Blockchain là một công nghệ sổ cái phân tán. Nó là một cơ sở dữ liệu phân tán và phi tập trung và được bảo mật hơn bao giờ hết so với các công nghệ khác.
Nội dung bài viết
Kiến trúc Blockchain là gì?
Blockchain là công nghệ trong đó nhiều bên tham gia giao tiếp có thể thực hiện các giao dịch khác nhau mà không cần sự can thiệp của bên thứ ba. Việc xác minh và xác thực các giao dịch này được thực hiện bởi các loại nút đặc biệt.
Lợi ích của Blockchain:
- Nó an toàn hơn bất kỳ công nghệ nào khác.
- Để tránh các vấn đề pháp lý có thể xảy ra, bên thứ ba đáng tin cậy phải giám sát các giao dịch và xác thực các giao dịch.
- Không có một điểm tấn công trung tâm nào.
- Dữ liệu không thể bị thay đổi hoặc thao tác, nó không thể thay đổi được.
Cấu trúc trúc chi tiết của Blockchain
- Header: Nó được sử dụng để xác định khối cụ thể trong toàn bộ Blockchain. Nó xử lý tất cả các khối trong blockchain. Tiêu đề khối được băm định kỳ bởi các thợ mỏ bằng cách thay đổi giá trị nonce như một phần của hoạt động khai thác thông thường, đồng thời có ba bộ siêu dữ liệu khối được chứa trong tiêu đề khối.
- Địa chỉ khối trước/Hàm băm: Nó được sử dụng để kết nối khối thứ i+1 với khối thứ i bằng cách sử dụng hàm băm. Nói tóm lại, nó là tham chiếu đến hàm băm của khối (mẹ) trước đó trong chuỗi.
- Timestamp: Đây là hệ thống xác minh dữ liệu vào khối và ấn định thời gian hoặc ngày tạo cho các tài liệu kỹ thuật số. Timestamp là một chuỗi ký tự xác định duy nhất tài liệu hoặc sự kiện và cho biết thời điểm nó được tạo.
- Nonce: Số nonce chỉ sử dụng một lần. Nó là phần trung tâm của bằng chứng công việc trong khối. Nó được so sánh với mục tiêu trực tiếp nếu nó nhỏ hơn hoặc bằng mục tiêu hiện tại. Những người khai thác, kiểm tra và loại bỏ nhiều Nonce mỗi giây cho đến khi họ thấy rằng Nonce có giá trị là hợp lệ.
- Merkel Root: Đây là một loại khung cấu trúc dữ liệu gồm các khối dữ liệu khác nhau. Merkle Tree lưu trữ tất cả các giao dịch trong một khối bằng cách tạo ra dấu vân tay kỹ thuật số của toàn bộ giao dịch. Nó cho phép người dùng xác minh xem một giao dịch có thể được đưa vào một khối hay không.
Đặc điểm chính của kiến trúc Blockchain
- Phân cấp: Trong các hệ thống giao dịch tập trung, mỗi giao dịch cần được xác thực tại cơ quan đáng tin cậy trung tâm (ví dụ: ngân hàng trung ương), dẫn đến chi phí và hiệu suất bị kẹt ở các máy chủ trung tâm. Ngược lại với chế độ tập trung, không cần bên thứ ba trong blockchain. Các thuật toán đồng thuận trong blockchain được sử dụng để duy trì sự ổn định của dữ liệu trong mạng phi tập trung.
- Tính ổn định: Các giao dịch có thể được xác thực nhanh chóng và các giao dịch không hợp lệ sẽ không được chấp nhận bởi những người hoặc thợ mỏ khai thác tiền điện tử. Không thể xóa hoặc khôi phục các giao dịch sau khi chúng được đưa vào mạng blockchain. Các giao dịch không hợp lệ không được tiếp tục.
- Ẩn danh: Mỗi người dùng có thể tương tác với blockchain bằng một địa chỉ được tạo, địa chỉ này không tiết lộ danh tính thực của người thợ mỏ. Lưu ý rằng blockchain không thể đảm bảo bảo toàn quyền riêng tư hoàn hảo do tính chất vĩnh viễn.
