh toán nhanh chóng, an toàn và chi phí thấp hơn so với các phương thức truyền thống. Ví dụ: Bitcoin, Ethereum là các loại tiền điện tử sử dụng công nghệ blockchain. Hay thông thường, việc chuyển tiền quốc tế có thể mất nhiều thời gian và tốn kém. Thì giờ đây, công nghệ chuỗi khối có thể giúp đơn giản hóa quy trình này và giảm chi phí. Ví dụ: Ripple là mạng lưới thanh toán toàn cầu sử dụng blockchain để chuyển tiền nhanh chóng và hiệu quả. Một ứng dụng khác của blockchain trong ngành tài chính là theo dõi và giám sát các giao dịch tài chính, giảm thiểu các hoạt động gian lận hay rửa tiền.

Chuỗi cung ứng

Nền tảng phi tập trung, minh bạch và an toàn này cho phép các bên liên quan trong chuỗi cung ứng chia sẻ dữ liệu một cách hiệu quả và đáng tin cậy, đồng thời theo dõi nguồn gốc sản phẩm, quản lý hàng tồn kho, xác minh tính xác thực và chống gian lận.

Với khả năng truy xuất nguồn gốc, blockchain giúp người tiêu dùng truy ngược hành trình của sản phẩm từ khâu nguyên liệu đến khâu thành phẩm, đảm bảo chất lượng và nguồn gốc xuất xứ. Việc quản lý hàng tồn kho được nâng cao hiệu quả nhờ dữ liệu được cập nhật liên tục và đồng bộ trong thời gian thực. Hệ thống này cũng giúp xác minh tính xác thực của sản phẩm, chống hàng giả, hàng nhái, bảo vệ thương hiệu và sức khỏe người tiêu dùng.

Y tế

Lấy ví dụ, blockchain có thể giúp quản lý hồ sơ bệnh án điện tử (EHR) hiệu quả hơn. Thay vì lưu trữ tập trung, dễ bị tấn công mạng, EHR có thể được lưu trữ trên blockchain, đảm bảo tính bảo mật và quyền truy cập cho bệnh nhân, bác sĩ và các nhà nghiên cứu. Việc chia sẻ dữ liệu y tế cũng trở nên dễ dàng và an toàn hơn, thúc đẩy hợp tác nghiên cứu và cải thiện chất lượng dịch vụ.

Ngoài ra, blockchain còn đóng vai trò quan trọng trong việc truy xuất nguồn gốc thuốc. Việc ghi lại thông tin chi tiết về nguồn gốc, xuất xứ và quá trình vận chuyển của thuốc trên blockchain giúp chống lại thuốc giả, đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Tuy nhiên, việc áp dụng blockchain trong y tế cũng đi kèm với một số thách thức như quy định pháp lý, chi phí triển khai và khả năng tương thích với hệ thống hiện có.

Năng lượng

Công nghệ chuỗi khối không chỉ đơn thuần là một công nghệ mới mẻ, mà còn là chìa khóa giải mã những thách thức dai dẳng tồn tại trong hệ thống năng lượng hiện tại. Sức mạnh cốt lõi của blockchain nằm ở tính minh bạch, bảo mật và phi tập trung. Nhờ đó, nó có thể giúp giải quyết những vấn đề như gian lận, thiếu hiệu quả và thiếu minh bạch trong giao dịch năng lượng.

Cụ thể, blockchain có thể được ứng dụng như sau:

• Theo dõi nguồn gốc năng lượng: Blockchain ghi lại nguồn gốc và hành trình của năng lượng, từ nhà sản xuất đến người tiêu dùng. Đảm bảo tính minh bạch và truy xuất nguồn gốc, thúc đẩy sử dụng năng lượng tái tạo và giảm thiểu tác động môi trường.

• Thị trường năng lượng phi tập trung: Blockchain cho phép tạo ra thị trường năng lượng ngang hàng, nơi người tiêu dùng có thể mua bán năng lượng trực tiếp với nhau mà không cần thông qua trung gian, giúp tăng hiệu quả và giảm chi phí năng lượng.

• Quản lý lưới điện thông minh: Tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và giảm thiểu hao phí.

Truyền thông và giải trí

Với khả năng lưu trữ an toàn, minh bạch và truy xuất nguồn gốc dễ dàng, blockchain giúp bảo vệ bản quyền trí tuệ, ngăn chặn việc vi phạm bản quyền và lừa đảo, vấn đề nhức nhối trong ngành giải trí. Nhờ hợp đồng thông minh, việc thanh toán bản quyền được tự động hóa, đảm bảo sự công bằng và minh bạch cho các nhà sáng tạo trong việc nhận thù lao.

