Blockchain là gì và hoạt động ra sao?

Định nghĩa Blockchain

Blockchain là một sổ cái kỹ thuật số phi tập trung—một loại cơ sở dữ liệu chuyên dụng được điều hành bởi mạng lưới máy tính phân tán. Khác biệt với các cơ sở dữ liệu truyền thống vốn lưu trữ trên máy chủ tập trung, blockchain sắp xếp dữ liệu thành từng khối (block) nối tiếp theo trình tự thời gian và bảo mật bởi các thuật toán mật mã.

Cấu trúc này đảm bảo dữ liệu luôn minh bạch, an toàn và không thể chỉnh sửa. Sau khi một khối được xác nhận và thêm vào chuỗi, việc thay đổi thông tin gần như bất khả thi. Tính phi tập trung của blockchain loại bỏ vai trò của bên thứ ba, cho phép các bên giao dịch trực tiếp mà không cần trung gian.

Hiện có nhiều loại blockchain với các cấp độ phi tập trung và kiểm soát khác nhau. Thông thường, “blockchain” được hiểu là sổ cái kỹ thuật số phi tập trung dùng để ghi nhận giao dịch tiền mã hóa và các dữ liệu quan trọng khác.

Khái niệm blockchain xuất hiện lần đầu đầu thập niên 1990 khi nhà khoa học máy tính Stuart Haber và nhà vật lý W. Scott Stornetta ứng dụng các phương pháp mật mã để liên kết các khối, bảo vệ tài liệu kỹ thuật số khỏi bị can thiệp. Nghiên cứu của họ đã truyền cảm hứng cho các phát minh kế tiếp và cuối cùng dẫn đến sự ra đời của tiền mã hóa đầu tiên dựa trên công nghệ blockchain.

Những đặc tính then chốt của blockchain bao gồm phi tập trung, minh bạch, bất biến, an toàn dữ liệu và hiệu quả. Phi tập trung tăng sức chống chịu trước tấn công nhờ phân phối dữ liệu trên toàn mạng. Minh bạch cho phép mọi thành viên tham gia truy cập cùng một cơ sở dữ liệu, mọi giao dịch đều nhìn thấy rõ. Bất biến bảo đảm khi dữ liệu đã được ghi nhận thì không thể bị thay đổi nếu chưa có sự đồng thuận của mạng. Mật mã học và cơ chế đồng thuận ngăn chặn gian lận dữ liệu, còn hiệu quả giúp giao dịch diễn ra nhanh chóng, chi phí rẻ mà không cần qua trung gian.

Phi tập trung trong Blockchain

Phi tập trung trong blockchain là việc phân phối quyền kiểm soát và quyết định trên toàn hệ thống thay vì tập trung vào một tổ chức, doanh nghiệp hay cơ quan như ngân hàng.

Trong một mạng blockchain phi tập trung, không có một chủ thể nào kiểm soát luồng dữ liệu hoặc các giao dịch. Thay vào đó, mạng lưới các nút (node) sẽ xác thực, ghi nhận giao dịch và cùng nhau đảm bảo tính toàn vẹn, bảo mật cho mạng. Không ai có thể tự ý thay đổi dữ liệu hay thao túng mạng lưới vì mục đích cá nhân.

Tính phi tập trung loại bỏ trung gian, giảm chi phí giao dịch và tăng minh bạch—các lợi thế nổi bật của blockchain. Nó còn làm tăng khả năng chịu lỗi, chống lại tấn công mạng vì không có điểm tập trung duy nhất. Khi một nút gặp sự cố, các nút còn lại vẫn vận hành bình thường.

Cách thức hoạt động của Blockchain

Blockchain hoạt động như một sổ cái kỹ thuật số lưu trữ an toàn giao dịch giữa các bên và bảo vệ khỏi truy cập trái phép. Dữ liệu giao dịch được ghi nhận bởi một mạng lưới máy tính toàn cầu gọi là các nút (node).

Quy trình này gồm nhiều bước then chốt. Khi người dùng khởi tạo giao dịch—ví dụ chuyển tài sản số—hệ thống sẽ phát giao dịch đó đến toàn mạng. Mỗi nút xác thực giao dịch bằng cách kiểm tra chữ ký số và các dữ liệu liên quan để bảo đảm hợp lệ.