- Khả năng kiểm toán: Blockchain lưu trữ dữ liệu của người dùng dựa trên mô hình Đầu ra giao dịch chưa được chi tiêu (UTXO). Mọi giao dịch phải đề cập đến một số giao dịch chưa được chi tiêu trước đó. Sau khi giao dịch hiện tại được ghi vào blockchain, vị trí của các giao dịch chưa chi tiêu được đề cập sẽ chuyển từ chưa chi tiêu sang chi tiêu. Nhờ quá trình này, các giao dịch có thể được theo dõi dễ dàng và không bị tổn hại giữa các giao dịch.
- Tính minh bạch: Tính minh bạch của blockchain giống như tiền điện tử, bằng bitcoin để theo dõi mọi giao dịch được thực hiện theo địa chỉ. Và để bảo mật, nó ẩn danh tính của người đó trong và sau giao dịch. Tất cả các giao dịch được thực hiện bởi chủ sở hữu khối được liên kết với địa chỉ, quá trình này minh bạch và không có tổn thất nào cho bất kỳ ai tham gia vào giao dịch này.
- Mật mã học: Khái niệm blockchain hoàn toàn dựa trên bảo mật và vì thế, tất cả các khối trên mạng blockchain đều muốn được bảo mật. Và để bảo mật, nó triển khai mật mã và bảo mật dữ liệu bằng cách sử dụng văn bản mật mã và mật mã.
Các loại kiến trúc Blockchain
1. Blockchain công khai
Blockchain công khai là một khái niệm trong đó mọi người đều có thể tự do tham gia và tham gia vào các hoạt động cốt lõi của mạng blockchain. Bất cứ ai cũng có thể đọc, viết và kiểm tra các hoạt động đang diễn ra trên mạng blockchain công cộng, điều này giúp đạt được tính chất tự quyết, phi tập trung thường được ủy quyền khi thảo luận về blockchain. Dữ liệu trên blockchain công khai được bảo mật vì không thể sửa đổi sau khi chúng được xác thực.
Blockchain công khai được phân cấp hoàn toàn, nó có quyền truy cập và kiểm soát sổ cái và dữ liệu của nó không bị giới hạn đối với mọi người, luôn có sẵn và cơ quan trung ương quản lý tất cả các khối trong chuỗi. Có công khai điều hành mọi hoạt động. Do không có ai xử lý nó một mình nên không cần phải có quyền truy cập vào Blockchain công khai. Bất kỳ ai cũng có thể đặt nút hoặc khối của riêng mình trong mạng/chuỗi.
Sau khi một nút hoặc một khối nằm trong chuỗi các khối, tất cả các khối sẽ được kết nối giống như kết nối ngang hàng. Nếu ai đó cố gắng tấn công khối thì nó sẽ tạo thành một bản sao của dữ liệu đó và chỉ tác giả ban đầu của khối mới có thể truy cập được.
Thuận lợi:
- Mạng công cộng hoạt động theo một kế hoạch kích hoạt nhằm khuyến khích những người mới tham gia và duy trì mạng tốt hơn.
- Không có thỏa thuận trong blockchain công khai.
- Điều này có nghĩa là mạng blockchain công khai là bất biến.
- Nó có giao dịch nhanh chóng.
Nhược điểm:
- Blockchain công khai có thể tốn kém theo một cách nào đó.
- Người đó không cần phải cung cấp danh tính, đó là lý do tại sao có khả năng khối bị hỏng nếu nó bị tấn công.
- Tốc độ xử lý đôi khi còn chậm.
- Nó có vấn đề tích hợp.
2. Blockchain riêng tư
Người khai thác cần có quyền truy cập vào một blockchain riêng tư. Nó hoạt động dựa trên các quyền và kiểm soát, giúp hạn chế sự tham gia vào mạng. Chỉ những thực thể tham gia vào giao dịch mới có kiến thức về giao dịch đó và các bên liên quan khác không thể truy cập vào giao dịch đó.
