Công nghệ sổ cái phân tán (DLT): Tiềm năng và Triển vọng Phát triển

Dù bạn đã biết blockchain là công nghệ nền tảng của các loại tiền mã hóa như Bitcoin và Ethereum, nhưng bạn có bao giờ tự hỏi điều gì thật sự tạo nên sức mạnh của blockchain? Ẩn sâu bên dưới blockchain là một công nghệ đột phá có tên gọi “Công nghệ sổ cái phân tán” (Distributed Ledger Technology – DLT). Chính DLT đã mở ra kỷ nguyên phi tập trung, mang lại tính minh bạch, bảo mật và khả năng chống giả mạo trong việc ghi nhận và quản lý dữ liệu. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá DLT là gì, cách nó vận hành và tại sao nó đang làm thay đổi bộ mặt của nhiều ngành công nghiệp trên toàn cầu.

Công nghệ sổ cái phân tán (DLT) là gì?

DLT là một hệ thống sổ cái kỹ thuật số phân tán, nơi dữ liệu được lưu trữ đồng thời trên nhiều máy tính (nút) trong mạng phi tập trung. Trong một sổ cái, chi tiết giao dịch hoặc dữ liệu sẽ được đồng thời đề xuất, ghi lại, xác thực đồng bộ hóa, chia sẻ và phân phối qua nhiều nút.

Không giống như cơ sở dữ liệu truyền thống, trong DLT, dữ liệu được phân phối qua nhiều nút hoặc máy tính thay vì được lưu trữ tập trung trong một cơ sở dữ liệu trung tâm. Mỗi nút ghi lại và xác minh mọi giao dịch, dù là dữ liệu tĩnh như sổ đăng ký hay dữ liệu động như giao dịch tài chính.

Như vậy, tính phi tập trung này cho phép lưu giữ hồ sơ an toàn, minh bạch và chống giả mạo. Ngày nay, DLT đang thay đổi quan niệm truyền thống về các giao dịch kinh doanh và được sử dụng trong ngân hàng, tài chính, quản lý chuỗi cung ứng và y tế. Nó là nền tảng cho các đổi mới tương lai như giải pháp nhận diện phi tập trung và nền tảng blockchain.

>> Xem thêm: Sự thống trị của bitcoin

Lịch sử của DLT

Mọi người thường cho rằng việc phát hành Bitcoin năm 2009 là điểm khởi đầu cho DLT nhưng thực tế, ý tưởng và các công nghệ hỗ trợ DLT đã xuất hiện từ trước khi Bitcoin được phát hành.  

Từ sổ cái đến sổ cái phân tán phi tập trung

Từ xa xưa, sổ cái đã xuất hiện dưới nhiều hình dạng từ ghi chép tiền và tài sản trên bảng đất sét và giấy cói đến giấy da, dần dần nó đã trở thành trọng tâm của thương mại. Theo thời gian thì con người dần máy tính hóa quá trình ghi chép này từ giấy sang bit và byte dưới dạng sổ cái kỹ thuật số. Những tiến bộ trong quản lý cơ sở dữ liệu và tính toán phân tán tăng tốc độ, tiện lợi và cho phép chia sẻ dữ liệu. 

Sổ cái yêu cầu quyền truy cập trung tâm để có thể xác minh tính xác thực của dữ liệu, dù là dạng kỹ thuật số hay dạng giấy tờ. Ví dụ, các ngân hàng xác minh và xác thực tất cả các giao dịch giữa các bên liên quan. Các công ty thường có quản trị viên hệ thống để quản lý cơ sở dữ liệu của chính mình. Như vậy, các cơ sở dữ liệu tập trung, dù được phân bổ tại nhiều địa điểm, vẫn dễ gặp rủi ro như điểm lỗi đơn lẻ, vi phạm dữ liệu và khả năng bị thao túng bởi cơ quan trung tâm. Điều này gây ra sự kém hiệu quả và tăng chi phí cho các giao dịch. Khái niệm DLT xuất hiện như một giải pháp cho những vấn đề này.

