Chương 1 Tổng quan về Blockchain

Khái niệm Blockchain Mô hình hoạt động của Blockchain Phân loại và các phiên bản Blockchain Cơ chế đồng thuận trong Blockchain Những đặc điểm chính của Blockchain Một số ứng dụng của Blockchain Về bản chất: Blockchain chính là một công nghệ lưu trữ dữ liệu. Blockchain (sổ cái ledger) là hệ thống cơ sở dữ liệu cho phép lưu trữ và truyền tải các khối thông tin (block). Chúng được liên kết với nhau nhờ mã hóa. Blockchain giúp giải quyết các vấn đề về niềm tin giữa 2 bên để giao dịch một cách an toàn tuyệt đối và bảo mật.

Trang 1

2021 © PGS.TS Lê Đắc Nhường

Chương 1

Tổng quan về Blockchain

& ứng dụng trong đời sống

Blockchain Technology & Applications Overview

PGS.TS Lê Đắc Nhường

▪ Khoa Công nghệ thông tin – Đại học Hải Phòng

▪ Nhuongld@dhhp.edu.vn

▪ 0987.394.900

Trang 2

Khái niệm Blockchain

Một số ứng dụng của Blockchain

Phân loại và các phiên bản Blockchain

Mô hình hoạt động của Blockchain

Những đặc điểm chính của Blockchain

Cơ chế đồng thuận trong Blockchain

Trang 3

Khái niệm Blockchain1

Trang 5

● Đặt vấn đề

• Những ngân hàng, cổng thanh toán,… này lưu trữ lại thông tin chi tiết của tất

cả các giao dịch và cộng trừ tiền đầy đủ cho các bên liên quan

• Thế nhưng hình thức này sẽ trở nên vô cùng tốn kém khi mà mỗi phút trôi qua lại có hàng triệu giao dịch được thực hiện.

• Theo ước tính của tờ Economist, các ngân hàng trên thế giới đã thu tới 1,7

nghìn tỷ USD tiền xử lý giao dịch trong năm 2020 – tương đương với 2% GDPtoàn cầu!

Chi phí giao dịch

(Transaction Cost)

Trang 6

● Làm sao để giao dịch diễn ra an toàn, giảm chi phí?

Chi phí lớn

Trang 7

● Giao dịch Bitcoin được thực hiện như thế nào?

Trang 8

● Blockchain là gì?

○ Về bản chất: Blockchain chính là một

công nghệ lưu trữ dữ liệu

○ Blockchain (sổ cái- ledger) là hệ thống cơ

sở dữ liệu cho phép lưu trữ và truyền tảicác khối thông tin (block) Chúng đượcliên kết với nhau nhờ mã hóa

○ Blockchain giúp giải quyết các vấn đề về

niềm tin giữa 2 bên để giao dịch mộtcách an toàn tuyệt đối và bảo mật

Trang 9

● Blockchain là gì?

○ Các khối thông tin này hoạt động độc lập và có thể mở rộng theo thời gian

Chúng được quản lý bởi những người tham gia hệ thống chứ không thôngqua đơn vị trung gian

○ Nghĩa là khi một khối thông tin được ghi vào hệ thống Blockchain thì không

có cách nào thay đổi được Chỉ có thể bổ sung thêm khi đạt được sự đồngthuận của tất cả mọi người

Trang 10

● Tiền điện tử và giao dịch tiền điện tử

Là phương thức trao đổi sử dụng mật

mã để đảm bảo an toàn giao dịch và kiểm soát các đơn vị tiền mới được tạo ra

Phục vụ cho việc thanh toán trên môi trường mạng máy tính và Internet

Không chịu sự quản lý, chi phối của bất kỳ một chính phủ, tổ chức nào

Trang 11

Nội dung 06

Giống như tiền truyền thống, tiền điện tử có thể được chuyển từ ví điện tử của người này sang người khác, nhằm trao đổi lấy các loại hàng hóa, dịch vụ, hoặc tiền tệ khác (bao gồm cả tiền truyền thống)

