23/05/2021
23/05/2021
..
Điểm xuất phát tốt nhất để bắt đầu hành trình tìm hiểu về crypto và blockchain là bitcoin.
Bitcoin là đồng tiền mã hóa đầu tiền và cho tới hiện tại, nó là đồng tiền mã hóa lớn nhất. Những đột phá tạo ra bitcoin đang là nền tảng cho tất cả các dự án blockchain và crypto khác. Kết quả là, những hiểu biết về bitcoin – nó đến từ đâu, nó hoạt động như thế nào, đâu là cơ hội và thách thức mà nó tạo ra – sẽ cung cấp một nền tảng vững chắc để chúng ta xem xét toàn bộ lĩnh vực blockchain và crypto.
Chúng ta có thể tiếp cận bitcoin từ hai khía cạnh: là một giải pháp cho vấn đề kỹ thuật lâu đời và là một hiện tượng kinh tế cho phép con người làm những điều mà họ không thể làm được trước đây. Ở phần 1 này, chúng ta sẽ tập trung vào khía cạnh đầu tiên, mô tả kiến trúc kỹ thuật cổi lõi ở cấp độ cao của bitcoin. Sau khi xây dựng được nền tảng hiểu biết đó, chúng ta sẽ khám phá những cơ hội thị trường mới mà kiến trúc kỹ thuật đặc biệt đó tạo ra.
HIỂU VỀ BITCOIN: TỪ BẢN CÁO BẠCH CHO ĐẾN MỘT LỚP TÀI SẢN MỚI
Bitcoin được tạo ra bởi một lập trình viên ẩn danh (ND: có thể là một nhóm lập trình viên ẩn danh), với bí danh là Satoshi Nakamoto, người gửi một tài liệu được gọi là bản cáo bạch của bitcoin “Bitcoin: Một hệ thống tiền kỹ thuật số ngang hàng” (4) vào ngày 31/11/2008 tới một danh sách email của các nhà mật mã học. Tác giả đã mô tả một tầm nhìn về việc mọi người có thể nắm giữ, trao đổi các “đơn vị giá trị” bằng kỹ thuật số mà không cần phải dựa vào một bên trung gian đáng tin cậy nào cả (như ngân hàng, hoặc công ty xử lý giao dịch). Vào ngày 3/1/2009, không lâu sau khi bản cáo bạch được xuất bản, phần mềm bitcoin đã được tung ra, những Bitcoin đầu tiên được khai thác (đào), và mạng lưới bitcoin bắt đầu khởi chạy trong thực tế.
VẤN ĐỀ MÀ BITCOIN ĐƯỢC SINH RA ĐỂ GIẢI QUYẾT LÀ GÌ?
Tại sao bitcoin (và toàn bộ lĩnh vực blockchain) lại quan trọng? Hãy cùng suy ngẫm về nghịch lý này: trong khi hầu hết cuộc sống của chúng ta đã được chuyển lên online, tiền bạc vẫn là thứ đang bị mắc kẹt ở thời đại tương tự (ND: tức là thời đại analog, thời đại phía trước của thời đại số).
Chúng ta ít khi nghĩ đến điều này bởi ví chúng ta có các ứng dụng fintech rất mượt mà và có tài khoản ngân hàng trực tuyến, nhưng nền tảng vận hành của hệ thống tài chính “hiện đại” vẫn rất cổ xưa. Bạn có thể cảm nhận về điều này, ví dụ, việc chuyển tiền ra nước ngoài có thể mất từ 2 đến 4 ngày.
Nhiều người cho rằng nguyên nhân khiến cho hệ thống tài chính của chúng ta vận hành chậm chạp là do các ngân hàng lười và từ chối việc cập nhật các hệ thống cũ, nhưng điều đó không đúng. Vấn đề là việc trao đổi các đơn vị giá trị trực tuyến rất khó, và khó hơn nhiều so với việc bạn trao đổi những thông tin cơ bản như tin nhắn, email hay các bức hình.
