Nghiên cứu công nghệ blockchain ứng dụng trong quản trị chuỗi cung ứng

Giúp người đọc biết đượcBlockchain được áp dụng như thế nào, những thách thức, cơ hội của nó trong SCM, những dự án dẫn đầu trong cuộc cách mạng quản lý chuỗi cung ứng và tại Việt Nam th

TRƯỜNG CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ UEH

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ BLOCKCHAIN

ỨNG DỤNG TRONG QUẢN TRỊ CHUỖI CUNG ỨNG

HỆ THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ

Giảng viên hướng dẫn: ThS Bùi Xuân Huy

Thành phố Hồ Chí Minh – 13/12/2021

LỜI CẢM ƠN

TÓM LƯỢC

Trong những năm gần đây, thị trường tiền ảo phát triển cực mạnh theo cấp số nhân, các đồngtiền điện tử đặc biệt trở nên phổ biến, thông dụng trên thế giới, trong số đó không thể không kểđến Bitcoin – một trong những dạng tiền kỹ thuật số lớn nhất trên thế giới Bitcoin trở thành sựquan tâm rất lớn đối với nhiều người không chỉ bởi vì giá cả của nó lên hay xuống mà cái thú vịnhất đáng được chú trọng chính là công nghệ Blockchain – là xương sống, là cốt lõi tinh tuýđằng sau đồng tiền điện tử này Trong thời kỳ khoa học kỹ thuật ngày càng tiến bộ và đạt đượcnhững thành tựu rực rỡ như hiện nay, công nghệ này xuất hiện tuy còn non trẻ nhưng hứa hẹn sẽtạo ra một cuộc cách mạng tương tự như cách mạng Internet thời những năm 1990 Blockchainđang thay đổi cơ bản cách mọi người chia sẻ thông tin và tin tưởng lẫn nhau Công nghệ trẻ nàyđang dần chiếm ưu thế trên thị trường toàn cầu và trở thành một trong những công nghệ đột phánhất của thế kỷ, góp phần quan trọng trong cuộc cách mạng công nghệ 4.0 Blockchain đã manglại những ảnh hưởng cực kì to lớn cho nhiều ngành công nghiệp trên thị trường, đặc biệt khôngthể không kể đến những ứng dụng của nó trong quản trị chuỗi cung ứng Blockchain cho phéplưu lại toàn bộ dữ liệu liên quan đến thông tin vòng đời sản phẩm một cách minh bạch, nhấtquán để khách hàng có thể truy xuất mọi thông tin một cách dễ dàng, chính xác, công nghệ này

đã kết hợp ứng dụng tính năng hợp đồng thông minh cùng AI, IoTs để lược bỏ các thành phầntrung gian, tiết kiệm chi phí, cùng rất nhiều những tiện ích quan trọng khác luôn được cập nhậttrong quá trình khám phá và phát triển bản thân Bài tiểu luận này nhằm mục đích cung cấpnhững kiến thức tổng quan về Blockchain từ khái niệm, cách thức hoạt động, ứng dụng trongnền kinh tế cho đến tình hình ứng dụng của nó trong quản trị chuỗi cung ứng Thông qua bàinày, nhóm tác giả còn muốn một lần nữa khẳng định về giá trị, sức mạnh của Blockchain trên thịtrường nói chung và trong quản trị chuỗi cung ứng nói riêng Giúp người đọc biết đượcBlockchain được áp dụng như thế nào, những thách thức, cơ hội của nó trong SCM, những dự

án dẫn đầu trong cuộc cách mạng quản lý chuỗi cung ứng và tại Việt Nam thì công nghệ nàyphát triển ra sao thông qua những dẫn dắt, lý lẽ và bằng chứng chứng minh cụ thể từ các công ty,

tổ chức lớn trên thị trường

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

TÓM LƯỢC 2

MỤC LỤC 3

MỤC LỤC HÌNH 5

MỤC LỤC BẢNG 5

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 6

MỞ ĐẦU 7

Lý do chọn đề tài 7

Mục tiêu bài luận 7

Phạm vi nghiên cứu 8

Bố cục bài luận 8

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BLOCKCHAIN 10

1 Lịch sử Blockchain 10

2 Khái niệm 10

3 Các yếu tố chính của Blockchain 11

3.1 Công nghệ sổ cái phân tán (Distributed Ledger Technology) 11

3.2 Bản ghi bất biến 11

3.3 Hợp đồng thông minh (Smart Contract) 12

4 Các công nghệ được sử dụng trong Blockchain 12

4.1 Hàm băm 12

4.2 Mật mã học 13

4.3 Chữ ký số 13

4.4 Mạng ngang hàng (P2P) 14

5 Các thuật toán đồng thuận Blockchain 15

5.1 Proof of Work (PoW) 15

5.2 Proof of Stake (PoS) 16

6 Đă ̣c điểm của công nghê ̣ blockchain 18

6.1 Ưu điểm 18

6.2 Nhược điểm 20

7 Các loại và phiên bản Blockchain 21

7.1 Phân loại Blockchain 21

7.2 Các phiên bản Blockchain 22

CHƯƠNG 2: CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA BLOCKCHAIN 24

1 Cấu trúc của một Blockchain 24

2 Cách thức hoạt động 25

CHƯƠNG 3: TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG CỦA BLOCKCHAIN 27

