Bài tập lớn mạng máy tính Trao đổi tin nhắn an toàn trong VANET bằng một loại Blockchain mới mạng máy tính đại học bách khoa hà nội

Microsoft Word Report Computer Network Group2 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO MÔN HỌC MẠNG MÁY TÍNH Đề tài Trao đổi tin nhắn an toàn trong VANET bằng một loại Blockch.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

BÁO CÁO MÔN HỌC : MẠNG MÁY TÍNH

Đề tài : Trao đổi tin nhắn an toàn trong VANET bằng một loại Blockchain mới

Giảng viên hướng dẫn : TS Trần Quang Vinh

Nhóm sinh viên thực hiện :

MỤC LỤC

1 Giới thiệu 4

2 Công trình liên quan 7

3 Tổng quan về kỹ thuật 9

3.1 Các nguyên tắc cơ bản của VANET 9

3.2 Tổng quan về blockchain 11

4 Lược đồ chuỗi khối trong VANET 19

4.1 Giả định 19

4.2 Các thành phần của chương trình blockchain được đề xuất 20

4.3 Blockchain được đề xuất trong VANET 22

5 Triển khai chuỗi khối để phổ biến thông điệp an toàn trong VANET 25

6 Đánh giá 31

7 Viễn cảnh tương lai: tính toán biên cho chuỗi khối trong VANET 33

8 Phần kết luận 35

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1:Mô hình tin cậy trong VANET 11

Hình 2 Cấu trúc của các khối trong một blockchain 12

Hình 3: Định dạng tiêu đề khối 13

Hình 4: Các cơ chế đồng thuận trong chuỗi khối 15

Hình 5: Sơ đồ chuỗi khối để phổ biến thông điệp an toàn 21

Hình 6: Việc tạo ra một chuỗi khối từ các thông báo sự kiện chưa được xác nhận 24

Hình 7 Đề án blockchain được đề xuất trong VANET 26

Hình 8: MEC cho blockchain trong VANET 34

DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Định dạng thông báo sự kiện 27

Bảng 2 Đánh giá sự phát triển của mạng blockchain VANET 32

Chương 1 : Giới thiệu

Trong những thập kỷ gần đây, số lượng các phương tiện thông minh và tự hành đã không ngừng gia tăng Trong Vehicular Ad-hoc NETworks (VANET), tính mạng và tài sản của người lái xe phụ thuộc vào hiệu quả giao tiếp giữa các phương tiện Mục tiêu chính của mạng lưới xe cộ là phổ biến chính xác thông tin về các sự kiện đe dọa tính mạng, chẳng hạn như báo cáo về tắc đường và tai nạn, trong thời gian ngắn Tuy nhiên, vẫn còn là một thách thức để phổ biến thông tin sự kiện quan trọng trong một khu vực được nhắm mục tiêu trong môi trường VANET năng động và sự hiện diện của các phương tiện độc hại Các VANET hiện có có nhiều vấn đề về bảo mật Do thông tin sai lệch và không đáng tin cậy được gửi bởi các phương tiện độc hại, một số thông điệp quan trọng không thể được phổ biến một cách chính xác trong thời gian thực Và điều này dẫn đến thiệt hại tài sản thế chấp cho các phương tiện lân cận và tài xế Một trong những thách thức mà VANET phải đối mặt là do đặc tính phù du của nó Trong VANET phân tán, các nút xe cộ có thể tham gia

và rời khỏi mạng động như trong Mạng quảng cáo di động (MANET) Các blockchain thời gian gần đây đã đạt được sự chú ý của các nhà nghiên cứu và có tiềm năng to lớn trong các lĩnh vực đa dạng sử dụng blockchain để giải quyết các vấn đề quan trọng về phổ biến thông tin trong VANETs Blockchain là một mô hình điện toán phân tán và phi tập trung mới nổi làm nền tảng cho tiền điện tử Bitcoin , cung cấp quyền riêng tư và bảo mật trong các mạng ngang hàng (P2P) Trong trường hợp của VANET, blockchain có thể được sử dụng để quản lý sự thật cơ bản của thông tin cho các phương tiện vì bất kỳ phương tiện nào cũng có thể truy cập lịch sử thông tin sự kiện trong blockchain công khai Đề xuất một

kế hoạch để xác định độ tin cậy của nút và độ tin cậy của thông điệp trong VANET và sau

