Hiểu rõ về blockchain: Từ nguyên lý cơ bản đến ứng dụng thực tế

Blockchain là gì?

Nhiều người còn xa lạ với blockchain, thực ra khái niệm cốt lõi của nó không quá phức tạp. Hãy tưởng tượng một cuốn sổ cái do nhiều người cùng quản lý, thay vì do ngân hàng hoặc một tổ chức duy nhất kiểm soát. Đó chính là mô tả đơn giản nhất về blockchain.

Tại sao gọi là “blockchain”? Bởi vì mỗi giao dịch được ghi lại trong một khối, giống như mỗi trang của sổ cái. Khi một trang đầy, nó tạo thành một khối hoàn chỉnh, nhiều khối sau đó theo thứ tự thời gian, được kết nối bằng thuật toán mật mã, cuối cùng tạo thành một chuỗi các khối không thể đứt đoạn.

Điểm đặc biệt quan trọng nhất là phi tập trung. Sổ cái truyền thống do một tổ chức ghi chép, còn sổ cái blockchain do bất kỳ ai trên toàn cầu sở hữu công cụ liên quan (gọi là “thợ mỏ” hoặc “nút”) cùng duy trì. Điều này có nghĩa là ngay cả khi một nút gặp sự cố hoặc ngừng hoạt động, hệ thống vẫn có thể hoạt động bình thường. Phương thức ghi sổ phân tán này giảm thiểu đáng kể rủi ro điểm yếu đơn lẻ.

Tóm lại: Blockchain về bản chất là một hệ thống sổ cái phân tán được nhiều bên cùng bảo vệ và xác thực.

Một chuỗi blockchain gồm những thành phần nào?

Mỗi blockchain gồm nhiều khối liên kết với nhau. Hãy xem xét ba yếu tố cốt lõi của một khối:

Dữ liệu (Data) — Đây là nội dung chính của khối cần ghi lại. Trong mạng Bitcoin, dữ liệu bao gồm thông tin chi tiết về người gửi, người nhận, số tiền chuyển khoản, v.v.

Giá trị băm (Hash Value) — Có thể hiểu là “dấu vân tay” của khối, mỗi khối có một giá trị băm duy nhất. Một khi nội dung của khối thay đổi, giá trị băm cũng sẽ thay đổi, do đó có thể dùng để kiểm tra xem có ai đó đã sửa đổi khối hay không.

Giá trị băm của khối trước đó — Đây là chìa khóa kết nối chuỗi. Bắt đầu từ khối sáng lập, mỗi khối mới đều ghi lại giá trị băm của khối trước đó. Nếu có hacker cố gắng sửa đổi một khối ở giữa, tất cả các khối sau sẽ mất hiệu lực xác thực. Để ngăn chặn tấn công này, blockchain sử dụng các cơ chế đồng thuận như bằng chứng công việc (PoW), khiến chi phí tấn công quá cao và mất giá trị kinh tế, từ đó bảo vệ tính toàn vẹn của hệ thống.

Blockchain hoạt động như thế nào?

Hãy dùng ví dụ chuyển khoản đơn giản để hiểu toàn bộ quá trình. Giả sử nhỏ Vương muốn chuyển 1 Bitcoin cho nhỏ Lý.

Bước 1: Khởi tạo giao dịch

Nhỏ Vương dùng phần mềm ví nhập địa chỉ gửi (ví của chính mình), địa chỉ nhận (ví của nhỏ Lý) và số tiền (1 BTC). Giao dịch này được phát tán ra toàn bộ mạng blockchain, chờ xử lý.

Bước 2: Thợ mỏ xác thực

Các nút thợ mỏ sẽ kiểm tra hai vấn đề chính: nhỏ Vương có thực sự 1 Bitcoin trong ví không? Giao dịch này do chính nhỏ Vương khởi xướng không (thông qua chữ ký số xác thực)? Sau khi xác thực thành công, giao dịch vào hàng đợi đóng gói.

