Vì vậy, đề tài này thực hiện nghiên cứu và ứng dụng công nghệ chuỗi khối để xây dựng một giải pháp, cơ chế giúp quản lý các minh chứng liên quan đến các hoạt động Khoa học và Công nghệ c
Tính cấp thiết của đề tài
Hoạt động nghiên cứu khoa học của giảng viên và nghiên cứu viên hiện nay được quy định rõ ràng trong thông tư số 47/2014/TT-BGDĐT Nhà Trường đã triển khai các chính sách hỗ trợ nhằm thúc đẩy hoạt động nghiên cứu này Hàng năm, Phòng QLKH&ĐN yêu cầu các Khoa thực hiện kê khai và tính giờ cho các hoạt động nghiên cứu khoa học để đánh giá thực trạng.
Hiện nay, chưa có giải pháp hiệu quả để giảng viên quản lý các hoạt động nghiên cứu khoa học và lưu trữ minh chứng cho các hoạt động này Việc kê khai không được thực hiện thường xuyên, dẫn đến việc giảng viên phải tốn nhiều thời gian và công sức để tập hợp minh chứng khi có yêu cầu nộp bản kê khai Nhiều hoạt động có thể bị bỏ sót và minh chứng có thể bị thất lạc Đối với Phòng QLKH&ĐN, việc kiểm tra tính hợp lệ của các hoạt động và minh chứng từ các Khoa/Phòng gửi lên có thể kéo dài nhiều ngày và không đảm bảo độ chính xác do khối lượng thông tin lớn.
Đề tài này nghiên cứu và ứng dụng công nghệ chuỗi khối nhằm xây dựng giải pháp quản lý minh chứng cho các hoạt động Khoa học và Công nghệ của giảng viên và nghiên cứu viên trong Trường.
Tình hình nghiên cứu của đề tài
Ngoài nước
Công nghệ chuỗi khối đã đạt được nhiều thành tựu và thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp trên toàn thế giới Nhiều ứng dụng thực tế đã được phát triển, trong đó có hệ thống bỏ phiếu điện tử do Basit Shahzad và đồng nghiệp giới thiệu Giải pháp này không chỉ minh bạch hóa hoạt động bỏ phiếu mà còn đảm bảo rằng kết quả bỏ phiếu không thể bị thay đổi, từ đó nâng cao độ chính xác của các kết quả này.
HongFang và các đồng nghiệp đã nghiên cứu về cơ hội, thách thức và rủi ro khi áp dụng công nghệ chuỗi khối trong ngành công nghiệp dầu khí Nghiên cứu này mô tả chi tiết cách công nghệ chuỗi khối được ứng dụng trong bốn khía cạnh chính: quản lý thương mại, ra quyết định, giám sát và an ninh mạng.
Trong lĩnh vực thanh toán trực tuyến, công nghệ chuỗi khối được ứng dụng để xác minh giao dịch tài chính và quản lý hợp đồng thông minh, như nghiên cứu của Yining và các đồng nghiệp đã chỉ ra Giải pháp này tận dụng tính năng xác minh phân tán của công nghệ chuỗi khối nhằm đảm bảo an toàn cho các giao dịch.
Công nghệ chuỗi khối trong giáo dục giúp lưu trữ bền vững thông tin về quá trình học tập của học sinh, sinh viên Việc ứng dụng công nghệ này đảm bảo rằng thông tin không bị mất mát do sự cố tại các trung tâm lưu trữ, như thiên tai hay hỏa hoạn Hơn nữa, nhờ vào tính minh bạch của chuỗi khối, nhà tuyển dụng có thể dễ dàng xác minh độ chính xác của chứng chỉ và bằng cấp của người lao động.
Trong nước
Công nghệ chuỗi khối (Blockchain) đang thu hút sự chú ý lớn từ các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp, với ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như kinh tế và giáo dục Tại Việt Nam, công nghệ này được áp dụng chủ yếu trong dịch vụ tài chính (83%), chuỗi cung ứng (40%) và dịch vụ công cộng (30%) Nhiều hội thảo, như Vietnam Blockchain Summit 2018, đã được tổ chức để thảo luận về công nghệ này Tại sự kiện, 500 trái xoài Blockchain của Hợp tác xã Mỹ Xương đã được giới thiệu, cho phép người tiêu dùng truy xuất nguồn gốc sản phẩm thông qua mã QR Công nghệ chuỗi khối đảm bảo thông tin về nguồn gốc sản phẩm có độ tin cậy cao, vì việc sửa đổi thông tin đã được ghi nhận là rất khó khăn.
Cũng từ nhu cầu thực tế, đã có nhiều nghiên cứu ứng dụng công nghệ này được thực hiện:
Tác giả Đoàn Ngọc Sơn đã đề xuất giải pháp ứng dụng công nghệ chuỗi khối cho thanh toán trong các ứng dụng di động (In-app purchase) Nghiên cứu này giới thiệu một hệ thống tiền số nhằm đảm bảo tính công bằng giữa nhà phát hành và người sử dụng Giải pháp này cho phép thanh toán nhanh chóng và an toàn, với tiền được chuyển trực tiếp từ người dùng đến ví điện tử của nhà phát hành mà không cần trung gian, từ đó giảm thiểu rủi ro và chi phí cho nhà phát hành ứng dụng.