đó lưu trữ chúng trong một blockchain công khai hoạt động như sự thật nền tảng cho các phương tiện khác Việc áp dụng đơn giản một blockchain hiện tại không thể áp dụng trực tiếp cho các tình huống VANET Do đó, sẽ giới thiệu một loại blockchain mới phù hợp với VANET và sử dụng các thông báo sự kiện làm giao dịch trong VANET, không giống như

sử dụng tiền điện tử làm giao dịch trong Bitcoin Blockchain có thể giải quyết các vấn đề lớn mà các VANET hiện tại phải đối mặt và cung cấp bảo mật cho việc phổ biến thông tin

quan trọng Trong sơ đồ, các khối mới được xây dựng dựa trên các thông điệp sự kiện tương tự như các giao dịch bằng Bitcoin và hàm băm của các khối liên tiếp được liên kết với nhau theo cách tuần tự để tạo thành một chuỗi khối Gần đây, đã có nhiều quan tâm đến công nghệ blockchain và nhiều nhà nghiên cứu đã tìm hiểu các cách mà blockchain có thể được sử dụng trong các hệ thống không gian địa lý Trong trường hợp của Bitcoin, một khối mới đúc được chia sẻ giữa tất cả các nút trên toàn cầu Tuy nhiên, trong trường hợp của VANET, không cần chia sẻ các khối vượt ra ngoài phạm vi của một quốc gia Ví dụ, Nhật Bản và Hàn Quốc cách xa nhau về mặt địa lý và chúng không được kết nối bằng đường bộ Vì vậy, thông tin về giao thông và tai nạn ở Nhật Bản không hữu ích cho các phương tiện giao thông ở Hàn Quốc Do đó, sẽ phù hợp hơn nếu duy trì một blockchain riêng biệt chỉ xem xét mức độ tin cậy của nút xe và độ tin cậy của tin nhắn ở mỗi quốc gia dựa trên vị trí địa lý Mục tiêu chính của bài báo này là nghiên cứu cách gửi các thông điệp

sự kiện đáng tin cậy một cách an toàn bằng cách áp dụng công nghệ blockchain trong VANETs Sẽ xử lý một blockchain địa phương độc lập với các chuỗi từ các quốc gia khác

để cải thiện khả năng mở rộng và tính kịp thời của việc phổ biến thông điệp trong VANET Coi một chuỗi khối công cộng quản lý và lưu trữ độc lập tất cả độ tin cậy của các nút và độ tin cậy của thông điệp ở một quốc gia nhất định Trình bày các loại cơ chế đồng thuận blockchain khác nhau dựa trên blockchain riêng tư hoặc công khai Cơ chế đồng thuận đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định tính bảo mật và khả năng mở rộng của một blockchain Sẽ tập trung vào cơ chế đồng thuận Proof of Work (PoW) có khả năng bảo mật mạnh mẽ và có thể chứng minh được và phù hợp với một blockchain công khai Giới thiệu tính toán biên cho blockchain, vì nó có thể giảm độ trễ cho việc tạo khối bằng cách giảm tải PoW tính toán cao cho các máy chủ biên để các phương tiện khai thác khai thác các khối Hơn nữa, khốicó thể giảm độ trễ lan truyền bằng cách sử dụng điện toán đám mây biên

Trong bài báo này, giới thiệu một blockchain có thể được sử dụng để xử lý hiệu quả mức

độ tin cậy của các nút và thông điệp sự kiện trong VANET Những đóng góp chính của bài báo của có thể được tóm tắt dưới đây:

a Đề xuất một sơ đồ blockchain để lưu trữ độ tin cậy của nút và tin nhắn trong VANET Trong sơ đồ này, độ tin cậy của nút và tin nhắn hoạt động như các giao dịch tương tự như chuỗi khối Bitcoin cung cấp sự thật cơ bản cho các phương tiện khác

b Cố gắng cải thiện khả năng mở rộng của blockchain bằng cách sử dụng blockchain cục bộ, đây là một khái niệm dựa trên vị trí địa lý và độc lập với các chuỗi từ các quốc gia khác nhau

c Mong muốn giảm độ trễ cho việc tạo khối bằng cách giới thiệu tính toán biên trong chuỗi khối VANET như một viễn cảnh trong tương lai Tính toán biên sẽ giảm độ trễ bằng cách giảm tải tính toán phức tạp cho các thiết bị biên, do đó cung cấp các ứng dụng thời gian thực trong VANET