Tiền điện tử hiện nay được coi là hình thức thanh toán hợp pháp tại nhiều quốc gia, nhưng cũng có những quốc gia mà tại đó việc sử dụng, trao đổi tiền điện tử bị coi là bất hợp pháp (trong

đó có Việt Nam)

GIAO DỊCH TIỀN ĐIỆN TỬ LÀ GÌ

TÍNH PHỔ BIẾN GIAO DỊCH TIỀN ĐIỆN TỬ

● Tiền điện tử và giao dịch tiền điện tử

Trang 12

● Phí giao dịch ( Transaction cost)

Trang 13

● Ví dụ về thêm giao dịch chuyển tiền trong Blockchain

Trang 14

Trang 15

Mô hình hoạt động

của Blockchain2

Trang 16

●Blockchain hoạt động như thế nào?

Trang 17

●Hoạt động của Blockchain

Trang 18

●Kiến trúc của Blockchain

Trang 19

Trang 20

Phân loại và các phiên

bản Blockchain3

Trang 21

●Phân loại Blockchain

Trang 22

●Public Blockchain

○ Bất kỳ ai cũng có quyền đọc và ghi dữ liệu trên Blockchain

○ Quá trình xác thực giao dịch trên Blockchain này đòi hỏi phải có hàngnghìn hay hàng vạn nút tham gia

○ Do đó để tấn công vào hệ thống Blockchain này là điều bất khả thi vì chiphi khá cao

Trang 23

●Public Blockchain

○ Ví dụ: Bitcoin, Ethereum, Litecoin…

Trang 24

○ Thời gian xác nhận giao dịch khá nhanh vì chỉ cần một lượng nhỏ thiết

bị tham gia xác thực giao dịch

Trang 25

●Private Blockchain

○ Ví dụ: Ripple là một dạng Private Blockchain, hệ thống này cho phép20% các nút là gian dối và chỉ cần 80% còn lại hoạt động ổn định làđược

Trang 26

●Consortium Blockchain (Permissioned)

○ Một dạng của Private nhưng bổ sung thêm một số tính năng nhất định,

kết hợp giữa “niềm tin” khi tham gia vào Public và “niềm tin tuyệt đối” khitham gia vào Private

Trang 27

●Consortium Blockchain ( Permissioned )

○ Ví dụ: Các ngân hàng hay tổ chức tài chính liên doanh sẽ sử dụngBlockchain cho riêng mình

Trang 28

●Hybrid Blockchain

Trang 29

●So sánh giữa các loại Blockchain

Trang 30

Trang 31

Trang 32

●Các phiên bản của Blockchain

Trang 33

●Các phiên bản của Blockchain

Trang 34

●Blockchain 1.0 - Tiền tệ và Thanh toán

○ Ứng dụng chính của phiên bản này là tiền mã hoá: bao gồm việc chuyểnđổi tiền tệ, kiều hối và tạo lập hệ thống thanh toán kỹ thuật số Đây cũng

là lĩnh vực quen thuộc với chúng ta nhất mà đôi khi khá nhiều người lầmtưởng Bitcoin và Blockchain là một

Trang 35

●Blockchain 2.0 - Tài chính và Thị trường

○ Ứng dụng xử lý tài chính và ngân hàng: mở rộng quy mô của Blockchain,đưa vào các ứng dụng tài chính và thị trường Các tài sản bao gồm cổphiếu, chi phiếu, nợ, quyền sở hữu và bất kỳ điều gì có liên quan đếnthỏa thuận hay hợp đồng

Trang 36

●Blockchain 3.0 - Thiết kế và Giám sát hoạt động (Dapp)

○ Blockchain vượt khỏi biên giới tài chính, và đi vào các lĩnh vực như giáo

dục, chính phủ, y tế và nghệ thuật Ở những lĩnh vực này sẽ là lại cónhiều loại như: physical, digital hay human in nature

A DAPP (Decentralized Application)