Sự phát triển của DLT nhờ những tiến bộ về khái niệm và công nghệ thúc 

Từ những năm 1970, các đột phá trong lĩnh vực mật mã và điện toán đã tạo tiền đề cho DLT phát triển. Năm 1976, Whitfield Diffie và Martin Hellman đặt nền tảng cho mật mã khóa công khai—công nghệ cơ bản đằng sau mã hóa và giải mã dữ liệu trong DLT ngày nay. 

Đến năm 1982, Leslie Lamport, Robert Shostak, và Marshall Pease xuất bản nghiên cứu về ‘Vấn đề Tướng Byzantine’, cung cấp cơ sở lý thuyết cho DLT. Lamport và các cộng sự đã minh họa những thách thức trong việc đạt được đồng thuận trong hệ thống phân tán vì không phải các máy tính kết nối đều đáng tin cậy. Họ trình bày các thuật toán đơn giản để vượt qua các lỗi trong mạng máy tính; các thiết bị lỗi có thể gửi thông tin mâu thuẫn đến nhiều phần khác nhau của hệ thống. Sau đó, nhiều nhà nghiên cứu đã đề xuất các giải pháp để xử lý thông tin mâu thuẫn trong môi trường đối kháng, dẫn đến việc phát triển các cơ chế đồng thuận cho hệ thống sổ cái phân tán không cần thẩm quyền trung tâm. 

Đóng góp mạnh mẽ cho sự phát triển của DLT còn đến từ hai nhà nghiên cứu Stuart Haber và W. Scott Stornetta khi đề xuất một hệ thống đóng dấu thời gian cho tài liệu kỹ thuật số với chuỗi khối mã hóa bảo mật, được xem như tiền thân của blockchain vào năm 1991. Tuy nhiên, các khái niệm và thuật toán này ít được chú ý cho đến khi Bitcoin và công nghệ blockchain của nó ra đời. Bitcoin đã cung cấp một minh chứng thực tế cho DLT, thu hút sự đầu tư lớn và thúc đẩy nhanh chóng sự phát triển và ứng dụng của các hệ thống DLT. Ngày nay, các ứng dụng của DLT đã mở rộng vượt xa tiền mã hóa, từ quản lý chuỗi cung ứng, chăm sóc sức khỏe, danh tính số đến tài chính phi tập trung (DeFi) và token không thể thay thế (NFT).

Các công nghệ nền tảng cho DLT

Có 3 công nghệ phổ biến xây dựng lên DLT:

• Mật mã khóa công khai cho phép trao đổi thông tin an toàn giữa hai bên, bao gồm mã khóa công khai để mã hóa dữ liệu và khóa riêng để giải mã. Mỗi nút trong DLT có một cặp khóa công khai và khóa riêng để ghi nhận và xác thực giao dịch trong sổ cái phân tán. Khóa công khai cũng đóng vai trò là danh tính số của các nút.
• Mạng ngang hàng (P2P) phân tán có nhiều nút vừa là khách hàng vừa là máy chủ, đồng thời đóng góp và tiêu thụ tài nguyên. Cấu trúc này giúp mở rộng quy mô mạng, tránh điểm lỗi duy nhất và ngăn chặn một hoặc một nhóm nhỏ chi phối toàn mạng.”
• Cơ chế đồng thuận cho phép tất cả các nút trong sổ cái phân tán, đồng ý về một phiên bản dữ liệu thống nhất mà không cần bên thứ ba đáng tin cậy. Có nhiều cơ chế đồng thuận khác nhau, trong đó phổ biến là bằng chứng công việc (PoW), bằng chứng cổ phần (PoS), và khả năng chịu lỗi Byzantine thực tế (PBFT).”

>> Xem thêm: Public chain (Chuỗi công khai) là gì?