1 Các ứng dụng nổi bật của Blockchain 27

1.1 Tài chính - ngân hàng 27

1.2 Sản xuất 28

1.3 Y tế 29

1.4 Giáo dục và đào tạo 30

1.5 Thương mại điện tử 31

1.6 Du lịch - Lữ hành 32

1.7 Truyền thông - Viễn thông 33

2 Thị trường và tiềm năng phát triển 35

CHƯƠNG 4: TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BLOCKCHAIN TRONG LĨNH VỰC QUẢN TRỊ CHUỖI CUNG ỨNG 37

1 Chuỗi cung ứng là gì? 37

2 Các vấn đề trong chuỗi cung ứng 37

3 Lợi ích của việc ứng dụng Blockchain vào quản trị chuỗi cung ứng 38

4 Ứng dụng blockchain vào các lĩnh vực trong chuỗi cung ứng 38

4.1 Lĩnh vực Logistic 38

4.2 Nông nghiệp và thực phẩm 40

4.3 Ngành công nghiệp ô tô 42

5 Thách thức của việc ứng dụng Blockchain trong SCM 46

6 Tình hình ứng dụng Blockchain trong quản trị chuỗi cung ứng tại Việt Nam 47

6.1 Ứng dụng trong logistics (vận chuyển) của Tổng công ty Bưu điện Việt Nam - VnPost 47

6.2 Ứng dụng trong truy xuất nguồn gốc nông sản, thực phẩm 47

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

PHỤ LỤC 53

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1.2 Các khối (block) được liên kết với nhau 11

Hình 1.4 Giải thích đơn giản về thuật toán PoW và PoS 17

Hình 2.2 Ví dụ về một liên kết khối trong Blockchain 25

Hình 3.1 Blockchain mang tính ứng dụng rất cao 27Hình 3.2 Medicalchain - nền tảng sử dụng công nghệ Blockchain 30Hình 3.3 Cơ chế hoạt động của ứng dụng Digital Immunity Passport 33Hình 3.4 Giá trị Blockchain trong thị trường truyền thông - viễn thông 33Hình 3.5 Báo cáo và dự đoán thị trường Blockchain 2017-2027 35

Hình 4.2 Dự án CarVertical - giải pháp dựa trên công nghệ Blockchain 44

Hình 4.4 Blockchain giúp quy trình cung ứng hoạt động dễ dàng 49

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 4.1 Các dự án hàng đầu ứng dụng Blockchain vào chuỗi cung ứng 38Bảng 4.2 Các lĩnh vực trong nông nghiệp được cải thiện nhờ Blockchain 40

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

STT Ký hiệu chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

1 AI Artifical Intelligence (Trí thông minh nhân tạo)

2 IoT Internet of Things (Interner vạn vật)

3 SCM Supply Chain Management (Quản trị chuỗi cung

ứng)

4 DLT Distributed Ledger Technology (Công nghệ sổ cáiphân tán)

6 PoW Proof of Work (Bằng chứng công việc)

7 PoS Proof of Stake (Bằng chứng cổ phần)

8 ASIC Application Specific Integrated Circuit (Vi mạch tích hợp chuyên dụng)

9 KYC Know Your Customer (Nhận biết khách hàng)

10 RFID Radio Frequency Identification (Nhận dạng tần sốvô tuyến)

11 VIN Vehicle Identification Number (Số nhận dạng xe)

MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài

Ngày nay, trong xu hướng thị trường hoá toàn cầu, các ngành công nghệ đang tập trung nắm bắtthời cơ để lên ngôi chiếm lĩnh thị trường và thay thế hoàn toàn cho các hình thức thương mạitruyền thống Những giao dịch trực tuyến giữa người bán và người mua bỗng chốc trở thành yếu

tố tất yếu của nền “kinh tế số hoá” và “xã hội thông tin” Tại đây, cùng với ngành thương mạiđiện tử, chuỗi cung ứng xâm nhập vào đời sống và gây nên những tiếng vang lớn trong quá trìnhphát triển, đóng một vai trò cực kì quan trọng đối với các doanh nghiệp Nó bao gồm tất cả cáchoạt động quản lý hậu cần gồm lập kế hoạch và quản lý tất cả các hoạt động liên quan đến việctìm nguồn cung ứng, thu mua và bao gồm tất cả hoạt động Logistics Quản trị chuỗi cung ứng làmột đòi hỏi vô cùng quan trọng trong quản lý tổ chức, doanh nghiệp bởi chuỗi cung ứng là chấtbôi trơn giúp hoạt động doanh nghiệp diễn ra thuận lợi, là xương sống giữ cho nền kinh tế thếgiới vận động và một “chuỗi cung ứng thông minh sẽ quản trị cả thế giới” Đặc biệt, trong tìnhhình đại dịch Covid hoành hành như hiện nay, lần đầu tiên trong nhiều thập kỷ qua sự gián đoạn,đứt gãy chuỗi cung ứng diễn ra trên quy mô toàn cầu và trở thành hồi chuông đáng báo động đểcác doanh nghiệp cần thích nghi thay đổi và khẩn trương phục hồi nó Một trong những tiềmnăng rất lớn được chú trọng ứng dụng vào quản trị chuỗi cung ứng hiện nay là công nghệ chuỗikhối Blockchain Sự chấp nhận rộng rãi hơn đối với Blockchain sẽ cho phép các chuỗi cung ứngtrở nên minh bạch và nhiều thông tin hơn Blockchain có thể là một bước đột phá trong việc tậptrung dữ liệu chuỗi cung ứng và đơn giản hóa mạng lưới quan hệ phức tạp giữa các nhà cungcấp, khách hàng, sàn giao dịch và nhà vận chuyển, tạo ra những lợi thế và cơ hội cho ngànhquản trị chuỗi cung ứng trong thời đại hiện nay Nhận thấy tầm quan trọng của quản trị chuỗicung ứng trong thị trường công nghệ hiện đại cũng như những giá trị to lớn mà công nghệBlockchain đem lại cho nó, nhóm 6 chúng em đã họp bàn và ra quyết định chọn đề tài “côngnghệ Blockchain ứng dụng trong quản trị chuỗi cung ứng” để tìm hiểu, khám phá và mang lạinhững kiến thức cơ bản nhất cho người đọc