Trang 37

Trang 38

Decentralized Finance Cryptocurrency

Trang 39

Trang 40

Cơ chế đồng thuận trong Blockchain4

Trang 41

●Các cơ chế đồng thuận ( Consensus )

Trang 42

●Bằng chứng Công việc - Proof of Work - PoW

○ Là cơ chế xây dựng để khuyến kích các cá thể tham gia vào quá trìnhxác thực giao dịch

○ Phổ biến trong Bitcoin, Ethereum, Litecoin, Dogecoin và hầu hết các loạitiền mã hoá → Tiêu tốn khá nhiều năng lượng điện

Trang 43

•Các giao dịch được gửi đi và các thợ mỏ tiến hành xác minh tính hợp lệ của các giao dịch;

•Các giao dịch hợp lệ sẽ được lựa chọn để đóng gói thành một khối;

•Thực hiện Proof of Work để có thể thêm các khối đã được xác minh vào chuỗi khối blockchain công khai.

Trang 44

○ Ưu điểm: Tuy là giao thức đồng thuận đời đầu, song PoW đến nay vẫnchứng tỏ sự vững chắc của mình trước đủ các cách thức tấn công cả từtrong lẫn ngoài

○ Nhược điểm:

1) Sử dụng rất nhiều năng lượng , một số nghiên cứu cho thấy lượng điện năng

mà mạng lưới Bitcoin đang ngốn cao hơn nhu cầu tiêu thụ của 159 quốc gia.

2) Bị tập trung hóa do lệ thuộc vào máy đào ASIC của Bitmain, vốn có thể đủ sức duy trì và gia tăng quy mô hoạt động của mình Điều này khiến năng lực khai thác của mạng lưới bị tập trung hoá vào một nhóm nhỏ → Bitcoin là

“ đồng tiền điện tử tập quyền ”.

Trang 45

●Bằng chứng Cổ phần - Proof of Stake - PoS

○ Thuật toán PoS xác minh cổ phần được góp vào để xác minh khối giao dịch

○ Những node xác minh giao dịch trong mạng lưới có thể “stake” (đặt cọc)

tiền của mình ra để bảo chứng rằng block tiếp theo là hợp lệ Nếu đúng thì

họ sẽ nhận được phần thưởng; còn sai thì người stake sẽ bị “phạt” số tiềnmình cọc ra trước đó

○ Phổ biến: Decred, Peercoin, Ethereum 2.0, Reddcoin, NavCoin

Trang 46

●Bằng chứng Cổ phần - Proof of Stake - PoS

○ Ưu điểm: Sử dụng ít năng lượng hơn PoW PoS cũng có hình phạt chủđộng cho những hành vi thiếu trung thực, giảm gian lận trong quá trìnhxác minh

○ Nhược điểm:

1) Vì các node xác nhận không phải đóng góp năng lực tính toán cho mạng lưới,

do đó sẽ càng gia tăng rủi ro các Blockchain sử dụng PoW sẽ dễ bị Fork hơn

là PoW (nghịch lý mà được người ta đặt cho cái tên là “ nothing-to-stake ”).

2) PoS có cơ chế ưu tiên cho những ai stake ra nhiều coin hơn, đồng nghĩa với việc sẽ càng thúc đẩy tập trung hoá tiền vào những tay chơi lớn

Trang 47

●So sánh giữa – PoW và PoS

Trang 48

Trang 49

Trang 50

Trang 51

●Uỷ quyền Cổ phần - Delegated Proof-of-Stake - DPoS

○ Thuật toán DPoS được đưa ra bởi Daniel Larimer (BM) vào năm 2014

○ Các Blockchain dựa trên DPoS có một hệ thống bỏ phiếu và người có lợiích liên quan sẽ giao công việc của họ cho các bên thứ ba

○ Nói cách khác, họ có thể bỏ phiếu cho một số đại diện thay họ bảo vệmạng Các đại diện còn được gọi là nhân chứng và họ có trách nhiệmđạt được sự đồng thuận trong quá trình tạo và xác minh các khối mới

