Blockchain hoạt động như thế nào? Hiểu rõ Cơ chế của Blockchain trong 5 phút

Blockchain – một khái niệm không còn xa lạ với thế giới công nghệ, nhưng vẫn còn rất nhiều người chưa thực sự hiểu rõ về nó. Đối với những ai không chuyên về công nghệ, Blockchain có thể trở thành một đề tài khá phức tạp và khó hiểu. Đó là lý do tôi viết bài này, để giúp bạn hiểu rõ về Blockchain – công nghệ tiên phong cho sự phát triển của thế giới kỹ thuật số.

Blockchain là gì? Và các khái niệm liên quan tới Blockchain bạn nên biết

Trước khi đi sâu vào cách hoạt động của Blockchain, chúng ta cần nắm vững một số khái niệm quan trọng. Một số khái niệm này sẽ giúp bạn dễ dàng hình dung và theo dõi quá trình hoạt động của Blockchain. Hãy cùng tôi điểm qua những khái niệm này nhé.

Blockchain được hiểu như nào cho đầy đủ?

Blockchain hay còn được gọi là “sổ cái phân tán“, là một công nghệ cho phép lưu trữ và chuyển giao thông tin trong một hệ thống mạng lưới ngang hàng (peer-to-peer). Nó bao gồm một chuỗi các khối (block) mà mỗi khối chứa thông tin về một hoặc nhiều giao dịch. Các khối này liên kết với nhau thông qua hàm băm (Hash), đảm bảo rằng thông tin một khi đã được ghi vào blockchain không thể bị thay đổi hoặc xóa bỏ, tạo nên đặc điểm minh bạch, an toàn và không thể bị thay đổi của Blockchain. Mỗi khi một giao dịch mới được thực hiện, nó sẽ được gửi đến tất cả các nút (nodes) trong mạng lưới. Các nút này sau đó sẽ thực hiện các thuật toán đồng thuận, như Proof of Work, để xác minh và thêm giao dịch vào khối mới nhất trong chuỗi. Khi một người dùng muốn thực hiện giao dịch, họ sẽ sử dụng khóa riêng tư của mình để ký giao dịch. Chữ ký này sau đó có thể được xác thực bằng khóa công khai, chứng minh rằng người gửi là người có quyền truy cập vào tài sản đang được giao dịch.

Các khái niệm thường gặp khi nhắc tới Blockchain

Để hiểu toàn bộ về Blockchain và cách Blockchain được hoạt động như nào, tôi đưa ra các khái niệm quan trọng hy vọng bạn nắm vứng chúng trước khi tìm hiểu về cơ chế hoạt động của Blockchain. Tôi đã đưa đưa ra các định nghĩa một cách logic nhằm hệ thống chúng với nhau để bạn có thể hiểu được quy trình hoạt động cơ bản của Blockchain trong tại mục IV.