Mục tiêu bài luận

Bài tiểu luận này với mục tiêu chính là cung cấp những kiến thức tổng quan về Blockchain từkhái niệm, đặc điểm, cách thức hoạt động, ứng dụng trong nền kinh tế chung với nhiều ngành

nghề cho đến tình hình ứng dụng của nó trong quản trị chuỗi cung ứng Tìm hiểu về những côngnghệ được sử dụng trong Blockchain, cách công nghệ Blockchain hoạt động và được áp dụngvào các quy trình trong các tất cả các ngành nghề nói chung và chuỗi cung ứng nói riêng Tiểuluận cũng tìm hiểu cách công nghệ này vận hành trong một tổ chức, doanh nghiệp, khai thácnhững yếu tố công nghệ được sử dụng trong các dự án lớn mang tầm cỡ quốc tế Bên cạnh đó,bài tiểu luận này còn đem đến những khái niệm liên quan đến quản trị chuỗi cung ứng, chỉ ranhững lỗ hổng của nó và việc Blockchain đã khắc phục như thế nào Từ đó, mọi người có thểhình dung vai trò và vị trí của công nghệ trẻ Blockchain trong lĩnh vực này

Phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Các ứng dụng của công nghệ Blockchain trong lĩnh vực quản trị chuỗicung ứng

Giới hạn nghiên cứu: Lĩnh vực quản trị chuỗi cung ứng ở Việt Nam và trên toàn thế giới

Phương pháp nghiên cứu: Tổng hợp và phân tích

Bố cục bài luận

Bài luận này sẽ gồm 6 phần chính

Phần mở đầu của tiểu luận trình bày lý do lựa chọn đề tài, phạm vi và mục tiêu nghiên cứu khilàm bài

Chương 1 sẽ nêu lên một cách tổng quan về công nghệ Blockchain từ lịch sử hình thành, kháiniệm đến các yếu tố chính, các công nghệ và các thuật toán được sử dụng trong công nghệ này.Chương này còn đề cập đến những ưu, khuyết điểm, các loại và phiên bản của Blockchain trongnền công nghệ hiện tại

Ở chương 2, người đọc sẽ được tìm hiểu và khám phá từ cấu trúc đến cách thức hoạt động củacông nghệ chuỗi khối này

Ứng dụng của Blockchain sẽ được làm rõ qua chương 3 ở rất nhiều những lĩnh vực như tài chínhngân hàng, truyền thông viễn thông, bán lẻ, thương mại điện tử, y tế, giáo dục, Cùng với đó làtình hình thị trường và tiềm năng phát triển của công nghệ này

Chương 4 mang tên của cả đề tài và cũng chính là chương quan trọng nhất của bài tiểu luận, đềcập đến tình hình ứng dụng của công nghệ Blockchain trong quản trị chuỗi cung ứng Tác giảdẫn dắt người đọc tìm hiểu về khái niệm và các vấn đề trong chuỗi cung ứng, những lỗ hổng củachuỗi cung ứng và cách Blockchain chắp vá, khắc phục nó Một phần cũng đóng vai trò quantrọng trong chương là tác giả đã nếu ra những thách thức, cơ hội cũng như những ứng dụng, dự

án của Blockchain trong lĩnh vực quản trị chuỗi cung ứng trên toàn thế giới nói chung và tại ViệtNam nói riêng

Cuối cùng chính là phần kết luận, phần đây tổng hợp tất cả những kiến thức đã được đề cập phíatrên một cách ngắn gọn và súc tích nhất Đồng thời một lần nữa khắng định vai trò và tầm ảnhhưởng của công nghệ Blockchain trong thị trường kinh tế hoá toàn cầu nói chung và lĩnh vựcquản trị chuỗi cung ứng nói riêng

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BLOCKCHAIN

1 Lịch sử Blockchain

Satoshi Nakamoto, một bút danh của một người hoặc một nhóm có danh tính đến nay vẫn còn làmột bí ẩn, lần đầu tiên giới thiệu khái niệm blockchain vào năm 2008 Thiết kế tiếp tục được cảitiến và phát triển, với Nakamoto sử dụng phương pháp giống như Hashcash Cuối cùng, nó đãtrở thành một thành phần chính của bitcoin, một dạng tiền điện tử phổ biến, nơi nó đóng vai trònhư một sổ cái công khai cho tất cả các giao dịch mạng Kích thước tệp blockchain bitcoin, chứatất cả các giao dịch và hồ sơ trên mạng, tiếp tục tăng lên đáng kể Đến tháng 8 năm 2014, nó đãđạt 20 gigabyte và cuối cùng vượt quá 200 gigabyte vào đầu năm 2020

2 Khái niệm

IBM – tập đoàn máy tính đa quốc gia định nghĩa Blockchain là một cơ sở dữ liệu phân tán đượcchia sẻ, bất biến, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ghi lại các giao dịch và theo dõi tài sảntrong một mạng lưới kinh doanh

Hình 1.1 Công nghệ Blockchain

(TINOGROUP, 2021)

Công nghệ Blockchain giống như một cuốn sổ cái kế toán, tất cả các quá trình thanh toán, cácgiao dịch thực hiện đều được ghi lại và giám sát rất chặt chẽ mà không bị can thiệp bởi bên thứ

ba Nó cho phép lưu trữ và truyền tải dữ liệu (cụ thể là giao dịch kỹ thuật số) trong các khối(block), được liên kết với nhau và sử dụng hệ thống mã hóa vô cùng phức tạp.

