Sách trắng Bitcoin là gì?

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giải thích đơn giản về sách trắng Bitcoin giúp bạn có thể hiểu hơn về nó. Sách trắng Bitcoin hay còn có tên gọi tiếng anh là “Bitcoin white paper” được xuất bản vào tháng 10 năm 2008, bởi một cá nhân hoặc một nhóm dưới tên Satoshi Nakamoto, sách trắng Bitcoin đã đặt nền móng cho sự thay đổi cơ bản trong việc thực hiện thanh toán toàn cầu, và chuyển đổi toàn bộ ngành công nghiệp về mặt quản lý dữ liệu.

• Bitcoin được giới thiệu với thế giới như một loại tiền kỹ thuật số trong bài báo có tên là: “Bitcoin: Hệ thống tiền mặt điện tử ngang hàng”

• Sách trắng Bitcoin chỉ dài 9 trang, và là một đề xuất cho một hệ thống giao dịch điện tử không đáng tin cậy.

• Mạng Bitcoin tạo ra cấu trúc để thực hiện thanh toán mà không cần bên thứ ba đáng tin cậy đóng vai trò trung gian.

• Sách trắng Bitcoin cố gắng dịch bằng ngôn ngữ đơn giản các khái niệm công nghệ phức tạp thành thuật ngữ dễ hiểu.

Khám phá cơ bản công nghệ được nêu trong sách trắng Bitcoin

Sách trắng Bitcoin ban đầu được xuất bản vào ngày 31 tháng 10 năm 2008 bởi một cá nhân hoặc một nhóm người tự gọi mình là Satoshi Nakamoto trong danh sách gửi thư mật mã trên nền tảng có tên Metzdowd. Các lý thuyết hoang đường xung quanh danh tính thực sự của người tạo ra Bitcoin đã gây nên rất nhiều tranh cãi, một số cá nhân nổi tiếng trong thế giới tiền điện tử đã tự nhận mình là Satoshi Nakamoto hoặc biết họ.

Khái niệm đằng sau Bitcoin dựa trên mật mã, việc nghiên cứu các công nghệ truyền thông an toàn và phát triển các giao thức ngăn chặn công chúng hoặc bên thứ ba đọc thông tin cá nhân.

Trừu tượng

Phần mở đầu trên trang đầu tiên của Sách trắng Bitcoin là phần tóm tắt của ấn phẩm chứa phần tóm tắt mô tả nội dung và mục đích của sách trắng Bitcoin.

Về cơ bản, mục đích của Bitcoin là phát triển công nghệ máy tính để cho phép nhiều bên gửi thanh toán trực tuyến trực tiếp cho nhau (“hệ thống tiền mặt ngang hàng”) mà không yêu cầu tổ chức tài chính như ngân hàng đứng ra làm trung gian giao dịch. Đầu tiên và quan trọng nhất, không cần phải nói rằng: hệ thống cơ bản cho các giao dịch như vậy sẽ cần phải đáp ứng một số yêu cầu bảo mật.

Vì giao dịch được đề xuất là không dùng tiền mặt, và được thực hiện trực tuyến nên vấn đề chi tiêu gấp đôi sẽ cần được giải quyết. Chi tiêu gấp đôi là điểm yếu tiềm tàng trong hệ thống tiền kỹ thuật số, và cũng là khả năng cùng một đơn vị giá trị (mã thông báo) có thể được chi gấp đôi nếu ai đó sao chép hoặc làm sai lệch mã thông báo.

Các điều kiện tiên quyết để loại hệ thống tiền mặt phi tập trung này hoạt động đó là:

• Hợp tác giữa các bên vận hành hệ thống (cấu trúc mạng)
• Đảm bảo các hồ sơ trước đó không bao giờ có thể thay đổi (bất biến)
• Thỏa thuận về hiệu lực của giao dịch theo các quy tắc nhất định (đồng thuận)

Nói cách khác: tất cả các bên cần phải thống nhất các quy tắc và hợp tác theo các quy tắc đó, đồng thời đảm bảo hồ sơ có giá trị theo các quy tắc đã thỏa thuận này sẽ không thể thay đổi được.

Giới thiệu – Bitcoin đến từ đâu?

Đoạn giới thiệu của sách trắng Bitcoin nêu rõ lý do tại sao người sáng tạo cho rằng: ngay từ đầu cần phải có một hệ thống tiền mặt không cần sự tin cậy bên thứ 3 can thiệp. Lý do chính được nêu là: “hệ thống thanh toán truyền thống được sử dụng trong môi trường thương mại hoạt động thông qua các tổ chức tài chính như ngân hàng có một số sai sót”.