Hãy xem xét một giao dịch đơn giản, Alice muốn gửi cho Bob 1000 đô-la. Họ không sống gần nhau, nên Alice không thể gửi tiền mặt cho Bob. Thay vào đó, cô ấy gửi cho Bob một tấm séc. Nếu Bob và Alice cùng sử dụng dịch vụ của một ngân hàng, thật tuyệt, vì Bob có thể rút tiền mặt từ tấm séc của Alice một cách dễ dàng. Nhưng nếu Alice sử dụng ngân hàng A và Bob sử dụng ngân hàng B, mọi việc sẽ bị chậm đi.
Ngân hàng B sẽ không ghi có vào tài khoản của Bob cho đến khi xác nhận rằng tấm séc của Alice hợp lệ. Nếu ngân hàng B ghi có cho Bob ngay lập tức, Bob sẽ có thể rút số tiền đó và sau đó khi kiểm tra tấm séc của Alice, người ta quyết định trả lại do nó không hợp lệ, chắc là ngân hàng B sẽ bị thiệt hại. Quá trình kiểm tra séc của Alice, nhằm đảm bảo tài khoản của cô ấy không bị thấu chi và cô ấy không cùng một lúc ký nhiều tấm séc cho cùng một khoản tiền, thường tiêu tốn thời gian tính bằng ngày.
Cách phù hợp để hiểu được vấn đề này là xem nó như là một vấn đề về cơ sở dữ liệu. Ngân hàng A có cơ sở dữ liệu về các tài khoản của khách hàng của họ, và ngân hàng B cũng vậy. Tuy nhiên, ngân hàng B không thể truy cập vào cơ sở dữ liệu của ngân hàng A để biết được rằng một tài khoản nào đó đang có đủ tiền để ký một tấm séc hay không. Quá trình để đạt được sự đồng thuận về trạng thái của các tài khoản – mỗi ngân hàng tin tưởng vào ngân hàng còn lại – thường mất nhiều thời gian. Nếu bạn cố gắng đi tắt, việc đó tiềm ẩn nhiều rủi ro mất mát.
Các ứng dụng thanh toán hiện đại, chẳng hạn như Venmo, giải quyết vấn đề này bằng cách tạo ra một “khu vườn được bao bọc bởi các bức tường xung quanh" và có một cơ sở dữ liệu duy nhất: Bạn có thể thực hiện các giao dịch ngay tức thì với Venmo, nhưng chỉ với các tài khoản Venmo khác. Khi cố gắng chuyển tiền ra khỏi Venmo, mọi việc lại bị sa lầy. Và bạn cũng cần phải tin tưởng vào Venmo khi để họ giữ tiền của bạn.
Việc cho phép tiền tệ hoặc các vật phẩm có giá trị được di chuyển như cách một tin nhắn văn bản được trao đổi giữa hai người và không cần đến một bên thứ ba trung gian đòi hỏi một giải pháp khác.
MỘT CƠ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN VÀ PHI TẬP TRUNG
Giải pháp của Nakamoto đối với vần đề kể trên (và ý tưởng cốt lõi phía sau tất cả các cơ sở dữ liệu blockchain hiện nay) là tạo ra một cơ sở dữ liệu phân tán duy nhất, nó có thể được truy cập bởi bất kỳ ai - ở đó bất kỳ ai ở nơi đâu trên thế giới cũng có thể kiểm tra số dư cũng như khởi tạo các giao dịch ở bất cứ thời điểm nào – nhưng “sổ cái” này lại không bị kiểm soát bởi bất kỳ một công ty, chính phủ, cá nhân hay tổ chức riêng lẻ nào cả. Nói cách khác, một sổ cái phân tán là một sơ sở dữ liệu không cần đến sự cấp phép (để được truy cập, sử dụng) và được duy trì dựa trên cơ sở phi tập trung.
Hình 1 cho chúng ta thấy loại cơ sở dữ liệu phân tán và phi tập trung được cấu trúc như thế nào và cách nó cho phép các đơn vị giá trị được lưu chuyển trực tiếp từ người này qua người khác (P2P) mà không cần thông qua các bên trung gian tập trung được tín nhiệm.
