Giới thiệu về công nghệ Blockchain: Cơ chế hoạt động của Blockchain, Thuật toán Blockchain là gì?

Cơ chế hoạt động của Blockchain

Câu trả lời là do cấu trúc của mỗi block bên trong Blockchain và cơ chế hoạt động đặt biệt của Blockchain. Mình sẽ trình bày chi tiết ngay dưới đây!

Cấu trúc của một Blockchain

Blockchain đúng như tên gọi của nó gồm Block và Chain.

Cụ thể trong cấu trúc của nó, gồm nhiều khối (Block).
Các khối này liên kết với nhau tạo thành chuỗi (Chain).

⇒ Chúng ta có chuỗi khối hay Blockchain.

Cách Blockchain hoạt động

Đầu tiên, thông tin giao dịch của anh em sẽ được ghi lại trên hệ thống tạo thành bản ghi (record).

Sau đó, bản ghi của anh em được xác thực là có giá trị bởi các máy tính có trong hệ thống (được gọi là nút hay node) theo thuật toán đồng thuận trên Blockchain.

Ví dụ:

Bản ghi cho thấy anh em bán 3 Bitcoin ⇒ Hệ thống xác thực anh em có 3 bitcoin trong ví ⇒ Khi ấy bản ghi có hiệu lực.
Nếu anh em chỉ có 1 Bitcoin ⇒ Hệ thống xác định ví anh em không đủ Bitcoin để thực hiện giao dịch ⇒ Khi ấy bản ghi vô hiệu lực.

Các máy tính trong hệ thống sẽ xác thực giá trị của bản ghi.

Tiếp theo, bản ghi đã xác thực có giá trị của anh em cùng với hàng loạt bản ghi đã xác thực từ những người giao dịch khác sẽ được xếp vào thành một khối thông tin (block).

Một Block gồm nhiều bản ghi đã được xác thực là có giá trị.

Cuối cùng, khối (Block) vừa mới được tạo sẽ được thêm vào chuỗi (Chain) bằng cách: kết nối Previuos Hash của khối cần thêm vào với mã hash của khối trước đó và tạo thành một Chuỗi khối (Blockchain).

Khối đầu tiên do không có khối nào trước nó nên mã Hash của nó là chuỗi số 0. Và nó được gọi là khối nguyên thuỷ hay Genesis Block.

Các khối (Block) được thêm vào chuỗi (Chain).

Cấu trúc của mỗi Block (Khối)

Mỗi block bao gồm 3 thành phần: Dữ liệu (Data), Mã hàm băm (Hash) và mã Hash của khối trước nó.

Data: Các bản ghi dữ liệu đã được xác thực của anh em đã được bảo vệ bằng thuật toán mã hóa tùy thuộc vào từng blockchain.
Hash: Mã hàm băm của của Block. Đây là chuỗi các ký tự và số được tạo một cách ngẫu nhiên và không giống nhau. Nó đại diện riêng cho block đó và được mã hoá bằng thuật toán mã hoá. Mã hash dùng để phát hiện sự thay đổi trong các khối.
Previous Hash: Mã hàm băm của block trước đó. Nó dùng để các khối liền kề nhận biết khối nào trước, khối nào sau và nối với nhau.

Thuật toán Blockchain là gì?

Thuật toán đồng thuận Blockchain là sự đồng ý xác thực thông tin trong bản ghi là chính xác của đa số các nút ở trong mạng lưới và cho phép ghi lại thông tin giao dịch vào trong Blockchain.

Nếu có sự thay đổi của một block trong mạng lưới. Dữ liệu này được so sánh với các dữ liệu của các khối khác. Nếu có sự khác biệt thì nó sẽ không cho phép dữ liệu ấy được ghi vào bên trong Blockchain. Đó là cách Blockchain được thiết kế để chống lại sự thay đổi dữ liệu.

Ví dụ: Trường hợp nếu có thay đổi trên 1 khối. Ở đây mình giả sử hacker tấn công và thay đổi thông tin trên khối A. Tại thời điểm đó:

Mã hash của khối A bị thay đổi.
Hệ thống sẽ so sánh mã hash đó với với má hash khối trước đó & phát hiện ra sai lệch.
Như vậy hacker phải thay đổi hash của khối trước A. Hệ thống lại phát hiện ra sai lệch ở khối A-1. Hacker phải tiếp tục thay đổi hash của khối A-2.
Như vậy để thay đổi được giao dịch thì hacker phải thay đổi tất cả các khối vì cơ chế đồng thuận.

Hacker phải thay đổi tất cả các khối nếu muốn hack Blockchain.

Dưới đây là một số thuật toán Blockchain phổ biến hiện nay:

PoW - Proof of Work

PoW (Proof of Work) là bằng chứng công việc.

