Bối cảnh của Blockchain
Một trong những sự gián đoạn kỹ thuật số đầu tiên được biết đến đã đặt nền móng cho Internet là TCP / IP (Giao thức điều khiển truyền / Giao thức Internet) trở lại những năm 1970. Trước TCP / IP, đó là kỷ nguyên của chuyển mạch kênh, yêu cầu kết nối chuyên dụng giữa hai bên để liên lạc xảy ra. TCP / IP đã đưa ra thiết kế chuyển mạch gói, đó là cởi mở hơn và ngang hàng mà không cần thiết lập trước một đường dây chuyên dụng giữa các bên.
Khi công chúng có thể truy cập Internet thông qua World Wide Web (WWW) vào đầu những năm 1990, nó được cho là cởi mở hơn và ngang hàng. Điều này là do nó được xây dựng trên đỉnh và TCP / IP phi tập trung. Khi bất kỳ công nghệ mới nào, đặc biệt là những cái mang tính cách mạng, tung ra thị trường, hoặc chúng tự biến mất, hoặc chúng tạo ra tác động đến mức chúng trở thành chuẩn mực được chấp nhận. Mọi người thích ứng với cuộc cách mạng WWW và tận dụng những lợi ích mà nó mang lại bằng mọi cách có thể.
Các bài viết liên quan:
Do đó, World Wide Web bắt đầu hình thành theo một cách có thể không giống như cách người ta tưởng tượng. Nó có thể cởi mở hơn, dễ tiếp cận hơn và ngang hàng hơn. Nhiều thứ mới công nghệ và doanh nghiệp bắt đầu xây dựng trên nó và nó trở thành ngày nay nó là như thế nào — tập trung hơn. Từ từ và dần dần, mọi người sẽ quen với những gì công nghệ cung cấp. Mọi người chỉ ổn nếu một giao dịch quốc tế mất nhiều ngày để giải quyết, hoặc quá đắt, hoặc kém tin cậy.
Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn hệ thống ngân hàng và sự phát triển của nó. Bắt đầu từ những ngày xa xưa của hệ thống hàng đổi hàng cho đến tiền tệ fiat, có không có sự khác biệt thực sự giữa một giao dịch và sự thanh toán của nó bởi vì chúng không phải là hai thực thể riêng biệt.
Ví dụ, nếu Alice phải trả $ 10 cho Bob, cô ấy sẽ chỉ giao tờ 10 đô la cho Bob và giao dịch sẽ chỉ giải quyết ở đó. Không cần ngân hàng nào để ghi nợ $ 10 từ Alice’s tài khoản và ghi có giống nhau vào tài khoản của Bob hoặc để phục vụ như một hệ thống của tin tưởng để đảm bảo Alice không lừa dối Bob.
Tuy nhiên, giao dịch trực tiếp với một người không có mặt gần bên là một điều khó khăn. Vì vậy, hệ thống ngân hàng đã phát triển với nhiều dịch vụ cung cấp hơn và cho phép giao dịch từ mọi nơi trên thế giới. Với sự trợ giúp của Internet, địa lý không còn là một giới hạn và ngân hàng trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết. Không chỉ ngân hàng cho vấn đề đó: Internet đã tạo điều kiện cho nhiều các loại trao đổi giá trị qua web.
Công nghệ cho phép ai đó từ Ấn Độ kiếm tiền giao dịch với ai đó ở Vương quốc Anh, nhưng với một số chi phí. Phải mất nhiều ngày để giải quyết các giao dịch như vậy và cũng rất tốn kém.
Một ngân hàng là luôn cần thiết để tạo niềm tin và đảm bảo an toàn cho các giao dịch đó giữa hai hoặc nhiều bên. Điều gì sẽ xảy ra nếu công nghệ có thể kích hoạt sự tin tưởng và bảo mật mà không có các hệ thống trung gian và tập trung này? Bằng cách nào đó, điều này một phần (của công nghệ áp đặt lòng tin) đã bị thiếu sót, điều này dẫn đến trong việc phát triển các hệ thống tập trung như ngân hàng, dịch vụ ký quỹ, xóa nhà, đăng ký và nhiều tổ chức khác.
Blockchain chứng minh là mảnh ghép còn thiếu của cuộc cách mạng Internet rằng tạo điều kiện cho một hệ thống không tin cậy theo cách được bảo mật bằng mật mã.
Satoshi Nakamoto, biệt danh mà thế giới biết anh ta, chắc hẳn đã cảm thấy rằng hệ thống tiền tệ không được động đến bởi cuộc cách mạng công nghệ từ những năm 1980. Các ngân hàng đã hình thành các tổ chức tập trung duy trì hồ sơ giao dịch, được quản lý tương tác, sự tin cậy và bảo mật được thực thi và điều chỉnh toàn bộ hệ thống.
Toàn bộ thương mại dựa vào các tổ chức tài chính này, đóng vai trò là bên thứ ba đáng tin cậy để xử lý các khoản thanh toán. Sự hòa giải của các tổ chức tài chính làm tăng chi phí và thời gian để giải quyết một giao dịch, và cũng giới hạn quy mô giao dịch.
Hòa giải là cần thiết để giải quyết tranh chấp, nhưng điều đó có nghĩa là giao dịch hoàn toàn không thể đảo ngược đó là không bao giờ có thể. Điều này dẫn đến tình huống cần sự tin tưởng để một người nào đó để giao dịch với một người khác. Chắc chắn, hệ thống quan liêu này đã thay đổi để bắt kịp với sự chuyển đổi kỹ thuật số được mong đợi của nền kinh tế.
Vì vậy, Satoshi đã phát minh ra một loại tiền điện tử gọi là Bitcoin được kích hoạt bởi công nghệ cơ bản— blockchain. Bitcoin chỉ là một công dụng tiền tệ trường hợp của blockchain giải quyết điểm yếu cố hữu của việc dựa trên niềm tin các mô hình. Chúng tôi sẽ nghiên cứu sâu hơn về các nguyên tắc cơ bản của cả Bitcoin và blockchain trong cuốn sách này
Blockchain là gì?