Bước 3: Đóng gói thành khối

Trong cơ chế PoW, thợ mỏ sẽ đóng gói nhiều giao dịch chờ xác thực thành một khối mới cứ khoảng 10 phút.

Bước 4: Đồng thuận mạng xác nhận

Khối mới được truyền tới tất cả các nút trong mạng. Mỗi nút kiểm tra tính hợp lệ của các giao dịch trong khối, giá trị băm có liên kết đúng với khối trước không. Khi hơn 51% nút đồng ý tính hợp lệ của khối, khối chính thức được thêm vào chuỗi, giao dịch hoàn tất.

Mẹo nhỏ: Thợ mỏ xác thực thành công giao dịch sẽ nhận phần thưởng (như phí giao dịch Bitcoin), đó chính là quá trình “đào coin”.

Ba loại chính của blockchain

Blockchain không chỉ có một kiến trúc duy nhất. Tùy theo quyền truy cập và người tham gia, có thể chia thành ba loại:

Các loại này đều có ưu nhược điểm riêng, không có loại nào hoàn hảo tuyệt đối, cần lựa chọn phù hợp theo nhu cầu cụ thể.

Các lợi thế cốt lõi của blockchain

✓ An toàn vượt trội

Giao dịch trên blockchain được bảo vệ bằng mật mã, sau khi xác nhận không thể sửa đổi, ghi nhận vĩnh viễn trong hệ thống. Ngay cả quản trị viên hệ thống cũng không thể xóa bỏ bất kỳ giao dịch nào.

✓ Có thể truy vết đầy đủ

Mỗi giao dịch đều được ghi trong cơ sở dữ liệu không thể thay đổi, giúp theo dõi toàn bộ dòng chảy của tiền và nguồn gốc từng giao dịch, rất có lợi cho kiểm toán và tuân thủ quy định.

✓ Hiệu quả vận hành cao

Sổ cái phân tán có thể xác thực giao dịch nhanh chóng và đối chiếu, thực hiện thanh toán và đối soát liên vùng với chi phí thấp, không cần trung gian.

✓ Giao dịch chính xác cao

Giao dịch trên blockchain cần nhiều nút xác thực chung, giảm thiểu lỗi con người. Đồng thời, mỗi biến động tài sản đều có hồ sơ theo dõi riêng, gần như không thể xảy ra chi tiêu chồng chéo.

Những hạn chế thực tế của blockchain

✗ Mất khoá không thể khôi phục

Nếu người dùng mất khoá riêng, tài sản ảo lưu trữ có thể mãi mãi mất, không có cách cứu vãn.

✗ Tiêu thụ năng lượng và tài nguyên

Các blockchain dựa trên cơ chế đồng thuận PoW (như Bitcoin) cần lượng lớn sức mạnh tính toán, tiêu tốn nhiều điện năng và tài nguyên, gây áp lực môi trường lớn.

✗ Chậm trong đạt được đồng thuận

Blockchain riêng và liên minh cần thời gian để đạt đồng thuận, làm chậm tốc độ nâng cấp hệ thống và phát triển tính năng mới.

✗ Nguy cơ sử dụng trái phép

Dù có tính minh bạch, blockchain vẫn có thể bị lợi dụng cho mục đích phi pháp, cần hoàn thiện quy định pháp lý.

Ứng dụng thực tế của blockchain trong đời sống

Blockchain đã từ lý thuyết bước vào thực tiễn, thể hiện tiềm năng cách mạng trong nhiều ngành.

Phát hành tiền mã hóa và tài sản

Ứng dụng phổ biến nhất là tiền mã hóa. Bitcoin, Ethereum và các tài sản kỹ thuật số khác hoàn toàn dựa trên blockchain. Ngoài ra, doanh nghiệp cũng bắt đầu phát hành trái phiếu, giấy tờ trên blockchain. Ví dụ, ngân hàng Trung Quốc Quốc Tế đã phát hành trái phiếu cấu trúc trị giá hơn 30 triệu USD trên Ethereum vào tháng 6 năm 2023, thể hiện giá trị thực tiễn của blockchain trong phát hành công cụ tài chính.