Hoạt động của công nghệ blockchain

• Bước 1 – Ghi lại giao dịch
• Bước 2 – Đạt được sự đồng thuận
• Bước 3 – Liên kết các khối
• Bước 4 – Chia sẻ sổ cái

Bước 1 – Ghi lại giao dịch

Khi một giao dịch xảy ra trên mạng lưới Blockchain, nó sẽ được ghi lại dưới dạng một bản ghi kỹ thuật số. Bản ghi này bao gồm thông tin về các bên tham gia giao dịch, thời gian giao dịch, số lượng tài sản được giao dịch, lý do xảy ra giao dịch, điều kiện tiên quyết được đáp ứng trong quá trình giao dịch..

Bước 2 – Đạt được sự đồng thuận

Để đảm bảo tính chính xác và an toàn của dữ liệu, các nút (node) trong mạng lưới Blockchain sẽ cùng nhau xác minh tính hợp lệ của giao dịch. Quá trình này được gọi là "đạt được sự đồng thuận". Có nhiều phương pháp khác nhau để đạt được sự đồng thuận, phổ biến nhất là Proof of Work (PoW) và Proof of Stake (PoS).

Bước 3 – Liên kết các khối

Sau khi được xác minh, giao dịch sẽ được thêm vào một khối (block) mới. Mỗi khối chứa một nhóm các giao dịch được liên kết với nhau bằng mật mã. Khối mới sẽ được liên kết với khối trước đó, tạo thành một chuỗi liên kết các khối – hay còn gọi là Blockchain. Cùng với các giao dịch, hàm băm mật mã cũng sẽ được thêm vào khối mới. Nếu nội dung của khối bị sửa đổi, dù cố ý hay vô ý, thì giá trị của hàm băm sẽ thay đổi, điều này giúp phát hiện các dữ liệu bị làm giả.

Do đó, các chuỗi khối được liên kết với nhau an toàn, không ai có thể chỉnh sửa được chúng. Mỗi khối được thêm vào tăng cường cho việc xác minh khối trước đó, do đó nó giúp tăng cường cho toàn bộ chuỗi khối. Hãy tưởng tượng chúng ta xếp các khối gỗ để tạo thành một tòa tháp, chúng ta chỉ có thể xếp khối lên trên, nếu rút một khối ở giữa thì cả tòa tháp đó sẽ bị sụp đổ.

Bước 4 – Chia sẻ sổ cái

Sau khi được thêm vào Blockchain, thông tin giao dịch sẽ được chia sẻ và đồng bộ hóa với tất cả các nút trong mạng lưới. Nhờ vậy, mọi người đều có thể truy cập và kiểm tra tính hợp lệ của dữ liệu.

Các giao thức blockchain là gì?

Trong blockchain, có hàng trăm giao thức đang tồn tại, vì vậy việc nghiên cứu danh sách đầy đủ các lựa chọn trên thị trường sẽ đòi hỏi một lượng thời gian rất lớn. Tuy nhiên, 5 giao thức dưới đây được xem là quan trọng nhất, bao gồm:

1. Hyperledger
2. Multichain
3. Enterprise Ethereum
4. Corda
5. Quorum

Hyperledger

Hyperledger là một dự án mã nguồn mở nhằm mục đích tạo ra một bộ công cụ giúp doanh nghiệp triển khai công nghệ Blockchain một cách nhanh chóng và hiệu quả. Giao thức này thường được sử dụng trong các giải pháp phần mềm Blockchain vì nó đi kèm với các thư viện giúp tăng tốc độ phát triển. Linux Foundation là tổ chức hỗ trợ cho Hyperledger và cung cấp kiến ​​thức chuyên môn để đẩy nhanh việc tạo ra giao thức. Hyperledger cũng tương thích cao với Linux nên nó được thiết kế để hoạt động hiệu quả trên cùng các máy chủ được sử dụng rộng rãi trong thế giới kinh doanh ngày nay.

Multichain

Multichain được thành lập để giúp các tập đoàn vì lợi nhuận tạo ra các Blockchain riêng nhằm tạo điều kiện cho các giao dịch hiệu quả hơn và phát triển các ứng dụng mới cho hệ thống bằng chứng công việc mà công nghệ Blockchain dựa vào.