Internet đã cách mạng hóa nhiều khía cạnh của cuộc sống, xã hội và kinh doanh. Tuy nhiên, chúng ta đã tìm hiểu trong phần trước rằng cách mọi người và các tổ chức thực hiện giao dịch với nhau không thay đổi nhiều trong vài thập kỷ qua. Blockchain được cho là thành phần hoàn thành câu đố Internet và làm cho nó cởi mở hơn, dễ tiếp cận hơn và đáng tin cậy hơn. Để hiểu blockchain, bạn phải hiểu nó từ cả hai quan điểm kinh doanh và quan điểm kỹ thuật. Trước tiên hãy để chúng tôi hiểu nó trong bối cảnh giao dịch kinh doanh để có được “cái gì” của nó và sau đó xem xét kỹ thuật để hiểu “cách thức” của nó trong các chương sau.
Blockchain là một hệ thống hồ sơ để giao dịch giá trị (không chỉ tiền!) Trong Giao dịch ngang hàng. Điều đó có nghĩa là không cần một người đáng tin cậy trung gian như ngân hàng, nhà môi giới hoặc các dịch vụ ký quỹ khác để phục vụ như một bên thứ ba đáng tin cậy. Ví dụ: nếu Alice trả cho Bob 10 đô la, tại sao nó lại thông qua một ngân hàng? Hãy xem Hình 1-1
Hình 1-1. Giao dịch thông qua trung gian so với ngang hàng
Giao dịch
Bây giờ chúng ta hãy xem xét một ví dụ khác. Một giao dịch cổ phiếu điển hình
diễn ra trong vài giây, nhưng việc giải quyết mất hàng tuần. Nó có được mong muốn trong điều này không thời đại kỹ thuật số? Chắc chắn không!
Hình 1-2 chứng tỏ tình hình hiện tại
Hình 1-2. Giao dịch cổ phiếu thông qua một trung gian thanh toán bù trừ
Nếu ai đó muốn mua một số cổ phiếu từ một công ty hoặc một người,
họ chỉ có thể trực tiếp mua nó từ họ với giải quyết ngay lập tức, với
không cần người môi giới, nhà thanh toán bù trừ hoặc các tổ chức tài chính khác trong
giữa. Một giải pháp phi tập trung và ngang hàng cho tình huống như vậy có thể
được biểu diễn như trong Hình 1-3
Hình 1-3. Giao dịch cổ phiếu ngang hàng
Xin lưu ý rằng giao dịch và thanh toán không khác nhau các thực thể trong một thiết lập blockchain! Các giao dịch tương tự như fiat giao dịch tiền tệ trong đó nếu ai đó trả một tờ 10 đô la khác, họ sẽ không sở hữu nó nữa và tờ 10 đô la đó được chuyển sang tờ tiền mới chủ nhân. Bây giờ bạn đã hiểu blockchain từ góc độ chức năng, tại một cấp độ cao, chúng ta hãy xem xét nó một chút về mặt kỹ thuật và lý do đặt tên nó “blockchain” trở nên rõ ràng hơn. Chúng ta sẽ xem “Cái gì” về mặt kỹ thuật và để lại “Cách thức” hoạt động cho bài viết tiếp theo. Đọc các câu sau và đừng lo lắng nếu các khái niệm không phù hợp với nhau tốt cho sự hiểu biết đầy đủ của bạn. Bạn có thể muốn truy cập lại nó, nhưng hãy kiên nhẫn cho đến khi bạn đọc xong cuốn sách này.
- Blockchain là một hệ thống giao dịch ngang hàngcác giá trị không có bên thứ ba đáng tin cậy ở giữa.
- Nó là một sổ cái được chia sẻ, phi tập trung và mở của các giao dịch. Cơ sở dữ liệu sổ cái này được sao chép qua một số lượng lớn các nút.
- Cơ sở dữ liệu sổ cái này là cơ sở dữ liệu chỉ phần phụ và không thể thay đổi hoặc thay đổi. Nó có nghĩa là mọi mục nhập là một mục nhập vĩnh viễn. Bất kỳ mục mới nào trên đó đều được phản ánh trên tất cả các bản sao của cơ sở dữ liệu được lưu trữ trên các điểm giao.
- Không cần các bên thứ ba đáng tin cậy phục vụ làm trung gian để xác minh, bảo mật và giải quyết các giao dịch.
- Nó là một lớp khác trên Internet và có thể cùng tồn tại với các công nghệ Internet khác.
- Chỉ là cách TCP / IP được thiết kế để đạt được sự mở hệ thống, công nghệ blockchain được thiết kế để cho phép phân quyền thực sự. Trong nỗ lực làm như vậy, những người sáng tạo của Bitcoin có nguồn mở để nó có thể truyền cảm hứng cho nhiều người các ứng dụng phi tập trung Một chuỗi khối điển hình có thể trông như trong Hình 1-4
Hình 1-4. Cấu trúc dữ liệu blockchain
Mỗi nút trên mạng blockchain đều có một bản sao giống hệt nhau của blockchain được hiển thị trong Hình 1-4, nơi mỗi khối là một tập hợp của giao dịch, do đó có tên. Như bạn có thể thấy, có hai phần chính trong mọi khối. Phần “tiêu đề” liên kết trở lại khối trước đó trong chuỗi. Điều đó có nghĩa là mọi tiêu đề khối đều chứa hàm băm của khối trước để không ai có thể thay đổi bất kỳ giao dịch nào trong khối trước đó khối. Chúng tôi sẽ xem xét chi tiết hơn về khái niệm này trong phần sau các chương. Phần khác của khối là “nội dung cơ thể” có danh sách các giao dịch đã được xác thực, số tiền của chúng, địa chỉ của các bên liên quan và một số chi tiết khác. Vì vậy, với khối mới nhất, có thể truy cập tất cả các khối trước đó trong một blockchain.