Các khối (block) này chứa những thông tin về thời gian khởi tạo và được liên kết với nhữngkhối trước đó, kèm theo là một mã thời gian và dữ liệu giao dịch Khi thông tin được đưa lên hệthống thì sẽ không thể thay đổi được mà chỉ được phép bổ sung khi tất cả cá nhân tham giamạng lưới đồng thuận Có thể nói Blockchain được tạo ra để chống lại gian lận, hack hay thayđổi dữ liệu hệ thống, đảm bảo sự minh bạch, chính xác

Hình 1.2 Các khối (block) được liên kết với nhau

(Hình ảnh minh hoạ)

3 Các yếu tố chính của Blockchain

3.1 Công nghệ sổ cái phân tán (Distributed Ledger Technology)

Công nghệ sổ cái phân tán (DLT) là một hệ thống kỹ thuật số để ghi lại giao dịch của các tài sảntrong đó các giao dịch và chi tiết của chúng được ghi lại ở nhiều nơi cùng một lúc Bất kì hoạtđộng đáng ngờ hay giả mạo là điều không thể Vì không ai có thể thay đổi thông tin các giaodịch trong sổ cái và mọi thứ được cập nhật rất nhanh, nên việc theo dõi những gì xảy ra trong sổcái khá dễ dàng Không giống như cơ sở dữ liệu truyền thống, sổ cái phân tán không có chứcnăng quản trị hoặc lưu trữ dữ liệu trung tâm

3.2 Bản ghi bất biến

Không một ai có thể thay đổi hoặc giả mạo thông tin, dữ liệu của giao dịch sau khi nó được ghivào Blockchain Nếu bản ghi giao dịch có lỗi, một giao dịch mới sẽ được thêm vào để khắc phụclỗi và khi đó cả hai giao dịch đều hiển thị Đây là một trong những tính năng blockchain hàng

đầu giúp đảm bảo rằng công nghệ Blockchain sẽ vẫn như hiện tại - một mạng lưới vĩnh viễn,không thể thay đổi.

3.3 Hợp đồng thông minh (Smart Contract)

Đây là một công nghệ cực kì quan trọng trong blockchain Nó là một bộ quy tắc được lưu trữtrên blockchain và được thực hiện tự động Hợp đồng thông minh sẽ không bị các bên thứ bacan thiệp, giúp người dùng tiện lợi hơn, tăng tốc độ giao dịch và đảm bảo sự chính xác, minhbạch của hợp đồng

4 Các công nghệ được sử dụng trong Blockchain

4.1 Hàm băm

Hàm băm (Hash function) là một thuật toán mà nó sẽ nhận một chuỗi đầu vào (số, bảng chữ cái,tệp phương tiện) có độ dài bất kỳ và biến nó thành độ dài cố định Độ dài bit cố định có thể thayđổi (như 32 bit hoặc 64 bit hoặc 128 bit hoặc 256 bit) tùy thuộc vào hàm băm đang được sửdụng Đầu ra có độ dài cố định được gọi là hàm băm Hàm băm này cũng là sản phẩm phụ mật

mã của thuật toán băm

Đặc điểm của thuật toán hàm băm đó là chỉ cho ra duy nhất một đầu ra, và đây là hàm một chiềunên rất khó để có thể suy ngược trở lại nội dung hay độ dài của dữ liệu gốc Điều này khác vớicác chức năng mật mã truyền thống như mã hóa, trong đó bạn có thể mã hóa thứ gì đó bằng cách

sử dụng khóa và bằng cách sử dụng giải mã, bạn có thể giải mã thông điệp về dạng ban đầu của

nó Như vậy, ta có thể dễ dàng ví dụ về một hàm băm tiêu biểu sẽ hoạt động như sau:

Hình 1.3 Một hàm băm đang hoạt động

4.2 Mật mã học

Đảm bảo được tính minh bạch, toàn vẹn và riêng tư bằng cách sử dụng Hash Function vàCryptography Keys Bao gồm hai khóa là khóa riêng tư (Private Key) và khóa công khai (PublicKey), giúp thực hiện giao dịch thành công giữa hai bên

 Khóa riêng tư (Private Key): là một dãy số được mã hóa rất phức tạp, thường là các ký

tự chữ và số, khiến cho các hacker khó có thể bẻ khóa Nó cho phép người dùng truy cậpvào tài khoản của mình trên Blockchain và cần được bảo mật tuyệt đối, không cho bất kì

ai biết khóa này

 Khóa công khai (Public Key): cũng tương tự như vậy, là một dãy các ký tự rất dài và có

thể rút gọn lại được gọi là địa chỉ ví Nó được sử dụng để nhận dạng tài khoản của bạn.Bất kỳ ai cũng có thể tìm kiếm nó trên sổ cái Blockchain

Có thể hình dung Private Key giống như mã PIN của tài khoản ngân hàng, còn Public Key giốngnhư số tài khoản, mã QR của ví Bạn có thể cho tất cả mọi người biết số tài khoản, mã QRnhưng mã PIN thì không Mã PIN và Private Key đều mang tính xác thực trong các giao dịch

mà bạn thực hiện

4.3 Chữ ký số

Chữ ký điện tử hay chữ ký số về cơ bản đề cập đến một cách tiếp cận toán học để tạo mã kỹthuật số, được sử dụng để xác minh xem các thông điệp và tài liệu kỹ thuật số có rõ ràng haykhông

Chữ ký số là một khối xây dựng cơ bản trong Blockchain, chủ yếu được sử dụng để xác minhtính xác thực của các giao dịch Khi người dùng gửi giao dịch, họ phải chứng minh với mọi núttrong hệ thống rằng họ được phép chi tiêu những khoản tiền đó trong khi ngăn người dùng kháccũng chi những khoản tiền đó Mọi nút trong mạng sẽ xác minh các điều kiện của giao dịch đãgửi và kiểm tra hoạt động của tất cả các nút khác để đồng ý về trạng thái đúng

Ví dụ về một quá trình ký và xác nhận chữ ký trong mạng Blockchain như sau:

Đầu tiên, người gửi dùng hàm băm để tóm tắt thông điệp muốn gửi thành “thông điệp tóm tắt”

→ Người gửi sẽ mã hóa bản thông điệp tóm tắt bằng Private Key của mình (dùng phần mềm