Chương 2 : Tổng quan về Blockchain

Một blockchain có thể được định nghĩa là một cơ sở dữ liệu công cộng phân tán và phi tập trung của tất cả các giao dịch hoặc sự kiện kỹ thuật số đã được thực hiện hoặc chia

sẻ giữa các nút tham gia Mỗi sự kiện trong cơ sở dữ liệu công khai được xác thực dựa trên

sự đồng ý của một số lượng lớn các nút trong mạng blockchain Sự phổ biến của blockchain

là do những ưu điểm của nó, bao gồm phân quyền, ẩn danh, thứ tự thời gian của dữ liệu, bảo mật phân tán, tính minh bạch, tính bất biến và tính phù hợp với các môi trường không đáng tin cậy Blockchain bao gồm hai loại nút Một nút đầy đủ là một nút lưu trữ và duy trì lịch sử hoàn chỉnh của các giao dịch blockchain Nó bắt đầu một giao dịch trực tiếp và độc lập, và nó xác minh một cách có thẩm quyền tất cả các giao dịch trong mạng Mọi nút trong mạng blockchain đều biết hàm băm của khối genesis Mỗi nút trong mạng đều xây dựng một blockchain đáng tin cậy dựa trên khối genesis hoạt động như một gốc an toàn Khối genesis không có hàm băm của khối trước đó Nếu một nút mới, thì nó chỉ biết khối genesis và nó sẽ phải tải xuống tất cả các khối bắt đầu từ khối genesis để đồng bộ hóa với mạng blockchain và được cập nhật liên tục khi tìm thấy khối mới Việc xâu chuỗi các khối được thực hiện bằng cách thêm các hàm băm của các khối trước vào khối hiện tại để hàm băm của khối hiện tại theo cách tuần tự với khối sau Sau đó, nó được chia sẻ với các nút khác trong mạng P2P phân tán theo cách an toàn mà không cần cơ quan trung ương Các hàm băm tuần tự của các khối đảm bảo thứ tự giao dịch tuần tự Sau đó, các giao dịch trước

đó không thể được sửa đổi nếu không sửa đổi các khối của chúng và tất cả các khối tiếp theo Blockchain được xác minh bởi sự đồng thuận của các nút ẩn danh trong việc tạo ra các khối Nó được coi là an toàn nếu sức mạnh tính toán tổng hợp của các nút độc hại không lớn hơn sức mạnh tính toán của các nút trung thực Trong trường hợp của Bitcoin, khái niệm PoW đảm bảo rằng người khai thác không thao túng mạng để tạo ra các khối giả mạo PoW là một câu đố toán học rất khó giải và dễ xác minh để nó bảo vệ chuỗi khối khỏi các cuộc tấn công chi tiêu gấp đôi

Trong nghiên cứu về VANET, một số công trình trước đây liên quan đến phổ biến thông điệp sự kiện an toàn dựa trên việc bỏ phiếu Hầu hết các phương pháp biểu quyết

đều cố gắng giải quyết các vấn đề về bảo mật của nút bằng cách hỏi ý kiến của các nút khác

để xác định độ tin cậy của một nút Tuy nhiên, kiểu tiếp cận này có vấn đề là liệu các nút cung cấp phản hồi có thể tin cậy được hay không Giả định rằng tất cả thông tin được lưu giữ trong cơ sở dữ liệu phân tán dựa trên công nghệ blockchain Nói chung, công việc hạn chế đã được thực hiện để nghiên cứu các mạng xe cộ sử dụng blockchain Các tác giả trong Ref đã sử dụng một khái niệm blockchain cơ bản để đơn giản hóa việc quản lý khóa phân tán trong các mạng xe cộ không đồng nhất Các tác giả trong Ref đã kết hợp các khái niệm ứng dụng dựa trên blockchain của VANET và Ethereum và tạo ra một hệ thống minh bạch,

tự quản lý và phi tập trung Họ đã sử dụng hệ thống hợp đồng thông minh của Ethereum

để chạy tất cả các loại ứng dụng trên chuỗi khối Ethereum Ngược lại, công việc được đề xuất áp dụng một loại blockchain khác để phổ biến thông điệp an toàn trong các mạng xe

cộ Trong Ref , các tác giả đã đề xuất một công nghệ blockchain để bảo mật ô tô bằng cách

sử dụng mạng lớp phủtrong chuỗi khối và các nút bổ sung được gọi là trình quản lý khối lớp phủ Các nút mạng lớp phủ được nhóm lại bởi các đầu cụm và các đầu cụm này chịu trách nhiệm xử lý blockchain và vận hành các chức năng chính của nó Tuy nhiên, việc giới thiệu các nút lớp phủ bổ sung có thể gây ra độ trễ cao và có thể là trung tâm của sự cố nếu đầu cụm bị xâm phạm Trong tham Ref , các tác giả đề xuất một blockchain để đảm bảo giao tiếp của các phương tiện thông minhbằng cách sử dụng giao tiếp ánh sáng nhìn thấy và các kênh bên âm thanh Họ đã sử dụng các khóa công khai blockchain để xác minh

cơ chế được đề xuất của họ thông qua các khóa phiên mật mã, sử dụng cả các kênh bên và

cơ sở hạ tầng khóa công khai blockchain Và họ đã sử dụng các loại giao tiếp khác nhau