Tác giả Nguyễn Minh Sáng và các đồng nghiệp đã nghiên cứu tiềm năng ứng dụng công nghệ Blockchain trong lĩnh vực chứng khoán tại Việt Nam Họ phân tích tầm quan trọng của công nghệ chuỗi khối đối với hoạt động kinh doanh chứng khoán, đồng thời làm rõ các khái niệm, đặc điểm và phương thức hoạt động của công nghệ này Ngoài ra, các tác giả cũng đưa ra những khuyến nghị nhằm nâng cao khả năng ứng dụng công nghệ Blockchain trong ngành chứng khoán tại Việt Nam.
Tác giả Hoàng Mạnh Thắng cùng các đồng nghiệp đã nghiên cứu giải pháp ứng dụng blockchain nhằm tăng cường độ tin cậy cho hệ thống xác thực nguồn gốc EZCHECK EZCHECK sử dụng mã QR và các kỹ thuật bảo mật để đảm bảo mỗi mã QR là định danh duy nhất cho từng sản phẩm, giúp người tiêu dùng kiểm tra nguồn gốc và nhận thông tin liên quan Tuy nhiên, dữ liệu của EZCHECK hiện đang được lưu trữ tập trung trên một nhóm máy chủ, dẫn đến nguy cơ thông tin sản phẩm có thể bị sửa đổi bởi quản trị viên hoặc kẻ tấn công, làm giảm độ tin cậy của thông tin.
Nhóm nghiên cứu đã đề xuất một giải pháp mới sử dụng công nghệ chuỗi khối nhằm đảm bảo tính toàn vẹn và minh bạch cho dữ liệu mã QR được lưu trữ.
Tác giả Hoàng Xuân Sơn đã thực hiện các phân tích tổng hợp về tiềm năng ứng dụng blockchain trong các cơ quan nhà nước Nhóm tác giả đã nêu rõ thực trạng và những tồn tại trong hoạt động của các cơ quan nhà nước hiện nay.
Công nghệ chuỗi khối mang lại nhiều lợi ích cho các cơ quan nhà nước, bao gồm việc định danh công dân một cách chính xác và hiệu quả, cũng như hỗ trợ trong việc chống lại dược phẩm giả.
Mục tiêu
Xây dựng và triển khai một phần mềm cho phép giảng viên và nghiên cứu viên tại Trường quản lý minh chứng cho các hoạt động Khoa học và Công nghệ Phần mềm này đảm bảo thông tin về các hoạt động nghiên cứu được lưu trữ an toàn, bền vững và minh bạch Minh chứng sẽ được lưu trữ dưới dạng ảnh số, cho phép xác định các chỉnh sửa đã thực hiện.
Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu về công nghệ chuỗi khối và các thành phần của nó, cùng với các thuật toán đồng thuận, là cần thiết để xác nhận các hoạt động trong hệ thống Việc lựa chọn cơ chế phù hợp với hệ thống mục tiêu đang xây dựng là rất quan trọng Do số lượng hoạt động Khoa học và Công nghệ của giảng viên, nghiên cứu viên ngày càng tăng, nên cần có giải pháp lưu trữ minh chứng cho các hoạt động này một cách hợp lý Đồng thời, cần đảm bảo khả năng phát hiện các chỉnh sửa được thực hiện trên các minh chứng đó.
Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu các hoạt động Khoa học và Công nghệ đang được thực hiện tại Trường Đại học Mở Hà Nội
Nghiên cứu về phương pháp lưu trữ và quản lý minh chứng cho các hoạt động Khoa học và Công nghệ đang diễn ra, đồng thời khám phá cách thức lưu trữ thông qua công nghệ chuỗi khối.
- Nghiên cứu Công nghệ chuỗi khối (blockchain), các thành phần và cách thức công nghệ này hoạt động Các ứng dụng được triển khai dựa trên công nghệ này
Nghiên cứu các cơ chế đồng thuận trong công nghệ chuỗi khối là quá trình tìm hiểu cách mà các thành viên trong hệ thống có thể đạt được sự đồng thuận cho các giao dịch Điều này giúp xác định cơ chế phù hợp để áp dụng, đảm bảo tính chính xác và an toàn cho các giao dịch trong hệ thống chuỗi khối.
Nghiên cứu cơ chế và cách thức quản lý người dùng là rất quan trọng trong công nghệ chuỗi khối, đặc biệt khi triển khai theo mô hình máy chủ - máy khách Việc xác thực người dùng không chỉ đảm bảo an toàn mà còn giúp xác định rõ ràng cách thức triển khai ứng dụng.
Nghiên cứu về phương pháp lưu trữ các hoạt động nghiên cứu khoa học và các minh chứng liên quan là rất cần thiết Với số lượng minh chứng phong phú, bao gồm tài liệu, bài báo và quyết định nghiệm thu, dung lượng lưu trữ sẽ rất lớn Do đó, cần thiết phải có cơ chế lưu trữ phù hợp để đảm bảo tính toàn vẹn của các minh chứng này.