được cơ quan chứng thực cấp) để tạo ra một chữ ký số → Sau đó, người gửi sẽ gửi kèm chữ ký

số này cùng với thông điệp dữ liệu gốc cho người nhận → Khi người nhận nhận được thôngđiệp, thì họ sẽ dùng Public Key của chính người gửi để giải mã chữ ký số thành một bản tóm tắtthông điệp → Người nhận sẽ sử dụng hàm băm giống hệt như người gửi đã làm đối với thôngđiệp nhận được để chuyển thông điệp nhận được thành một bản thông điệp tóm tắt → Ngườinhận sẽ so sánh hai bản tóm tắt thông điệp này với nhau, nếu nó giống nhau tức là chữ ký số đóđược xác thực thành công và thông điệp đã không bị thay đổi, đánh cắp hay bị giả mạo trênđường truyền

Bên cạnh đó, có thể gắn “nhãn” thời gian vào chữ ký số, sau một thời gian nhất định của nhãn

đó thì chữ ký sẽ không còn hiệu lực Nhãn thời gian cũng là công cụ dùng để xác định thời điểmký

Cuối cùng thì giao dịch sẽ được đưa lên Blockchain Các máy khác trong mạng sẽ kiểm tra vàxác thực giao dịch một cách tự động Khi quá trình này hoàn tất thì giao dịch sẽ được ghi vàoBlockchain và không thể thay đổi hay biến mất Nếu một giao dịch chưa được xác thực hay xácthực thất bại thì nó sẽ bị mạng từ chối Trong mạng Blockchain, một số lượng lớn các cá nhânđóng vai trò là cơ quan chức năng sử dụng chữ ký số để đạt được sự đồng thuận trong các giaodịch

4.4 Mạng ngang hàng (P2P)

Mạng ngang hàng là một mạng máy tính, trong đó, hoạt động của mạng chủ yếu dựa vào khảnăng tính toán và băng thông của các máy tham gia, chứ không tập trung vào một số nhỏ cácmáy chủ trung tâm như các mạng thông thường

Trong mạng P2P, mỗi thiết bị được coi là một máy (được gọi là nút) ngang hàng với các chứcnăng đóng góp vào mạng Mỗi máy tính vừa là máy khách vừa là máy chủ, và chúng chia sẻ tàinguyên với các máy tính nối mạng khác

Mạng ngang hàng cung cấp khả năng chia sẻ dễ dàng, nâng cao hiệu suất và độ tin cậy, bảo mật,đồng thời loại bỏ được sự phụ thuộc vào các bên trung gian, giúp tiết kiệm chi phí

5 Các thuật toán đồng thuận Blockchain

Thuật toán đồng thuận là một cơ chế trong khoa học máy tính được sử dụng để thiết lập thoảthuận về một giá trị dữ liệu duy nhất giữa các quy trình hoặc hệ thống phân tán Nhờ đó, tất cảcác bên trong mạng lưới Blockchain đạt được thoả thuận chung về trạng thái dữ liệu hiện tại của

sổ cái phân tán thông qua một cơ chế hiệu quả, công bằng, đáng tin cậy

Dưới đây là một số thuật toán đồng thuận Blockchain phổ biến:

5.1 Proof of Work (PoW)

Đây là một trong những thuật toán đồng thuận đầu tiên được sử dụng trong các ứng dụngBlockchain Công nghệ Blockchain sử dụng thuật toán đồng thuận này để xác nhận tất cả cácgiao dịch của họ và tạo ra các khối có liên quan đến chuỗi mạng Trong hệ thống PoW, trình xácthực Blockchain phải lấy dữ liệu từ tiêu đề khối làm đầu vào và liên tục chạy nó thông qua mộthàm băm mật mã Thợ đào (miner - một nút riêng lẻ trong mạng) sẽ thực hiện công việc tínhtoán, giải quyết tất cả vấn đề toán học phức tạp để tạo ra các mã băm, quá trình sử dụng để duytrì các khối gọi là khai thác Các khối mới đi kèm với hàm băm và mỗi khối chứa hàm băm củakhối trước đó Bằng cách này, mạng sẽ được thêm một lớp bảo vệ bổ sung và ngăn chặn bất kỳloại vi phạm nào Sau khi người khai thác giải được câu đố, một khối mới sẽ được tạo và giaodịch được xác nhận

Một kho chứa đầy đủ các phần cứng băm đặc biệt (được gọi là ASIC) rất cần thiết để một thợđào có cơ hội tạo ra một khối hợp lệ

Thuật toán đồng thuận PoW khá phổ biến bởi việc giải các bài toán là rất khó, nhưng lại dễ dàngxác minh tính đúng đắn của giải pháp đó PoW được xem là then chốt xây dựng Blockchain vì

nó không thể sửa lại và được bảo vệ thông qua hàm băm mã hoá Việc xâm nhập trái phép sẽmất rất nhiều thời gian và khá phức tạp, với mức chi phí rất cao Bên cạnh đó, vì không phụthuộc vào số tiền, mà dựa vào sức mạnh tính toán nên không có thợ đào nào có thể quyết địnhtoàn bộ mạng lưới

Tuy nhiên, đây là một thuật toán tiêu thụ tài nguyên cao và yêu cầu nhiều thời gian Thuật toánnày lãng phí rất nhiều sức mạnh tính toán, năng lượng, không gian, phần cứng… để giải các câu

đố mật mã so với các thuật toán khác Ngoài ra, còn tồn tại vấn đề “cuộc tấn công 51%”, có

nghĩa là những kẻ tấn công có đủ sức mạnh để có thể kiểm soát phần lớn người dùng và chiếmhầu hết sức mạnh khai thác

Bitcoin, Litecoin là hai loại tiền điện tử nổi bật trong việc sử dụng thuật toán PoW Có thể nói sựđổi mới lớn nhất trong Bitcoin là việc sử dụng Proof of Work để cho phép người dùng đồng ý vềmột tập hợp các sự kiện được chia sẻ

5.2 Proof of Stake (PoS)

Trong loại thuật toán đồng thuận này, khối được xác nhận dựa trên cổ phần của những ngườitham gia mạng lưới Thay vì chạy các hàm băm, người tham gia phải khoá một lượng tiền điện

tử cụ thể của mình làm tiền đặt cược, để đủ điều kiện trở thành người khai thác Có thể hiểu là,người tham gia đang đặt cược vào khối mà họ nghĩ có thể sẽ được chọn Khi khối của họ đượcchọn, họ sẽ nhận được một tỉ lệ phí giao dịch, tuỳ thuộc vào số tiền đặt cược