Hãy để chúng tôi xem xét một ví dụ thực tế và xem các giao dịch diễn ra như thế nào địa điểm và sổ cái được cập nhật trên toàn mạng, để xem cách này hệ thống hoạt động: Giả sử rằng có ba ứng cử viên — Alice, Bob và Charlie — những người đang thực hiện một số giao dịch tiền tệ với nhau trên một blockchain mạng. Hãy để chúng tôi đi qua các giao dịch từng bước để hiểu các tính năng mở và phi tập trung của blockchain
Bước 1:
Hãy giả sử rằng Alice có $ 50 với cô ấy, đó là nguồn gốc của tất cả
các giao dịch và mọi nút đều biết về nó, như trong Hình 1-5
Hình 1-5. Khối nguồn gốc
Bước 2:
Alice thực hiện một giao dịch bằng cách trả $ 20 cho Bob. Quan sát cách
blockchain được cập nhật ở mỗi nút, như được hiển thị trong Hình 1-6.
Hình 1-6. Giao dịch đầu tiên
Bước 3:
Bob thực hiện một giao dịch khác bằng cách trả $ 10 cho Charlie và
blockchain được cập nhật như trong Hình 1-7
Hình 1-7. Giao dịch thứ hai
Xin lưu ý rằng dữ liệu giao dịch trong các khối là không thay đổi. Tất cả các giao dịch hoàn toàn không thể thay đổi. Bất kỳ thay đổi nào cũng sẽ dẫn đến mộtgiao dịch, sẽ được xác thực bởi tất cả các nút đóng góp. Mỗi nút có bản sao blockchain của riêng nó.Nếu có nhiều câu hỏi nảy ra trong đầu bạn, chẳng hạn như “Cái gì nếu Alice trả cùng một số tiền cho Dave để chi tiêu gấp đôi cùng một số tiền, hoặc điều gì sẽ xảy ra nếu cô ấy đang thanh toán mà không có đủ tiền tài khoản ?, ”“ Bảo mật được đảm bảo như thế nào ?, ”và vân vân, điều đó thật tuyệt vời! chúng tôi sẽ trình bày những chi tiết đó trong các chương sau
Hệ thống tập trung so với hệ thống phi tập trung
Chính lý do mà chúng tôi đang xem xét cuộc tranh luận về tập trung hóa vs phân quyền là bởi vì blockchain được thiết kế để phi tập trung, bất chấp thiết kế tập trung. Tuy nhiên, những terns phân quyền và tập trung không phải lúc nào cũng rõ ràng. Chúng được xác định rất kém và gây hiểu nhầm ở nhiều chỗ. Lý do là hầu như không có hệ thống đó là hoàn toàn tập trung hoặc phi tập trung.
Hầu hết các khái niệm và các ví dụ trong phần này được lấy cảm hứng từ các ghi chú của ông Vitalik Buterin, người sáng lập chuỗi khối Ethereum Vậy thì hệ thống phân tán là gì? Chỉ để nó không gây rối với thảo luận hiện tại, hãy để chúng tôi hiểu nó trước và đưa nó ra khỏi danh sách. Vui long lưu ý rằng cho dù một hệ thống là tập trung hay phi tập trung, nó vẫn có thể được phân phối. Hệ thống phân tán tập trung là hệ thống trong đó có giả sử, một nút chính chịu trách nhiệm chia nhỏ các nhiệm vụ hoặc dữ liệu và phân phối tải qua các nút.
Mặt khác, phân cấp hệ thống phân tán là hệ thống không có nút “chính” như vậy và chưa tính toán có thể được phân phối. Blockchain là một trong những ví dụ như vậy, và chúng ta sẽ xem xét nhiều cách trình bày sơ đồ của nó ở phần sau trong cuốn sách này. Hình 1-8 là đại diện bằng hình ảnh về cách phân phối tập trung hệ thống có thể trông
Hình 1-8. Một hệ thống phân tán với kiểm soát tập trung
Cách biểu diễn này tương tự như việc triển khai Hadoop, như một thí dụ. Mặc dù tính toán nhanh hơn trong các thiết kế như vậy vì của máy tính phân tán, nó cũng gặp phải những hạn chế do sự tập trung hóa.
Hãy để chúng tôi tiếp tục cuộc thảo luận của chúng tôi về tập trung và phi tập trung. Nó là cực kỳ quan trọng cần lưu ý rằng để một hệ thống được tập trung / phi tập trung không chỉ giới hạn trong kiến trúc kỹ thuật. Điều chúng tôi định nói là một hệ thống có thể được tập trung hoặc phi tập trung về mặt kỹ thuật, nhưng có thể không phải như vậy về mặt logic hay chính trị. Hãy để chúng tôi xem xét những quan điểm để có thể thiết kế một hệ thống một cách chính xác dựa trên yêu cầu:
Kiến trúc kỹ thuật : Một hệ thống có thể được tập trung hoặc phi tập trung từ quan điểm kiến trúc kỹ thuật. Những gì chúng tôi xem xét là có bao nhiêu máy tính vật lý (hoặc các nút) được sử dụng để thiết kế một hệ thống, có bao nhiêu lỗi nút mà nó có thể duy trì trước khi toàn bộ hệ thống gặp sự cố, v.v.
Quan điểm chính trị : Quan điểm này chỉ ra sự kiểm soát mà mộtcá nhân hoặc một nhóm người hoặc một tổ chức nói chung có hệ thống. Nếu các máy tính của hệ thống được điều khiển bởi chúng, thì hệ thống tập trung tự nhiên. Tuy nhiên, nếu không có cá nhân hoặc nhóm cụ thể kiểm soát hệ thống và mọi người đều có quyền bình đẳng trên hệ thống, khi đó nó là hệ thống phi tập trung theo nghĩa chính trị!