Bởi nó hoạt động trên cơ sở các quyền do đó nó còn được gọi là blockchain dựa trên quyền. Các Blockchain riêng tư không giống như các Blockchain công khai, nó được quản lý bởi thực thể sở hữu mạng. Một người đáng tin cậy chịu trách nhiệm vận hành Blockchain, người này sẽ kiểm soát ai có thể truy cập Blockchain riêng tư và cũng kiểm soát quyền truy cập của mạng chuỗi riêng tư. Có thể có một số hạn chế khi truy cập vào mạng của Blockchain riêng tư.
Thuận lợi:
- Trong một blockchain riêng tư, người dùng tham gia mạng bằng lời mời và tất cả đều được xác minh.
- Chỉ những người dùng/người được phép mới có thể tham gia mạng.
- Blockchain riêng tư một phần không thể thay đổi được.
Nhược điểm:
- Một blockchain riêng có vấn đề về độ tin cậy, do thông tin độc quyền khó truy cập được.
- Khi số lượng người tham gia tăng lên, có khả năng xảy ra một cuộc tấn công vào người dùng đã đăng ký.
3. Blockchain liên minh
Blockchain liên minh là một khái niệm trong đó nó được chính phủ và một nhóm tổ chức cho phép chứ không phải bởi một người như Blockchain riêng tư. Các Blockchain của tập đoàn được phân cấp nhiều hơn so với các Blockchain riêng tư, do tính phân cấp cao hơn nên nó làm tăng tính riêng tư và bảo mật của các khối. Những thứ như blockchain riêng tư được kết nối với mạng khối của các tổ chức chính phủ.
Các Blockchain liên minh nằm giữa các Blockchain công khai và riêng tư. Chúng được thiết kế bởi các tổ chức và không ai ngoài tổ chức có thể truy cập được. Trong Blockchain Consortium, tất cả các công ty giữa các tổ chức đều cộng tác bình đẳng. Họ không cấp quyền truy cập từ bên ngoài mạng lưới tổ chức/tập đoàn.
Thuận lợi:
- Các nhà cung cấp Blockchain liên minh sẽ luôn cố gắng cung cấp đầu ra nhanh nhất so với các Blockchain công khai.
- Nó có khả năng mở rộng.
- Một Blockchain liên minh có chi phí giao dịch thấp.
Nhược điểm:
- Một Blockchain liên minh không ổn định trong các mối quan hệ.
- Consortium blockchain thiếu một mô hình kinh tế.
- Nó có vấn đề về tính linh hoạt.
Các thành phần cốt lõi của kiến trúc Blockchain
- Nút: Các nút là những người tham gia mạng và thiết bị của chúng cho phép chúng theo dõi sổ cái phân tán và đóng vai trò là trung tâm liên lạc trong các tác vụ mạng khác nhau. Một khối sẽ phát sóng tất cả các nút mạng khi người khai thác tìm cách thêm một khối mới trong các giao dịch vào Blockchain.
- Giao dịch: Giao dịch đề cập đến hợp đồng hoặc thỏa thuận và chuyển giao tài sản giữa các bên. Tài sản thường là tiền mặt hoặc tài sản. Mạng máy tính trong blockchain lưu trữ dữ liệu giao dịch dưới dạng bản sao với bộ lưu trữ thường được gọi là sổ cái kỹ thuật số.
- Khối: Một khối trong mạng blockchain tương tự như một liên kết trong chuỗi. Trong lĩnh vực tiền điện tử, các khối giống như các bản ghi lưu trữ các giao dịch như một cuốn sổ ghi chép và chúng được mã hóa thành cây băm. Có một số lượng lớn các giao dịch xảy ra hàng ngày trên thế giới. Điều quan trọng là người dùng phải theo dõi các giao dịch đó và họ thực hiện điều đó với sự trợ giúp của cấu trúc khối. Cấu trúc khối của blockchain được đề cập trong sơ đồ đầu tiên của bài viết này.
- Chuỗi: Chuỗi là khái niệm trong đó tất cả các khối được kết nối với sự trợ giúp của một chuỗi trong toàn bộ cấu trúc Blockchain trên thế giới. Và các khối đó được kết nối với sự trợ giúp của hàm băm khối trước đó và nó biểu thị cấu trúc chuỗi.