Ý nghĩa nghiên cứu
- Giúp đảm bảo tính đúng đắn của các minh chứng ở dạng ảnh số, pdf Phát hiện các chỉnh sửa đối với các minh chứng
- Lưu trữ các minh chứng một cách bền vững
CÁC HOẠT ĐỘNG KHOA HỌC CÔNG NGHỆ TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
Các hoạt động khoa học và công nghệ của giảng viên, nghiên cứu viên
Trường Đại học Mở Hà Nội đang nỗ lực gia tăng ứng dụng công nghệ trong giảng dạy thông qua nhiều hoạt động khoa học và công nghệ Những hoạt động này đã thu hút sự quan tâm và tham gia đông đảo của giảng viên từ các Khoa, Phòng và Trung tâm.
Nhờ vào các chính sách hỗ trợ hiệu quả, hoạt động Khoa học và Công nghệ của cán bộ, giảng viên trong Trường không ngừng gia tăng cả về số lượng lẫn chất lượng Để quản lý tốt hơn các hoạt động này, nhiều quy định đã được ban hành, dẫn đến sự gia tăng số lượng minh chứng cho từng hoạt động.
Số lượng hoạt động tại Trường ngày càng gia tăng do sự tăng lên của giảng viên và nghiên cứu viên, nhờ vào chính sách thu hút nhân tài hiệu quả của Nhà Trường.
Những khó khăn trong việc lưu trữ minh chứng
Hiện nay, các hoạt động Khoa học và Công nghệ mà cán bộ, giảng viên trong Trường đang thực hiện:
- Các chương trình, đề án NCKH và phát triển công nghệ, đề tài NCKH cấp Quốc gia, cấp Bộ và tương đương, đề tài NCKH cấp Trường
- Tham gia tuyển chọn chủ trì nhiệm vụ KHCN
- Biên soạn bài giảng, xây dựng nội dung học liệu điện tử, tài liệu tham khảo, bài tập, hướng dẫn thí nghiệm Biên soạn giáo trình in nội bộ
- Biên soạn giáo trình xuất bản, tái bản có bổ sung; Biên soạn sách chuyên khảo
- Công bố kết quả nghiên cứu trên các kỷ yếu, tạp chí
- Thẩm định nội dung học liệu điện tử, phản biện bài báo trên tạp chí Khoa học Viện Đại học Mở Hà Nội
- Thẩm định giáo trình và phản biện các nhiệm vụ Khoa học và Công nghệ
- Hướng dẫn sinh viên NCKH
- Tham gia hội thảo cấp Khoa, cấp Trường, trong nước và quốc tế
Với sự triển khai đa dạng các hoạt động Khoa học và Công nghệ tại các Khoa, Phòng và Trung tâm, việc quản lý các minh chứng liên quan đến những hoạt động này đang gặp phải nhiều thách thức.
Số lượng minh chứng cho các hoạt động Khoa học và Công nghệ rất phong phú, bao gồm nhiều tài liệu cần thiết để báo cáo kết quả và ghi nhận các hoạt động đã thực hiện Các minh chứng này bao gồm tờ trình, giấy mời tham dự, thuyết minh đề tài trong giai đoạn chuẩn bị; quyết định thành lập hội đồng tuyển chọn và giao đề tài; các biên bản, báo cáo thực hiện/triển khai; cùng với hợp đồng thuê khoán và thanh lý chuyên môn.
Chủng loại minh chứng rất đa dạng, bao gồm các bản quét tài liệu lưu dưới dạng ảnh số hoặc định dạng PDF, một định dạng tệp tin văn bản phổ biến do Adobe Systems phát triển Khi các minh chứng được lưu trữ dưới dạng tệp, chúng có thể bị thay đổi mà không thể xác định được những thay đổi đó do không có bản gốc để đối chiếu.
Quản lý minh chứng cho các hoạt động Khoa học và Công nghệ là một thách thức lớn, ngay cả đối với cán bộ sở hữu các minh chứng đó Để đảm bảo tính hiệu quả, các minh chứng cần được phân loại, đánh số và sắp xếp theo thứ tự thời gian.
Việc tổ chức lưu trữ một cách khoa học là rất quan trọng, vì nếu không, quá trình tra cứu sẽ tốn nhiều thời gian Thời gian tra cứu sẽ càng kéo dài hơn nếu chủ sở hữu không thực hiện số hóa các minh chứng.
Khi số hóa các minh chứng cho hoạt động Khoa học và Công nghệ, việc lưu trữ và quản lý trở thành một thách thức lớn do dung lượng lưu trữ ngày càng tăng theo thời gian.
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHUỖI KHỐI
Lịch sử và tổng quan về công nghệ chuỗi khối
2.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển
Vào năm 2009, Bitcoin ra mắt với giá chỉ 0.06 đô la Mỹ, nhưng không thu hút nhiều sự chú ý Tuy nhiên, khi giá trị của Bitcoin tăng vọt lên 19,000 đô la Mỹ vào tháng 12 năm 2017, công nghệ chuỗi khối trở thành từ khóa hot trên Internet, thu hút sự quan tâm của hàng triệu nhà đầu tư toàn cầu.
Lịch sử của bitcoin bắt đầu vào năm 2008, trong bối cảnh khủng hoảng tài chính toàn cầu Satoshi Nakamoto đã công bố bài báo khoa học mang tên "Bitcoin: Một hệ thống tiền điện tử dạng đồng đẳng", giới thiệu một hệ thống cho phép thực hiện thanh toán trực tuyến giữa hai bên mà không cần sự chứng thực của bên thứ ba.