Quan điểm logic : Một hệ thống có thể được tập trung về mặt logic hoặc phi tập trung dựa trên cách nó xuất hiện, bất kể nó có là tập trung hoặc phi tập trung về mặt kỹ thuật hoặc chính trị. Một sự thay thế sự tương tự có thể xảy ra nếu bạn cắt một hệ thống theo chiều dọc (nói về máy tính thiết bị) một nửa với mỗi nửa có nhà cung cấp dịch vụ và người tiêu dùng, nếu họ có thể hoạt động như các đơn vị độc lập, họ được phân cấp và tập trung khác. Tất cả các quan điểm đã đề cập ở trên là rất quan trọng trong việc thiết kế một hệ thống cuộc sống và gọi nó là tập trung hoặc phi tập trung. Hãy để chúng tôi thảo luận về một số trong số các ví dụ kết hợp các quan điểm này để xóa bất kỳ sự nhầm lẫn nào bạn có thể có:
- Nếu bạn nhìn vào các công ty, họ có kiến trúc tập trung (một trụ sở chính), về mặt chính trị tập trung (do Giám đốc điều hành hoặc hội đồng quản trị điều hành) và họ cũng được tập trung về mặt logic. (Bạn thực sự không thể tách chúng thành một nửa.)
- Ngôn ngữ giao tiếp của chúng tôi được phân cấp từmọi góc nhìn — về mặt kiến trúc, chính trị, cũng như về mặt logic. Để hai người có thể giao tiếp với nhau khác, nói chung, ngôn ngữ của họ không mang tính chính trị bị ảnh hưởng và cũng không phụ thuộc logic vào ngôn ngữ của giao tiếp của người khác.
- Các hệ thống torrent như BitTorrent cũng phi tập trung từ mọi góc độ. Bất kỳ nút nào cũng có thể nhà cung cấp hoặc người tiêu dùng, vì vậy ngay cả khi bạn cắt hệ thống thành một nửa, nó vẫn duy trì.
- Mặt khác, Mạng phân phối nội dung được phân cấp về mặt kiến trúc, về mặt logic cũng phi tập trung, nhưng tập trung về mặt chính trị vì nó thuộc sở hữu của các công ty. Một ví dụ là Amazon CloudFront.
- Bây giờ chúng ta hãy xem xét blockchain. Mục tiêu của blockchain là để cho phép phân quyền. Nên nó là phân cấp kiến trúc theo thiết kế. Ngoài ra, nó là phi tập trung từ quan điểm chính trị, như không ai kiểm soát nó. Tuy nhiên, nó tập trung về mặt logic, vì ở đó là một trạng thái được thống nhất chung và toàn bộ hệ thống hoạt động như một máy tính toàn cầu duy nhất
Hệ thống tập trung
Như tên cho thấy, một hệ thống tập trung có quyền kiểm soát tập trung với tất cả các cơ quan hành chính. Hệ thống như vậy dễ thiết kế, bảo trì, áp đặt lòng tin và chi phối, nhưng mắc phải nhiều hạn chế cố hữu, như sau:
- Họ có một node trung tâm, vì vậy kém ổn định hơn.
- Chúng dễ bị tấn công hơn và do đó ít được bảo đảm.
- Tập trung quyền lực có thể dẫn đến phi đạo đức các hoạt động.
- Khả năng mở rộng là khó khăn trong hầu hết thời gian.
Một hệ thống tập trung điển hình có thể xuất hiện như trong Hình 1-9
Hình 1-9. Một hệ thống tập trung
Hệ thống phi tập trung
Như tên cho thấy, một hệ thống phi tập trung không có kiểm soát và mọi nút đều có quyền như nhau. Những hệ thống như vậy rất khó để thiết kế, duy trì, chi phối hoặc áp đặt lòng tin. Tuy nhiên, họ không bị những hạn chế của các hệ thống tập trung thông thường. Phi tập trung hệ thống cung cấp những ưu điểm sau:
• Họ không có điểm trung tâm của thất bại, vì vậy nhiều hơn ổn định và có khả năng chịu lỗi chống tấn công, vì không có điểm trung tâm để dễ dàng tấn công và do đó an toàn hơn
• Hệ thống đối xứng với quyền hạn ngang nhau cho tất cả, vì vậy ít phạm vi hoạt động phi đạo đức và thường là dân chủ trong tự nhiên Một hệ thống phi tập trung điển hình có thể xuất hiện như trong Hình 1-10
Hình 1-10. Một hệ thống phi tập trung
Xin lưu ý rằng một hệ thống phân tán cũng có thể được phân cấp. Một ví dụ sẽ là blockchain! Tuy nhiên, không giống như phân phối phổ biến hệ thống, nhiệm vụ không được chia nhỏ và ủy quyền cho các nút, vì không có bậc thầy ai sẽ làm điều đó trong blockchain. Các nút đóng góp không làm việc trên một phần công việc, đúng hơn là các nút quan tâm (hoặc những được chọn một cách ngẫu nhiên) thực hiện toàn bộ công việc. Một phân cấp điển hình và hệ thống phân tán, mà thực chất là một hệ thống ngang hàng, có thể xuất hiện như thể hiện trong hình 1-11
Hình 1-11. Một hệ thống phi tập trung và ngang hang
Các layer của Blockchain
Theo bài viết này, các biến thể blockchain công khai như Ethereum là đang trong quá trình hoàn thiện và xây dựng các ứng dụng phức tạp trên những blockchains này có thể không phải là một ý tưởng hay. Hãy nhớ rằng blockchain là không chỉ là một phần của công nghệ, mà là sự kết hợp của các nguyên tắc kinh doanh, kinh tế học, lý thuyết trò chơi, mật mã và kỹ thuật khoa học máy tính.
Hầu hết các ứng dụng trong thế giới thực có bản chất khá phức tạp, và khuyến khích xây dựng các giải pháp blockchain ngay từ đầu. Mục đích của phần này chỉ để cung cấp cho bạn cái nhìn toàn cảnh về chim của các lớp blockchain khác nhau và nghiên cứu sâu hơn về các nguyên tắc cơ bản cốt lõi trong các chương sau.