Trang 52

●Uỷ quyền Cổ phần - Delegated Proof-of-Stake - DPoS

○ Chi phí giao dịch rẻ; có khả năng mở rộng;

hiệu suất năng lượng cao Mang hơi hướng tập trung vì thuật toán này lựa chọn người đáng tin cậy để uỷ quyền

○ Phổ biến trong Steemit, EOS, BitShares

Trang 53

●Bằng chứng ưu động cổ phần - Liquid Proof-of-Stake (LPoS)

○ Ủy quyền không bắt buộc, chủ sở hữu token có thể ủy quyền quyền xác thựccho chủ sở hữu mã thông báo khác mà không cần quyền giám sát (Mã thôngbáo vẫn còn trong ví của đại biểu)

○ Có xác nhận bị phạt trong trường hợp lỗi bảo mật (ví dụ: chứng thực hai lần)

○ LPoS cũng cung cấp quyền biểu quyết, ngoại trừ với tư cách là chủ sở hữutoken, bạn có thể bỏ phiếu trực tiếp trong các sửa đổi giao thức và không chỉtrong việc bảo mật mạng như trong DPoS

○ LPoS lần đầu tiên được giới thiệu bởi Tezos, một giao thức quản trị trên chuỗi,được tạo bởi Kathleen và Arthur Breitman hoạt động trong mainnet từ 9/2018

Trang 54

●Bằng chứng cổ phần đảm bảo - Bonded Proof-of-Stake (BPoS)

○ Ủy quyền là không bắt buộc, không giam giữ và các chủ sở hữu token đượchưởng lợi từ quyền biểu quyết trong sửa đổi giao thức

○ Ưu điểm của BPoS là cung cấp một giải pháp rõ ràng cho vấn đề tỷ lệ đặtcược (tương tự như yêu cầu về vốn) mà một số trình xác nhận trên các giaothức LPoS phải duy trì nếu chúng không muốn bị ủy quyền quá mức và làmthất vọng một số người được ủy quyền của chúng

○ BPoS được giới thiệu lần đầu tiên bởi các dự án:

Cosmos và IRISnet

Trang 55

●Bằng chứng cổ phần lai- Hybrid PoS/PoW (HPoS)

○ HPoS cung cấp một biện pháp ngăn chặn vượt trội đối với các cuộc tấn công

đa số bằng cách tăng sức mạnh băm với bỏ phiếu của các bên liên quan

○ Chủ sở hữu token có khả năng kiểm tra các khối được tìm thấy bởi nhữngngười khai thác và bỏ phiếu thay đổi các quy tắc đồng thuận

○ HPoS được giới thiệu lần đầu tiên bởi các dự án: Decred, Hcash

Trang 56

●Một số biến thể của PoS

Trang 57

●Bằng chứng Uỷ nhiệm- Proof of Authority (PoA)

○ Thuật toán PoA là đồng thuận dựa trên danh tiếng, mang lại một giảipháp thực tế và hiệu quả cho các mạng blockchain do nhà đồng sáng lập

và cựu CTO của Ethereum, Gavin Wood, đề xuất vào năm 2017

○ Thuật toán PoA đề cao giá trị của danh tính, nghĩa là những người xácthực khối không dựa trên số lượng coin mà họ nắm giữ mà dựa trênchính danh tiếng của mình → Các blockchain PoA được bảo mật bởi cácnode xác thực được lựa chọn tùy ý như là các thực thể đáng tin cậy

○ Hiệu suất cao, có khả năng mở rộng tốt

○ Đây là mô hình tập trung thường thấy trong POA.Network, EthereumKovan Testnet

Trang 58

●Bằng chứng Uỷ nhiệm- Proof of Authority (PoA)

Trang 59

●Bằng chứng Khối lượng - Proof-of-Weight

○ Có thể tuỳ chỉnh và khả năng mở rộng tốt Tuy nhiên quá trình thúc đẩyviệc phát triển sẽ là một thử thách lớn

○ Phổ biến trong Algorand, Filecoin

Trang 60

●Đồng thuận chống gian lận - Byzantine Fault Tolerance

○ Phổ biến trong Hyperledger, Stellar, Dispatch, và Ripple Năng suất cao,chi phí thấp, có khả năng mở rộng Tuy nhiên vẫn chưa thể tin tưởnghoàn toàn

○ Thuật toán này có 2 phiên bản là:

1 Đồng thuận chống gian ( Practical Byzantine Fault Tolerance ).