Theo dõi chuỗi cung ứng

Hàng hóa từ sản xuất đến tay người tiêu dùng qua nhiều bước. Phương pháp truyền thống dễ mất dữ liệu, khó truy nguồn khi có vấn đề. Blockchain có thể ghi lại chi tiết từng bước. Nền tảng Food Trust của IBM dùng blockchain giám sát toàn bộ chuỗi cung ứng thực phẩm. Thương hiệu trà Đài Loan “Vương Đức Truyền” ghi lại nguồn gốc, quy trình sản xuất của trà trên blockchain, khách hàng quét mã QR có thể xem toàn bộ quá trình.

Quản lý quyền sở hữu trí tuệ và tác phẩm nghệ thuật

Quá trình chuyển nhượng và xác thực quyền sở hữu truyền thống phức tạp, dễ sai sót. Sự xuất hiện của NFT đã thay đổi điều này. NFT kết hợp tài sản kỹ thuật số độc nhất với blockchain, giúp quản lý chính xác quyền sở hữu tác phẩm nghệ thuật, âm nhạc, v.v. Ví dụ, dự án NFT “Phanta Bear” của Jay Chou, người hâm mộ mua NFT không chỉ trực tiếp ủng hộ nghệ sĩ mà còn nhận được nội dung độc quyền.

Quản lý dữ liệu y tế

Trong lĩnh vực y tế, blockchain dùng để lưu trữ an toàn hồ sơ sức khỏe của bệnh nhân. Qua blockchain, bệnh nhân kiểm soát ai có thể xem hồ sơ bệnh án và chẩn đoán của mình. Estonia đã áp dụng blockchain để lưu trữ hồ sơ y tế toàn quốc, bác sĩ cần có quyền cấp phép mới được truy cập, ngăn chặn dữ liệu bị sửa đổi trái phép. Bộ Y tế Đài Loan cũng đang nghiên cứu sử dụng blockchain để chia sẻ an toàn hồ sơ bệnh án giữa các bệnh viện, bệnh nhân chuyển viện không cần mang theo giấy tờ.

Tài chính phi tập trung (DeFi)

Blockchain kết hợp sâu sắc với dịch vụ tài chính, sinh ra tài chính phi tập trung. Người dùng có thể vay mượn, giao dịch, cầm cố tài sản trên các nền tảng DeFi mà không cần tin tưởng tổ chức tài chính truyền thống.

Làm thế nào để tham gia đầu tư blockchain?

Blockchain về bản chất là công nghệ, không thể đầu tư trực tiếp. Nhưng có thể đầu tư vào các sản phẩm hoặc công ty phát triển liên quan.

Giao dịch spot — lựa chọn phù hợp cho người mới bắt đầu

Tương tự giao dịch cổ phiếu, mua giá thấp bán giá cao để kiếm lời chênh lệch. Ví dụ, mua 1 Bitcoin với 30.000 USD, bán ra khi giá 50.000 USD, lãi 20.000 USD. Các đồng tiền mã hóa mua vào cũng có thể gửi vào ví hoặc chuyển cho người khác.

Đào coin — phù hợp nhà đầu tư chuyên nghiệp

Tham gia trực tiếp vào quá trình đào coin của blockchain, giải các câu đố mật mã phức tạp để nhận phần thưởng khối. Nhưng đòi hỏi đầu tư lớn về phần cứng và điện năng.

Hợp đồng chênh lệch tiền mã hóa — hiệu quả cao, linh hoạt

Hợp đồng chênh lệch là một sản phẩm phái sinh tài chính, người dùng không cần sở hữu tiền mã hóa thực tế hoặc khoá ví, chỉ dự đoán biến động giá của tài sản cơ sở để mua bán theo chiều lên xuống. Có thể dùng đòn bẩy để tăng lợi nhuận, nhưng cũng làm tăng rủi ro thua lỗ.