Về tiền điện tử, cryptocurrency và bitcoin

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- VŨ DUY HIẾN VỀ TIỀN ĐIỆN TỬ, CRYPTOCURRENCY VÀ BITCOIN Chuyên ngành: Cơ sở Toán cho Tin học Mã số: 60460110 LUẬN VĂN THẠC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

VŨ DUY HIẾN

VỀ TIỀN ĐIỆN TỬ, CRYPTOCURRENCY VÀ

BITCOIN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

VŨ DUY HIẾN

VỀ TIỀN ĐIỆN TỬ, CRYPTOCURRENCY VÀ

BITCOIN

Chuyên ngành: Cơ sở Toán cho Tin học

Mã số: 60460110

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TÔN QUỐC BÌNH

XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN

VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

(Ký và ghi rõ họ tên)

PGS TS Nguyễn Hữu Ngự

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

(Ký và ghi rõ họ tên)

TS Tôn Quốc Bình

Hà Nội – Năm 2015

LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là: Vũ Duy Hiến

Ngày sinh: 04 tháng 09 năm 1989

Học viên cao học khóa: 2012-2014

Chuyên ngành: Cơ sở Toán cho Tin học

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội

Tên đề tài luận văn: Về tiền điện tử, CryptoCurrency và Bitcoin

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Tôn Quốc Bình

Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu độc lập, không sao chép và chưa được công bố nội dung này bất kỳ

ở đâu; các số liệu, các trích dẫn trong luận văn được chú thích có nguồn gốc rõ ràng, minh bạch

Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan của tôi

Hà Nội, ngày 11 tháng 11 năm 2015

Học viên

Vũ Duy Hiến

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Tôn Quốc Bình- người thầy đã luôn tận tình giúp đỡ em định hướng nghiên cứu trong suốt quá trình làm luận văn Đồng thời, thầy cũng là người truyền đạt cho em rất nhiều những kiến thức bổ ích về các lĩnh vực ngân hàng, tiền tệ, an toàn thông tin

Em xin được cảm ơn các thầy, cô đang công tác giảng dạy tại Bộ môn Tin học – Khoa Toán-Cơ-Tin học của trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội Trong suốt quá trình học tập từ bậc đại học cho tới bậc cao học, em đã được các thầy, cô truyền đạt rất nhiều tri thức quí báu

Em cũng xin được cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè của em đã giúp đỡ

và hỗ trợ cho em rất nhiều trong suốt thời gian qua

Hà Nội, ngày 11 tháng 11 năm 2015

Học viên

Vũ Duy Hiến

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU v

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TIỀN ĐIỆN TỬ, CRYPTOCURRENCY VÀ BITCOIN 3

1.1 Giới thiệu về tiền điện tử, Cryptocurrency và Bitcoin 3

1.2 Các vấn đề của tiền điện tử Bitcoin Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 2: CƠ SỞ MẬT MÃ HỌC CỦA TIỀN ĐIỆN TỬ BITCOIN Error! Bookmark not defined.

2.1 Chữ ký số trên hệ mật đường cong Eliptic (ECSDA)Error! Bookmark not defined.

2.1.1 Đường cong Elliptic Error! Bookmark not defined 2.1.2 Chữ ký số trên hệ mật đường cong EllipticError! Bookmark not defined.

2.2 Hàm băm Error! Bookmark not defined 2.2.1 Tổng quan về hàm băm Error! Bookmark not defined 2.2.2 Hàm băm SHA-256 Error! Bookmark not defined 2.2.3 Hàm băm RIPEMD-160 Error! Bookmark not defined 2.3 Cây băm Merkle Error! Bookmark not defined 2.3.1 Bài toán xác thực dữ liệu Error! Bookmark not defined 2.3.2 Cây băm Merkle và xác thực dữ liệu trên cây băm Merkle Error! Bookmark not defined.