Sau xác thực, giao dịch sẽ được đưa vào một khối cùng các giao dịch được xác nhận khác. Mỗi khối như một trang của sổ cái số, chứa dữ liệu giao dịch, dấu thời gian, giá trị băm mật mã (mã định danh duy nhất từ dữ liệu khối) và giá trị băm của khối trước, giúp liên kết các khối lại với nhau.

Các khối liên kết với nhau nhờ các thuật toán mật mã, tạo thành chuỗi blockchain. Mỗi khối mới tham chiếu đến khối liền trước, tạo cấu trúc chống giả mạo. Việc xác thực giao dịch và thêm khối mới dựa trên các cơ chế đồng thuận—bộ quy tắc xác định cách các nút đạt đồng thuận về trạng thái blockchain và tính hợp lệ của giao dịch.

Minh bạch là đặc điểm nổi bật của blockchain. Thông thường, ai cũng có thể kiểm tra dữ liệu blockchain, bao gồm toàn bộ giao dịch và khối, qua các trình khám phá blockchain công khai. Người dùng có thể lần theo chuỗi từ khối mới nhất ngược về khối gốc (genesis block)—khối đầu tiên.

Mật mã học trên Blockchain

Mật mã học là nền tảng cho blockchain, giúp ghi nhận giao dịch an toàn, minh bạch và không thể chỉnh sửa. Hàm băm là quy trình mật mã cơ bản chuyển đổi dữ liệu thuộc mọi kích thước thành một chuỗi ký tự cố định.

Các hàm băm trên blockchain được thiết kế chống va chạm, tức rất khó để hai bộ dữ liệu khác nhau cho ra cùng một giá trị băm. Hiệu ứng thác lũ có nghĩa chỉ một thay đổi nhỏ ở đầu vào cũng tạo ra kết quả hoàn toàn khác. Ví dụ, trong SHA256—chuẩn phổ biến trên các mạng blockchain lớn—chỉ cần đổi một ký tự hoa/thường đã làm giá trị băm thay đổi hoàn toàn.

Hàm băm còn là một chiều: không thể dùng giá trị băm để khôi phục dữ liệu gốc. Mỗi khối blockchain chứa giá trị băm của khối trước, tạo thành chuỗi bảo mật. Muốn chỉnh sửa một khối phải thay đổi toàn bộ các khối tiếp theo, điều này cực kỳ khó và tốn kém.

Mật mã khóa công khai (mật mã bất đối xứng) là kỹ thuật thiết yếu khác của blockchain. Nó bảo đảm an toàn, xác thực cho các giao dịch giữa người dùng. Mỗi người dùng giữ một cặp khóa duy nhất: khóa riêng tuyệt mật và khóa công khai chia sẻ cho người khác. Khi gửi giao dịch, chủ sở hữu ký số bằng khóa riêng, tạo ra chữ ký số.

Người khác xác minh tính xác thực bằng cách áp dụng khóa công khai của người gửi lên chữ ký số. Chỉ người sở hữu khóa riêng mới có quyền phê duyệt giao dịch, nhưng bất cứ ai cũng có thể xác minh chữ ký bằng khóa công khai, bảo đảm an toàn toàn mạng.

Cơ chế đồng thuận là gì?

Thuật toán đồng thuận cho phép các thành viên hoặc hệ thống phối hợp hành động trong môi trường phi tập trung mà không cần kiểm soát tập trung. Nó đảm bảo mọi thành viên đồng thuận với một nguồn dữ liệu duy nhất và duy trì trạng thái blockchain thống nhất, ngay cả khi một số nút gặp sự cố hay có hành vi xấu.

Các cơ chế đồng thuận giúp mọi nút luôn đồng bộ với cùng một bản sao sổ cái chứa giao dịch đáng tin cậy. Khi hàng nghìn nút lưu trữ dữ liệu blockchain, có thể phát sinh các vấn đề như đồng bộ dữ liệu, loại bỏ nút xấu hoặc duy trì sự nhất quán. Các giao thức đồng thuận xác định cách các nút hợp tác xác nhận tính hợp lệ của khối mới, qua đó đảm bảo sự toàn vẹn và bảo mật của blockchain.

Các loại cơ chế đồng thuận

Proof of Work là gì?

Proof of Work (PoW) là giao thức đồng thuận phổ biến dùng xác thực giao dịch và duy trì tính toàn vẹn của blockchain. Đây là cơ chế đầu tiên phát triển cho đồng tiền mã hóa đầu tiên.