Thứ nhất, các khoản thanh toán truyền thống thường liên quan đến chi phí giao dịch và hòa giải cao. Điều này có thể phát sinh nếu có tranh chấp về một giao dịch, chẳng hạn như nếu một giao dịch cần được hủy bỏ.

Thứ hai, hệ thống thanh toán truyền thống dễ bị lừa đảo.

Thứ ba, chúng luôn yêu cầu một bên thứ ba đáng tin cậy để làm trung gian cho các giao dịch. Sách trắng Bitcoin đề xuất một hệ thống trong đó các bên thứ ba nếu có. Chẳng hạn như dịch vụ ký quỹ cho các bên giao dịch chính, có thể dễ dàng triển khai nhưng chỉ khi cần thiết bằng cách kích hoạt một số loại hành động được mã hóa.

Giao dịch

Một đồng xu điện tử về cơ bản là một chuỗi bao gồm các chữ ký số. Tiền điện tử thực chất là những dòng mã máy tính được bảo vệ tồn tại liên quan đến dòng mã trước đó. Bạn không thể cầm tiền điện tử trên tay giống như tiền truyền thống, chúng chỉ tồn tại trên trực tuyến.

Giả sử chủ sở hữu Bitcoin muốn thực hiện giao dịch. Nếu chủ sở hữu kích hoạt giao dịch để chuyển đồng xu cho chủ sở hữu tiếp theo, thì giá trị Bitcoin này sẽ được phát lên mạng.

Chủ sở hữu kích hoạt việc chuyển xu cho chủ sở hữu tiếp theo bằng cách: ký điện tử vào hàm băm đây được coi như là dấu vân tay kỹ thuật số duy nhất của giao dịch trước đó để mã hóa hàm băm. Mã hóa đằng sau Bitcoin sử dụng hai khóa liên quan đến toán học trong đó bao gồm: “khóa chung và khóa riêng”. Chúng có sự liên quan nhưng không giống nhau.

Cần có khóa chung để mã hóa giao dịch cùng với khóa riêng của chủ sở hữu để tạo chữ ký số. Khoá chung nó giống với số tài khoản ngân hàng, trong khi khóa riêng thì nó giống với mật khẩu truy cập vào tài khoản ngân hàng của bạn. Do đó, khóa chung cũng là địa chỉ của người nhận mà chủ sở hữu muốn gửi Bitcoin tới đến người muốn chuyển.

Cần có khóa chung để mã hóa giao dịch cùng với khóa riêng của chủ sở hữu để tạo chữ ký số. Thông tin này được thêm vào phần cuối của đồng xu.

Đương nhiên, chủ sở hữu tiếp theo đó chính là người nhận muốn đảm bảo rằng: số tiền gửi cho họ chưa được chi tiêu trước đó trong giao dịch trước đó. Cách duy nhất có thể đảm bảo chắc chắn điều này là mạng lưới phải đồng ý về tất cả các giao dịch được thực hiện trước đó theo thứ tự chúng đã được thực hiện.

Thứ tự hợp lệ của tất cả các giao dịch trong mạng lưới phải được công bố công khai, để mọi người biết điều gì là hợp lệ. Và để làm được điều này, mạng lưới cần phải có sự thống nhất về các quy tắc áp dụng cho điều gì là hợp lệ.

Mỗi người nhận giao dịch muốn có bằng chứng tại thời điểm họ nhận được giao dịch, thì phần lớn mạng lưới phải đồng ý chính người nhận là người đầu tiên nhận được giao dịch này, và không có người nhận nào khác nhận được giao dịch tương tự trước đó.

Máy chủ dấu thời gian

Phần này của sách trắng Bitcoin mô tả cách Satoshi Nakamoto đề xuất mạng Bitcoin sử dụng “máy chủ dấu thời gian phân tán” để chứng minh giao dịch theo thứ tự nào được tạo ra. Điều đó có nghĩa là gì?

Mạng Bitcoin chạy trên một hệ thống máy tính phân tán. Tất cả các quy trình máy tính trong mạng chạy đồng thời trên hàng trăm, hàng nghìn máy tính. Tức là các “nút” nằm ở các quốc gia khác nhau được phân bổ trên toàn thế giới. Tất cả các máy tính này, sẽ được kết nối với nhau và bất kỳ ai có thiết bị phù hợp đều có thể thiết lập máy tính để tham gia.