để bảo vệ mạng lưới xe cộ

Chương 3 : VANET

Chương này cung cấp tổng quan kỹ thuật về các khái niệm cơ bản và thông tin cơ bản liên quan đến VANET và blockchain Đầu tiên, trình bày một số nguyên tắc cơ bản và mô hình ủy thác của VANET Sau đó, sẽ tập trung vào khái niệm blockchain, liệt kê các tính năng của nó và sau đó phân loại các loại cơ chế đồng thuận khác nhau được sử dụng trong công nghệ blockchain

3.1 Các nguyên tắc cơ bản của VANET

Gần đây, với sự tiến bộ của công nghệ xe cộ, VANET đóng một vai trò quan trọng trong việc cứu tính mạng và tài sản của người lái xe bằng cách phổ biến thông tin sự kiện quan trọng Trong VANET, có hai kiểu giao tiếp: Giao tiếp từ phương tiện đến phương tiện (V2V) và phương tiện giao thông với cơ sở hạ tầng (V2I) Trong những ngày này, Phương tiện cho mọi thứ (V2X) phổ biến hơn, nơi mọi thứ đại diện cho người đi bộ, người

đi xe đạp và bất cứ thứ gì có thể giao tiếp với phương tiện Trong trường hợp giao tiếp V2I, các phương tiện giao tiếp với Bộ phận bên đường (RSU) được lắp đặt dọc theo hai bên đường Giao thức truy cập không dây trong môi trường Xe cộ (WAVE) cung cấp tiêu chuẩn

vô tuyến cơ bản cho giao tiếp dải ngắn chuyên dụng (DSRC) hoạt động ở dải tần 5,9 GHz WAVE dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.11p Các phương tiện giao tiếp với các phương tiện lân cận bằng các Đơn vị trên xe (OBU) tạo thành một mạng đặc biệt cho phép liên lạc theo cách phân tán Có một số nghiên cứu về Cellular V2X (CV2X), nhưng hiện tại, mạng này không hoàn toàn tương thích với 5G và nó không cung cấp phạm vi phủ sóng đầy đủ cho các mạng xe cộ Một trong những mục tiêu chính của VANET là giao tiếp với các phương tiện khác bằng cách sử dụng các thông điệp an toàn để báo cáo các sự kiện, chẳng hạn như thông tin tai nạn, cảnh báo an toàn, thông tin về tắc đường, báo cáo thời tiết, báo cáo về băng trên đường, v.v Một số thông tin sự kiện nhất định là yêu cầu phải được phổ biến nhanh chóng và chính xác, với độ trễ tối thiểu Việc không phổ biến kịp thời và chính xác những thông tin quan trọng về thời gian này có thể dẫn đến thiệt hại tài sản thế chấp

cho người lái xe và các phương tiện lân cận Tin cậy nút và tin cậy thông báo sự kiện là một trong những vấn đề chính được sử dụng để bảo mật thông tin liên lạc trong VANET

3.1.1 Mô hình tin cậy

Các mô hình ủy thác hiện tại có thể được phân loại thành ba loại chính, như thể hiện trong hình 1 Chúng bao gồm: mô hình tin cậy dựa trên thực thể, mô hình tin cậy dựa trên

dữ liệu làm trung tâm và mô hình tin cậy kết hợp Mô hình tín nhiệm dựa trên thực thể tập trung vào việc đánh giá mức độ đáng tin cậy của từng phương tiện bằng cách xem xét ý kiến của các phương tiện ngang hàng Trong Ref, các tác giả đã trình bày một cách tiếp cận