Với PoW, thợ đào cạnh tranh giải các bài toán thuật toán phức tạp để thêm khối mới. Ai giải được nhanh nhất sẽ nhận phần thưởng là tài sản số và phí giao dịch. Thợ đào sử dụng máy tính hiệu suất cao để khai thác token mới và bảo vệ mạng, khiến hoạt động này tiêu tốn nhiều tài nguyên và điện năng.

Proof of Stake là gì?

Proof of Stake (PoS) là giao thức đồng thuận khắc phục nhược điểm của PoW, đặc biệt là tiêu thụ điện năng lớn. Thay vì các thợ đào giải bài toán, PoS chọn người xác thực dựa vào số lượng tài sản số họ cam kết khóa lại (stake).

Staking nghĩa là người xác thực cố định một lượng token làm tài sản thế chấp để bảo đảm hành vi trung thực. Người xác thực được chọn ngẫu nhiên để tạo khối mới, xác thực giao dịch, dựa trên tỷ lệ stake và uy tín trong mạng. Họ nhận phí giao dịch khi tạo khối mới, thúc đẩy hành vi tích cực. Nếu gian lận, họ sẽ bị mất số token đã stake, khiến hành vi tấn công phi kinh tế.

Các cơ chế đồng thuận phổ biến khác

PoW và PoS là hai thuật toán đồng thuận phổ biến nhất, nhưng còn nhiều biến thể khác. Một số là dạng lai, kết hợp cả hai; số khác lại sử dụng phương pháp hoàn toàn khác biệt.

Ví dụ, Delegated Proof of Stake (DPoS) giống PoS, nhưng thay vì mọi người xác thực, chủ sở hữu token bầu ra một nhóm đại biểu nhỏ để thay mặt xác thực và tạo khối, giúp tăng mở rộng và tính dân chủ.

Proof of Authority (PoA) chọn người xác thực dựa trên danh tiếng hoặc danh tính chính thức, thay vì khối lượng token. Những người xác thực uy tín được lựa chọn và có thể bị loại khỏi mạng nếu vi phạm quy định.

Các loại mạng Blockchain

Public Blockchain

Public blockchain là mạng phi tập trung mở cho tất cả mọi người, không hạn chế. Các mạng này thường mã nguồn mở, minh bạch tuyệt đối và ai cũng có thể tham gia, vận hành nút, sử dụng dịch vụ. Nhiều nền tảng tiền mã hóa hàng đầu là ví dụ điển hình cho public blockchain, định hình lại thị trường tài sản số và các ứng dụng phi tập trung.

Private Blockchain

Private blockchain là mạng không cho phép công chúng truy cập. Thông thường, một tổ chức như doanh nghiệp sẽ quản lý và triển khai private blockchain cho các mục đích nội bộ, đặc thù.

Private blockchain có tính độc quyền cao, quy định nghiêm ngặt về quyền xem và ghi dữ liệu. Mức độ phi tập trung thấp do có sự phân tầng quản trị, nhưng vẫn có thể phân tán nếu nhiều nút của tổ chức cùng lưu trữ bản sao blockchain.

Consortium Blockchain

Consortium blockchain kết hợp mô hình public và private, tận dụng ưu điểm cả hai. Nhiều tổ chức phối hợp xây dựng, quản lý một mạng blockchain chung theo nguyên tắc và quy tắc đã thống nhất.

Mạng này có thể công khai một phần hoặc đóng hẳn tùy theo nhu cầu consortium. Thay vì một thực thể kiểm soát hoặc mở hoàn toàn, nhiều bên bình đẳng cùng giữ vai trò xác thực.

Quy tắc hệ thống linh hoạt và điều chỉnh theo nhu cầu thực tế: quyền xem blockchain có thể giới hạn cho người xác thực, nhân sự ủy quyền hoặc mở rộng cho các bên tham gia. Khi các người xác thực đạt đồng thuận, việc cập nhật, thay đổi được thực thi hiệu quả. Nếu phần lớn các thành viên hành động trung thực, hệ thống vẫn đảm bảo độ tin cậy cao.

Ứng dụng của Blockchain

Công nghệ blockchain đang phát triển mạnh và đã được ứng dụng thực tiễn ở nhiều ngành lớn. Một số ứng dụng tiêu biểu có thể kể đến:

Tài sản số & tiền mã hóa

Blockchain ban đầu được thiết kế để hỗ trợ các tài sản số và tiền mã hóa, nhờ sổ cái phi tập trung, bảo mật để ghi nhận giao dịch. Khác với thanh toán xuyên biên giới truyền thống cần trung gian và phí cao, blockchain giúp chuyển tiền quốc tế nhanh hơn, rẻ hơn, minh bạch hơn. Nhiều người dùng tài sản số cho thanh toán toàn cầu mà không phụ thuộc vào ngân hàng truyền thống.