2.4 Hashcash Error! Bookmark not defined 2.4.1 Khái niệm Error! Bookmark not defined.

2.4.2 Hashcash ngăn chặn thư rác Error! Bookmark not defined 2.4.3 Hashcash chống lại tấn công từ chối dịch vụError! Bookmark not defined.

2.4.4 Đánh giá chi phí tính toán của Hashcash Error! Bookmark not defined 2.5 TimeStamp Error! Bookmark not defined 2.6 Base 58 Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG TIỀN ĐIỆN TỬ NGANG HÀNG BITCOIN Error! Bookmark not defined 3.1 Mô tả hoạt động của hệ thống tiền điện tử ngang hàng Bitcoin Error! Bookmark not defined.

3.1.1 Định nghĩa các thành phần của hệ thống Error! Bookmark not defined.

3.1.2 Quy trình thực hiện thanh toán trong hệ thống tiền điện tử ngang hàng

Bitcoin Error! Bookmark not defined 3.2 Những giải pháp cho các vấn đề của tiền điện tử BitcoinError! Bookmark not defined.

3.2.1 Vấn đề tạo ra đồng tiền điện tử Bitcoin Error! Bookmark not defined 3.2.2 Vấn đề xác định quyền sở hữu đồng tiền điện tử Bitcoin Error! Bookmark not defined.

3.2.3 Vấn đề chuyển quyền sở hữu đồng tiền điện tử BitcoinError! Bookmark not defined.

3.2.4 Vấn đề chia nhỏ giá trị của một đồng tiền Bitcoin và một giao dịch sử

dụng nhiều đồng tiền Bitcoin Error! Bookmark not defined.

3.2.5 Vấn đề an toàn bảo mật của hệ thống tiền điện tử ngang hàng Bitcoin

Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 4

PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined

DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU Hình 2.1-Phép cộng trên đường cong Elliptic Error! Bookmark not defined Hình 2.2-Phép nhân đôi trên đường cong Elliptic Error! Bookmark not defined Hình 2.3-Cây băm Merkle 8 node lá Error! Bookmark not defined Hình 2.4-Xác thực dữ liệu sử dụng cây băm Merkle 8 node láError! Bookmark not defined.

Hình 3.1-Node gốc của cây băm Merkle lưu trữ thông tin các giao dịch mới Error! Bookmark not defined.

Hình 3.2-Cấu trúc cây băm Merkle lưu trữ thông tin n giao dịch mới Error! Bookmark not defined.

Hình 3.3-Cấu trúc của TimeStamp sử dụng kỹ thuật bămError! Bookmark not defined.

Hình 3.4-Cấu trúc một khối Block của TimeStamp Error! Bookmark not defined Hình 3.5-Cơ chế ghi nhận lịch sử giao dịch Error! Bookmark not defined Hình 3.6-Cơ chế thực hiện giao dịch sử dụng BitcoinError! Bookmark not defined

Bảng 1.1-Một số tiền điện tử Cryptocurrency điển hìnhError! Bookmark not defined.

Bảng 2.1-Bảng mã Base58 Error! Bookmark not defined Bảng 3.2-Một số loại Version byte phổ biến Error! Bookmark not defined.

MỞ ĐẦU

Tiền tệ ra đời đã giúp cho hoạt động trao đổi, sản xuất và lưu thông hàng hoá trong xã hội được phát triển Tất cả các đồng tiền chính thức từ trước tới nay, dù là tiền giấy hay tiền điện tử đều được nhà nước hoặc tổ chức uy tín phát hành và quản

lý Lý do của vấn đề này là chỉ có nhà nước, chính phủ và tổ chức uy tín mới có thể đứng ra đảm bảo giá trị cho những đồng tiền phát hành và tạo niềm tin cho người sử dụng chúng Tuy nhiên, quan điểm đã bị thay đổi hoàn toàn khi tiền điện tử Bitcoin