mờ để xác minh độ tin cậy của các nút bằng cách sử dụng phản hồi từ các nút xe cộ liền kề của nó Tuy nhiên, độ tin cậy của một thông báo có thể không đồng ý với độ tin cậy của chính nút đó mọi lúc Thông thường, rất khó thu thập tất cả thông tin để ước tính độ tin cậy nút theo thời gian thực của các nút xe do tính di động cao của chúng Tương tự, các mô hình tin cậy tập trung vào dữ liệu tập trung vào việc đánh giá độ tin cậy của các sự kiện nhận được từ các phương tiện lân cận thay vì độ tin cậy của chính nút phương tiện Các tác giả trong Refs đã sử dụng mô-đun quyết định suy luận Bayes để đánh giá các sự kiện được báo cáo Mô-đun suy luận dựa trên xác suất trước, rất khó lấy vì cấu trúc liên kết động của VANET Ngoài ra, mức độ đáng tin cậy của các nút xe cộ không đảm bảo độ tin cậy của chính thông điệp, vì các phương tiện đáng tin cậy có thể truyền thông điệp sai khi chúng bị các phương tiện độc hại xâm nhập Do đó, một mô hình tin cậy kết hợp đã được giới thiệu và nó kết hợp các mô hình tin cậy dựa trên thực thể và dựa trên dữ liệu làm trung tâm để đánh giá mức độ tin cậy của một thông điệp Các tác giả trong Ref đã đề xuất một quản lý tin cậy kết hợp trong đó độ tin cậy của dữ liệu được đánh giá bằng cách sử dụng các thông báo nhận được từ một số nút xe cộ Và độ tin cậy của nút được đánh giá bằng cách sử dụng khuyến nghị và tin cậy chức năng Tuy nhiên, cơ chế của chúng không xem xét sự thưa thớt dữ liệu trong VANET

Hình 1:Mô hình tin cậy trong VANET

Do đó, khắc phục những nhược điểm của các cơ chế hiện có bằng cách cải thiện mô hình tin cậy kết hợp về độ tin cậy của thông điệp và nút Đề xuất mức độ tin cậy của nút

và mức độ tin cậy của tin nhắn bằng cách sử dụng công nghệ blockchain đáp ứng tất cả các yêu cầu của mô hình tin cậy kết hợp cho VANET Bằng cách sử dụng công nghệ blockchain trong sơ đồ của mình, có thể lưu trữ mức độ tin cậy của nút và tin nhắn một cách hiệu quả trong cơ sở dữ liệu phân tán, đồng thời cung cấp quyền riêng tư và bảo mật phù hợp với cấu trúc liên kết VANET động

3.2 Tổng quan về blockchain

Blockchain là một cơ sở dữ liệu công cộng phân tán của tất cả các sự kiện kỹ thuật số

đã được hoàn thành và được chia sẻ giữa các nút tham gia Nó chứa một bản ghi rõ ràng và

có thể xác minh được về mọi sự kiện đã từng xảy ra Mỗi sự kiện trong cơ sở dữ liệu blockchain được xác nhận bởi sự đồng thuận của phần lớn các nút trong mạng Chủ yếu có hai loại blockchain, tức là blockchain công khai và blockchain riêng tư Blockchain công khai là một blockchain mở, nơi bất kỳ ai cũng có thể tham gia và tương tác với blockchain

mà không cần xin phép cơ quan trung ương Mặt khác, blockchain riêng tư dựa trên cơ chế kiểm soát truy cập Nó cho phép quản trị viên kiểm soát những người tham gia trong mạng

và những thứ như ai có thể tham gia, xem và ghi vào blockchain Trong blockchain riêng

tư, quản trị viên có thể tạo một nhóm đồng thuận Kết quả là, blockchain riêng tư có thể hội tụ để được tập trung, điều này khiến nó dễ bị thất bại Tuy nhiên, blockchain công khai

là một blockchain hoàn toàn phi tập trung không có một điểm lỗi nào và có khả năng chống

lại các cuộc tấn công độc hại Trong một chuỗi khối công cộng, khi một nút đầy đủ được kết nối với các đồng nghiệp của nó, trước tiên nó sẽ cố gắng xây dựng một chuỗi khối hoàn chỉnh

Gốc của blockchain là một khối genesis là khối đầu tiên trong blockchain Nó là nguồn gốc chung của tất cả các khối và chứa thông tin thường được biết đến với tất cả các nút Khối bao gồm các bản ghi băm mật mã, với mỗi khối giữ thông tin về băm của khối trước đó, tạo thành một chuỗi dữ liệu và tạo ra một chuỗi khối, như được hiển thị trong hình

2 Blockchain bắt đầu với một khối genesis trên cùng xếp chồng các khối kế thừa Cấu trúc của mỗi khối chứa một tiêu đề khối và một nội dung khối Tiêu đề khối bao gồm băm, nonce, dấu thời gian của khối trước đó, cũng như gốc Merkle, như được hiển thị trong hình