Cơ chế hoạt động của DLT

Như đã đề cập trước đó, DLT hoạt động thông qua một mạng lưới các máy tính, gọi là các nút, ở nhiều địa điểm khác nhau, cùng duy trì một cơ sở dữ liệu kỹ thuật số chia sẻ và đồng bộ hóa các giao dịch hoặc dữ liệu. Cấu trúc dữ liệu để lưu trữ các giao dịch này thường được tổ chức thành các khối (trong trường hợp blockchain) hoặc định dạng phù hợp khác. Dưới đây là tổng quan chung về cách thức hoạt động của DLT.”

Khởi đầu giao dịch 

Một nút tham gia tạo giao dịch mới để thêm vào sổ cái. Chi tiết giao dịch được bảo mật bằng mã hóa khóa công khai, tạo chữ ký số duy nhất cho giao dịch. Chữ ký số này bao gồm khóa công khai (chia sẻ với các nút khác để xác minh) và khóa riêng. Khi giao dịch mới được tạo, một yêu cầu sẽ được gửi tới các nút khác trong mạng P2P phân tán để xác minh.

Xác minh thông tin giao dịch

Khi các nút nhận được yêu cầu, mỗi nút sẽ độc lập kiểm tra tính hợp lệ của giao dịch. Họ sử dụng khóa công khai được chia sẻ bởi người khởi tạo giao dịch để giải mã chữ ký số của giao dịch và xác minh nó theo các quy tắc đã được đặt trước.

Đạt được đồng thuận về tính hợp lệ của giao dịch

Khi giao dịch được xác minh, các nút phối hợp để đạt đồng thuận bằng cách sử dụng thuật toán đồng thuận đã thỏa thuận. Điều này đảm bảo mọi bản sao giao dịch trên sổ cái là đồng nhất. Ví dụ, khai thác Bitcoin dùng cơ chế PoW, giải các bài toán phức tạp để thêm khối mới.

Thêm giao dịch đã xác minh vào cơ sở dữ liệu

Sau khi xác nhận, giao dịch được thêm vào sổ cái và phân phối cho mọi nút, đảm bảo tính bất biến và toàn vẹn của sổ cái. Các nút trong mạng sổ cái phân tán không thể thay đổi hoặc cập nhật chi tiết giao dịch trừ khi được thực hiện lại quá trình đồng thuận lần nữa. Điều này đảm bảo tính bất biến và toàn vẹn của sổ cái.

>> Xem thêm: Điều gì tạo nên cơ chế hoạt động khác biệt của bitcoin?

Các dạng DLT 

Có nhiều loại DLT khác nhau dựa trên các công nghệ cơ bản được sử dụng và quyền truy cập được cung cấp cho sổ cái phân tán. Mỗi loại có những ưu điểm riêng và phù hợp với các trường hợp sử dụng cụ thể. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về các loại DLT này.

Ba loại DLT dựa trên quyền truy cập:

• DLT cấp quyền (Permissioned DLT)
• DLT không cấp quyền (Permissionless DLT)
• DLT kết hợp (Hybrid DLT)

DLT cấp quyền (Permissioned DLT)

DLT cấp quyền yêu cầu người tham gia được phê duyệt trước khi vào mạng, với các nút được ủy quyền để duy trì sổ cái. Nền tảng có quyền hạn này giúp xác thực giao dịch nhanh hơn và tăng cường quyền riêng tư. Ví dụ điển hình là dự án Diem của Facebook (trước đây là Libra) và Hyperledger Fabric, một blockchain mã nguồn mở do Linux Foundation phát triển dành cho các doanh nghiệp khi chỉ các thành viên của Hiệp hội Diem được cấp quyền xác thực. Một ví dụ khác là Hyperledger Fabric, một blockchain mã nguồn mở do Linux Foundation phát triển để sử dụng trong doanh nghiệp.

Các đặc điểm chính của DLT cấp quyền:

• Kiểm soát truy cập
• Quản trị
• Quyền riêng tư

DLT không cấp quyền (Permissionless DLT)

Trong sổ cái phân tán không cấp quyền, bất kỳ ai cũng có thể tham gia mạng mà không cần phê duyệt, tức là mạng công khai. Sổ cái được duy trì bởi hành động hợp tác giữa các nút trong mạng công khai và mở cho mọi người truy cập. Các blockchain như Bitcoin, Ethereum và Litecoin là ví dụ về DLT công khai.

