Hiểu về blockchain từ con số 0: Từ nguyên lý kỹ thuật đến ứng dụng thực tế

Kết luận chuỗi khối nghe có vẻ cao siêu huyền bí, nhưng thực chất ý tưởng cốt lõi của nó rất đơn giản. Nếu bạn muốn nhanh chóng nắm bắt chuỗi khối là gì, có thể làm gì và cách tham gia, bài viết này sẽ giúp bạn tổng quan toàn diện.

Bản chất của chuỗi khối: Một sổ cái được ghi chép chung toàn cầu

Hãy tưởng tượng một cảnh: bạn cần ghi lại một khoản tiền ra vào, phương pháp truyền thống là do các tổ chức trung gian như ngân hàng giúp bạn ghi chép. Nhưng chuỗi khối khác biệt, nó là hệ thống ghi chép giao dịch được duy trì bởi hàng nghìn, hàng vạn người tham gia toàn cầu.

Nói đơn giản nhất, chuỗi khối chính là một sổ cái dữ liệu do nhiều người cùng quản lý, không có tổ chức trung ương duy nhất. Mỗi người tham gia (gọi là “nút” hoặc “thợ mỏ”) đều giữ bản sao đầy đủ, lợi ích của cách làm này là: ngay cả khi một nút gặp sự cố, toàn bộ hệ thống vẫn có thể hoạt động bình thường, đó chính là gọi là phi tập trung.

Tại sao gọi là “chuỗi khối”?

Ý nghĩa của tên này rất trực quan. Mỗi giao dịch được ghi lại trong một khối, giống như mỗi trang trong sổ cái. Khi một trang đầy, nó tạo thành một khối, nhiều khối theo thứ tự thời gian, được liên kết với nhau bằng công nghệ mật mã, tạo thành chuỗi khối.

Cấu trúc bên trong của chuỗi khối

Mỗi khối gồm ba phần cốt lõi:

Phần thứ nhất: Dữ liệu giao dịch (Data)
Lưu trữ thông tin giao dịch thực tế, ví dụ ai chuyển cho ai bao nhiêu tiền điện tử hoặc token khác. Trên mạng Bitcoin, điều này bao gồm chi tiết người gửi, người nhận và số lượng.

Phần thứ hai: Dấu vân tay mật mã (Hash Value)
Mỗi khối có một mã định danh duy nhất, giống như dấu vân tay của con người. Nó giúp người dùng nhanh chóng định vị và nhận diện khối cụ thể. Quan trọng hơn, nếu ai đó cố gắng sửa đổi dữ liệu trong khối, dấu vân tay này sẽ thay đổi ngay lập tức, do đó mọi chỉnh sửa trái phép sẽ bị phát hiện ngay.

Phần thứ ba: Dấu vân tay của khối trước đó
Đây là yếu tố then chốt đảm bảo an toàn cho chuỗi khối. Mỗi khối mới đều ghi lại dấu vân tay của khối trước, tạo thành một chuỗi liên kết. Nếu hacker cố gắng thay đổi một khối cũ, tất cả các khối phía sau sẽ mất hiệu lực, việc này tiêu tốn rất nhiều công sức tính toán, làm cho tấn công trở nên không có lợi. Cơ chế này gọi là chứng minh công việc (PoW), đảm bảo tính toàn vẹn và không thể bị sửa đổi của sổ cái.

Chuỗi khối hoạt động như thế nào: lấy ví dụ chuyển tiền

Nói lý thuyết nhiều cũng không bằng thực tế. Chúng ta lấy ví dụ chuyển 1 BTC để minh họa quy trình hoạt động của chuỗi khối.

Tình huống: 小林 muốn chuyển 1 BTC cho 小鄭.

Giai đoạn 1: Khởi động giao dịch
小林 dùng phần mềm ví nhập các thông tin cần thiết: địa chỉ ví của mình (người gửi), địa chỉ ví của 小鄭 (người nhận), số tiền (1 BTC). Giao dịch này được phát tán ra toàn bộ mạng chuỗi khối, chờ xác nhận.

Giai đoạn 2: Thợ mỏ xác minh
Các máy tính của thợ mỏ trong mạng nhận giao dịch, sẽ thực hiện hai kiểm tra:

• Xác nhận 小林 thực sự có 1 BTC trong ví (kiểm tra sổ cái)
• Xác minh giao dịch này được ký bằng khóa riêng của 小林 (đảm bảo là do chính chủ thao tác)

Sau khi xác minh thành công, giao dịch vào hàng đợi đóng gói.

Giai đoạn 3: Tạo khối mới
Trong cơ chế PoW, thợ mỏ khoảng mỗi 10 phút sẽ đóng gói hàng trăm giao dịch chờ xác minh thành một khối mới.

Giai đoạn 4: Đồng thuận mạng xác nhận
Khối mới được gửi đến tất cả các nút trong mạng kiểm tra: tính hợp lệ của giao dịch, tính toàn vẹn dữ liệu, liên kết đúng với khối trước. Khi hơn 51% nút đồng ý, khối mới chính thức được thêm vào chuỗi khối, giao dịch của 小林 hoàn tất.