2 Liên minh Byzantine cùng đồng thuận ( Federated Byzantine Agreement ).

Trang 61

●Đồng thuận chống gian lận - Byzantine Fault Tolerance

Trang 62

●Thuật toán tô pô - Directed Acyclic Graphs (DAG)

○ Blockchain Iota (công nghệ Tangle), Hashgraph, Raiblocks/Nano (côngnghệ Block-lattice) là một đối thủ của Blockchain

Trang 63

●Thuật toán tô pô - Directed Acyclic Graphs (DAG)

Trang 64

Những đặc điểm chính của Blockchain5

Trang 65

Lý thuyết trò chơi

• Tất cả các nút tham gia vào hệ thống đều phải tuân thủ luật chơi đồng thuật (Pow , Pos , … ) và được thúc đẩy bởi động lực kinh tế

Mạng ngang hàng

• Mỗi một nút trong mạng được xem như một client và cũng là sever

để lưu trữ bản sao ứng dụng

Mật mã học

• Sử dụng public key và hàm hash function để đảm bảo tính minh bạch, toàn vẹn và riêng tư.

Trang 66

Trang 67

●Một cơ sở dữ liệu phân tán - Distributed Database

○ Blockchain được lưu trữ bởi hàng triệu máy tính cùng lúc, dữ liệu của nó có thể truy cập bởi bất cứ ai trên Internet.

○ Thông tin được tổ chức trên một blockchain tồn tại dưới dạng cơ sở dữ liệu được chia sẻ và hòa hợp liên tục.

○ Cơ sở dữ liệu blockchain không được lưu trữ ở duy nhất một vị trí nào, nghĩa là các bản ghi được lưu trữ một cách công khai, dễ kiểm chứng.

○ Không có một phiên bản tập trung nào của cơ sở dữ liệu này tồn tại, nên hacker cũng chẳng có cơ hội nào để tấn công nó.

Trang 68

Trang 69

Lợi ích của phi tập trung

Trang 70

●Tính bền vững của Blockchain

○ Bằng cách lưu trữ những khối thông tin giống nhau trên mạng lưới củamình, blockchain không thể:

1) Bị kiểm soát bởi bất kỳ một thực thể nào

2) Không có điểm thiếu sót, lỗi duy nhất nào

○ Bitcoin được phát hành vào năm 2008, kể từ đó, blockchain Bitcoin đượcvận hành, hoạt động mà không có sự gián đoạn đáng kể nào

Trang 71

●Một mạng lưới các nút

○ Một mạng lưới các node tính toán tạo

thành blockchain là máy tính được

kết nối với mạng blockchain, sử dụng

client để thực hiện nhiệm vụ xác

nhận và chuyển tiếp các giao dịch

○ Node sẽ nhận được một bản sao của

blockchain, được tải tự động khi

tham gia mạng lưới blockchain

Trang 72

●Tính bảo mật

○ Phương pháp bảo mật của blockchain sử dụng công nghệ mã hóa vớicặp khóa public/private Khóa public (một chuỗi dài các số ngẫu nhiên) làđịa chỉ của người dùng trên blockchain

○ Bitcoin gửi qua mạng sẽ được ghi nhận thuộc về địa chỉ đó Khóa privategiống như mật khẩu, cho phép chủ sở hữu truy cập vào Bitcoin hoặc cáctài sản kỹ thuật số khác

Bitcoin Wallet

Ví dụ một địa chỉ ví BTC:

3LMdcJnPVsojSGJQBbq1NFaXw24XVgGztp

Định dạng
Số trang	103
Dung lượng	13,26 MB