Trong cơ chế đồng thuận này, các thợ đào (miner) sẽ dùng sức mạnh máy tính để giải các bài toán tạo ra mã hash. Sau khi giải xong, họ sẽ giành được quyền xác thực giao dịch và tạo khối mới trong blockchain.

Đây là cơ chế đồng thuận đầu tiên và gắn liền với Bitcoin (BTC), Ethereum (ETH),…

PoS - Proof of Stake

PoS (Proof of Stake) là bằng chứng cổ phần.

Cơ chế đồng thuận này sẽ không có các miner thợ đào như PoW, thay vào đó những người tham gia xác thực giao dịch sẽ phải đặt cược (stake) lượng coin lớn để giành quyền xác thực giao dịch và tạo khối. Do đó, PoS không yêu cầu phải đầu tư nhiều máy đào đắt tiền.

Một số dự án sử dụng cơ chế này: Cosmos (ATOM), Binance Coin (BNB), Ontology (ONT),…

DPoS - Delegated Proof of Stake

DPoS (hay Delegated Proof of Stake) là bằng chứng ủy quyền cổ phần.

Thay vì phải đặt cược để xác thực giao dịch như PoS, những người nắm giữ token sẽ tiến hàng bỏ phiếu cho một nhóm được chọn để thực hiện vai trò xác nhận các giao dịch. DPoS giúp đảm bảo sự trung thực và công bằng bằng việc thực hiện các hoạt động bỏ phiếu liên tục và cũng liên tục xáo trộn trong hệ thống, để đảm bảo những người được chọn là trung thực và có trách nhiệm.

Một số dự án sử dụng cơ chế này là: Bitshares (BTS), EOS (EOS), LISK (LSK), ICON (ICX), Cybermiles (CMT),….

BFT - Byzantine Fault Tolerance

BFT (hay Byzantine Fault Tolerance) là một thuật toán đồng thuận chống gian lận trên Blockchain.

Thuật toán này cho phép những người thực hiện xác minh quản lý mỗi trạng thái của một chuỗi, đồng thời chia sẻ các thông điệp với một chuỗi khác, để có được những bản ghi giao dịch chính xác và đảm bảo sự trung thực.

Một số dự án sử dụng thuật toán BFT là: NEO (NEO), Ripple (XPR), Stellar (XLM),….

PoA - Proof of Authority

PoA (hay Proof of Authority) là một thuật toán đồng thuận dựa trên danh tiếng.

Những người xác thực khối sẽ không được dựa trên số lượng coin họ nắm giữ, mà sẽ dựa trên chính danh tiếng của mình. Chính vì vậy, các blockchain PoA được bảo mật bởi các node xác thực được lựa chọn tùy ý như là các thực thể đáng tin cậy.

Một số dự án tiêu biểu sử dụng thuật toán BFT là: MakerDAO (xDAI), ZINC (ZINC),…

PoWeight - Proof of Weight

PoWeight (Proof of Weight) là một thuật toán đồng thuận base theo thuật toán đồng thuận Algorand.

Ý tưởng của nó cũng giống PoS đó là cũng dựa vào số lượng token nắm dữ trong mạng sẽ tương đương với phần trăm xác suất tạo đc ra block tiếp theo cơ chế tính của hệ thống PoWeight kèm với một vài giá trị khác được sử dụng.

Một số dự án tiêu biểu sử dụng thuật toán PoWeight là: Algorand (ALGO), Filecoin (FIL),…

PoH - Proof of History

PoH (hay Proof of History) là một thuật toán đồng thuận xác minh thứ tự và thời gian giữa các giao dịch.

Cơ chế này được xây dựng để giải quyết vấn đề về thời gian trong các mạng phi tập trung ở nơi không có cùng mốc thời gian.

Dự án tiêu biểu sử dụng thuật toán PoH là: Solana (SOL),…

PoR - Proof of Reputation

PoR (hay Proof of Reputation) là cơ chế đồng thuận dựa vào uy tín của các bên tham gia để giữ cho mạng an toàn.

Một bên tham gia xác thực block phải đủ uy tín, để nếu họ cố tình gian lận thì uy tín của họ sẽ bị ảnh hưởng. Đây là khái niệm tương đối trừu tượng vì hầu hết các công ty tham gia vào hệ thống nếu gian lận sẽ bị ảnh hưởng đến danh tiếng, những công ty lớn sẽ thiệt hại nhiều hơn.

Một số dự án tiêu biểu sử dụng thuật toán PoR là: GoChain Coin (GO),…

PoET - Proof of Elapsed Time

PoET (hay Proof of Elapsed Time) là một thuật toán đồng thuận thường được sử dụng trong các mạng lưới Blockchain cần cấp quyền (Permissioned Blockchain Networks) để quyết định quyền khai thác hoặc người chiến thắng trong việc mining block.

Permissioned Blockchain Networks là mạng yêu cầu bất kỳ người tham gia nào cũng phải đăng kí xác thực trước khi họ được phép tham gia.