Satoshi đã giải quyết vấn đề chi lặp lại trong các hệ thống tiền kỹ thuật số và thanh toán trực tuyến, một lỗ hổng lâu đời cho phép thông tin về một khoản tiền kỹ thuật số được sử dụng để chi trả hai lần Khác với tiền mặt, tiền kỹ thuật số có thể bị nhân bản hoặc làm sai lệch Để khắc phục điều này, Satoshi đã đề xuất cơ chế chống giả mạo bằng cách liên kết mọi giao dịch với giao dịch trước đó.
Năm 2014, công nghệ chuỗi khối đã phát triển mạnh mẽ, mở rộng ứng dụng ra ngoài tiền mật mã và được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là tài chính Trong ngành ngân hàng, công nghệ này giúp bảo vệ các giao dịch của khách hàng, mang lại sự an toàn và minh bạch.
Công nghệ blockchain hiện nay đã phát triển với nhiều phiên bản khác nhau, trong đó phiên bản 1.0 tập trung vào tiền điện tử và thanh toán Phiên bản này ứng dụng trong tiền mật mã Bitcoin, hỗ trợ mọi giao dịch liên quan đến chuyển đổi tiền tệ, hối đoái và thanh toán kỹ thuật số trong lĩnh vực tiền điện tử.
Công nghệ blockchain 2.0 đã mang đến sự phát triển vượt bậc trong lĩnh vực tài chính và thị trường thông qua việc giới thiệu hợp đồng thông minh Điều này không chỉ giúp giảm thiểu sự cần thiết của các bên trung gian mà còn nâng cao độ tin cậy trong các giao dịch.
Công nghệ blockchain 3.0 (thiết kế và giám sát hoạt động): blockchain được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác như y tế, giáo dục, chính phủ hay nghệ thuật
Công nghệ blockchain 4.0 (doanh nghiệp và ứng dụng giao dịch): giúp tạo ra các ứng dụng giao dịch hoạt động nhanh chóng và hiệu quả
Công nghệ chuỗi khối có khả năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như máy tính, cơ sở dữ liệu, mật mã, hệ thống tiền tệ, hệ thống thanh toán và các mạng lưới thông tin.
2.1.2 Các đặc điểm nền tảng của công nghệ chuỗi khối
Trước khi công nghệ chuỗi khối ra đời, các hệ thống thông tin hoạt động theo cách tập trung, như ngân hàng, nơi lưu trữ tiền và yêu cầu khách hàng thực hiện giao dịch thông qua dịch vụ của họ.
Các dịch vụ tập trung có nhiều ưu điểm nhưng cũng bộc lộ một số nhược điểm Dữ liệu được lưu trữ tại một nơi khiến nó trở thành mục tiêu dễ dàng cho kẻ tấn công Khi hệ thống tập trung nâng cấp, toàn bộ hoạt động sẽ tạm dừng, gây gián đoạn cho các giao dịch, đặc biệt trong các hệ thống ngân hàng Nếu hệ thống bị tắt đột ngột, người dùng không thể truy cập thông tin Hơn nữa, lỗi trong hệ thống tập trung có thể dẫn đến mất mát toàn bộ dữ liệu Ngược lại, hệ thống blockchain phi tập trung phân tán dữ liệu trên toàn mạng lưới, cho phép mỗi nút lưu trữ thông tin riêng và truy cập mà không cần bên thứ ba làm trung gian.
Sự minh bạch trong blockchain không có nghĩa là mọi người đều có thể truy cập vào tất cả dữ liệu và hoạt động bên trong hệ thống Thay vào đó, blockchain bảo vệ quyền riêng tư của người dùng bằng cách ẩn danh tính của họ thông qua các kỹ thuật mã hóa phức tạp, chỉ hiển thị địa chỉ công khai Điều này cho phép bảo vệ danh tính thực của người dùng, trong khi vẫn cho phép người khác theo dõi tất cả các giao dịch diễn ra từ địa chỉ công khai đó.
Mức độ minh bạch trong hệ thống tài chính truyền thống chưa bao giờ đạt được như trong công nghệ blockchain Trong ngân hàng, chỉ có ngân hàng mới thấy được các giao dịch giữa hai khách hàng Tương tự, trong hệ thống bỏ phiếu điện tử truyền thống, chỉ có người quản trị viên biết ai đã bỏ phiếu Ngược lại, trong hệ thống blockchain, các thành viên có thể thấy địa chỉ công khai của nhau và biết ai đã tham gia bỏ phiếu, mặc dù họ không biết kết quả cụ thể của các phiếu bầu.
Trong các hệ thống blockchain, tính bất biến đảm bảo rằng khi một giao dịch (khối) được thêm vào chuỗi khối, nó không thể bị can thiệp Điều này được thực hiện thông qua việc sử dụng hàm băm mật mã.
Hàm băm đóng vai trò quan trọng trong việc bảo mật dữ liệu giao dịch trong chuỗi khối, khi các khối được liên kết thông qua mã băm Sự thay đổi dữ liệu trong một khối, hay còn gọi là giả mạo giao dịch, sẽ gây ra hiệu ứng tuyết lở, dẫn đến việc thay đổi giá trị băm của các khối trước đó Do đó, việc sửa đổi dữ liệu có thể dễ dàng phát hiện thông qua việc kiểm tra giá trị mã băm trong các khối liên quan.