Là một công ty tư nhân, Multichain có thể cung cấp API mà các dịch vụ phát triển Blockchain có thể sử dụng để hợp lý hóa việc tích hợp và tăng tốc triển khai. Điều khiến Multichain khác biệt so với các đối thủ cạnh tranh là cách nó được thiết kế để hoạt động cùng với các loại tiền tệ fiat và kho lưu trữ giá trị vật chất. Ngược lại, hầu hết các dự án tiền điện tử đều tập trung vào việc thay thế tiền vật chất bằng phương tiện trao đổi kỹ thuật số.

Enterprise Ethereum

Ethereum cung cấp một phiên bản phần mềm được thiết kế cho các trường hợp sử dụng kinh doanh. Mục tiêu của Ethereum Enterprise là tăng cường các trường hợp sử dụng kinh doanh trong phát triển phần mềm Blockchain. Với Ethereum Enterprise, doanh nghiệp có thể nhanh chóng phát triển các ứng dụng quy mô lớn để trao đổi giá trị.

Ưu điểm chính của Ethereum Enterprise là nó cho phép các doanh nghiệp tạo ra các biến thể Ethereum độc quyền trong khi vẫn tận dụng tối đa mã Ethereum mới nhất. Trong các trường hợp thông thường, giấy phép của Ethereum gây khó khăn cho việc xây dựng các biến thể độc quyền của phần mềm, nhưng phiên bản doanh nghiệp cung cấp cho tổ chức một tùy chọn để giải quyết vấn đề này.

Corda

Corda là đối thủ cạnh tranh của Multichain cung cấp giao thức được thiết kế cho doanh nghiệp. Hầu hết các ứng dụng được phát triển với Corda đều thuộc lĩnh vực tài chính ngân hàng. Tuy nhiên, một loạt các giải pháp Blockchain tùy chỉnh có thể sử dụng công nghệ của Corda. Corda được hiệp hội ngân hàng R3 công nhận nên là lựa chọn tốt cho các giải pháp phát triển Blockchain trong ngành tài chính.

Quorum

Giống như nhiều giao thức hàng đầu, Quorum nhằm mục đích hỗ trợ các doanh nghiệp trong lĩnh vực tài chính. Quorum rất quan trọng vì nó có sự hỗ trợ mạnh mẽ từ cộng đồng tài chính. Ví dụ: JP Morgan Chase là nhà hỗ trợ tài chính chính cho giao thức và đã nhận được nguồn lực bổ sung từ các ngân hàng hàng đầu khác. Tuy nhiên, Quorum đã cố gắng duy trì vai trò là một dự án nguồn mở mà bất kỳ ai cũng có thể sử dụng. Quorum cũng được liên kết chặt chẽ với Ethereum kể từ khi dự án bắt đầu bằng cách sửa đổi mã Ethereum.

Một số hạn chế của công nghệ blockchain

1. Tiêu thụ năng lượng cao
2. Vấn đề về khả năng mở rộng
3. Các vấn đề về quy định và pháp lý

Tiêu thụ năng lượng cao

Một trong những lời chỉ trích phổ biến nhất đối với Blockchain, đặc biệt liên quan đến tiền điện tử như Bitcoin, là mức tiêu thụ năng lượng cao. Blockchain hoạt động trên cơ chế bằng chứng công việc đòi hỏi sức mạnh tính toán đáng kể. Quá trình khai thác, đề cập đến việc xác thực các giao dịch trên mạng, liên quan đến các vấn đề toán học phức tạp được giải quyết bằng các máy tính mạnh. Quá trình này tiêu tốn năng lượng đáng kể.

Thật không may, mức tiêu thụ năng lượng cao này có tác động đáng kể đến môi trường. Lượng khí thải carbon của các giao dịch Bitcoin là rất lớn. Chẳng hạn, một giao dịch Bitcoin có mức tiêu thụ năng lượng tương đương với hàng nghìn giao dịch Visa. Việc sử dụng năng lượng cao này, ngoài việc không bền vững về mặt môi trường, còn khiến Blockchain kém hiệu quả hơn các hệ thống ngân hàng truyền thống khi mở rộng quy mô.

Vấn đề về khả năng mở rộng

Một thách thức lớn khác mà Blockchain phải đối mặt là khả năng mở rộng. Nói một cách đơn giản, khi kích thước của Blockchain tăng lên, thời gian cần thiết để xử lý và xác thực giao dịch cũng tăng theo.

Ví dụ: mạng Bitcoin chỉ có thể xử lý một số lượng giao dịch giới hạn mỗi giây, thấp hơn đáng kể so với số lượng giao dịch được xử lý bởi các hệ thống thanh toán truyền thống như Visa.

Vấn đề về khả năng mở rộng không chỉ ảnh hưởng đến tốc độ và hiệu quả giao dịch. Nó cũng ảnh hưởng đến việc áp dụng rộng rãi hơn công nghệ Blockchain.