Càng nhiều máy tính trong mạng thì càng có nhiều bản sao hồ sơ, khiến hệ thống càng trở nên an toàn hơn. Rõ ràng, gần như không thể đánh cắp hoặc phá hủy đồng thời các bản ghi từ hàng nghìn máy tính cùng một lúc. Do đó hệ thống sẽ an toàn, miễn là phần lớn các bên vận hành máy tính đều đồng ý chung về “chuỗi” bản ghi dữ liệu dài nhất có chuỗi khối “hợp lệ”.

Các giao dịch được nhóm thành các khối sẽ chứa một số giao dịch và thông tin về khối trước đó. Máy chủ dấu thời gian, đây là một phần mềm thêm dấu thời gian vào hàm băm của một khối cùng lúc trên tất cả hàng trăm, hàng nghìn máy tính trong mạng.

Dấu thời gian cung cấp bằng chứng cho thấy dữ liệu rõ ràng phải tồn tại tại thời điểm này, và mọi dấu thời gian đều bao gồm dấu thời gian trước đó trong hàm băm của nó. Bằng cách này, một chuỗi được hình thành với mỗi dấu thời gian bổ sung củng cố các dấu thời gian trước đó. Hãy nghĩ về sự tương tự của những con búp bê xếp chồng của Nga, một con búp bê nhỏ bên trong một con búp bê lớn hơn bên trong một con búp bê lớn hơn cứ như vậy tiếp diễn, giao dịch Bitcoin trông giống như vậy.

Bằng chứng làm việc 

Thực tế là mạng đánh dấu thời gian chung do Satoshi đề xuất trong Sách trắng Bitcoin ban đầu đã được triển khai dưới dạng mạng máy tính ngang hàng sử dụng thuật toán “Proof of Work” trong một quy trình được gọi là khai thác Bitcoin để tạo ra một lịch sử thực tế không thể thay đổi của giao dịch.

Theo nghĩa rộng nhất, “Proof of Work” là việc giải quyết một nhiệm vụ có độ khó vừa phải của người dùng máy tính trên máy tính của họ. Nhiệm vụ này, đáp ứng các yêu cầu nhất định đã đặt ra và vốn rất khó thực hiện. Ban đầu, “Proof of Work” như một phương pháp được phát minh để hạn chế việc gửi email spam. Bằng cách yêu cầu người gửi email thực hiện một số nhiệm vụ nhỏ (“công việc”) trước khi họ có thể gửi email, điều này nhằm đảm bảo sẽ không có hàng loạt email được gửi đi theo dạng Spam.

Trong mạng lưới Bitcoin, nhiệm vụ tương đối khó này đã phát triển thành việc giải một câu đố về mật mã. Một số thông tin giao dịch được nhóm lại thành một khối. Một khối sẽ chứa các dữ liệu bao gồm: dấu thời gian, danh sách các giao dịch, bằng chứng và hàm băm của khối trước đó cũng như thông tin khác. Một số được gọi là nonce (1 “số được sử dụng 1 lần”) được thêm vào khối này để băm nó.

Các nút (máy tính) trong mạng lưới Bitcoin các “thợ đào” bây giờ bắt đầu quét, kiểm tra và loại bỏ hàng triệu nonces mỗi giây để tìm ra một số nonce đáp ứng mục tiêu mà mạng đặt ra tại thời điểm khối (nhóm giao dịch). Họ thực hiện “công việc” này cho đến khi tìm thấy giá trị mang lại cho hàm băm của khối mức độ khó cần thiết, bắt đầu bằng một số bit 0.

Khi người khai thác tìm thấy giá trị như vậy, nó sẽ được phát đến các nút khác trong mạng, được xác thực và một khối mới hợp lệ đã được tìm thấy và thêm vào chuỗi khối. Không thể thực hiện thay đổi nào đối với một khối, trừ khi công việc được thực hiện lại

Bạn có thể xem tất cả các giao dịch chuỗi khối Bitcoin trên Blockexplorer . Khối hợp lệ sẽ trông như tấm hình bên dưới:

Tốc độ thêm các khối mới tùy thuộc vào số lượng người tham gia trong mạng đang thực hiện xác thực hoặc mức độ sử dụng sức mạnh tính toán. Nếu có quá nhiều khối được tạo trong vòng một giờ, thì độ phức tạp của nhiệm vụ giải đố, thì “độ khó” sẽ tăng lên nhằm cố tình trì hoãn việc tạo khối mới. Chuỗi khối hợp lệ là chuỗi dài nhất, và có sức mạnh tính toán lớn nhất được đầu tư vào chuỗi này bởi những người tham gia mạng trung thực.