Các đặc điểm chính của DLT không quyền hạn:

• Tham gia mở
• Minh bạch
• Phi tập trung

DLT kết hợp (Hybrid DLT)

DLT kết hợp (DLT lai) bao gồm lợi ích về quyền riêng tư của hệ thống sổ cái có quyền hạn với tính minh bạch của sổ cái không quyền hạn. DLT lai mang lại cho doanh nghiệp sự linh hoạt trong việc chọn dữ liệu nào công khai và dữ liệu nào được giữ bí mật.

Các đặc điểm chính của DLT lai:

• Quyền riêng tư và bảo mật
• Minh bạch
• Tùy chỉnh

6 loại DLT chính dựa trên công nghệ nền tảng:

Sáu loại DLT, tùy theo cơ chế đồng thuận và cấu trúc dữ liệu được sử dụng, bao gồm:

• Blockchain 
• Directed Acyclic Graph (DAG)
• Tangle
• Sidechain
• Holochain 
• Hashgraph

Blockchain 

Blockchain là loại DLT nổi tiếng nhất. Dữ liệu trong blockchain được cấu trúc dưới dạng các khối nối tiếp, mỗi khối là tập hợp dữ liệu được chọn và xâu chuỗi thông qua các thợ đào. Tất cả các khối liên kết mã hóa với nhau, tạo thành một sổ cái minh bạch và không thể thay đổi. Blockchain có thể là công khai hoặc riêng tư, tùy thuộc vào thiết kế mạng. Ứng dụng phổ biến của blockchain bao gồm tiền mã hóa và hợp đồng thông minh.

Các đặc điểm chính của blockchain:

• Phi tập trung
• Bảo mật
• Khả năng truy cập toàn cầu

Đồ thị định hướng không tuần hoàn (DAG)

Không giống với cấu trúc chuỗi của blockchain, DAG (Directed Acyclic Graph) tổ chức giao dịch theo dạng đồ thị hoặc cấu trúc cây, trong đó mỗi giao dịch xác nhận nhiều giao dịch trước. Cách thức này giúp xử lý nhiều giao dịch cùng lúc, cho phép tốc độ xác nhận nhanh và khả năng mở rộng cao hơn so với blockchain, phù hợp cho mạng phi tập trung hiệu quả và linh hoạt hơn.

Các đặc điểm chính của DAG:

• Khả năng mở rộng
• Độ trễ thấp

Tangle 

Tangle là một DLT mã nguồn mở dựa trên DAG, được IOTA phát triển cho Internet vạn vật (IoT). Trong Tangle, mỗi nút khi thêm giao dịch mới vào sổ cái phải phê duyệt hai giao dịch trước đó, giúp quá trình thêm và xác thực dữ liệu dễ dàng hơn so với blockchain. Tangle không yêu cầu thợ đào hoặc quy trình khai thác, giúp tiết kiệm năng lượng.

Các đặc điểm chính của Tangle:

• Khả năng mở rộng cao
• Hiệu quả năng lượng
• Xác thực nhanh hơn

Sidechain

Sidechain là một hệ thống sổ cái phân tán phụ, kết nối với hệ thống chính qua một liên kết hai chiều, cho phép truyền dữ liệu giao dịch hai chiều. Sidechain có thể có cơ chế đồng thuận riêng, độc lập với chuỗi chính, và chủ yếu được sử dụng trong blockchain để tăng khả năng mở rộng.

Các đặc điểm chính của Sidechain:

• Khả năng tương tác
• Quy tắc và cơ chế đồng thuận tùy chỉnh
• Giảm tắc nghẽn trong chuỗi chính

Holochain 

Holochain là một loại DLT độc đáo được thiết kế để hỗ trợ các ứng dụng phi tập trung, với cách tiếp cận tập trung vào từng tác nhân, lấy cảm hứng từ GitHub và BitTorrent. Không có đồng thuận toàn cầu; mỗi nút trong mạng được coi là một tác nhân tự trị, chịu trách nhiệm cho dữ liệu và tương tác của mình, cung cấp quyền kiểm soát mạnh mẽ cho dữ liệu.