Các vấn đề về quy định và pháp lý

Bản chất phi tập trung của Blockchain đặt ra nhiều thách thức pháp lý và quy định khác nhau. Vì Blockchain hoạt động xuyên biên giới nên nó không dễ dàng phù hợp với các khuôn khổ pháp lý truyền thống.

Ví dụ: các vấn đề xung quanh thuế, tính hợp pháp và tuân thủ quy định vẫn là mối quan tâm đáng kể đối với người dùng công nghệ Blockchain. Những thách thức này càng làm phức tạp thêm việc ứng dụng Blockchain trong lĩnh vực tài chính.

Blockchain và các thuật ngữ liên quan

1. Blockchain và Bitcoin
2. Bằng chứng công việc (PoW) so với Bằng chứng cổ phần (PoS)
3. Blockchain và cơ sở dữ liệu
4. Blockchain và đám mây
5. Blockchain dưới dạng dịch vụ (BaaS)

Blockchain và Bitcoin

Bitcoin là loại tiền kỹ thuật số được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 2009, là loại tiền điện tử phổ biến và thành công nhất cho đến nay. Sự phổ biến của Bitcoin là do tính chất phi tập trung của nó, có nghĩa là nó không có cơ quan trung ương hoặc ngân hàng kiểm soát nguồn cung. Điều này đồng nghĩa là các giao dịch được ẩn danh và không tính phí giao dịch khi sử dụng bitcoin.

Blockchain là cơ sở dữ liệu về các giao dịch diễn ra giữa hai bên, với các khối dữ liệu chứa thông tin về từng giao dịch được thêm theo thứ tự thời gian vào chuỗi khi nó diễn ra. Blockchain không ngừng phát triển khi các khối mới được thêm vào nó, với các bản ghi trở nên khó thay đổi hơn theo thời gian do số lượng khối được tạo sau chúng.

Bằng chứng công việc (PoW) so với Bằng chứng cổ phần (PoS)

Bằng chứng công việc (PoW) là một thuật toán tạo khối và bảo mật Blockchain. Nó yêu cầu người khai thác phải giải một câu đố để tạo ra một khối và đổi lại nhận được phần thưởng khối.

Bằng chứng cổ phần (PoS) là một thuật toán thay thế để bảo mật Blockchain, không yêu cầu khai thác. Thay vào đó, người dùng phải khóa một số đồng tiền của họ trong một thời gian nhất định để đủ điều kiện nhận phần thưởng.

Blockchain và cơ sở dữ liệu

Cơ sở dữ liệu được tập trung hóa, nghĩa là một thực thể duy nhất kiểm soát nó. Thực thể này có thể là một công ty, chính phủ hoặc cá nhân. Mặt khác, blockchain có tính chất phi tập trung, nghĩa là bất kỳ thực thể nào không kiểm soát nó.

Blockchain và đám mây

Blockchain được phân cấp, trong khi đám mây được tập trung hóa. Có nghĩa là Blockchain được phân phối trên mạng máy tính, trong khi đám mây được lưu trữ trên máy chủ trung tâm.

Blockchain là bất biến, nghĩa là một khi dữ liệu được ghi vào Blockchain thì nó không thể thay đổi được.

Blockchain dưới dạng dịch vụ (BaaS)

Blockchain dưới dạng dịch vụ là dịch vụ dựa trên đám mây cho phép khách hàng xây dựng, lưu trữ và sử dụng các ứng dụng blockchain, hợp đồng thông minh và chức năng của họ trên nền tảng đám mây Azure. Azure cung cấp các dịch vụ tích hợp giúp dễ dàng phát triển, triển khai và quản lý các ứng dụng blockchain. Khách hàng có thể sử dụng các dịch vụ được quản lý của Azure để tạo và triển khai các ứng dụng blockchain mà không cần phải thiết lập và quản lý cơ sở hạ tầng của mình. 

Danh sách các thuật ngữ blockchains phổ biến

Khi bối cảnh blockchain tiếp tục phát triển, các thành phần cơ bản của công nghệ chuỗi khối này sẽ định hình sự phát triển của các giải pháp đổi mới, từ ứng dụng tài chính đến quản lý chuỗi cung ứng. Các nguyên tắc cốt lõi về phân cấp, bất biến và bảo mật mật mã sẽ tiếp tục xác định quỹ đạo của công nghệ blockchain, thúc đẩy việc áp dụng nó trong các ngành công nghiệp và trường hợp sử dụng khác nhau.