Giá trị của một cơ sở dữ liệu như vậy là điều không cần bàn cãi. Nếu các bên có thể đồng ý với nhau về trạng thái của cơ sở dữ liệu ở bất cứ thời điểm nào, độ trễ trong việc đồng bộ cơ sở dữ liệu của A và B sẽ giảm xuống rất nhiều.
Mặc dù khái niệm rất đơn giản, nhưng việc triển khai kiến trúc cơ sở dữ liệu mới này đòi hỏi phải vượt qua một số thách thức rất lớn về mặt kỹ thuật, những thách thức đã làm các nhà khoa học máy tính phải bó tay từ những năm 1980. Vấn đề quan trọng là, nếu bạn có các bản sao của một cơ sở dữ liệu trôi nổi trên hàng ngàn máy tính khác nhau và không có ai chịu trách nhiệm "trông nom" chúng cả, làm thể nào để bạn có thể chắc chắn rằng tất các các bản sao đó đều giống hệt nay, được cập nhật đồng bộ và chỉ chứa các giao dịch hợp lệ?
Nói cách khác, làm sao để chúng ta có thể thiết lập được sự đồng thuận về một cái gì đó là đúng và chính xác?
Đây là một bước đột phá thực sự của blockchain: tạo ra sự đồng thuận nhanh chóng và chống tác nhân xấu trên toàn bộ tất cả các bản sao của một cơ sở dữ liệu phân tán và phi tập trung. Để làm được điều đó, blockchain bao gồm một loạt các bước công nghệ xếp tầng được quản trị bởi các biện pháp khuyến khích thông minh (phần thưởng), giải pháp mã hóa (mật mã học) và những tiến bộ công nghệ khác.
Những bước công nghệ này được chứa đựng trong cả những cơ hội và các thử thách mà các ứng dụng blockchain tạo ra, vì vậy việc hiểu được cách chúng được cấu trúc là một điều rất đáng giá.
MỘT GIAO DỊCH BITCOIN HOẠT ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO?
Cách tốt nhất để hiểu được cơ chế đồng thuận trong blockchain hoạt động như thế nào là hiểu được cách vận hành của một giao dịch trên mạng lưới bitcoin từ lúc bắt đầu cho đến khi kết thúc.
Giả sử Alice có 10 Bitcoin (BTC) và cô ấy muốn gửi cho Bob số Bitcoin này. Cô ấy sẽ gửi một tin nhắn tới tất cả các máy tính đang chạy một bản sao được cập nhật của cơ sở dũ liệu (chính là blockchain của bitcoin), tin nhắn đó nói rằng, “tôi muốn gửi 10 Bitcoin cho Bob”. Alice có một mật khẩu độc nhất (được gọi là khóa bí mật – private key), chía khóa này cho phép cô ký vào tin nhắn của mình, và nhờ đó toàn bộ mạng lưới đều biết được rằng tin nhắn đó được gửi đi từ Alice, chứ không phải từ một ai khác. Các máy tính trong mạng lưới bitcoin có thể dễ dàng xác nhận rằng Alice có đủ 10 Bitcoin bởi vì tất cả chúng đều có bản sao được cập nhật mới nhất của cơ sở dữ liệu hiện tại.
Một điều quan trọng nữa, tại thời điểm này giao dịch trên của Alice chỉ mới được đề xuất, không có một máy tính nào cập nhật giao dịch đó vào trong sổ cái hết (ND: vì thế giao dịch này được gọi là giao dịch chưa được xác nhận, và vì vậy chưa được chính thức ghi vào blockchain). Các giao dịch chưa được xác nhận này sẽ được cho vào một khu vực giống như là một phòng chờ, chúng sẽ ở đó và chờ được xác thực. Do giao dịch mới được đề xuất và chưa được xử lý nên hệ thống có thể nhanh chóng chuyển tiếp thông báo để đảm bảo tất cả các máy tính trong hệ thống có thể nhận biết về giao dịch đó.