Đây là giải pháp thay thế phổ biến nhất cho PoW PoS tránh tập trung hoá các trung tâm khaithác và tạo cơ hội xác thực cho tất cả các thợ đào, đồng thời cũng không lãng phí nhiều tàinguyên như PoW Ngoài ra, nó cũng làm giảm nguy cơ của “cuộc tấn công 51%”

PoS vẫn tồn tại một số nhược điểm đáng kể Hạn chế chính của thuật toán là không thể phânquyền hoàn toàn Bởi chỉ có một số ít các nút tham gia vào việc đặt cược trên mạng, những cánhân có nhiều tiền nhất, cuối cùng sẽ kiểm soát phần lớn hệ thống

Hiện nay, thuật toán Proof of Stake đã được sử dụng bởi Peercoin, Decred Ethereum cũng đangchuyển đổi thuật toán đồng thuận của mình từ PoW sang PoS

Hình 1.4 Giải thích đơn giản về thuật toán PoW và PoS

(101 Blockchains, 2018)

Bên cạnh thuật toán Proof of Work và Proof of Stake, còn có rất nhiều loại thuật toán đồng khácnhư: Delegated Proof of Stake (DPoS), Proof of Elapsed Time (PoET), Practical Byzantine FaultTolerance (PBFT), Các thuật toán đồng thuận hiện là nền tảng của công nghệ Blockchain và rấtquan trọng đối với khả năng tồn tại lâu dài của các mạng khác nhau

6 Đă ̣c điểm của công nghê ̣ blockchain

6.1 Ưu điểm

Tính phi tâ ̣p trung:

Blockchain sử dụng một giao thức mạng P2P trên Internet, không tồn tại máy chủ trung tâm hay

cơ sở dữ liệu nào, tính phi tập trung thể hiện ở việc mọi hoạt động được xử lý không phải chỉ ởmột bộ phận mà trên cả mạng lưới

Trong Blockchain mỗi máy đều là một bộ xử lý trong mạng lưới và chúng hoàn toàn ngang hàngvới nhau Mọi giao dịch được tạo thành, xử lý hay mọi quyết định thay đổi đều do toàn bộ mạnglưới quyết định theo cơ chế đồng thuận phân tán Đồng nghĩa với việc để xâm nhập trái phépvào hệ thống cần kiểm soát đồng thời hơn 50% số thiết bị, điều này có thể xem là bất khả thi, vàđây chính là điểm được biết đến rộng rãi nhất của Bitcoin – khả năng bảo mật đáng kinh ngạc dù

là một loại tiền điện tử

Blockchain được xem là một công nghệ sổ kế toán phân tán So với cách làm truyền thống, sổcái phân tán giảm thiểu được sự phụ thuộc vào bên thứ ba, đây có thể là một lợi ích đáng kể khikhông có tổ chức trung tâm đáng tin cậy, hoặc nếu chi phí trung gian cao

Trong Bitcoin, đặc điểm này không chỉ hiệu quả trong việc bảo vệ hoạt động của toàn hệ thống,việc thao tác dù chỉ một giao dịch trong Bitcoin cũng gần như là không thể Mỗi giao dịch đượctạo thành liên tục được kiểm tra và đối chiếu với các giao dịch khác, được gửi lên toàn bộ hệthống để xác nhận hợp lệ, đồng nghĩa với việc hàng ngàn chiếc máy tính sẽ thực thi hoạt độngkiểm nhận này để xác thực tính hợp lệ của giao dịch giữa mọi người với nhau Ví dụ như trongtrường hợp nếu số tiền ấy đã được chi tiêu, giao dịch sẽ bị từ chối Mỗi giao dịch sau khi đượcxác nhận sẽ được lưu vào một khối trong Blockchain và không thể bị sửa đổi kể cả về nội dunghay trình tự thời gian các giao dịch

Tính ẩn danh:

Blockchain cho phép mọi người kiểm tra các thông tin giao dịch của nhau, tuy nhiên dữ liệu cánhân vẫn đảm bảo bí mật tuyệt đối Tất cả thông tin của các đối tượng tham gia hệ thống đềuđược mã hóa Do vậy tên công ty, địa chỉ đều được ẩn danh trong hệ thống

Đối với Bitcoin, bên cạnh việc có thể truy ra mọi giao dịch hay thậm chí cả số dư nếu biết địachỉ tài khoản, đi kèm với đó là việc không xác định danh tính người dùng để vừa có tính minhbạch nhưng vẫn có riêng tư nhất định Mọi giao dịch đều không hiển thị danh tính hoặc thông tin

cá nhân của chủ sở hữu trên mạng lưới

Tính bất biến:

Blockchain có rất nhiều tính năng thú vị, nhưng trong số đó “Tính bất biến” chắc chắn là mộttrong những tính năng chính của công nghệ Blockchain Tính bất biến thể hiện ở việc những dữliệu đã được ghi vào trong mạng Blockchain không thể sửa (hoặc có thể sửa nhưng sẽ để lại dấuvết) và được lưu trữ vĩnh viễn Các dữ liệu giao dịch này sử dụng nguyên tắc mật mã học hoặchàm băm để giữ cho dữ liệu không bị thay đổi hay giả mạo.Không người tham gia nào có thểthay đổi hoặc giả mạo giao dịch sau khi giao dịch đó được ghi vào sổ cái được chia sẻ Nếu bảnghi giao dịch có lỗi, thì một giao dịch mới phải được thêm vào để sửa lỗi và khi đó cả hai giaodịch đều hiển thị

Tính bảo mật:

