Blockchain là gì?

Blockchain là một sổ ghi chép kỹ thuật số do nhiều bên cùng duy trì. Bản ghi mới được sắp xếp vào các khối, sau đó các khối được nối theo thứ tự. Các máy tính tham gia mạng blockchain kiểm tra bản cập nhật theo cùng một bộ quy tắc, vì vậy một quản trị viên cơ sở dữ liệu không thể tự quyết định bản ghi nào hợp lệ.

Chính xác hơn, blockchain kết hợp cấu trúc dữ liệu, mật mã học, các bản sao dữ liệu và quy tắc đồng thuận. Những yếu tố này giúp phát hiện thay đổi đối với bản ghi cũ và, khi các giả định an ninh của mạng còn đúng, khiến việc viết lại lịch sử ngày càng khó. Tuy nhiên, chúng không làm cho việc đó bất khả thi trong mọi trường hợp.

Vì vậy, blockchain không chỉ là cơ sở dữ liệu chứa hàm băm. Nó kết hợp các quy tắc xác thực được áp dụng độc lập với quy trình quyết định phiên bản hợp lệ nào của sổ cái sẽ được tiếp tục sử dụng.

Vì sao dùng blockchain thay vì một cơ sở dữ liệu?

Cơ sở dữ liệu thông thường và blockchain đều có thể lưu trữ và truy xuất dữ liệu. Khác biệt chính là ai duy trì bản ghi và các bên tham gia xác định phiên bản hợp lệ bằng cách nào.

Cơ sở dữ liệu thông thường thường do một tổ chức quản lý. Quản trị viên quyết định ai được đọc hoặc thay đổi dữ liệu, đồng thời có thể trực tiếp sửa, xóa hoặc khôi phục bản ghi. Người dùng chủ yếu tin tưởng tổ chức và hệ thống của tổ chức đó.

Trong blockchain, nhiều nút — tức các máy tính chạy phần mềm mạng — kiểm tra bản cập nhật theo quy tắc chung và giữ bản sao sổ cái riêng. Giao dịch hoặc khối do một nút đề xuất không tự động trở nên hợp lệ. Các nút khác kiểm tra chữ ký, số dư và định dạng; sau đó mạng dùng quy tắc đồng thuận và lựa chọn nhánh để quyết định tiếp tục lịch sử nào.

Hai cách tiếp cận phù hợp với những nhu cầu khác nhau:

• Cơ sở dữ liệu thông thường thường nhanh hơn, ít tốn kém hơn và dễ chỉnh sửa hoặc giữ riêng tư hơn. Nó phù hợp với hoạt động do một tổ chức đáng tin cậy quản lý.
• Blockchain có thể phù hợp khi nhiều bên cần dùng chung bản ghi nhưng không muốn một bên tự quyết định kết quả. Đổi lại, nó cần nhiều tài nguyên tính toán, liên lạc và lưu trữ hơn.

Blockchain cũng không có nghĩa ai cũng được làm mọi việc. Mạng không cần cấp phép thường cho phép bất kỳ ai tham gia theo quy tắc giao thức; mạng cần cấp phép giới hạn một số hoạt động cho các tổ chức được phê duyệt. Quyền truy cập và mức ảnh hưởng vẫn có thể không đồng đều.

Bốn nhiệm vụ duy trì sổ cái

Giao dịch hoặc cập nhật trạng thái

Người dùng hoặc ứng dụng gửi giao dịch đã ký hay cập nhật khác do giao thức quy định. Nút kiểm tra ủy quyền, định dạng, số dư, số thứ tự giao dịch, điều kiện chi tiêu và các quy tắc liên quan. Việc phát một thông điệp lên mạng không làm cho thông điệp đó hợp lệ.