Các khái niệm cơ bản
2.2.1 Sổ cái (Ledger) truyền thống và các vấn đề
Trong lĩnh vực kinh tế, sổ cái (Ledger) là một công cụ kế toán quan trọng, dùng để ghi chép các giao dịch kinh tế và tài chính phát sinh trong một niên độ kế toán Sổ cái được tổ chức theo các tài khoản kế toán quy định trong hệ thống tài khoản áp dụng cho doanh nghiệp.
Từ xa xưa, sổ cái đã được tạo ra từ những vật liệu thô sơ như đất sét, que gỗ và giấy Với sự phát triển của công nghệ và sự ra đời của máy tính, sổ cái đã được số hoá, mô phỏng việc biên mục và kế toán dựa trên thông tin giấy tờ Tuy nhiên, phương pháp này vẫn không giải quyết được các vấn đề thực tế, đặc biệt là gian lận và sửa đổi thông tin liên quan đến các giao dịch trong sổ cái.
Việc số hóa các giao dịch trên giấy tờ đòi hỏi sự chứng thực từ các tổ chức đáng tin cậy, đặc biệt là đối với các tài liệu và văn bản liên quan Tiền giấy, một phương tiện trung gian để trao đổi hàng hóa, được đảm bảo bởi ngân hàng Nhà nước của các quốc gia Tuy nhiên, điều này cũng dẫn đến những vấn đề tồn tại trong hệ thống ngân hàng hiện nay.
Việc định danh khách hàng tại ngân hàng hiện nay có thể kéo dài từ 30 đến 50 ngày, dẫn đến lãng phí đáng kể về thời gian và nguồn lực tài chính.
Việc thanh toán giữa hai bên thường cần thông qua bên trung gian thứ ba như Western Union, Paypal hay thẻ tín dụng để đảm bảo an toàn cho giao dịch Tuy nhiên, phương thức này có thể phát sinh thêm chi phí và hạn chế về thời gian, tốc độ giao dịch.
Việc thực hiện giao dịch trực tuyến tiềm ẩn nhiều rủi ro, bao gồm việc các chủ thể có thể bị tin tặc tấn công, dẫn đến việc sửa đổi thông tin giao dịch và đánh cắp thông tin định danh Hơn nữa, các tổ chức tội phạm có khả năng tấn công các tổ chức tín dụng để lấy cắp thông tin tài khoản của khách hàng, đặc biệt khi sổ cái lưu trữ thông tin giao dịch được tập trung tại một địa điểm.
Một khối liệu (a block) là một cấu trúc dữ liệu trong chuỗi khối và chứa các giao dịch Một khối dữ liệu sẽ bao gồm các thông tin:
- Số của khối (block number)
- Dữ liệu băm của khối trước đó
Nonce là một giá trị ngẫu nhiên được thêm vào thông tin giao dịch nhằm ngăn chặn việc thay đổi dữ liệu băm của các khối trước Giá trị này được sử dụng để tìm ra một dữ liệu băm hợp lệ cho khối mới.
- Dữ liệu (data): chứa các thông tin về các giao dịch
- Tem thời gian (timestamp): thời gian mà khối được tạo
- Dữ liệu băm của khối hiện tại, được tạo ra từ dữ liệu của chính khối này
Hình 2-1 Cấu tạo của một khối
Khối đầu tiên trong chuỗi, được gọi là khối nguyên thuỷ (genesis), là khối duy nhất không chứa dữ liệu băm của khối trước đó, vì nó không có khối nào đứng trước trong chuỗi.
2.2.3 Chuỗi của các khối (chains of blocks)
Các khối sẽ được kết nối với nhau thông qua dữ liệu băm, trong đó mỗi khối lưu trữ dữ liệu băm của khối trước đó, như được minh họa trong hình dưới đây.
Hình 2-2 Cấu tạo của một chuỗi của các khối (chain of blocks)
Với cách thức kết nối như vậy, chúng ta có thể dò vết đến khối đầu tiên (khối nguyên thuỷ) từ bất kỳ khối nào trong chuỗi
Hình 2-3 Cấu tạo của một chuỗi của các khối (chain of blocks)
Các khối trong chuỗi được liên kết thông qua mã băm của chúng, trong đó khối thứ n lưu trữ mã băm của khối thứ n – 1 Khối đầu tiên, hay còn gọi là khối nguyên thuỷ (Genesis), là khối duy nhất không lưu mã băm của khối trước đó do không có khối nào trước nó.
Các khối trong chuỗi khối chứa thông tin về các giao dịch, và mã băm của mỗi khối được tạo ra từ dữ liệu giao dịch mà nó lưu trữ Nếu có bất kỳ thay đổi nào đối với các giao dịch, mã băm của khối sẽ khác với mã băm đã lưu trữ, cho phép dễ dàng phát hiện sự thay đổi này thông qua việc so sánh các mã băm.
Một kẻ tấn công muốn thực hiện hành động gian lận tại khối n cần phải thay đổi tất cả các mã băm từ khối n - 1 đến khối nguyên thủy Việc này không chỉ đơn giản là thay thế mã băm mà còn yêu cầu phải điều chỉnh các giao dịch trong các khối đó để tạo ra mã băm hợp lệ Quá trình này đòi hỏi một lượng lớn năng lực tính toán và thời gian.
