Công nghệ Bitcoin: Hé lộ thông tin

Tìm hiểu về Forex

Năm 2018, Satoshi Nakamoto đề xuất một hệ thống thanh toán tiền mặt đồng cấp, cho phép người dùng giao dịch trực tiếp với nhau mà không cần thông qua tổ chức tài chính. Kể từ đó, có rất nhiều thông tin được nói và viết về bitcoin - đồng tiền kỹ thuật số mới. Mục đích của bài viết này là hé lộ một số thông tin về công nghệ này và quan trọng hơn là mạng máy tính giúp hệ thống thanh toán hoạt động dễ dàng hơn.

Trong mạng máy tính, thường có 2 mô hình chính: máy khách/máy chủ và mạng ngang hàng. Sự khác biệt chính là vai trò và chức năng của mỗi máy tình trong mạng (hay thường được gọi là nút).

Máy khách/máy chủ

Ở mô hình máy khách/máy chủ, có hai thực thể riêng biệt: máy chủ và máy khách. Đây là môi trường tập trung, nơi các ứng dụng, tập tin và các tài nguyên khác được lưu trữ trên một máy tính trung tâm - máy chủ. Máy chủ hoạt động như một cơ quan trung ương, cung cấp dịch vụ cho các nút còn lại trong mạng. Máy chủ chia sẻ thông tin và tài nguyên với máy khách. Tất cả máy khách đều được kết nối với máy chủ trung tâm. Mô hình này dễ bị tấn công bảo mật, hack và bị hỏng vì máy chủ cấu thành một điểm lỗi (điểm tới hạn) duy nhất. Nếu máy chủ bị lỗi, nó có thể khiến cho toàn bộ mạng bị sụp.

Mạng ngang hàng (P2P)

Ngược lại, mạng ngang hàng là mô hình phi tập trung, nói cách khác là không có cơ quan trung ương hay máy chủ. Thay vì vậy, mỗi nút vừa là máy chủ vừa là máy khách, trong đó tất cả các nút đều tương đương nhau. BitTorrent có lẽ là một trong những mạng P2P phổ biến nhất về chia sẻ tập tin. Tuy mạng ngang hàng dễ bị tấn công bảo mật (tình trạng này được mạng Bitcoin xử lý bằng các giao thức của mình), nhưng lợi thế của nó là khả năng nâng cấp dễ dàng. Một máy tính mới có thể được kết nối với mạng, thiết lập và hoạt động sau khi đồng bộ với mạng.

Khi mở rộng mạng, khả năng điện toán của nó cũng mở rộng. Hơn nữa, máy tính bị lỗi sẽ không gây nguy hiểm cho tính toàn vẹn của mạng. Tất cả máy tính đều được liên kết và không ngừng giao tiếp với nhau. Bằng cách này, hoạt động lan truyền thông điệp diễn ra liên tục không bị gián đoạn. Đây có lẽ là lợi thế lớn nhất của P2P. Đó chính là mạng có thể chịu được lỗi.

Hệ thống phân tán

Mạng Bitcoin bắt chước theo mô hình ứng dụng phân tán, trong đó khối lượng công việc được rải đều cho các nút trong mạng. Khi “đào” sâu vào mạng máy tính, chúng ta sẽ gặp Bài toán các vị tướng Byzantine (Byzantine Generals Problem ), trong đó sự đồng thuận là mục tiêu. Để duy trì sự an toàn của mạng, phải đạt được sự đồng thuận giữa các máy tính trong mạng. 100% đồng thuận dĩ nhiên là điều kiện lý tưởng, nhưng không phải lúc nào cũng đạt được.

Bài toán các vị tướng Byzantine

Một nhóm các vị Tướng bao vậy thành trì của quân địch. Họ phải tấn công hoặc rút lui theo lệnh của Tướng tư lệnh. Để chiến dịch thành công, bắt buộc phải có sự đồng thuận giữa các Tướng. Thông điệp được truyền đi từ Tướng tư lệnh đến các vị Tướng qua mạng lưới không an toàn và có thể bị xâm nhập. Tệ hơn là có rất nhiều Tướng và/hoặc thậm chí là bản thân Tướng tư lệnh cũng có thể sẽ phản bội. Miễn là Tướng tư lệnh trung thành và số lượng người phản bội không lớn hơn 1/3 các vị Tướng, thì có thể sẽ đạt được sự đồng thuận tấn công hoặc rút lui cùng lúc.

Tóm lại, phải có 3t + 1 Tướng, trong đó t là số lượng người phản bội.

Rõ ràng là Tướng 1 sẽ nhận được thông tin trái ngược từ Tư lệnh, còn Tướng 2 có thể la kẻ phản bội. Trong tình huống này, không thể đạt được sự đồng thuận (hơn 50% tán thành tấn công hoặc rút lui).

Hệ thống Bitcoin gặp cùng loại vấn đề như Bài toán các vị tướng Byzantine. Để xử lý vấn đề này, Satoshi Nakamoto đã giới thiệu khái niệm bằng chứng công việc. Khi gửi đi một thông điệp, thông tin này bị băm ra và nonce (số được sử dụng một lần) được gửi đến tất cả các nút để xác minh bằng chứng công việc. Mỗi thông điệp (ví dụ như khối) được xâu chuỗi và do đó gần như không thể can thiệp vào nó.

Kết luận

Bitcoin sử dụng mô hình kết nối mạng và phân phối phi tập trung, ngang hàng. Sự đồng thuận là cần thiết giữa các nút để đảm bảo mạng hoạt động trôi chảy. Rất nhiều nút “xấu” không thể làm thay đổi blockchain (chuỗi khối) do đã triển khai bằng chứng công việc.