Lưu ý: Giao dịch Bitcoin là không thể hoàn tác, đã xác nhận thì không thể rút lại, vì vậy trước khi chuyển cần xác nhận chính xác địa chỉ nhận.

Các loại chuỗi khối

Chuỗi khối không cố định, tùy theo quyền truy cập và danh tính người tham gia, có thể chia thành ba loại chính:

Tại sao chuỗi khối thu hút sự chú ý: Những lợi thế cốt lõi

🔐 An toàn vô song
Mọi giao dịch trên chuỗi khối đều được bảo vệ bằng mật mã, sau khi xác nhận thì không thể thay đổi, ghi nhận vĩnh viễn. Ngay cả quản trị viên hệ thống cũng không thể xóa hoặc sửa đổi lịch sử giao dịch.

📍 Hoàn toàn có thể truy xuất nguồn gốc
Tất cả các giao dịch đều được ghi theo thứ tự thời gian trên sổ cái công khai, ai cũng có thể theo dõi dòng chảy của từng khoản tiền, rõ ràng từ nguồn đến đích.

⚡ Nâng cao hiệu quả
Phương thức ghi chép phân tán giúp việc xác minh và thanh toán trở nên đơn giản, hỗ trợ thanh toán liên vùng, liên tổ chức nhanh chóng, chi phí thấp.

✓ Độ chính xác của giao dịch cao hơn
Cần nhiều nút độc lập cùng xác minh từng giao dịch, giảm thiểu sai sót do con người gây ra. Ngoài ra, mỗi biến đổi tài sản đều có ghi nhận riêng biệt, gần như không thể xảy ra trùng lặp thanh toán.

Thách thức hiện tại của chuỗi khối

❌ Nguy cơ mất chìa khóa
Nếu bạn vô tình mất chìa khóa ví, số tiền điện tử lưu trữ có thể mãi mãi không lấy lại được.

❌ Tiêu thụ năng lượng và tài nguyên lớn
Các chuỗi công cộng như Bitcoin dùng cơ chế PoW cần đầu tư lớn về tính toán và điện năng.

❌ Thời gian đạt đồng thuận lâu
Trong chuỗi riêng và liên minh, quá trình đạt đồng thuận phức tạp, chậm, làm chậm tốc độ nâng cấp và phát triển.

❌ Nguy cơ sử dụng trái phép
Dù chuỗi khối trung lập, nhưng vẫn có thể bị lợi dụng cho mục đích phi pháp.

Các lĩnh vực thực tế đã ứng dụng chuỗi khối

Công nghệ chuỗi khối đã từ lý thuyết chuyển sang thực tiễn, thể hiện tiềm năng biến đổi trong nhiều ngành.

Tiền điện tử và tài chính

Ứng dụng rõ ràng nhất là tiền điện tử. Bitcoin, Ethereum và các token xây dựng dựa trên chuỗi khối, thực hiện chuyển giá trị P2P không cần trung gian. Hơn nữa, chuỗi khối thúc đẩy hệ sinh thái tài chính phi tập trung (DeFi), cho phép người dùng vay mượn, giao dịch, đầu tư trực tiếp, phá vỡ rào cản tài chính truyền thống.

Minh bạch chuỗi cung ứng

Walmart và IBM hợp tác phát triển Food Trust dùng chuỗi khối theo dõi toàn bộ quá trình thực phẩm từ nông trại đến bàn ăn. Khi phát hiện hàng hóa có vấn đề, có thể nhanh chóng xác định nguồn gây ô nhiễm. Thương hiệu trà Đài Loan “Wang De Chuan” dùng chuỗi khối ghi lại nguồn gốc và quy trình chế biến trà, khách hàng quét QR code có thể xem toàn bộ quá trình, tăng cường niềm tin tiêu dùng.

Quản lý quyền sở hữu và quyền tác giả

NFT (Token không thể thay thế) kết hợp với tác phẩm nghệ thuật, âm nhạc, cung cấp phương thức xác thực và giao dịch quyền sở hữu mới. Dự án NFT “Phanta Bear” của Jay Chou cho phép fan hâm mộ trực tiếp ủng hộ thần tượng, đồng thời nhận nội dung độc quyền. Cách này giúp bảo vệ và quản lý quyền sở hữu trí tuệ tốt hơn.

An toàn dữ liệu y tế

Estonia sử dụng chuỗi khối để lưu trữ hồ sơ y tế, bác sĩ phải được ủy quyền mới có thể truy cập dữ liệu bệnh nhân, ngăn chặn chỉnh sửa dữ liệu và rò rỉ quyền riêng tư. Bộ Y tế Đài Loan cũng đang nghiên cứu dùng chuỗi khối để chia sẻ hồ sơ bệnh án an toàn giữa các bệnh viện, bệnh nhân không cần mang theo giấy tờ khi chuyển viện.