3 Phần thân khối chứa danh sách các giao dịch và một số dữ liệu bổ sung, tùy thuộc vào yêu cầu của blockchain Mỗi khối hiện tại được kết nối với khối trước đó, sử dụng hàm băm của khối trước đó giống như một chuỗi

Hình 2 Cấu trúc của các khối trong một blockchain

Hình 3: Định dạng tiêu đề khối

Để có tính bất biến, các giao dịch nên được băm bằng cách sử dụng hàm băm Merkle, cần được đưa vào tiêu đề khối Hàm băm Merkle có nguồn gốc từ thuật toán Merkle, là một thuật toán mật mã băm tất cả các giao dịch của khối để lấy gốc Merkel Gốc Merkle là

mã băm của tất cả các hàm băm của tất cả các giao dịch và cuối cùng nó được thêm vào trong tiêu đề khối Lợi ích của cây Merkel là nó có thể xác minh các giao dịch theo yêu cầu

và không bao gồm nội dung của tất cả các giao dịch trong tiêu đề khối, trong khi vẫn đưa

ra cách xác thực toàn bộ chuỗi khối Nó tạo ra một giá trị băm duy nhất để xác minh tính toàn vẹn của tất cả các giao dịch bên dưới nó và kích thước của băm Merkel là rất nhỏ so với toàn bộ kích thước của tất cả các giao dịch Blockchain đã trở nên phổ biến rộng rãi do các tính năng bảo mật của nó khi sử dụng mật mã Ngày nay, một số nhà nghiên cứu từ các lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như học viện, tổ chức tài chính, ngành y tế và ngân hàng, v.v., bị thu hút bởi blockchain do những lợi thế to lớn của nó

3.2.1 Các tính năng của blockchain

Một số tính năng cơ bản của blockchain như sau:

a Tính bất biến: Một trong những tính năng quan trọng của blockchain là tính bất biến Khi một phần thông tin được ghi lại và xác nhận trong blockchain, thì nó không thể được sửa đổi hoặc xóa khỏi mạng Ngoài ra, thông tin không thể được thêm vào một cách tùy tiện

b Môi trường phân tán và không tin cậy: Trong blockchain, bất kỳ nút nào có thể được thêm vào đều có thể đồng bộ hóa và xác thực tất cả nội dung của blockchain theo cách phân tán mà không cần kiểm soát trung tâm Nó cung cấp bảo mật và ngăn chặn từ một điểm lỗi duy nhất Nó cung cấp sự tin tưởng trong một môi trường không đáng tin cậy

c Quyền riêng tư và ẩn danh: Chuỗi khối cung cấp quyền riêng tư cho người dùng Người dùng có thể tham gia mạng ẩn danh tức là, thông tin về người dùng không thể được biết bởi những người dùng khác Nó có nghĩa là thông tin cá nhân

là riêng tư, an toàn và ẩn danh

d Giao dịch nhanh hơn: Rất dễ dàng thiết lập một blockchain và các giao dịch được xác nhận rất nhanh Chỉ mất vài giây đến vài phút để xử lý các giao dịch hoặc sự kiện

e Dữ liệu đáng tin cậy và chính xác: Do mạng phi tập trung, dữ liệu trong blockchain đáng tin cậy, chính xác, nhất quán, kịp thời và có thể truy cập rộng rãi Nó có thể chống lại các cuộc tấn công ác ý và không có một điểm hỏng hóc nào

f Tính minh bạch: Nó hoàn toàn minh bạch vì nó lưu trữ chi tiết của mọi giao dịch hoặc sự kiện đơn lẻ xảy ra trong mạng blockchain Bất kỳ ai trong mạng đều có thể xem các giao dịch một cách minh bạch

3.2.2 Cơ chế đồng thuận trong chuỗi khối

Trong blockchain, đồng thuận là một cơ chế chịu lỗi, được sử dụng để đạt được thỏa thuận cần thiết về một trạng thái duy nhất của mạng trong một hệ thống đa nút phân tán Nó

là một tập hợp các quy tắc quyết định về sự đóng góp của các nút tham gia khác nhau của blockchain Trong một mạng blockchain phi tập trung, cơ sở dữ liệu được chia sẻ công khai cần một chương trình an toàn, thời gian thực, hiệu quả và đáng tin cậy để đảm bảo rằng tất cả các giao dịch xảy ra trong mạng đều đáng tin cậy và tất cả các nút tham gia đều đồng ý trên một sự đồng thuận cụ thể Dựa trên loại blockchain, tức là blockchain công khai hoặc riêng tư, cơ chế đồng thuận có thể được phân loại như thể hiện trong hình 4