Các đặc điểm chính của Holochain:

• Thiết kế dựa trên tác nhân
• Không có đồng thuận toàn cầu
• Quyền riêng tư và kiểm soát dữ liệu

Hashgraph

Hashgraph là một DLT dựa trên DAG khác, sử dụng thuật toán bỏ phiếu ảo và giao thức truyền tin (gossip protocol) trong cơ chế đồng thuận của nó. Với giao thức gossip, các nút ngẫu nhiên truyền tải liên tục dữ liệu giao dịch cho các nút khác, giúp thông tin lan tỏa nhanh chóng trong toàn mạng.

Các đặc điểm chính của Hashgraph:

• Giao thức gossip
• Tốc độ xử lý cao
• Độ trễ thấp

>> Xem thêm: Tại sao nên học cách phát triển Blockchain?

Ưu và nhược điểm của DLT

Những người ủng hộ DLT nhấn mạnh một số lợi ích tiềm năng so với sổ cái tập trung truyền thống và các loại sổ cái chia sẻ khác. Tuy nhiên, công nghệ này vẫn đang phát triển và có thể xuất hiện các rủi ro và thách thức mới. Hãy cùng xem xét những ưu và nhược điểm của DLT để hiểu về tiềm năng và giới hạn của nó.

Lợi ích chính của DLT:

• Phi tập trung: Loại bỏ nhu cầu trung gian, tăng tính minh bạch, tin cậy và tiết kiệm chi phí.
• Tính minh bạch cao: Tất cả thành viên đều có bản sao đầy đủ của sổ cái.
• Dễ kiểm toán: Dữ liệu ghi tuần tự tạo ra lịch sử không thay đổi, giảm gian lận.
• Tự động hóa: Hợp đồng thông minh tự động thực hiện khi điều kiện được đáp ứng.
• An ninh mạng mạnh mẽ: Cơ chế bảo mật mã hóa và phân tán loại bỏ nguy cơ tấn công tập trung

Nhược điểm của DLT

• Thiếu tính hoàn thiện và tiêu chuẩn ngành: Công nghệ đang trong giai đoạn phát triển sớm.
• Khó khăn về khả năng tương tác: Kết nối các hệ thống DLT và hệ thống cũ chưa có tiêu chuẩn rõ ràng.
• Vấn đề về khả năng mở rộng: Khối lượng giao dịch tăng đặt ra câu hỏi về hiệu suất.
• Không chắc chắn về quy định pháp lý: Quy định khác nhau giữa các quốc gia gây thách thức cho doanh nghiệp.
• Rủi ro an ninh mạng: Các mối đe dọa chưa được giải quyết, như tấn công Sybil.
• Quan ngại về môi trường: Cơ chế đồng thuận tiêu hao năng lượng, như PoW trong khai thác Bitcoin.

Ứng dụng của DLT

Như đã đề cập, DLT có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Hãy cùng khám phá sâu hơn một số trường hợp sử dụng DLT trong các ngành khác nhau:

Ngành tài chính và ngân hàng

DLT, đặc biệt là blockchain, là một phần thiết yếu trong cuộc cách mạng fintech. Ứng dụng của DLT trải dài từ ngân hàng và thanh toán đến bảo hiểm và tuân thủ quy định. Các ứng dụng tiềm năng của DLT bao gồm hợp đồng thông minh, tiền tệ kỹ thuật số, thanh toán xuyên biên giới, giao dịch và thanh toán chứng khoán, đăng ký tài sản, v.v. Nhiều ngân hàng và tổ chức tài chính đang thực hiện thử nghiệm để đánh giá tính khả thi và tác động của các công nghệ DLT khác nhau cho các trường hợp sử dụng này.

Ví dụ, các ngân hàng Mỹ đang thử nghiệm dự án thí điểm cho việc thanh toán tài sản kỹ thuật số sử dụng sổ cái phân tán. Ngân hàng trung ương của nhiều quốc gia cũng đang nghiên cứu tiền kỹ thuật số của ngân hàng trung ương (CBDC) dựa trên công nghệ blockchain.