Mọi thông tin giao dịch trong Blockchain đều được bảo mật hoàn toàn nhờ mã hóa bằng PrivateKey (khóa riêng tư) và Public Key (khóa công khai) Chỉ ai có Private Key mới có thể truy cậpđược vào các thông tin, dữ liệu bên trong mạng Blockchain và Public key để thực hiện giaodịch Không ai, kể cả quản trị viên hệ thống, có thể xóa một giao dịch Mỗi khi tạo một blockmới sẽ phải thông qua sự đồng thuận của tất cả người dùng còn lại Vì vậy, rủi ro xảy ra là hầunhư không Và bên cạnh đó, chỉ có máy tính lượng tử mới giải mã được Blockchain và nó chỉbiến mất khi không còn Internet, vì vậy các chuỗi Blockchain không thể làm giả hay phá hủy

Tính minh bạch:

Do tính chất phi tập trung, Blockchain được coi là một cỗ máy minh bạch Trong đó, các giaodịch được xử lý, gộp thành các nhóm và lưu trữ trong các khối, được mã hóa và liên kết vớinhau nhờ ứng dụng mật mã học, khiến việc thay đổi thứ tự của chúng cũng là chuyện không thể.Kết quả là tạo thành một hồ sơ lưu trữ vĩnh viễn mà tất cả người dùng trong mạng đều có thểkiểm tra dữ liệu của Blockchain cũng như có thể xem và thống kê, truy xuất toàn bộ lịch sử trên

nó Người dùng còn có thể cấp quyền, cho phép người khác có thể truy cập vào một phần thôngtin nào đó trên Blockchain

Trong Bitcoin, tính minh bạch của Blockchain cung cấp cho người dùng cơ hội xem qua lịch sửcủa tất cả các giao dịch

Giúp giảm thời gian và chi phí giao dịch:

Công nghệ Blockchain có thể giảm thời gian giao dịch xuống còn vài phút và chúng được xử lý24/7 Loại bỏ các bên trung gian bên thứ ba và các chi phí chung để trao đổi tài sản

6.2 Nhược điểm

Khả năng mở rộng:

Vì số lượng giao dịch trên mỗi nút bị hạn chế nên việc mở rộng hệ thống là rất khó khăn Do đó,

có thể mất vài giờ để hoàn thành nhiều giao dịch và các tác vụ khác Cũng có thể khó thay đổihoặc thêm thông tin sau khi được ghi lại, đây là một nhược điểm đáng kể khác của blockchain

Khó khăn với việc cập nhật và loại bỏ lỗi:

Ứng dụng phải được cập nhật trên mỗi nút của mạng ngang hàng (P2P) hoặc được phân nhánhnếu bất kỳ phần nào của các nút không chấp nhận các sửa đổi

Tiêu thụ năng lượng cao:

Cần các hệ thống chuyên biệt (các thành phần phần cứng) để chạy một thuật toán đặc biệt Đó làmột vấn đề đáng quan tâm từ quan điểm môi trường và kinh tế

Vấn đề về khóa cá nhân:

Nếu người dùng mất Private Key được sử dụng để truy cập vào chuỗi khối, thì họ gần nhưkhông thể truy cập vào mạng Khi đó tất cả các thông tin, dữ liệu, tiền,… của người dùng sẽ bịmất mà họ không thể nào làm gì được

Các vấn đề về tội phạm:

Một số ứng dụng cần xác minh danh tính của người dùng vì không có cơ quan trung ương đảmbảo danh tính của người dùng, việc phát triển các ứng dụng phi tập trung nhất định trở thành

một vấn đề nghiêm trọng Việc ẩn danh hoặc thiếu nhận dạng người dùng là một trở ngại nghiêmtrọng và được bọn tội phạm sử dụng để thực hiện các giao dịch bất hợp pháp.

7 Các loại và phiên bản Blockchain

7.1 Phân loại Blockchain

Chủ yếu có hai loại Blockchain là Public Blockchain và Private Blockchain Tuy nhiên, cũng cómột số biến thể khác như Consortium và Hybrid Blockchain

Hình 1.5 Các loại Blockchain

(Foley, 2021)

Blockchain công khai (Public): Bất kỳ ai có quyền truy cập internet đều có thể đăng nhập trên

nền tảng Blockchain để trở thành một nút được ủy quyền và trở thành một phần của mạngBlockchain Điều này có nghĩa là họ có thể lưu trữ, gửi và nhận dữ liệu trên blockchain vì nó cóthể truy cập được cho tất cả mọi người trên thế giới Quá trình xác thực giao dịch trên mạng nàycần rất nhiều nút tham gia nên muốn tấn công vào hệ thống cần chi phí lớn và khó có thể thựchiện Ví dụ: Bicoin, Litecoin…

Blockchain riêng tư (Private): Người dùng được quyền đọc dữ liệu nhưng không có quyền ghi

vì điều này thuộc về bên tổ chức thứ ba tuyệt đối tin cậy Quá trình xác nhận giao dịch khá

nhanh vì chỉ cần một lượng nhỏ thiết bị tham gia xác thực giao dịch Vì vậy, Blockchain riêng tưrất dễ bị lừa đảo, tấn công,…Ví dụ: Ripple, Corda,…

Blockchain liên hợp (Consortium): Được cấp phép được quản lý bởi một nhóm các tổ chức.

