Blockchain là một công nghệ phi tập trung cung cấp cơ sở dữ liệu bất biến với cơ chế tin cậy tích hợp đảm bảo khả năng truy xuất nguồn gốc và nguồn gốc của dữ liệu. Việc triển khai Blockchain đầu tiên là tiền điện tử Bitcoin vào năm 2008. Thế hệ công nghệ Blockchain đầu tiên lưu trữ các giao dịch tài chính và chỉ hỗ trợ các mạng công cộng. Trong khi thế hệ thứ hai của công nghệ Blockchain lưu trữ các giao dịch tài chính cũng như phi tài chính và cả mạng công cộng và mạng riêng đều được hỗ trợ. Sau thế hệ thứ hai, sự phát triển của Blockchain mang lại nhiều thay đổi trong các ứng dụng phi tập trung. Thế hệ thứ hai của Blockchain có tên Ethereum đã đạt được thành tựu to lớn trong việc xây dựng các ứng dụng phi tập trung, nó là một nền tảng nguồn mở.

Công nghệ Blockchain là một sổ cái giao dịch bất biến, cho phép tạo ra một hệ thống phân tán và an toàn mà không cần cơ quan trung ương. Tại Blockchain, mỗi giao dịch được duy trì trong một khối trên mạng. Một khối, giống như một cấu trúc chuỗi, lưu trữ giá trị băm của khối trước đó. Cấu trúc này tiếp tục tạo ra sự bất biến. Mỗi giao dịch trên Blockchain có thể được biểu thị bằng cách sử dụng các khối được ký mã hóa, sau đó các giao dịch sẽ được xác minh bởi người dùng mạng. Blockchain sử dụng các thuật toán đồng thuận khác nhau để xác minh giao dịch. Các thuật toán đồng thuận là các thỏa thuận được thực hiện giữa một nhóm người để xác thực các giao dịch. Quyết định được đưa ra bằng biểu quyết đa số khi kết thúc thủ tục xác minh.

Hợp đồng thông minh cũng là một thành phần quan trọng của nhiều Blockchain và nền tảng sổ cái phân tán. Hợp đồng thông minh là một tập hợp các quy tắc được thực thi trên Blockchain. Với tư cách là đại diện phần mềm của người dùng, nó sẽ tự động thực hiện các nghĩa vụ và nhiệm vụ cụ thể khi gặp điều kiện thuận lợi. Hợp đồng thông minh được sử dụng để xử lý dữ liệu, hợp đồng và các mối quan hệ, đồng thời cung cấp chức năng cho các hợp đồng khác và xác thực phức tạp.

Có hai loại sổ cái Blockchain: công khai và riêng tư. Mặc dù sổ cái của Blockchain công khai minh bạch và không cần cấp phép và bất kỳ ai cũng có thể xem được, sổ cái của Blockchain riêng tư chỉ có thể truy cập được đối với những người dùng đã được cấp quyền. Do đó, có thể xây dựng nhiều kênh và liên kết một số lượng người dùng nhất định với chúng; người dùng chưa đăng ký không thể xem dữ liệu. Hơn nữa, thông tin bí mật sẽ vẫn được giữ kín. Hơn nữa, thay vì sử dụng danh tính thực của họ, tất cả người dùng trong hệ thống Blockchain đều có khóa chung và khóa riêng. Mặc dù mọi người đều có quyền truy cập vào khóa chung, nhưng khóa riêng là duy nhất cho mỗi người dùng và được sử dụng để ký giao dịch. Do đó, phiên bản đầu tiên của Blockchain, mạng Bitcoin, được coi là giả ẩn danh. Ngoài thực tế là mạng Blockchain bao gồm nhiều thành phần, không thể bỏ qua tầm quan trọng của người dùng tham gia vào mạng. Hệ thống cần một thiết kế khuyến khích để đảm bảo sự tham gia của người dùng hệ thống vào mạng và duy trì tính liên tục của họ. Khuyến khích là một thành phần trong đề xuất giá trị của nền tảng giúp tổ chức hệ thống mà mã thông báo của nền tảng sẽ được thiết kế. Hệ thống khen thưởng trả theo hiệu suất, trao thưởng cho các cá nhân bằng tiền, là những ví dụ về khuyến khích, cũng như các hệ thống không liên quan đến bất kỳ phần thưởng tài chính nào.

Các thuật toán đồng thuận (CA) cho phép sự đồng thuận về các yêu cầu cụ thể trong các hệ thống phân tán. Để thỏa hiệp các hệ thống, các hệ thống này không cần phải đáng tin cậy trong các CA này. Do đó, CA được sử dụng để xây dựng khung Blockchain không yêu cầu sự tin cậy lẫn nhau. Họ đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính bảo mật và hiệu quả của Blockchain. Việc chọn thuật toán đồng thuận tốt nhất cho một vấn đề nhất định là rất quan trọng để nâng cao hiệu suất hệ thống, điều này có thể làm tăng số lượng ứng dụng dựa trên Blockchain. Có nhiều loại CA khác nhau. Tất cả các CA hiện tại được nhóm thành hai loại chính: dựa trên xổ số và dựa trên bỏ phiếu (Hình 1). Các kỹ thuật đồng thuận dựa trên biểu quyết mang tính dân chủ vì chúng đạt được sự đồng thuận về các quyết định quan trọng của mạng bằng cách tính toán số phiếu bầu của các nút trên mạng. Các phương pháp CA dựa trên lựa chọn ngẫu nhiên có khả năng mở rộng cao hơn. Hơn nữa, các phương pháp CA dựa trên xổ số này yêu cầu hợp nhất nhiều chuỗi. Trình xác nhận hoặc nút chọn khối tiếp theo để thêm vào sổ cái, được bầu chọn bởi các thuật toán đồng thuận dựa trên xổ số. Những cuộc bầu cử này giống như một cuộc xổ số. Người chiến thắng là người xác nhận, sau đó cần phải rút thăm mới cho mỗi khối mới. Các phương pháp dựa trên bỏ phiếu nhanh hơn để đạt được kết quả cuối cùng nhưng chậm hơn để đạt được sự đồng thuận phân tán do trao đổi tin nhắn giữa các nút. Tóm lại, mỗi thuật toán đều có những ưu điểm và nhược điểm dựa trên mục đích và yêu cầu của hệ thống.

Tài liệu tham khảo:

1. A. Yagmur, B. A. Dedeturk, A. Soran, J. Jung and A. Onen, "Blockchain-Based Energy Applications: The DSO Perspective," in IEEE Access, vol. 9, pp. 145605-145625, 2021, doi: 10.1109/ACCESS.2021.3122987.

2. S. u. Rehman, M. U. S. Khan and M. Ali, "Blockchain-Based Approach for Proving the Source of Digital Media," 2020 3rd International Conference on Computing, Mathematics and Engineering Technologies (iCoMET), Sukkur, Pakistan, 2020, pp. 1-6, doi: 10.1109/iCoMET48670.2020.9073820.