Quá trình này được mô tả ở hình 2. Alice và Bob được thể hiện bằng hai vòng tròn màu xanh lá cây. Các hình chữ nhật màu cam nối với nhau đại diện cho bản sao sổ cái được cập nhật ở thời điểm Alice đề xuất giao dịch của mình tới hệ thống.
Tất nhiên mạng lưới không chỉ có mình Alice thực hiện giao dịch ở thời điểm đó, nhiều người khác cũng đang làm việc đó, và cũng như Alice, họ đang đợi để gửi Bitcoin của mình cho những người khác.
Đây là lúc mà chúng ta cần đến một lực lượng quan trọng khác tham gia vào mạng lưới, các thợ đào. Thợ đào là các máy tính được đặt ở khắp nơi trên thế giới và tạo thành một phần quan trọng không thể thiếu của mạng lưới bitcoin. Công việc của nọ là tổng hợp các nhóm những giao dịch hợp lệ, như giao dịch của Alice, và xử lý chúng. Nhóm các giao dịch này được gọi là các “block”, và đây chính là phần “block” trong từ “blockchain”. Trên hình 3, các vòng tròn màu xanh da trời đại diện cho các thợ đào. Mỗi ô chữ nhật đại diện cho một block.
Tại bất cứ thời điểm nào, có hàng ngàn máy tính đang cạnh tranh với nhau để giành được quyền xử lý block tiếp theo (ND: tức là quyền để ghi block tiếp theo vào blockchain). Thực chất là các thợ đào đang cạnh tranh nhau giải một bài toán đố, và thợ đào có thể đề xuất khối của mình để gắn vào blockchain chỉ khi họ giải được bài toán đó. Bất kỳ thợ đào nào tìm được lời giải đầu tiên sẽ giành được phần thưởng là những đồng Bitcoin mới và phí giao dịch của tất cả các giao dịch chứa trong block đó. Phần thưởng thu được của thợ đào rất có giá trị. Hiện tại, phần thưởng cho mỗi block mới là 6,25 BTC tương đương với giá trị khoảng 237.500 đô-la Mỹ ở thời điểm ngày 23/5/2021 hoặc lên đến 403.125 đô-la Mỹ tính ở thời điểm Bitcoin có giá cao nhất mọi thời đại. (ND: Lưu ý, khi Alice gửi đi 10 BTC, Bob sẽ nhận được ít hơn 10 BTC do phải trừ đi một phần rất nhỏ để trả cho các thợ đào được gọi là phí giao dịch).
Các block mới sẽ được xử lý và gắn thêm vào blockchain bitcoin trung bình sau mỗi 10 phút, tuy nhiên con số chính xác sẽ phụ thuộc vào việc bài toán đố được giải nhanh hay chậm. Quá trình này được diễn tả trên hình 3. Bên cạnh Alice và Bob có màu xanh lá cây, các thợ đào là các hình tròn màu xanh da trời. Hình chữ nhật màu tím là block có chứa các giao dịch mới vừa được cập nhật, bao gồm cả giao dịch của Alice. Bây giờ, chỉ có một mình thợ đào vừa xử lý được block mới đó là có thể thấy được blockchain ở trạng thái cập nhật mới nhất, các thành viên khác của hệ thống vẫn chỉ nhìn thấy các block cũ, những hình chữ nhật màu cam.
Bởi vì giá trị của phần thưởng khối (phần thưởng thu được từ việc xử lý được một block) là rất lớn, nên rất nhiều thợ đào cạnh tranh với nhau để xử lý và tạo ra block mới cho hệ thống. Việc cạnh tranh này rất tốn kém – như thiết kế, giải bài toán đố này đòi hỏi sức mạnh tính toán lớn và tiêu tốn một lượng năng lượng đáng kể - và không thể biết trước được là ai trong số hàng ngàn thợ đào sẽ là người giải được bài toán đầu tiên.