Để bắt đầu, chúng ta hãy nhớ lại hiểu biết về ngăn xếp giao thức TCP / IP. Phương pháp phân lớp trong Ngăn xếp TCP / IP thực sự là một tiêu chuẩn để đạt được một hệ thống mở. Đang có các lớp trừu tượng không chỉ giúp hiểu rõ hơn về ngăn xếp mà còn giúp xây dựng các sản phẩm tuân thủ quy tắc để đạt được hệ thống mở. Ngoài ra, việc các lớp trừu tượng với nhau làm cho hệ thống mạnh mẽ hơn và dễ bảo trì. Bất kỳ thay đổi nào đối với bất kỳ lớp nào không ảnh hưởng đến các lớp khác. Một lần nữa, sự tương tự TCP / IP không được nhầm lẫn với các lớp blockchain.
TCP / IP là một giao thức truyền thông mà mọi ứng dụng Internet đều sử dụng và blockchain cũng vậy. Nhập chuỗi khối. Không có tiêu chuẩn toàn cầu được thống nhất nào sẽ tách biệt rõ ràng các thành phần blockchain thành các lớp riêng biệt.Một kiến trúc không đồng nhất nhiều lớp là cần thiết, nhưng hiện tại điều đó vẫn trong tương lai. Vì vậy, chúng tôi sẽ cố gắng hình thành các lớp blockchain để có thể để hiểu công nghệ tốt hơn và xây dựng một phép tương tự so sánh giữa hàng trăm biến thể blockchain / Cryptocurrency ngoài kia trong thị trường. Hãy xem biểu diễn phân lớp, cấp cao của blockchain trong Hình 1-12
Hình 1-12. Nhiều lớp blockchain khác nhau
Bạn có thể tự hỏi tại sao năm lớp và tại sao không chi tiết hơn lớp, hoặc ít lớp hơn. Rõ ràng, không thể có quá nhiều hoặc quá ít các lớp; nó sẽ là sự đánh đổi giữa sự phức tạp, mạnh mẽ, khả năng thích ứng, v.v., để kể tên một số. Mục đích một lần nữa không thực sự là để tiêu chuẩn hóa công nghệ blockchain, nhưng để xây dựng sự hiểu biết tốt hơn. Hãy nhớ rằng tất cả các lớp này đều có mặt trên tất cả các nút. Trong phần sau của bài viết này, chúng tôi sẽ xây dựng một phân cấp ứng dụng từ đầu và học cách blockchain hoạt động trên tất cả các lớp này với một trường hợp sử dụng thực tế.
Application layer
Do các đặc điểm của blockchain, chẳng hạn như tính bất biến của dữ liệu, minh bạch giữa những người tham gia, khả năng phục hồi chống lại các cuộc tấn công của đối thủ vv, có nhiều ứng dụng đang được xây dựng. Các ứng dụng nhất định là chỉ được xây dựng trong lớp ứng dụng, coi như bất kỳ “hương vị” có sẵn nào của blockchain và một số ứng dụng được xây dựng trong lớp ứng dụngvà được đan xen với các lớp khác trong blockchain.
Đây là lý do lớp ứng dụng nên được coi là một phần của blockchain. Đây là lớp mà bạn mã hóa các chức năng mong muốn và tạo ra một ứng dụng cho người dùng cuối. Nó thường liên quan đến một ngăn xếp công nghệ truyền thống để phát triển phần mềm, chẳng hạn như phía máy khách cấu trúc lập trình, tập lệnh, API, khung phát triển, v.v.
Đối với các ứng dụng coi blockchain như một phần mềm phụ trợ, các ứng dụng đó có thể cần được lưu trữ trên một số máy chủ web và điều đó có thể yêu cầu web phát triển ứng dụng, lập trình phía máy chủ và các API, v.v. Tốt nhất, các ứng dụng blockchain tốt không có mô hình máy khách-máy chủ và ở đó không có máy chủ tập trung nào mà khách hàng truy cập, đó chỉ là cách Bitcoin hoạt động.
Bạn có thể đã nghe hoặc đã biết về chuỗi mạng lưới. Ý tưởng là xây dựng các ứng dụng không sử dụng blockchain cho bất cứ thứ gì và mọi thứ, nhưng hãy sử dụng nó một cách khôn ngoan. Nói cách khác, khái niệm này là để đảm bảo rằng việc nâng nặng được thực hiện ở lớp ứng dụng, hoặc cồng kềnh yêu cầu lưu trữ được quan tâm đến ngoài chuỗi để cốt lõi blockchain nhẹ và hiệu quả và lưu lượng truy cập mạng không quá nhiều.
Execution layer
Lớp Thực thi là nơi thực thi các lệnh theo thứ tự Lớp ứng dụng diễn ra trên tất cả các nút trong mạng blockchain. Các hướng dẫn có thể là hướng dẫn đơn giản hoặc một tập hợp nhiều hướng dẫn dưới dạng hợp đồng thông minh . Trong cả hai trường hợp, một chương trình hoặc một tập lệnh cần được thực hiện để đảm bảo thực hiện đúng giao dịch. Tất cả các nút trong mạng blockchain phải thực thi các chương trình / tập lệnh một cách độc lập. Thực thi xác định các chương trình / tập lệnh trên cùng một tập hợp các đầu vào và điều kiện luôn tạo ra cùng một đầu ra trên tất cả các các nút, giúp tránh sự mâu thuẫn. Trong trường hợp của Bitcoin, đây là những tập lệnh đơn giản không phải là Turing- hoàn thành và chỉ cho phép một số tập hợp các hướng dẫn. Ethereum và Mặt khác, Hyperledger cho phép thực thi phức tạp. Ethereum của mã hoặc các hợp đồng thông minh của nó được viết bằng solidity được biên dịch sang Bytecode hoặc Mã máy được thực thi trên Máy ảo Ethereum của chính nó. Hyperledger có một cách tiếp cận đơn giản hơn nhiều cho chaincode thông minh của nó hợp đồng. Nó hỗ trợ chạy các mã máy đã biên dịch bên trong docker hình ảnh và hỗ trợ nhiều ngôn ngữ cấp cao như Java và Go.