• Block (Khối): là một “khối” thông tin gồm các giao dịch đã được xác nhận; mã băm của khối trước (Hash) và một số ngẫu nhiên khác. Block mới sẽ được thêm vào chuỗi, tạo nên một chuỗi các khối liên kết với nhau, hay còn gọi là blockchain. Block chính là nơi lưu trữ thông tin giao dịch.
• Hash: Hash là một hàm băm được tạo ra dựa vào việc chuyển đổi thông tin thành một chuỗi ký tự cố định. Mỗi block sẽ có một hash duy nhất dựa trên nội dung của khối đó và hash của khối trước đó. Hash đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính toàn vẹn và không thể thay đổi của dữ liệu trong khối.
• Peer-to-Peer Network: Mạng lưới Peer-to-Peer là một mạng lưới máy tính nơi mỗi máy tính hoạt động như một node, nhận, gửi và lưu trữ dữ liệu. Trong blockchain, mỗi node lưu trữ một bản sao của sổ cái blockchain và tham gia vào việc xác minh và thêm giao dịch mới.
• Node (Nút): Đây là máy tính cá nhân tham gia vào mạng blockchain. Mỗi node sẽ lưu trữ một bản sao của toàn bộ blockchain và tham gia vào quá trình xác nhận giao dịch. Node giúp duy trì sự hoạt động và bảo mật của mạng blockchain.
• Mining (Đào): Đào là quá trình thêm block mới vào blockchain bằng cách giải quyết một câu đố toán học (hay giải quyết thuật tóan Consensus Algorithm bên dưới) phức tạp. Người thực hiện quá trình này được gọi là “thợ đào” (thợ đào nên được hiểu là những máy tính hoặc mạng lưới máy tính mà được cấu hình để thực hiện các tính toán Proof of Work), họ cung cấp năng lực tính toán để giữ cho mạng blockchain hoạt động và bảo mật.
• Proof of Work (Bằng chứng công việc): Đây là một trong các thuật toán đồng thuận (Consensus Algorithm) mà thợ đào cần phải giải quyết để có quyền thêm khối mới vào chuỗi. Việc giải quyết thành công thuật toán này chứng minh rằng thợ đào đã công việc và nên được thưởng một lượng tiền mã hóa nhất định.
• Public/Private Key (Khóa công khai/khóa riêng tư): Cặp khóa này được sử dụng trong mã hóa để đảm bảo tính bảo mật. Khóa công khai được dùng để mã hóa thông tin, trong khi khóa riêng tư được dùng để giải mã. Khóa riêng tư đồng thời cũng được sử dụng để ký các giao dịch, đảm bảo chúng không thể bị giả mạo.
• Ledger (Sổ cái): Đây là cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cả các giao dịch đã xảy ra trên mạng blockchain. Trong blockchain, sổ cái này được phân phối và lưu trữ trên tất cả các node, giúp đảm bảo sự minh bạch và khó khăn cho việc gian lận.
• Consensus Algorithm (Thuật toán đồng thuận): Đây là cơ chế mà blockchain sử dụng để đảm bảo tất cả các node đồng lòng về trạng thái của sổ cái. Điều này cần thiết để duy trì tính nhất quán của dữ liệu trên toàn bộ mạng blockchain. Một ví dụ phổ biến của Consensus Algorithm là Proof of Work.

Yeah, sau khi đã nắm bắt được các khái niệm đau đầu phía trên trong “chuỗi khối” đây là lúc bạn có thể hiểu về cơ chế hoạt động của Blockchain nhu thế nào? Sẽ không quá công nghệ, chỉ cần bạn có một trí tưởng tượng nhất định.

Blockchain hoạt động như thế nào?

Để hiểu rõ hơn về cách hoạt động của Blockchain, hãy tưởng tượng bạn đang tham dự một dạ hội mà mỗi người tham gia đều giữ một cuốn nhật ký (Ledger – sổ cái trong Blockchain). Mỗi lần có một sự kiện đặc biệt xảy ra, như việc ai đó chia sẻ một bí mật hoặc một tin tức mới, tất cả mọi người đều ghi lại sự kiện đó vào cuốn nhật ký của mình. Điều này giống như việc thêm một block mới vào chuỗi (chain) trong Blockchain, với mỗi sự kiện đại diện cho một giao dịch. Tất cả mọi người đều có cùng một bản ghi về những gì đã xảy ra, tạo nên một sự đồng thuận. Cũng giống như trong Blockchain, mỗi node (hoặc máy tính) trong mạng lưới Blockchain đều lưu trữ một bản sao của toàn bộ chuỗi block, tạo nên một sự đồng thuận về trạng thái hiện tại của chuỗi. Đồng thời, mỗi sự kiện được ghi lại trong nhật ký đều có một dấu ấn không thể xóa – giống như mã hash của mỗi block. Nếu ai đó cố gắng sửa đổi nhật ký của họ, điều này sẽ tạo ra một sự không khớp với nhật ký của những người khác – giống như việc thay đổi thông tin trong một block sẽ làm thay đổi mã hash và tạo ra sự không khớp với các block sau đó.