Hình 4: Các cơ chế đồng thuận trong chuỗi khối Trong blockchain công khai, sự đồng thuận PoW và Proof of Stake (PoS) là các thuật toán đồng thuận phổ biến và thông dụng nhất

a Trong sự đồng thuận PoW, một người khai thác tính toán giá trị của băm của tiêu

đề khối trước đó, trong khi gốc của giao dịch Merkel sử dụng các giá trị nonce khác nhau nhiều lần cho đến khi giá trị băm kết quả nhỏ hơn mục tiêu độ khó Thuật toán đồng thuận PoW là một câu đố mật mã rất khó giải, nhưng một khi tất cả các đầu vào được biết, người khác sẽ dễ dàng xác minh

b Trong PoS, người khai thác hoặc người xác nhận tạo ra một khối mới được chọn theo cách xác định tùy thuộc vào sự giàu có hoặc cổ phần của nó Các thợ đào được yêu cầu đặt cược tài sản của họ dưới dạng tiền xu và xác nhận quyền sở hữu mà không bị yêu cầu chứng minh tính hợp pháp của mỗi giao dịch Người xác nhận tính phí giao dịch và không có phần thưởng khối trong một số thuật toán PoS PoS là một dạng phân tán rẻ hơn và xanh hơn của thuật toán đồng thuận Nó được phân loại thêm thành Proof-of-Stake dựa trên lỗi của Byzantine (BFT-PoS) và PoS dựa trên chuỗi Giao thức BFT-PoS hoạt động như một cơ chế bỏ phiếu dựa trên vòng tròn, giả mạo ngẫu nhiên ủy quyền người xác nhận để đề xuất một khối mới trong quá trình bỏ phiếu nhiều vòng Trong cơ chế này, người xác thực giữ một bản sao đầy đủ của blockchain và được xác định bằng khóa công khai của họ Tuy nhiên,

việc cam kết và hoàn thành các khối phụ thuộc vào đa số, tức là 2/3 của tất cả các trình xác thực, để đăng nhập vào khối được đề xuất, có thể mất vài vòng trước khi khối được hoàn thiện Một PoS dựa trên chuỗi bắt chước sự đồng thuận PoW trong

đó giao thức chỉ định quyền cam kết một khối mới cho trình xác thực được chọn ngẫu nhiên giả Khối mới được liên kết với băm của khối trước đó của chuỗi dài nhất Một khối là đồng thuận an toàn, tức là, đã hoàn thành, khi không có cơ hội được sửa đổi Lấy cảm hứng từ Khả năng chịu lỗi Byzantine thực tế (PBFT), một nhóm từ chuỗi khối Ethereum đã đưa ra Casper yêu cầu người xác nhận bỏ phiếu và

ký vào phiếu bầu của họ trước khi tuyên truyền nó trong mạng Casper sử dụng một loại thông báo duy nhất, tức là bỏ phiếu, kết hợp các vai trò chuẩn bị và cam kết Các thành phần quan trọng của sự đồng thuận Caspers PoS là các trạm kiểm soát Nhóm nghiên cứu đã đưa ra hai giao thức được gọi là Casper the Friendly Ghost, một nghiên cứu do Vlad Zamfir dẫn đầu và Casper the Friendly Finality Gadget, một nghiên cứu do Vitalik Buterin đứng đầu

c Bằng chứng cổ phần được ủy quyền (DPoS) đã được giới thiệu để khuyến khích các bên liên quan nhỏ và khuyến khích họ tham gia vào mạng bằng cách ủy quyền hoặc chuyển tiền của họ cho các bên liên quan lớn hơn Trong DPoS, người dùng nhỏ hoặc các bên liên quan được phép ủy quyền quyền của họ cho những người tham gia khác, những người sau đó có thể liên quan đến đồng tiền thay mặt cho các bên liên quan nhỏ hơn Các bên liên quan nhỏ hơn nhận được một phần khuyến khích đặt cược như một phần thưởng từ giao thức đồng thuận Tuy nhiên, tập trung blockchain có thể xảy ra vì chỉ một số nút kiểm soát phần lớn mạng do lợi nhuận cao hơn cho các bên liên quan lớn hơn

d Trong sự đồng thuận của Hiệp định Byzantine Liên bang (FBA), các nút có thể chọn người mà họ tin tưởng và việc kiểm soát được phân cấp Nó là một blockchain công khai nơi tư cách thành viên được mở và mỗi nút không cần phải được biết đến và xác minh trước thời hạn Một FBA sử dụng các lát cắt đại biểu, là một tập hợp con của một nhóm đại biểu Số đại biểu là số lượng nút cần thiết để đạt được thỏa thuận

tin cậy, nó có thể đồng ý thực hiện cùng với bất kỳ phần nào mà phần túc số đó đồng