Semantic Layer
Lớp ngữ nghĩa là một lớp logic vì có một thứ tự trong giao dịch và khối. Một giao dịch, dù hợp lệ hay không hợp lệ, đều có một bộ hướng dẫn đi qua Lớp thực thi nhưng được xác thực trong Lớp ngữ nghĩa. Nếu đó là Bitcoin, thì liệu một người có đang chi tiêu giao dịch hợp pháp, cho dù đó là một cuộc tấn công chi tiêu gấp đôi, cho dù một được ủy quyền để thực hiện giao dịch này, v.v., được xác thực trong lớp này. Bạn sẽ tìm hiểu trong các chương sau rằng Bitcoin thực sự hiện diện dưới dạng các giao dịch đại diện cho trạng thái hệ thống.
Để có thể chi tiêu một Bitcoin, bạn phải sử dụng một hoặc nhiều giao dịch trước đó và không có khái niệm về Tài khoản . Điều này có nghĩa là khi ai đó thực hiện một giao dịch, họ sử dụng một trong các giao dịch trước đó mà họ đã nhận được ít nhấtsố tiền họ đang chi tiêu bây giờ.
Giao dịch này phải được xác thực bởi tất cả các nút bằng cách duyệt qua các giao dịch trước đó để xem liệu nó có phải là Giao dịch. Mặt khác, Ethereum có hệ thống Tài khoản . Điều này có nghĩa là tài khoản của người thực hiện giao dịch và của một người nhận được cả hai đều được cập nhật.Trong lớp này, các quy tắc của hệ thống có thể được xác định, chẳng hạn như dữ liệu mô hình và cấu trúc. Có thể có những tình huống nhiều hơn một chút phức tạp so với các giao dịch đơn giản.
Các tập lệnh phức tạp là thường được mã hóa thành các hợp đồng thông minh. Trạng thái của hệ thống được cập nhật khi hợp đồng thông minh được gọi khi nhận được một giao dịch. Một hợp đồng thông minh là một loại tài khoản đặc biệt có mã thực thi và các trạng thái riêng tư.
Một khối thường chứa một loạt các giao dịch và một số hợp đồng. Các cấu trúc dữ liệu như cây Merkle được định nghĩa trong lớp với gốc Merkle trong tiêu đề khối để duy trì mối quan hệ giữa các tiêu đề khối và tập hợp các giao dịch trong một khối (thường là Lưu trữ Khóa-Giá trị trên đĩa).
Ngoài ra, các mô hình dữ liệu, chế độ lưu trữ, trong- xử lý dựa trên bộ nhớ / đĩa, v.v. có thể được định nghĩa trong lớp logic này. Ngoài những điều đã nói ở trên, nó là lớp ngữ nghĩa xác định cách các khối được liên kết với nhau. Mọi khối trong một chuỗi khối chứa băm của khối trước đó, tất cả các cách đến khối gốc. Mặc dù trạng thái cuối cùng của blockchain đạt được nhờ những đóng góp từ tất cả các lớp, liên kết của các khối với nhau cần phải được được định nghĩa trong lớp này. Tùy thuộc vào trường hợp sử dụng, bạn có thể muốn viết mã lên một chức năng bổ sung trong lớp này.
Propagation layer
Các lớp trước đó chỉ là một hiện tượng riêng lẻ: không nhiều phối hợp với các nút khác trong hệ thống. Lớp lan truyền là lớp giao tiếp ngang hàng cho phép các nút khám phá từng khác, và nói chuyện và đồng bộ hóa với nhau về trạng thái hiện tại của mạng lưới. Khi một giao dịch được thực hiện, chúng tôi biết rằng giao dịch đó sẽ được phát tới toàn bộ mạng.
Tương tự, khi một nút muốn đề xuất một khối hợp lệ, nó sẽ được truyền ngay lập tức tới toàn bộ mạng để các nút khác có thể xây dựng dựa trên nó, coi nó là khối mới nhất. Vì vậy, giao dịch / khối sự lan truyền trong mạng được xác định trong lớp này, đảm bảo sự ổn định của toàn mạng. Theo thiết kế, hầu hết các blockchain được thiết kế như vậy rằng họ chuyển tiếp một giao dịch / khối ngay lập tức tới tất cả các nút mà họ đang được kết nối trực tiếp với, khi họ biết về một giao dịch / khối mới. Trong mạng Internet không đồng bộ, thường có các vấn đề về độ trễ để truyền tải giao dịch hoặc khối. Một số sự lan truyền xảy ra trong giây và một số mất nhiều thời gian hơn, tùy thuộc vào dung lượng của các nút, băng thông mạng và một số yếu tố khác.
Consensus Layer
Lớp đồng thuận thường là lớp cơ sở cho hầu hết các blockchain các hệ thống. Mục đích chính của lớp này là để tất cả các nút đồng ý trên một trạng thái nhất quán của sổ cái. Có thể có nhiều cách khác nhau để đạt được sự đồng thuận giữa các nút, tùy thuộc vào trường hợp sử dụng.
Sự an toàn và bảo mật của blockchain được khẳng định trong lớp này. Bằng Bitcoin hoặc Ethereum, sự đồng thuận đạt được thông qua các kỹ thuật khuyến khích thích hợp được gọi là “khai thác”. Để một blockchain công khai có thể tự bền vững, cần phải là một số loại cơ chế khuyến khích không chỉ giúp duy trì mạng sống động, nhưng cũng thực thi sự đồng thuận.