Quá trình xác thực (Proof of Work) và thêm giao dịch mới vào chuỗi giống như việc tất cả mọi người trong dạ hội đều đồng lòng nhận biết và ghi nhận (Consensus Mechanism) một sự kiện mới. Cái này tương tự như việc các node trong Blockchain đồng lòng xác nhận một giao dịch mới qua quá trình giải mã một câu đố toán học phức tạp. Vì vậy, bạn có thể hình dung Blockchain như một dạ hội trong đó mọi người đều chia sẻ, ghi nhận, và xác nhận sự kiện một cách minh bạch và không thể thay đổi. Blockchain mang lại một sự minh bạch và tính toàn vẹn không thể phủ nhận cho mọi giao dịch và sự kiện diễn ra trên nó. Sau khi bạn đã nắm bắt được một số khái niệm và cách hoạt động của Blockchain qua ví dụ sinh động trên, hãy cùng tôi tìm hiểu sâu hơn về một quy trình diễn ra trong hoạt động của một giao dịch tiền số để giúp bạn hiểu chi tiết hơn về cơ chế hoạt đoạn của Blockchain sẽ như thế nào trong thực tế.

Quy trình hoạt động của Blockchain

Chúng ta sẽ mô phỏng một tình huống để tìm hiểu quá trình giao dịch trong Blockchain diễn ra như thế nào. Hãy tưởng tượng Alice muốn chuyển một số Bitcoin – một loại tiền mã hóa (cryptocurrency) cho Bob. Giao dịch này sẽ bao gồm nhiều bước quan trọng và phức tạp nhằm đảm bảo tính minh bạch, an toàn và không thể thay đổi.

1. Khởi tạo giao dịch: Alice, một người dùng trên mạng blockchain, muốn chuyển một số tiền mã hóa (như Bitcoin) cho Bob. Alice tạo một thông báo giao dịch, ghi rõ số lượng tiền mã hóa cần chuyển và địa chỉ ví điện tử của Bob. Thông điệp này được ký bằng khóa riêng tư của Alice, một trong hai phần của cặp khóa công khai/riêng tư của cô, đảm bảo rằng chỉ có Alice mới có thể tạo ra giao dịch này.
2. Phát tán giao dịch: Giao dịch sau đó được gửi đi trên mạng Peer-to-Peer Network. Mỗi node (máy tính cá nhân) trong mạng lưới nhận được thông báo giao dịch và dùng khóa công khai của Alice để xác minh chữ ký của cô. Họ cũng kiểm tra liệu Alice có đủ số dư để thực hiện giao dịch hay không bằng cách kiểm tra lịch sử giao dịch trên sổ cái blockchain.
3. Tạo block: Các giao dịch đã được xác thực sau đó được thu thập vào một block. Block này bao gồm các giao dịch và mã băm (hash) của block trước đó trong chuỗi. Mã băm là một đại diện duy nhất của nội dung block, nếu có bất kỳ thay đổi nào trong nội dung, mã băm cũng sẽ thay đổi, giúp đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.

   

4. Đào Block (Mining): Tiếp theo là quá trình đào block, trong đó các node (thợ mỏ) cố gắng giải quyết một câu đố toán học phức tạp, còn được gọi là Proof of Work. Người đầu tiên giải được câu đố này sẽ có quyền thêm block mới vào blockchain. Họ cũng nhận được phần thưởng tiền mã hóa (thường là Bitcoin) và tất cả các phí giao dịch trong block đó.
5. Thêm block vào chuỗi: Khi câu đố toán học đã được giải, block mới sẽ được thêm vào chuỗi, tạo thành một “chuỗi” các block liên kết với nhau, đó chính là blockchain. Mọi người trong mạng lưới (các node) sau đó cập nhật sổ cái của họ để phản ánh sự thêm vào của block mới này.
6. Xác nhận giao dịch: Khi block chứa giao dịch của Alice và Bob được thêm vào chuỗi, giao dịch này được coi là đã hoàn tất và không thể thay đổi. Bob giờ đây có thể xác nhận rằng anh ta đã nhận được tiền từ Alice.

Như vậy, thông qua tình huống mô phỏng, bạn đã hiểu rõ hơn về quá trình giao dịch trong Blockchain. Mỗi giao dịch bắt đầu từ việc tạo giao dịch, phát tán giao dịch, tạo khối, đào block, thêm block vào chuỗi và cuối cùng là xác nhận giao dịch. Quá trình này đảm bảo tính công bằng, minh bạch và an toàn, ngăn chặn hiệu quả khả năng gian lận hoặc thay đổi giao dịch. Đặc biệt, Blockchain còn khẳng định được tính phi tập trung – không có thực thể trung tâm nào kiểm soát hoặc quản lý mạng, giúp tăng cường sự tin cậy và độc lập cho người dùng.