Hàm băm là một quy trình toán học quan trọng trong việc mã hoá dữ liệu, với nhiều thuật toán khác nhau như MD4, MD5, SHA và SHA1 đã được phát triển để phục vụ cho mục đích này.
Hàm băm có 3 đặc điểm:
Đầu vào với kích thước bất kỳ sẽ cho ra kết quả đầu ra có kích thước cố định Ví dụ, thuật toán SHA-256 được sử dụng trong Bitcoin đảm bảo rằng dù dữ liệu đầu vào là 1 byte hay 1 Terabyte, dữ liệu đầu ra luôn có kích thước 32 byte.
Ví dụ, với xâu ký tự “Công nghệ Blockchain” thì dữ liệu băm sẽ là
“525906c97d1887f9f9f0e5ce49862ffcb5aa224069235409cad099e459a8fac 9”
Dữ liệu đầu vào với kích thước bất kỳ sẽ cho ra kết quả đầu ra có cùng kích thước Ví dụ, thuật toán SHA 256 được sử dụng trong Bitcoin, bất kể dữ liệu đầu vào là 1 byte hay 1 Terabyte, đều cho ra dữ liệu đầu ra có kích thước cố định là 32 byte.
“ab4e26ac14030f1e981c621339181458fbfe82bb4050f1081e5ee99858be83 42”
Cách thức công nghệ chuỗi khối hoạt động
2.3.1 Các công nghệ nền tảng được sử dụng trong blockchain
2.3.1.1 Mật mã khoá bất đối xứng
Các thuật toán mật mã bất đối xứng sử dụng hai khóa khác nhau: khóa bí mật và khóa công khai, để mã hóa và giải mã dữ liệu Không thể tính được khóa giải mã từ khóa mã hóa và ngược lại, cho phép người dùng linh hoạt trong việc sử dụng một trong hai khóa tùy theo mục đích Khi khóa công khai được dùng để mã hóa, chỉ người sở hữu khóa bí mật mới có thể giải mã dữ liệu Ngược lại, khi khóa bí mật được sử dụng, một chữ ký số được tạo ra, cho phép bất kỳ ai có khóa công khai tương ứng xác nhận rằng thông điệp đến từ chủ sở hữu khóa riêng và không bị chỉnh sửa.
Mật mã bất đối xứng, hay còn gọi là mật mã khóa công khai, được sử dụng trong Blockchain để cho phép người sở hữu ký vào các khối chứa thông tin giao dịch Khi một giao dịch được tạo ra, chủ sở hữu sẽ ký vào khối đó trước khi gửi đi để xác thực và thêm vào chuỗi Khóa công khai của chủ sở hữu, cùng với khóa bí mật để tạo ra giao dịch, sẽ được gửi đi để các nút khác trong mạng có thể xác thực quyền sở hữu và tính toàn vẹn của khối mới.
Hình 2-4 Cách thức mật mã khoá công khai được sử dụng dưới dạng chữ ký số
Thuật toán RSA, được phát triển bởi Ron Rivest, Adi Shamir và Len Adleman vào năm 1977 tại Học viện Công nghệ Massachusetts (MIT), là một trong những thuật toán bất đối xứng phổ biến nhất Nó không chỉ được sử dụng để mã hóa mà còn để tạo ra chữ ký điện tử, với tên gọi RSA được hình thành từ ba chữ cái đầu của tên các tác giả.
Thuật toán RSA được phát triển dựa trên bài toán phân tích thừa số nguyên tố của các số lớn, do đó, mức độ bảo mật của nó phụ thuộc vào khả năng phân tích này Quá trình hoạt động của RSA bao gồm bốn bước chính: sinh khoá, chia sẻ khoá, mã hoá và giải mã Thông tin chi tiết về hoạt động của thuật toán này có thể được tìm thấy trong tài liệu [10].
2.3.1.2 Mạng ngang hàng (Peer to Peer Network)
Mạng ngang hàng (P2P) là một hệ thống bao gồm nhiều thiết bị cùng lưu trữ và chia sẻ tập tin Mỗi nút trong mạng hoạt động độc lập như một đồng đẳng, không phụ thuộc vào các nút khác Thông thường, các nút có sức mạnh tương đương và thực hiện các nhiệm vụ giống nhau.
Trong lĩnh vực tài chính, "ngang hàng" đề cập đến việc trao đổi tiền mã hoá hoặc tài sản kỹ thuật số qua mạng phân tán.
P2P cho phép người mua và người bán thực hiện giao dịch mà không cần đến trung gian
Hệ thống mạng ngang hàng hoạt động dựa trên một mạng lưới người dùng phân tán, không có quản trị viên trung tâm hay máy chủ Mỗi nút trong mạng lưu trữ một bản sao của các tệp và đồng thời đóng vai trò là máy khách và máy chủ cho các nút khác Các thiết bị kết nối trong mạng ngang hàng chia sẻ tài nguyên (tệp tin) từ ổ cứng của chúng, và cần có phần mềm trung gian để hỗ trợ việc chia sẻ dữ liệu Người dùng có thể truy vấn các thiết bị khác trong mạng để tìm kiếm và tải xuống các tệp.