Bitcoin và Ethereum sử dụng một Cơ chế đồng thuận Proof of Work (PoW) để chọn ngẫu nhiên một nút có thể đề xuất một khối. Sau khi khối đó được đề xuất và phổ biến cho tất cả , họ kiểm tra xem nó có phải là một khối hợp lệ với tất cả các giao dịch hợp pháp hay không và câu đố PoW đã được giải đúng cách; họ thêm khối này vào bản sao của chính blockchain và xây dựng thêm trên đó. Có nhiều sự khác biệt các biến thể của giao thức đồng thuận như Proof of Stake (PoS), PoS được phân định (dPoS), Khả năng chịu lỗi Byzantine Thực tế (PBFT), v.v., chúng tôi sẽ trình bày rất chi tiết trong các chương sau
Hạn chế của hệ thống tập trung
Nếu bạn lướt nhanh qua bối cảnh phát triển phần mềm, bạn sẽ thấy rằng nhiều giải pháp phần mềm có thiết kế tập trung. Lý do là không chỉ vì chúng dễ phát triển và bảo trì, mà bởi vì chúng tôi đã quen với thiết kế như vậy để có thể tin tưởng vào hệ thống. Chúng tôi luôn cần một bên thứ ba đáng tin cậy có thể đảm bảo rằng chúng tôi không bị lừa dối hoặc trở thành nạn nhân của một vụ lừa đảo. Nếu không có mối quan hệ kinh doanh từ trước, rất khó để giao dịch với ai đó hoặc thậm chí mở rộng quy mô. Một người có thể sẽ không kinh doanh với một người mà họ chưa từng quen biết. Hãy để chúng tôi lấy một ví dụ để hiểu nó tốt hơn. Hôm nay khi chúng tôi đặt hang một cái gì đó từ Amazon, chúng tôi cảm thấy an toàn và đảm bảo về việc giao hàng.
Người sản xuất mặt hàng là ai đó và người mua là người khác. Vậy thì Amazon đang đóng vai trò gì ở đây? Nó ở đó như một người ban hành hoạt động như một trung gian đáng tin cậy và cũng để thực hiện một số
Giao dịch. Người mua tin tưởng người bán nơi mà mối quan hệ tin cậy thực sự là được áp đặt bởi các bên thứ ba đáng tin cậy như vậy. Những gì blockchain đề xuất là, trong kỷ nguyên kỹ thuật số hiện đại, chúng tôi không thực sự cần một bên thứ ba ở giữa để áp đặt niềm tin và công nghệ đã đủ trưởng thành để xử lý nó. Trong blockchain, niềm tin là một phần vốn có của mạng theo mặc định, mà chúng tôi sẽ khám phá thêm trong các chương sắp tới. Hãy để chúng tôi nhanh chóng tìm hiểu một vài nhược điểm của hệ thống tập trung thông thường hệ thống:
- Vấn đề về niềm tin
- Vấn đề an ninh
- Vấn đề về quyền riêng tư — quyền riêng tư của việc bán dữ liệu đang bị phá hoại
- Yếu tố chi phí và thời gian cho các giao dịch
Một số ưu điểm của hệ thống phi tập trung so với tập trung hệ thống có thể là:
- Loại bỏ các trung gian
- Xác minh giao dịch chính hãng và dễ dàng hơn
- Tăng cường bảo mật với chi phí thấp hơn
- Minh bạch hơn
- Phi tập trung và bất biến
Sự chấp nhận của Blockchain cho đến nay
Blockchain xuất hiện cùng với Bitcoin, một loại tiền điện tử kỹ thuật số, vào năm 2009 thông qua một danh sách gửi thư đơn giản. Ngay sau khi nó được tung ra, mọi người có thể nhận ra tiềm năng thực sự ngoài tiền điện tử. Một số công ty đã đưa ra các hương vị khác nhau của các dịch vụ blockchain như Ethereum, Hyperledger, v.v … Microsoft và IBM đã đưa ra các dịch vụ SaaS (Phần mềm như một dịch vụ) trên nền tảng đám mây Azure và Bluemix của họ, tương ứng. Khởi đầu khác- up đã được hình thành và nhiều công ty thành lập đã sử dụng blockchaincác sáng kiến tập trung vào giải quyết một số vấn đề kinh doanh không
dễ dàng giải quyết trước đây. Đã quá muộn để chỉ nói rằng blockchain có tiềm năng to lớn phá vỡ hầu hết mọi ngành theo cách này hay cách khác; cuộc cách mạng đã bắt đầu. Nó đã tác động rất lớn đến thị trường dịch vụ tài chính. Rất khó để đặt tên cho một ngân hàng hoặc tổ chức tài chính toàn cầu không khám phá chuỗi khối.
Ngoài thị trường tài chính, các sáng kiến đã đã / đang được thực hiện trong các lĩnh vực như truyền thông và giải trí, kinh doanh năng lượng, thị trường dự đoán, chuỗi bán lẻ, hệ thống phần thưởng khách hàng thân thiết, bảo hiểm, hậu cần và chuỗi cung ứng, hồ sơ y tế, và cả các ứng dụng của chính phủ và quân đội. T
heo bài viết này, tình hình hiện nay là rất nhiều công ty khởi nghiệp và các công ty có thể thấy cách một hệ thống dựa trên blockchain thực sự có thể giải quyết một số khu vực đau và trở nên có lợi theo nhiều cách. Tuy vậy,thiết kế loại giải pháp blockchain phù hợp là khá khó khăn. Ở đó là một số ý tưởng thực sự tuyệt vời cho một sản phẩm hoặc giải pháp dựa trên blockchain, nhưng việc xây dựng hoặc thực hiện chúng cũng khó như nhau.
Có một số trường hợp sử dụng chỉ có thể được xây dựng trên một blockchain công khai. Thiết kế một blockchain tự bền vững với một hệ sinh thái khai thác phù hợp là rất khó, và khi nói đến các blockchain công khai hiện có để xây dựng ứng dụng tiền điện tử không có gì khác ngoài Ethereum. Cho dù một ứng dụng blockchain chỉ được xây dựng trong Lớp ứng dụng và sử dụng các lớp bên dưới như chúng vốn có hoặc ứng dụng cần được xây dựng từ dưới lên, là một cái gì đó khó quyết định. Có vài những thách thức kỹ thuật cũng vậy.