Hợp đồng thông minh (Smart Contract)

Hợp đồng thông minh (smart contract) là thỏa thuận tự động thực thi khi điều kiện được đáp ứng. Blockchain cho phép tạo và vận hành hợp đồng thông minh an toàn, phi tập trung và không cần trung gian.

Smart contract là nền tảng cho ứng dụng phi tập trung (dApp) và tổ chức tự trị phi tập trung (DAO), cấu phần then chốt của DeFi. DeFi tận dụng blockchain cho các dịch vụ tài chính—cho vay, vay, giao dịch và quản lý tài sản—ngoài hệ thống tài chính truyền thống, mở rộng cơ hội tiếp cận tài chính cho hàng triệu người.

Token hóa

Tài sản vật lý như bất động sản, cổ phiếu, trái phiếu, tác phẩm nghệ thuật có thể token hóa—chuyển thành token số trên blockchain. Token hóa giúp tăng thanh khoản, mở rộng cơ hội đầu tư và biến tài sản lớn thành các phần nhỏ hơn cho nhiều nhà đầu tư tham gia.

Danh tính kỹ thuật số

Blockchain hỗ trợ xác thực danh tính kỹ thuật số an toàn, chống giả mạo, giúp xác thực dữ liệu cá nhân, thông tin nhạy cảm. Khi dữ liệu và tài sản ngày càng số hóa, blockchain ngày càng quan trọng trong quản lý danh tính số.

Bầu chọn

Sổ cái phi tập trung, không thể can thiệp của blockchain cho phép xây dựng các hệ thống bầu chọn minh bạch, an toàn. Công nghệ này loại bỏ gian lận, sai sót, đảm bảo công bằng và toàn vẹn cho tất cả thành viên tham gia.

Quản lý chuỗi cung ứng

Blockchain tạo hồ sơ bất biến cho mọi giao dịch và công đoạn trong chuỗi cung ứng phức tạp. Mỗi giao dịch hay lô hàng là một khối riêng, tạo chuỗi kiểm toán minh bạch, không thể chỉnh sửa từ sản xuất đến giao hàng.

Kết luận

Blockchain mang lại phương thức đột phá để ghi nhận giao dịch và bảo vệ dữ liệu trong kỷ nguyên số. Công nghệ này đang chuyển mình nhiều ngành công nghiệp, tăng cường niềm tin, tính minh bạch, an toàn cho hệ sinh thái số toàn cầu.

Blockchain mở ra loạt giải pháp sáng tạo—từ giao dịch ngang hàng an toàn, tạo tài sản số mới đến vận hành ứng dụng, dịch vụ phi tập trung. Khi blockchain tiếp tục mở rộng trong kinh tế và xã hội, sẽ còn nhiều ứng dụng thực tiễn, đột phá xuất hiện trong tương lai.

Câu hỏi thường gặp

Blockchain được ứng dụng ở đâu?

Blockchain được ứng dụng trong tài chính, logistics, y tế và pháp lý. Công nghệ này đảm bảo minh bạch giao dịch, xác thực nguồn gốc sản phẩm, hợp đồng và tăng cường bảo mật dữ liệu. Nhiều tập đoàn lớn như Goldman Sachs đang thử nghiệm blockchain nhằm tăng tốc nghiệp vụ tài chính và củng cố niềm tin giữa các thành viên.

Crypto là gì một cách dễ hiểu?

Crypto là loại tiền số tồn tại trên blockchain. Nó được bảo vệ bằng mật mã học, hoạt động độc lập với ngân hàng. Bạn có thể gửi, nhận và lưu trữ trong ví số.

Blockchain ở đâu?

Blockchain tồn tại trên hàng nghìn máy tính toàn cầu, tạo thành mạng lưới phi tập trung. Dữ liệu lưu tại các nút thay vì máy chủ trung tâm, đảm bảo an toàn, minh bạch nhờ phân phối thông tin.

Có bao nhiêu blockchain?

Đến năm 2025, có trên 1.000 blockchain đang hoạt động—bao gồm Bitcoin, Ethereum và nhiều dự án khác. Số lượng này tiếp tục tăng khi nhiều dự án mới xuất hiện trong hệ sinh thái.