Khối và cam kết mật mã

Các cập nhật hợp lệ được nhóm vào khối. Khối thường dùng hàm băm, bao gồm các giá trị tóm tắt dạng cây kết hợp nhiều bản ghi, để tạo cam kết mật mã với khối trước và nội dung của chính nó. Nếu dữ liệu trước đó thay đổi, các cam kết về sau sẽ không còn khớp trừ khi phần lịch sử bị ảnh hưởng cũng được xây lại. Điều này giúp phát hiện giả mạo, nhưng không tự quyết định lịch sử nào được mạng chấp nhận.

Sao chép và xác thực độc lập

Các nút trao đổi khối và duy trì dữ liệu cần cho vai trò của mình. Nút xác thực đầy đủ tự kiểm tra quy tắc thay vì tin vào nhãn do trình khám phá khối hoặc nút khác cung cấp. Không phải mọi bên tham gia mạng đều lưu toàn bộ lịch sử hay thực hiện cùng nhiệm vụ, và “phân tán” không có nghĩa tài nguyên hoặc ảnh hưởng được phân bổ đồng đều.

Đồng thuận và lựa chọn nhánh

Đồng thuận phối hợp thứ tự được chấp nhận của các đề xuất hợp lệ. Nút đầy đủ Bitcoin xác thực khối, còn bằng chứng công việc cung cấp tín hiệu chọn chuỗi dựa trên tổng công việc tích lũy. Trong bằng chứng cổ phần của Ethereum, trình xác thực bỏ phiếu cho lịch sử khối; quy tắc lựa chọn nhánh quyết định nhánh nào được theo dõi, còn điểm kiểm tra nhận đủ phiếu có thể đạt tính chung cuộc theo định nghĩa của giao thức. Các cơ chế đồng thuận dựa trên giả định khác nhau và không nên gọi tất cả là khai thác.

Điều gì thay đổi khi giao dịch được chấp nhận?

Bitcoin dùng mô hình đầu ra giao dịch chưa chi tiêu (UTXO). UTXO là một khoản do giao dịch trước tạo ra và chưa được chi tiêu. Giao dịch hợp lệ tiêu thụ các đầu ra hiện có theo điều kiện chi tiêu và tạo đầu ra mới; nút từ chối các lần chi tiêu xung đột. Ethereum duy trì trạng thái dựa trên tài khoản. Giao dịch có thể cập nhật số dư, số thứ tự giao dịch, mã hợp đồng hoặc bộ nhớ.

Trong cả hai mô hình, blockchain không phải thư mục di chuyển tệp coin giữa các địa chỉ. Nút tính toán trạng thái tiếp theo từ chuỗi cập nhật hợp lệ đã được chấp nhận. Ví chuẩn bị và ký chỉ dẫn hoặc tương tác với nhà cung cấp; giao diện ví không phải sổ cái dùng chung.

Bằng chứng giả mạo, tái tổ chức và tính chung cuộc

Liên kết mật mã làm cho một khối lịch sử đã sửa đổi không còn khớp với các cam kết về sau, nhưng hàm băm không ngăn việc viết lại về mặt vật lý. Khả năng chống sửa đổi đến từ chi phí và quy tắc quyết định cần thiết để thay thế lịch sử được chấp nhận, cùng với việc các bên tham gia xác thực trung thực.

Lịch sử gần đây có thể bị tái tổ chức khi quy tắc lựa chọn nhánh chọn một nhánh hợp lệ khác. Một số giao thức tạo độ tin cậy theo xác suất khi có thêm khối; giao thức khác định nghĩa tính chung cuộc rõ ràng bằng phiếu bầu hoặc chứng chỉ. Giả định về tính chung cuộc có thể thất bại khi có lỗi nghiêm trọng, lỗi giao thức hoặc ngưỡng bị xâm phạm. Gọi mọi bản ghi blockchain là “bất biến vĩnh viễn” sẽ che khuất những điều kiện này.

Đồng thuận không chứng minh điều gì?

Đồng thuận có thể cho thấy các bên tham gia mạng đã chấp nhận dữ liệu theo quy tắc giao thức. Nó không thể tự chứng minh một tuyên bố về thế giới bên ngoài là đúng. Nếu nhà cung cấp dữ liệu báo nhiệt độ hoặc hệ thống ghi nhận bưu kiện đã được giao, đưa giá trị đó lên chuỗi chỉ chứng minh bản ghi và lịch sử xử lý của nó, chứ không chứng minh sự kiện vật lý.