Blockchain vẫn đang phát triển và có thể mất vài năm nữa để áp dụng chính thống. Tính đến ngày hôm nay, có nhiều đề xuất để giải quyết các vấn đề về khả năng mở rộng của blockchain. Chúng tôi sẽ cố gắng xây dựng sự hiểu biết vững chắc về tất cả những quan điểm này trong toàn bộ cuốn sách này. Còn bây giờ, hãy cùng chúng tôi xem một số công dụng và trường hợp sử dụng cụ thể như sau phần
Các trường hợp sử dụng và sử dụng Blockchain
Trong phần này, chúng ta sẽ xem xét một số sáng kiến đã được được thực hiện trong các ngành như tài chính, bảo hiểm, ngân hàng, chăm sóc sức khỏe, chính phủ, chuỗi cung ứng, IoT (Internet of Things), phương tiện truyền thông và giải trí để đặt tên cho một vài. Tuy nhiên, khả năng là vô hạn!
Một nền kinh tế chia sẻ thực sự, rất khó đạt được ở chế độ tập trung có thể sử dụng công nghệ blockchain (ví dụ: peer-to-peer phiên bản của Uber, AirBNB). Nó cũng có thể cho phép công dân sở hữu nhận dạng (Nhận dạng kỹ thuật số tự chủ quyền) và kiếm tiền từ dữ liệu của riêng họ sử dụng công nghệ này. Bây giờ, chúng ta hãy xem xét một số trường hợp sử dụng.
Bất kỳ loại tài sản hoặc tài sản nào, dù là vật chất hay kỹ thuật số, chẳng hạn như máy tính xách tay, điện thoại di động, kim cương, ô tô, bất động sản, đăng ký điện tử, tệp kỹ thuật số, vv có thể được đăng ký trên blockchain. Điều này có thể kích hoạt các giao dịch tài sản này từ người này sang người khác, duy trì nhật ký giao dịch và kiểm tra tính hợp lệ hoặc quyền sở hữu. Ngoài ra, các dịch vụ công chứng, chứng minh sự tồn tại, các chương trình bảo hiểm phù hợp và nhiều cách sử dụng khác như vậy các trường hợp có thể được phát triển.
Có nhiều trường hợp sử dụng tài chính đang được phát triển trên blockchain, chẳng hạn như thanh toán xuyên biên giới, chia sẻ hệ thống giao dịch, lòng trung thành và phần thưởng, Biết bạn Khách hàng (KYC) giữa các ngân hàng, v.v. Cung cấp tiền xu ban đầu (ICO) là một trong những trường hợp sử dụng phổ biến nhất tính đến thời điểm này viết.
ICO là cách tốt nhất để tìm nguồn cung ứng cộng đồng hiện nay bằng cách sử dụng tiền điện tử làm tài sản kỹ thuật số. Một đồng xu trong một ICO có thể được coi như một chứng khoán kỹ thuật số trong một doanh nghiệp, rất dễ mua và giao dịch Blockchain có thể được sử dụng để kích hoạt “Trí tuệ of Crowds ”để dẫn đầu và định hình doanh nghiệp, các nền kinh tế và các hiện tượng quốc gia khác bằng cách sử dụng trí tuệ tập thể! Kinh tế tài chính dự báo dựa trên sự khôn ngoan của đám đông, phi tập trung thị trường dự đoán, bỏ phiếu phi tập trung, cũng như giao dịch cổ phiếu có thể được thực hiện trên blockchain.
Quy trình xác định tiền bản quyền âm nhạc có luôn luôn phức tạp. Hỗ trợ Internet dịch vụ phát trực tuyến âm nhạc tạo điều kiện cho thị trường cao hơn thâm nhập, nhưng làm cho việc xác định tiền bản quyền nhiều hơn phức tạp. Mối quan tâm này có thể được giải quyết khá nhiều bằng blockchain bằng cách duy trì một sổ cái công khai về âm nhạc thông tin về quyền sở hữu cũng như được ủy quyền phân phối nội dung truyền thông.
Đây là kỷ nguyên IoT, với hàng tỷ thiết bị IoT ở khắp mọi nơi và nhiều hơn nữa để tham gia hồ bơi. Toàn bộ một loạt các sản phẩm, mô hình và thông tin liên lạc khác nhau các giao thức gây khó khăn cho việc có một hệ thống kiểm soát các thiết bị và cung cấp một nền tảng trao đổi dữ liệu. Đây cũng là một khu vực mà blockchain có thể được sử dụng để xây dựng một mạng ngang hàng phi tập trung- hệ thống ngang hàng để các thiết bị IoT giao tiếp với nhau.
ADEPT (Phân cấp tự trị Đo từ xa ngang hàng) là một sáng kiến chung của IBM và Samsung đã phát triển một nền tảng sử dụng các yếu tố của thiết kế cơ bản của Bitcoin để xây dựng một mạng phân tán các thiết bị — một KHÔNG ĐƯỢC. ADEPT sử dụng ba giao thức: BitTorrent cho tệp chia sẻ, Ethereum cho các hợp đồng thông minh và TeleHash để nhắn tin ngang hàng trong nền tảng. IOTA nền tảng là một sáng kiến khác như vậy
Trong các lĩnh vực chính phủ, blockchain cũng có lấy đà. Có những trường hợp sử dụng mà phân cấp kỹ thuật là cần thiết, nhưng về mặt chính trị nên được quản lý bởi các chính phủ: đăng ký đất đai, đăng ký và quản lý phương tiện, Bầu cử điện tử, v.v. là một số trường hợp sử dụng tích cực. Chuỗi cung ứng là một khu vực khác, nơi có một số trường hợp sử dụng tuyệt vời chuỗi khối. Chuỗi cung ứng luôn có xu hướng tranh chấp trên toàn cầu, vì luôn khó duy trì tính minh bạch trong các hệ thống này.