Hình 2-5 Các dạng mạng máy tính
Mạng ngang hàng hoạt động nhanh và hiệu quả hơn khi số lượng người dùng tăng, nhờ vào chức năng lưu trữ, truyền và nhận tệp của mỗi nút Kiến trúc phân tán giúp mạng chống lại các cuộc tấn công mạng, như tấn công từ chối dịch vụ, mà thường nhắm vào các hệ thống tập trung Trong blockchain, mạng ngang hàng cho phép người dùng thực hiện giao dịch trực tiếp mà không cần trung gian hay máy chủ trung tâm, với blockchain hoạt động như một cuốn sổ cái kỹ thuật số ghi lại mọi hoạt động.
Mỗi nút trong mạng giữ một bản sao của Blockchain và so sánh với các nút khác để đảm bảo tính chính xác của dữ liệu Các nút này đóng vai trò quan trọng trong việc bảo mật mạng lưới bằng cách xác minh các giao dịch và xác nhận khối mới theo quy tắc đồng thuận của hệ thống.
Kiến trúc mạng ngang hàng cung cấp nhiều lợi ích, đặc biệt là khả năng chống lại các cuộc tấn công từ chối dịch vụ, thường thấy trong các mạng máy khách – chủ Hơn nữa, việc thay đổi dữ liệu trong giao dịch trở nên khó khăn, vì một khối mới chỉ có thể được thêm vào chuỗi khối khi đạt được sự đồng thuận.
2.3.2 Cách thức chuỗi khối hoạt động
Hình 2-6 Cách thức hoạt động của chuỗi khối
Khi một người dùng trong hệ thống tạo ra một giao dịch mới thì hệ thống sẽ thực hiện các công việc sau:
Bước 1 Gửi quảng bá khối chứa giao dịch mới này đến cho tất cả các nút trong mạng
Bước 2 Các nút sẽ thực hiện việc giải quyết một bài toán để tìm ra mã băm hợp lệ cho khối mới
Khi một nút trong mạng tìm thấy mã băm hợp lệ, nó sẽ được quảng bá đến tất cả các nút khác để thực hiện thuật toán đồng thuận, nhằm xác thực tính đúng đắn của giao dịch.
Bước 4 Giao dịch sau xác thực, nó sẽ được thêm vào một khối mới
Khi khối mới chứa giao dịch được xác thực, nó sẽ được thêm vào chuỗi khối Sau khi khối mới được thêm, tất cả các thành viên trong mạng lưới có thể nhìn thấy và nhận được thông tin về khối này, đồng thời nó cũng được quảng bá đến tất cả các nút khác để đảm bảo sao lưu.
Bước 7 Giao dịch hoàn tất
2.3.3 Cách thức khai thác (tạo) một khối mới
Khi một nút trong mạng thực hiện giao dịch, một khối mới chứa thông tin giao dịch sẽ được tạo ra và lưu trữ trong bộ nhớ (transaction pool) trước khi được phát tán đến các nút khác Tùy thuộc vào cơ chế đồng thuận áp dụng, các nút trong mạng sẽ cạnh tranh để xác nhận tính chính xác của khối mới thông qua các tính toán theo từng thuật toán đồng thuận khác nhau.
Cuối cùng, nút nào giải quyết bài toán được đưa ra sẽ có quyền xác nhận tính chính xác của giao dịch trong khối mới Để hiểu rõ hơn về quy trình khai thác một khối, chúng ta sẽ phân tích thuật toán 1, được áp dụng trong cơ chế bằng chứng công việc (Proof of Work).
Thuật toán 1 Tiến trình khai thác
𝑡ℎ𝑟𝑒𝑠ℎ𝑜𝑙𝑑 ơ = (((2 !" − 1) ≪ 208))/𝐷(𝑡) digest ơ SHA – 256(SHA – 256 (header)) if digest < threshold then return nonce end else nonce ơ nonce + 1 end end
Quá trình khai thác một nút chủ yếu là tính toán để tìm ra mã băm hợp lệ Dữ liệu đầu vào bao gồm mã băm của khối trước, tem thời gian, dữ liệu và nonce Quá trình này lặp lại với các giá trị khác nhau của nonce cho đến khi tìm được mã băm bằng hoặc nhỏ hơn giá trị mục tiêu đã được cài đặt ngẫu nhiên và không thể dự đoán.
Các ứng dụng của công nghệ chuỗi khối
2.4.1 Ứng dụng chuỗi khối trong ngân hàng
Hiện nay, trong hoạt động của các ngân hàng đang tồn tại các vấn đề:
Việc thanh toán giữa khách hàng nên có sự tham gia của bên thứ ba như Paypal, VNPAY, hoặc thẻ tín dụng, nhằm đảm bảo tính an toàn và minh bạch Tuy nhiên, điều này có thể làm giảm tốc độ thực hiện giao dịch.
Hầu hết dữ liệu khách hàng được lưu trữ tại các máy chủ tập trung, điều này khiến chúng trở thành mục tiêu ưa thích của nhiều tin tặc.
Việc xử lý giao dịch tập trung qua một hoặc một vài máy chủ nhằm phân tán giao dịch có thể gặp nguy cơ từ các cuộc tấn công từ chối dịch vụ phân tán.
Vì vậy, việc ứng dụng Blockchain có thể giúp các ngân hàng giải quyết các vấn đề đang tồn tại trên:
Hoạt động định danh khách hàng trên Blockchain mang lại sự bảo mật và an toàn cho thông tin khách hàng, cho phép ngân hàng và các đơn vị dịch vụ khác dễ dàng truy cập mà không cần tốn thời gian và chi phí cho việc xác thực lại Hơn nữa, việc lưu trữ dữ liệu trên Blockchain đảm bảo rằng thông tin của khách hàng không bị tấn công hay sửa đổi.