Phân biệt tương tự áp dụng cho mã. Thực thi xác định có thể tái tạo đúng những gì hợp đồng thông minh được chỉ dẫn thực hiện, nhưng không bảo đảm mã không có lỗi, giao diện đã giải thích đúng lời gọi hay kết quả kinh tế là điều mong muốn.

Blockchain, tiền mã hóa và sổ cái phân tán

Blockchain là một thiết kế sổ cái phân tán sắp xếp bản ghi thành các khối liên kết. Tiền mã hóa là tài sản được hạch toán theo quy tắc của mạng. Công nghệ sổ cái phân tán (DLT) là phạm trù rộng hơn và không phải lúc nào cũng dùng một chuỗi khối duy nhất. Một số sổ cái phân tán dùng đồ thị có hướng không chu trình (DAG), trong đó các bản ghi tạo thành đồ thị không có đường vòng tròn thay vì một chuỗi khối. Vì vậy, không phải mọi sổ cái phân tán đều là blockchain.

Blockchain có thể hỗ trợ các mục đích ngoài tài sản có thể chuyển nhượng, nhưng chỉ dùng cấu trúc này không tự động làm ứng dụng trở nên phi tập trung, riêng tư, có khả năng mở rộng hay đáng tin cậy. Những thuộc tính đó cần bằng chứng riêng về quản trị, vận hành nút, khả năng hiển thị dữ liệu và thiết kế giao thức.

Câu hỏi thường gặp

Mọi blockchain đều dùng khai thác không?

Không. Khai thác gắn với hệ thống bằng chứng công việc. Mạng bằng chứng cổ phần dùng trình xác thực và phiếu bầu, còn hệ thống cần cấp phép có thể dùng các giao thức đồng thuận khác.

Blockchain có giống một khối không?

Không. Khối là một đơn vị dữ liệu do giao thức quy định. Blockchain là lịch sử sổ cái liên kết được duy trì theo quy tắc mạng.

Dữ liệu có bao giờ bị xóa khỏi blockchain không?

Câu trả lời phụ thuộc vào ý nghĩa của “xóa” và giao thức cụ thể. Tái tổ chức có thể loại các khối gần đây khỏi lịch sử chuẩn; ứng dụng có thể ngừng hiển thị dữ liệu; một số hệ thống cho phép thay đổi trạng thái hoặc cắt tỉa dữ liệu. Cam kết lịch sử và các bản sao do bên tham gia lưu có thể vẫn tồn tại. “Xóa”, “cắt tỉa”, “hoàn tác” và “trở thành không chuẩn” là những thao tác khác nhau.

Khái niệm liên quan và đọc thêm

Đọc thêm về khối, địa chỉ blockchain, ví tiền mã hóa và phí gas, hoặc quay lại Bảng thuật ngữ tiền mã hóa.

Để xem so sánh lịch sử rộng hơn, hãy đọc bài OKX Learn bằng tiếng Việt về blockchain, Bitcoin và Ethereum. Đây là tài liệu đọc thêm, không phải đặc tả giao thức.

Nguồn

• NISTIR 8202: Tổng quan công nghệ blockchain — kiến trúc sổ cái phân tán, đồng thuận, mô hình cấp phép, khả năng chống sửa đổi và giới hạn của dữ liệu bên ngoài.
• Bitcoin Developer Guide: blockchain — xác thực nút đầy đủ, UTXO, bằng chứng công việc và lựa chọn chuỗi.
• Bitcoin Developer Reference: blockchain — cấu trúc dữ liệu khối và giao dịch.
• Ethereum: bằng chứng cổ phần — trình xác thực, chứng thực, lựa chọn nhánh và tính chung cuộc.
• Ethereum: tài khoản — trạng thái dựa trên tài khoản, EOA và tài khoản hợp đồng.