Quản lý chuỗi cung ứng

Một trong những ứng dụng hứa hẹn nhất của DLT là trong quản lý chuỗi cung ứng. Công nghệ này giúp tăng khả năng truy xuất nguồn gốc sản phẩm, tối ưu hóa hóa đơn, giao hàng nhanh hơn và hiệu quả hơn về chi phí, đồng thời cải thiện sự phối hợp giữa nhà cung cấp, người mua và tổ chức tài chính.

Ví dụ, Walmart Canada đã sử dụng blockchain để tự động hóa hệ thống quản lý hóa đơn và thanh toán cho 70 nhà vận chuyển bên thứ ba, giúp giảm tranh chấp hóa đơn từ hơn 70% xuống dưới 1%.

Y tế

Bảo mật hồ sơ y tế là một trong những ứng dụng phổ biến nhất của DLT trong lĩnh vực y tế, giúp lưu trữ và chia sẻ hồ sơ y tế điện tử an toàn hơn nhờ kỹ thuật mã hóa. DLT cũng hỗ trợ truy xuất chuỗi cung ứng, giúp xác minh thuốc và thiết bị y tế, cũng như ghi nhận dữ liệu từ các thử nghiệm lâm sàng.

Ví dụ, Mayo Clinic đang thử nghiệm nền tảng blockchain để quản lý dữ liệu từ thử nghiệm lâm sàng về bệnh tăng huyết áp.

Bất động sản

Ứng dụng DLT trong bất động sản bao gồm việc hỗ trợ tìm kiếm tài sản, quản lý giấy tờ quyền sở hữu, và chuyển nhượng quyền sở hữu, giúp giảm thiểu thủ tục giấy tờ và chi phí hành chính, đồng thời bảo vệ dữ liệu và lưu giữ hồ sơ quyền sở hữu bất biến. Ngoài ra, ngành tài chính và bất động sản đang khám phá việc mã hóa tài sản thực thành token để giao dịch, từ đó tăng tính thanh khoản, cho phép sở hữu phân đoạn và giảm chi phí giao dịch.

Chính phủ và khu vực công

DLT có tiềm năng nâng cao chất lượng và tốc độ dịch vụ công. Công nghệ này giúp quản lý an toàn các cơ sở dữ liệu, cấp chứng nhận số và đơn giản hóa đăng ký tài sản.

Ví dụ, Estonia sử dụng blockchain để duy trì cơ sở dữ liệu y tế, tài sản và doanh nghiệp, đồng thời cung cấp ID số cho công dân để sử dụng các dịch vụ công.

Hướng tới tương lai phi tập trung

DLT và Blockchain đã và đang trở thành yếu tố thiết yếu trong nhiều lĩnh vực. Việc ứng dụng DLT đang dần phổ biến hơn khi các tổ chức dần chuyển từ thử nghiệm sang triển khai thực tế. Việc công nghệ không ngừng phát triển và hoàn thiện sẽ tạo tiền đề thúc đẩy các giải pháp giúp giải quyết những hạn chế hiện tại và hướng tới một tương lai phi tập trung.

BlockchainWork tổng hợp 

• Tìm hiểu thêm về BlockchainWork tại: https://blockchainwork.net/
• Nhà tuyển dụng kết nối các tài năng trẻ tại: https://blockchainwork.net/employer-signup
• Liên hệ hợp tác đối tác: contact@blockchainwork.net
• Ứng viên nắm bắt cơ hội việc làm tại: https://blockchainwork.net/candidate-signup

>> Có thể bạn quan tâm: 

• Blockchain là gì? Giải mã blockchain cho người mới bắt đầu
• Bitcoin có phải là blockchain không? Chúng khác nhau như thế nào?
• Top các dự đoán về tiền điện tử 2024
• Tìm hiểu chi tiết từ A đến Z nghề thu hút nhân tài web3 (talent acquisition)