ý Một quyết định đồng thuận giữa những người xác nhận có thể được thực hiện trên khối mới và có thể được lưu trữ vĩnh viễn trong chuỗi khối cục bộ

Trong blockchain riêng tư, PBFT là một thuật toán đồng thuận phổ biến Nó nhanh chóng và hiệu quả, và sự tin tưởng được tách rời khỏi người mang tài nguyên

a PBFT là một phiên bản cải tiến của BFT đảm bảo sự đồng thuận bất kể các hành vi độc hại trên một phần của một số nút tham gia Để mô hình PBFT hoạt động, tất cả các nút kết nối với nhau và các nút hợp pháp đạt được thỏa thuận hệ thống dựa trên quy tắc đa số Giả định là tổng các nút độc hại không thể bằng hoặc lớn hơn 1/3 tổng thể các nút trong mạng Càng nhiều nút tham gia mạng PBFT, mạng càng an toàn

b Proof of Elapsed Time (PoET) là một cơ chế đồng thuận blockchain riêng tư cần tất

cả các nút tham gia tự nhận dạng trước khi họ tham gia vào mạng PoET dựa trên một hệ thống xổ số công bằng, nơi mọi người tham gia đều có cơ hội bình đẳng để trở thành người chiến thắng trong số tất cả những người tham gia mạng Trong PoET, để các nút thắng xổ số, họ cần chọn một thời gian ngẫu nhiên ngắn và phải hoàn thành thời gian chờ nhất định Nó tiết kiệm năng lượng và sử dụng ít tài nguyên bởi hệ thống xổ số công bằng

c Raft là một thuật toán đồng thuận chịu lỗi va chạm được đề xuất bởi một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Stanford Trong Raft, cụm Raft bao gồm một số máy chủ, thường là năm nút máy chủ Hệ thống cho phép hai nút bị lỗi cùng một lúc Nút máy chủ có ba trạng thái: nhà lãnh đạo, người theo dõi và ứng cử viên Thông thường, chỉ có một người lãnh đạo chịu trách nhiệm xử lý tất cả các yêu cầu của máy khách trong khi các máy chủ khác là người theo dõi Bang thứ ba, tức là bang ứng cử viên, bầu ra một nhà lãnh đạo mới Một ứng cử viên nhận được phiếu bầu từ

đa số nhóm giờ đây trở thành người lãnh đạo mới của cơ chế đồng thuận

d Thuật toán đồng thuận giao thức Ripple (RPCA) là một thuật toán đồng thuận được

sử dụng bởi Ripple Nó bao gồm một máy chủ Ripple, một sổ cái mở và đóng lần

cuối, một người đề xuất và một Danh sách nút duy nhất (UNL) Máy chủ Ripple tham gia vào giao thức đồng thuận Giao thức RPCA được sử dụng vài giây một lần bởi tất cả các nút để duy trì tính đúng đắn và thống nhất của mạng Khi đạt được sự đồng thuận, sổ cái gần đây được coi là đã đóng và chuyển thành sổ cái được đóng cuối cùng Giả sử rằng thuật toán đồng thuận thành công mà không có sự phân tách trong mạng, sổ cái đóng cuối cùng được duy trì bởi tất cả các nút trong mạng sẽ giống nhau Có năm trình xác thực (chỉ tin cậy lẫn nhau) được chọn thông qua cấu hình tĩnhđược vận hành bởi Ripple Kết quả là, nó có thể dẫn đến tập trung hóa Tuy nhiên, tất cả các giao thức khác, không có ngoại lệ của PoW và PoS được đề cập

ở trên, và việc triển khai chúng vẫn phải tuân theo phân tích độ đúng và độ tin cậy được đánh giá kỹ lưỡng Có thể có một số lỗ hổng, các vấn đề bảo mật và sự yếu kém của giao thức trong các cơ chế này Vì vậy, cho đến nay, PoW được coi là một cơ chế đồng thuận

an toàn mặc dù nó có một số sai sót, chẳng hạn như khả năng mở rộng, hoàn thiện giao dịch, v.v Trong bài báo này, áp dụng cơ chế đồng thuận PoW vì sự thành công, độ tin cậy

và bảo mật của nó trong tiền điện tử như như Bitcoin