- Công cụ khai thác: Khai thác Blockchain là một quá trình xác thực từng bước trong giao dịch trong khi vận hành tất cả các loại tiền điện tử. Những người tham gia vào hoạt động khai thác này được gọi là thợ mỏ. Khai thác Blockchain là một quá trình xác thực từng bước trong giao dịch khi vận hành tiền điện tử.
- Đồng thuận: Đồng thuận là một cơ chế chịu lỗi được sử dụng trong hệ thống máy tính và Blockchain để đạt được thỏa thuận cần thiết về một trạng thái duy nhất của mạng giữa các quy trình phân tán hoặc hệ thống đa tác nhân, chẳng hạn như với tiền điện tử. Nó rất hữu ích trong việc lưu giữ hồ sơ và những thứ khác.
Có nhiều loại thuật toán cơ chế đồng thuận khác nhau, mỗi loại hoạt động dựa trên các nguyên tắc khác nhau:
- Proof of Work (PoW): Bằng chứng công việc yêu cầu nút bên liên quan chứng minh rằng công việc đã được thực hiện và do họ gửi, xác nhận rằng họ nhận được quyền thêm các giao dịch mới trong Blockchain.
- Proof of Stake (PoS): Bằng chứng cổ phần cũng là một thuật toán đồng thuận phổ biến được phát triển như một giải pháp thay thế tiêu thụ năng lượng thấp, chi phí thấp, tiêu thụ năng lượng thấp cho thuật toán PoW. Để cung cấp các trách nhiệm mà sổ cái công khai cung cấp bằng mã thông báo tiền ảo như Bitcoin và Ethereum.
- Proof of Capacity (PoC): Bằng chứng về Công suất (PoC) cho phép chia sẻ không gian bộ nhớ của các nút trong mạng blockchain.
- Proof of Elapsed Time (PoET): Nó mã hóa thời gian trôi qua bằng mật mã để đạt được thỏa thuận mà không tốn nhiều tài nguyên.
Kiến trúc Blockchain và cơ sở dữ liệu (database)
Dưới đây là một số khác biệt giữa kiến trúc blockchain và cơ sở dữ liệu:
| Thông số | Kiến trúc Blockchain | Cơ sở dữ liệu |
| Tính kiểm soát | Blockchain được phân quyền vì không có điểm lỗi duy nhất và không có cơ quan trung ương nào kiểm soát blockchain. | Cơ sở dữ liệu được tập trung. |
| Vận hành | Blockchain chỉ có thao tác Insert. | Cơ sở dữ liệu có các thao tác Create, Read, Update và Delete. |
| Sức mạnh | Đó là công nghệ mạnh mẽ. | Cơ sở dữ liệu không phải là công nghệ hoàn toàn mạnh mẽ. |
| Khả năng thay đổi | Blockchain là công nghệ bất biến và chúng ta không thể thay đổi hoặc quay ngược lại nó. | Cơ sở dữ liệu là một công nghệ hoàn toàn có thể thay đổi. Dữ liệu có thể được chỉnh sửa trong cơ sở dữ liệu. |
| Quyền lợi | Bất kỳ ai có bằng chứng công việc phù hợp đều có thể viết lên blockchain. | Trong cơ sở dữ liệu đọc và viết có thể làm như vậy. |
| Tốc độ | Đó là tốc độ chậm. | Nó nhanh hơn so với blockchain. |
Vậy là chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về kiến trúc của Blockchain là gì và những chủ đề liên quan. Đừng quên, mọi thắc mắc về thị trường tiền kỹ thuật số, vui lòng liên hệ đội ngũ Support của Fiahub 24/7.
Freelancer Marketing và Content Creator với gần 10 năm kinh nghiệm; trong đó có khoảng hơn 3 năm làm việc trong mảng Blockchain với vai trò Dịch Thuật và Copywriter.
Với kiến thức sâu rộng cùng khả năng diễn giải để những thuật ngữ công nghệ khó hiểu trở nên gần gũi hơn với người đọc. Lê Hoàng đảm nhiệm những bài viết trong chuyên mục "Từ Điển Crypto" và "Hướng Dẫn Người Mới" tại Fiahub Blog