ra đời

Bitcoin hoạt động dựa trên cơ sở lý thuyết mật mã và giao thức mạng ngang hàng (Peer-to-Peer); tất cả các node mạng đều có thể tạo ra được đồng tiền mới chứ không có bất kỳ tổ chức, chính phủ hay nhà nước nào phát hành và quản lý; các giao dịch sử dụng Bitcoin cũng không cần đến bên thứ ba tin cậy làm trung tâm xác thực Mặc dù vậy, Bitcoin vẫn mang đầy đủ tính chất quan trọng của tiền tệ: có thể

sử dụng để mua bán hàng hóa dịch vụ và thực hiện giao dịch thanh toán, không lưu vết thông tin định danh của sự sở hữu trên đồng tiền, có thể chuyển đổi giá trị dễ dàng trong cộng đồng chấp nhận Bitcoin

Trên thế giới, có một số quốc gia: Đức, Hy Lạp, Venezuela và một số tổ chức, doanh nghiệp chấp nhận tiền điện tử Bitcoin làm phương tiện thanh toán bởi các đặc điểm ưu việt của nó Bên cạnh đó, cũng có một số quốc gia như Việt Nam, Thái Lan, Iceland…không chấp nhận Bitcoin là đồng tiền hợp pháp Điều này cũng hoàn toàn tự nhiên bởi cũng giống như các loại tiền tệ thông thường, Bitcoin chỉ được chấp nhận và có giá trị đối với cộng đồng tin tưởng và sử dụng chúng Tại các quốc gia không chấp nhận Bitcoin, chính phủ đang dừng lại ở mức khuyến nghị người dân không nên đầu cơ, nắm giữ và sử dụng Bitcoin chứ chưa đưa ra cơ sở khoa học làm căn cứ cho những khuyến nghị này

Cơ sở khoa học đầu tiên của hệ thống tiền điện tử ngang hàng Bitcoin được Satoshi (một hoặc một nhóm nhà phát triển ẩn danh) công bố vào năm 2009 trong một tài liệu cùng tên, tuy nhiên tài liệu này chỉ đưa ra ý tưởng hoàn toàn cơ bản

Với mong muốn nghiên cứu làm rõ cơ sở khoa học hình thành nên đồng tiền điện tử Bitcoin và nguyên lý hoạt động của hệ thống tiền điện tử ngang hàng Bitcoin, tôi đã

lựa chọn đề tài: “Về tiền điện tử, Cryptocurrency và Bitcoin” cho luận văn của

mình

Bố cục của luận bao gồm phần mở đầu, ba chương chính, phần kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo Nội dung của ba chương được tổ chức như sau:

Chương I: Tổng quan về tiền điện tử, Cryptocurrency và Bitcoin

Chương II: Cơ sở mật mã học của tiền điện tử Bitcoin

Chương III: Nguyên lý hoạt động của hệ thống tiền điện tử ngang hàng Bitcoin

Sau đây là phần trình bày nội dung của từng chương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TIỀN ĐIỆN TỬ, CRYPTOCURRENCY VÀ

BITCOIN 1.1 Giới thiệu về tiền điện tử, Cryptocurrency và Bitcoin

Theo quan điểm của chủ nghĩa Mác-Lênin, tiền tệ là hàng hoá đặc biệt, dùng làm vật ngang giá chung thống nhất cho các hàng hoá khác, là sự thể hiện chung của giá trị và thể hiện lao động xã hội; đồng thời tiền tệ biểu hiện quan hệ sản xuất giữa những người sản xuất hàng hoá, do quá trình phát triển lâu dài của trao đổi hàng hoá tạo ra Còn theo các nhà kinh tế hiện đại: Tiền được định nghĩa là bất cứ cái gì được chấp nhận chung trong việc thanh toán để nhận hàng hoá, dịch vụ hoặc trong việc trả nợ

Bản chất của tiền tệ được thể hiện rõ hơn qua hai thuộc tính của nó là giá trị và giá trị sử dụng Trong đó:

- Giá trị của tiền theo quan điểm triết học Mác-Lênin là công sức lao động tích

tụ tạo ra nó đã được kết tinh vào trong bản thân đồng tiền

- Khác với vật chất thông thường, giá trị sử dụng của tiền nằm ở khả năng thỏa mãn nhu cầu trao đổi hàng hóa của xã hội, nhu cầu sử dụng làm vật trung gian trong trao đổi Giá trị sử dụng của một loại tiền tệ là do xã hội quy định: chừng nào xã hội còn thừa nhận vai trò làm vật trung gian trao đổi của loại tiền tệ đó thì chừng đó giá trị sử dụng của nó với tư cách là tiền tệ còn tồn tại [1]

Tiền tệ đã trải qua rất nhiều hình thái đa dạng khác nhau trong lịch sử hình thành và phát triển Trước khi những đồng tiền kim loại và tiền giấy xuất hiện, con người đã sử dụng nhiều thứ khác nhau với vai trò như một loại tiền để trao đổi hàng hóa Chẳng hạn, ở một số nơi trên thế giới, người ta sử dụng răng cá mập như là tiền Ở nhiều nơi khác, tiền có thể là những chiếc lông chim sặc sỡ và những chiếc

vỏ sò quý hiếm; có nơi người ta còn dùng cọng lông trên đuôi voi để làm tiền Với

sự phát triển nhanh của xã hội hiện đại ngày nay cùng với sự bùng nổ mạnh mẽ của lĩnh vực Công nghệ thông tin, tiền đã được sử dụng dưới dạng những giá trị số được lưu trữ trên máy tính hoặc thiết bị điện tử Người sử dụng có thể thực hiện các giao

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt

1 Nguyễn Văn Tiến (2011), Giáo trình Tiền tệ Ngân hàng, NXB Thống kê

2 Trịnh Nhật Tiến (2009), Giáo trình An toàn dữ liệu, NXB ĐHQGHN

Tiếng Anh

3 Adam Back (1997), Hashcash, http://www.cypherspace.org/hashcash

4 Adam Back (2002), Hashcash - A Denial of Service Counter - Measure,

www.hashcash.org/papers/hashcash.pdf

5 Bitcoin Wiki 2015 “Base58Check_encoding” Truy cập ngày 17/09

https://en.bitcoin.it/wiki/Base58Check_encoding

6 Bitcoin Wiki 2015 “Controlled_supply” Truy cập ngày 17/09

https://en.bitcoin.it/wiki/Controlled_supply

7 Bitcoin Wiki 2015 “Technical background of version 1 Bitcoin addresses” Truy cập ngày 17/09

https://en.bitcoin.it/wiki/Technical_background_of_version_1_Bitcoin_addresses

8 Bitcoin Wiki 2015 “Transaction” Truy cập ngày 17/09

https://en.bitcoin.it/wiki/Transaction

9 Ralph Charles Merkle (1979), Secrecy, authentication and public key systems,

Technical Report No 1979-1 Stanford University

10 S Haber, W.S Stornetta (1991), How to time-stamp a digital document,

Journal of Cryptology, vol 3, no 2, pages 99-111

11 Satoshi Nakamoto (2009), Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System,

http://www.bitcoin.org/bitcoin.pdf

12 Shahdad Naghshpour (2013), The fundamental of Money and Finance System,

Business Expert Press

13 Wei Dai (1998), b-money, http://www.weidai.com/bmoney.txt

14 Wikipedia 2015 “Base58” Truy cập ngày 17/09

https://en.wikipedia.org/wiki/Base58

15 Wikipedia 2015 “Hashcash” Truy cập ngày 17/09

https://en.wikipedia.org/wiki/Hashcash

16 Wikipedia 2015 “Proof-of-work system” Truy cập ngày 17/09

https://en.wikipedia.org/wiki/Proof-of-work_system

17 Wikipedia 2015 “TimeStamp” Truy cập ngày 17/09

https://en.wikipedia.org/wiki/Timestamp

18 William Stallings (2011), Cryptography And Network Security 5th Edition,

Prentice Hall Pearson Education, Inc