Một khi có một thợ đào giải được câu đó, họ có thể công bố đáp án của mình và đề xuất gắn một block có chứa các giao dịch mới vào blockchain. Điểm đặc biệt thiên tài của hệ thống là mặc dù việc giải bài toán đố rất khó và tốn kém nhưng việc kiểm tra kết quả lại rất dễ dàng. Và khi một thợ đào công bố kết quả và block mới, các thành viên khác trong mạng lưới có thể kiểm tra sự hợp lệ của kết quả đó cũng như các giao dịch được chứa trong block đó. Nếu các giao dịch hợp lệ và kết quả câu đố là chính xác, các thành viên khác của hệ thống sẽ cập nhật bản sao cơ sở dữ liệu mới nhất có chứa các giao dịch mới cho bản thân mình. Ở điểm này, giao dịch của Alice chính thức được xử lý thành công, hay còn gọi là được xác nhận.
Quan trọng là, cuộc cạnh tranh để xử lý block tiếp theo lại phụ thuộc vào việc có chứa thông tin của block trước đó, điều này vừa khuyến khích các thành viên trong hệ thống nhanh chóng cập nhật bản sao cơ sở dữ liệu trên máy tính của mình và đảm bảo rằng việc làm xáo trộn các block rất khó có thể thực hiện được. Việc nối các block lại với nhau (“chain” các “block” lại với nhau thành “chuỗi”) là xuất phát của tên gọi “blockchain”.
Có thể bạn sẽ thắc mắc, điều gì sẽ xảy ra nếu một thợ đào nào đó là một kẻ gian lận và đề xuất một block không hợp lệ để kiếm lợi? Hoặc nếu Alice gian lận và muốn cùng một lúc gửi 10 BTC của mình cho cả Bob và Carol (mỗi người 10 BTC – tức là cùng là 10 BTC nhưng Alice đang muốn chi tiêu hai lần)?
Các thành viên trong mạng lưới sẽ kiểm tra từng giao dịch trong block được đề xuất và sẽ từ chối các block có chứa giao dịch không hợp lệ. Ngày nay, có hơn 40.000 máy tính đang xác minh từng giao dịch trên mạng lưới bitcoin một cách độc lập (số liệu cập nhật vào ngày 30/9/2020, nên hiện tại con số đã cao hơn số này). Bởi vì việc xác minh sự hợp lệ của các giao dịch là rất dễ dàng còn việc xử lý và đưa thành công các giao dịch vào block mới để gắn vào blockchain rất tốn kém nên sự khuyến khích cho việc gian lận trong hệ thống đã được hạn chế đến thấp nhất. Thuật toán đồng thuận này là trái tim của hệ thống blockchain và được xem là phần thiên tài nhất trong đột phá của Satoshi Nakamoto.
Quá trình này được mô tả trên hình 4. Tất cả các thành viên tham gia vào hệ thống bây giờ đã chấp nhận block mới. Và kết quả là sổ cái (bản sao blockchain) của họ đã được cập nhật và đồng bộ.
Đặc điểm ấn tượng nhất trong kiến trúc kỹ thuật của bitcoin là nó hoạt động. 10 năm sau kể từ khi được người cha đẻ ẩn danh phác thảo, blockchain bitcoin đã thể hệ được thành tích rất tuyệt vời là chạy và lưu giữ hàng trăm tỷ và cao điểm lên đến hơn một ngàn tỷ đô-la Mỹ giá trị trên đó một cách an toàn, chỉ xử lý các giao dịch hợp lệ và hoạt động gần như 100% thời gian.
Cơ sở dữ liệu của blockchain bitcoin chưa bao giờ bị hack và hiện tại đang xử lý khối lượng giao dịch hàng năm (tính theo giá trị) tương đương với Paypal (tính cho nửa năm đầu của 2020, bây giờ thì đã cao hơn nhiều) mà không cần đến một nhân viên hay tổ chức tập trung nào cả.
Đó thực sự là một bước đột phá kỹ thuật – một tiến bộ rất lớn trong việc thiết kế phần mềm và cơ sở dữ liệu – và nó đang có một ảnh hưởng rất đáng kể đến thế giới.
_____________________________
© Đào Duy Tùng
Nguồn: Cafe CHỨNG KHOÁN
13/03/2022
30/12/2021
30/12/2021