Các Blockchain liên hợp được hưởng sự phân quyền nhiều hơn so với các Blockchain riêng tư,dẫn đến mức độ bảo mật cao hơn Các Blockchain liên hợp thường được sử dụng bởi các ngânhàng, tổ chức chính phủ,…Ví dụ: Energy Web Foundation,…

Blockchain hỗn hợp (Hybrid): Là sự kết hợp của Private và Public Blockchain Các tổ chức sử

dụng mạng này có thể tự chọn những dữ liệu nào muốn công khai và dữ liệu nào muốn bảo mật.Đặc biệt, Blockchain hỗn hợp có chi phí giao dịch thấp hơn rất nhiều so với hai loại trên Ví dụ:Dragonchain,…

7.2 Các phiên bản Blockchain

Hình 1.6 Các phiên bản Blockchain

(Coin98, 2021)

Hiện tại, Blockchain có các phiên bản:

 Blockchain 1.0 – Tiền tệ và Thanh toán: Ứng dụng chính của phiên bản này là tiền mã

hóa (bao gồm chuyển đổi tiền tệ, tạo lập hệ thống thanh toán kỹ thuật số,…) giúp cho cácgiao dịch được thực hiện trên thị trường tiền ảo trở nên phi tập trung, nhanh chóng vàminh bạch

 Blockchain 2.0 – Tài chính và Thị trường: Phiên bản này xuất hiện vì có một vấn đề

trong phiên bản 1.0 đó là khai thác Bitcoin bị lãng phí và thiếu khả năng mở rộng củamạng Công nghệ 2.0 được nâng cấp thêm một tính năng đó là hợp đồng thông minh(Smart Contract) Ứng dụng trong xử lý tài chính và ngân hàng

 Blockchain 3.0 – Thiết kế và Giám sát hoạt động: Là sự kết hợp giữa Smart Contract

và ứng dụng phi tập trung (Dapps - Decentralized Application), những dữ liệu của ngườidùng sẽ được lưu trên các kho lưu trữ phi tập trung và có thể viết bằng mọi ngôn ngữ lậptrình khác nhau Công nghệ đưa Blockchain vượt khỏi lĩnh vực tài chính và ứng dụng vàocác lĩnh vực khác như giáo dục, chính phủ, y tế và nghệ thuật

 Blockchain 4.0 – Tập trung cho cuộc sống, doanh nghiệp: Trong phiên bản này, nó

tích hợp tất cả những ứng dụng từ phiên bản 1 đến 3 vào cuộc sống, quá trình sản xuất vàkinh doanh của doanh nghiệp, tạo ra các ứng dụng giúp thực hiện giao dịch nhanh chóng,

an toàn và hiệu quả hơn Qua đó, giúp các doanh nghiệp cạnh tranh hiệu quả trong cáchmạng công nghiệp 4.0 Việc áp dụng thành công phiên bản này là mấu chốt cho sự thànhcông của công nghệ Blockchain

CHƯƠNG 2: CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA BLOCKCHAIN

1 Cấu trúc của một Blockchain

Cấu trúc của Blockchain đúng như tên gọi của nó, bao gồm Block và Chain

Blockchain bao gồm nhiều khối (Block) Các khối này liên kết với nhau tạo thành một chuỗi(Chain) Cứ như vậy, khi những thông tin, dữ liệu giao dịch,… được xác thực thì nó sẽ được lưutrữ vào khối và liên kết với khối trước nó Sau đó, chúng ta sẽ có chuỗi khối hay Blockchain

Mỗi khối (Block) bao gồm 3 thành phần:

 Dữ liệu (Data): Bao gồm những bản dữ liệu, thông tin đã được xác thực và ghi lại (được

bảo vệ bởi các thuật toán mã hóa, tùy thuộc vào từng Blockchain thì sẽ có những thuậttoán khác nhau)

 Mã hàm băm (Hash): Bản chất của hash giống như vân tay hay chữ ký của chúng ta Nó

là chuỗi những ký tự và số được tạo ra ngẫu nhiên và không giống nhau Mỗi mã đại diệnriêng cho Block đó và được mã hoá bằng thuật toán mã hoá Mã Hash có thể dùng đểphát hiện những sự thay đổi trong các khối

 Mã Hash của khối trước (Previous Hash): Dùng để các khối liền kề nhau nhận biết

được khối nào trước, khối nào sau nó và nối với nhau

Hình 2.1 Cấu trúc của một khối (Block)

(Infordiagram)

Ví dụ như trong Bitcoin, dữ liệu của một khối chứa các thông tin chi tiết về giao dịch bao gồm người gửi, người nhận, số lượng coin,…

Hình 2.2 Ví dụ về một liên kết khối trong Blockchain

(TEK4, 2021)

2 Cách thức hoạt động

Về cơ cấu hoạt động của Blockchain, ta sẽ lấy một ví dụ về Người dùng A và Người dùng Bđang cố gắng thực hiện một giao dịch Các bước sẽ như sau:

 Bước 1: Người dùng A muốn gửi tiền cho Người dùng B Mỗi người trong số họ giữ một

khóa riêng tư và công khai Người dùng A thêm tiền vào ví kỹ thuật số (ví dụ Bitcoin) vàcho phép gửi tiền bằng chữ ký kỹ thuật số được mã hóa

 Bước 2: Giao dịch được yêu cầu được truyền thông qua mạng ngang hàng – P2P (bao

gồm các máy tính được gọi là nút) bằng cách sử dụng khóa công khai

 Bước 3: Mạng lưới các nút xác nhận giao dịch và trạng thái của người dùng thông qua

các thuật toán đồng thuận trên Blockchain

 Bước 4: Máy tính trong mạng kết nối xác minh và xác thực giao dịch Giao dịch này bao

gồm tiền điện tử, hợp đồng, hồ sơ hoặc thông tin khác

 Bước 5: Sau khi xác thực, giao dịch sẽ được kết hợp với các giao dịch khác để tạo ra một

khối dữ liệu mới cho sổ cái Từ góc độ của Người dùng A, giao dịch đã hoàn tất và tiềnđang được chuyển đến Người dùng B

 Bước 6: Khối mới sẽ được thêm vào chuỗi khối hiện có của mạng Blockchain và sẽ vĩnh

viễn không thay đổi hay biến mất được

 Bước 7: Giao dịch hoàn tất.

Có một điều cần lưu ý là hai bước 4 và 5 là các bước bổ sung cho nhau Giao dịch được xácnhận sau bước 3 Nhưng xác nhận khối và xác nhận lại các giao dịch khác (nếu được yêu cầusau đó) được thực hiện ở Bước 4 và Bước 5

Hình 2.3 Các bước hoạt động của Blockchain

(Romain Tormen, 2019)