Hoạt động thanh toán diễn ra nhanh chóng, cho phép thực hiện giao dịch mà không cần xác nhận từ bên thứ ba, đảm bảo độ tin cậy cao.
Giảm thiểu nguy cơ bị tấn công là một lợi ích quan trọng khi dữ liệu được lưu trữ phân tán trên các nút của mạng, giúp bảo vệ dữ liệu khỏi các cuộc tấn công phá hoại Phương pháp này cũng tăng cường khả năng chống lại các cuộc tấn công từ chối dịch vụ.
2.4.2 Giáo dục với công nghệ chuỗi khối
Hiện nay, sinh viên mới ra trường cần cung cấp bảng điểm và bằng tốt nghiệp khi xin việc Để ngăn chặn việc giả mạo, nhiều nhà tuyển dụng yêu cầu nộp bảng điểm và bằng gốc, gây phiền toái cho người lao động Đây là những giấy tờ quan trọng chứng minh quá trình học tập và không thể xin cấp lại nếu bị mất hoặc hỏng.
Mặc dù có yêu cầu nghiêm ngặt, vẫn tồn tại nhiều trường hợp sử dụng giấy tờ và bằng cấp giả mạo do nhà tuyển dụng khó tiếp cận thông tin từ cơ sở đào tạo Việc ứng dụng Blockchain để lưu trữ toàn bộ quá trình học tập, bao gồm bảng điểm, chứng chỉ và bằng cấp, có thể giúp giảm thiểu tình trạng này.
Nhà tuyển dụng chỉ cần mã định danh của ứng viên để truy cập thông tin học tập từ hệ thống đào tạo Thông tin này được lưu trữ trên Blockchain, đảm bảo tính chính xác và khó thay đổi Người học có thể lưu trữ thông tin và chứng chỉ của mình bền vững trên mạng lưới mà họ tham gia Nếu không có sự cố nghiêm trọng, thông tin của người học sẽ luôn được bảo toàn và không bao giờ bị mất.
2.4.3 Ứng dụng của chuỗi khối trong y tế
Công nghệ Blockchain đang được áp dụng đa dạng trong lĩnh vực y tế nhờ vào những lợi ích nổi bật mà nó mang lại, với tiềm năng khai thác còn lớn Khác với các lĩnh vực khác, trong y tế, tính năng quan trọng nhất của Blockchain là khả năng phân tích dữ liệu mà vẫn đảm bảo tính bảo mật Hiện nay, đã xuất hiện nhiều ứng dụng phổ biến trong lĩnh vực này.
Hiện nay, sự thiếu liên thông giữa các trung tâm lưu trữ thông tin bệnh án của các bệnh viện dẫn đến việc mỗi bệnh viện phải duy trì một trung tâm dữ liệu riêng Điều này không chỉ gây tốn kém về thời gian và tiền bạc cho bệnh nhân mà còn làm gia tăng sự bức xúc do nhiều bệnh viện yêu cầu bệnh nhân khám lại do thiếu tin tưởng vào độ chính xác của kết quả xét nghiệm.
Việc lưu trữ thông tin bệnh nhân trên công nghệ Blockchain đảm bảo tính chính xác và an toàn khi chia sẻ giữa các bệnh viện Sự kiểm soát từ các bệnh viện thành viên trong mạng lưới giúp ngăn chặn việc chỉnh sửa hay giả mạo thông tin Nhờ đó, bệnh án điện tử trở nên đáng tin cậy hơn, cho phép các bệnh viện sử dụng thông tin hiệu quả và giảm thiểu tình trạng lưu trữ dư thừa.
2.4.3.2 Chia sẻ dữ liệu nghiên cứu
Hiện nay, hầu hết các cơ sở nghiên cứu, tương tự như các bệnh viện, đều duy trì một trung tâm lưu trữ dữ liệu riêng biệt Điều này dẫn đến lãng phí tài nguyên do trùng lặp dữ liệu và khó khăn trong việc chia sẻ thông tin với các trung tâm khác.
Việc ứng dụng công nghệ Blockchain để lưu trữ dữ liệu nghiên cứu một cách tập trung sẽ tạo điều kiện cho các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới chia sẻ và tận dụng thông tin, đặc biệt là các nhà nghiên cứu độc lập trong lĩnh vực y tế Họ có thể chia sẻ kết quả nghiên cứu của mình một cách tin cậy, nhờ vào việc các kết quả này được xác nhận bởi cộng đồng nghiên cứu Điều này tạo ra sự khác biệt lớn so với các hệ thống thông tin y tế hiện tại, vốn chỉ được sở hữu và vận hành bởi các tổ chức uy tín.
2.4.3.3 Chống vấn nạn thuốc giả
Vấn nạn thuốc giả đang gia tăng và trở thành mối lo ngại lớn ở nhiều quốc gia, ước tính giết chết khoảng 1 triệu người mỗi năm Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) cho biết khoảng 10% thuốc trên toàn cầu là thuốc giả, với tỷ lệ này lên tới 30% ở một số khu vực tại Châu Á, Châu Mỹ Latinh và Châu Phi.