Mạng lưới

Phần tiếp theo của sách trắng Bitcoin phác thảo quy trình giao dịch.

Người gửi gửi một giao dịch được phát tới tất cả những người tham gia trong mạng (mặc dù không phải tất cả các giao dịch đều cần đến được tất cả các nút). Mỗi nút tham gia tập hợp các giao dịch mới thành một khối, và cố gắng tìm Bằng chứng công việc cho nó.

Sau khi được tìm thấy, nếu giao dịch chưa được chi tiêu trước đó (chi tiêu gấp đôi), thì khối mới sẽ lại được phát tới mạng lưới Bitcoin và được các máy tính khác đang tạo giao dịch mới chấp nhận là hợp lệ (hoặc bị từ chối). Bằng cách sử dụng hàm băm của khối hợp lệ cuối cùng, thì chuỗi dài nhất trong blockchain được coi là chuỗi chính xác.

Có thể xảy ra trường hợp hai nút đồng thời phát các phiên bản khác nhau của khối tiếp theo vào mạng lưới Bitcoin. Do đó, các nút khác sẽ nhận được phiên bản này trước hoặc phiên bản kia. Trong trường hợp này, các nút sẽ chuyển sang chuỗi dài nhất. Nếu một nút không nhận được một khối, nó sẽ yêu cầu khối bị thiếu sau khi nhận ra rằng nó đã bỏ sót khối đó.

Khích lệ

Để khuyến khích các nút máy tính tham gia vào mạng lưới Bitcoin, Satoshi Nakamoto đã đề xuất rằng: các nút cung cấp sức mạnh tính toán sẽ được thưởng nếu chúng là nút đầu tiên tạo khối. Người dùng mạng Bitcoin sẽ trả chi phí giao dịch, sau này phí này sẽ trở thành phần thưởng duy nhất khi có đủ số tiền được lưu hành.

Vì sẽ cần một lượng sức mạnh tính toán khổng lồ để tạo gian lệnh mạng lưới Bitcoin nên các nút có nhiều khả năng trung thực hơn là có ý gian lệnh trong mạng lưới. Lý do là việc đầu tư sức mạnh tính toán vào việc khai thác, và tạo ra đồng tiền mới sẽ mang lại lợi nhuận cao hơn so với việc đầu tư tiền vào việc giành quyền kiểm soát mạng lưới. Hãy nhớ rằng: không có công ty hay cá nhân nào chịu trách nhiệm điều hành mạng lưới Bitcoin. Thay vào đó, nó được vận hành và xác minh bởi một cộng đồng lớn các máy tính độc lập.

Lấy lại dung lượng ổ đĩa

Vì chuỗi khối Bitcoin là bất biến và không bao giờ có thể thay đổi, nên rõ ràng nó sẽ tăng kích thước để đạt đến điểm cần lượng lớn bộ nhớ để lưu trữ. Trong sách trắng Bitcoin người ta cho rằng: một tiêu đề khối duy nhất không chứa giao dịch nào sẽ có kích thước xấp xỉ khoảng 80 byte.

Để giải quyết vấn đề về bộ nhớ cần thiết, Satoshi Nakamoto đề xuất rằng: một khi giao dịch được “chôn” dưới đủ số khối, các giao dịch đã sử dụng trước đó có thể bị “loại bỏ” để tiết kiệm dung lượng ổ đĩa.

Để đảm bảo các cấu trúc mật mã, thì hàm băm sẽ không bị phá vỡ. Sách trắng bitcoin đề xuất giảm tất cả các giao dịch thành một hàm băm duy nhất, hàm băm gốc có thể được thực hiện một cách hiệu quả bằng cách sử dụng cây Merkle.

Cây Merkle hay cây băm, được đặt theo tên của nhà khoa học Ralph Merkle, là một cấu trúc dữ liệu dựa trên hàm băm trong mật mã và khoa học máy tính. Cấu trúc này gán dữ liệu cho một khóa. Một ví dụ đơn giản về khái niệm này đó là: quay số nhanh trên điện thoại, mỗi số điện thoại được gán cho mỗi phím theo cấu trúc dựa trên hàm băm. Trong mạng lưới Bitcoin, cây Merkle được sử dụng để xác minh dữ liệu một cách hiệu quả, vì hàm băm được sử dụng thay vì tệp thông tin hoàn chỉnh.

Cây Merkle thường sử dụng cấu trúc cây nhị phân, nghĩa là mỗi nút có tối đa hai nút con, nhưng cũng có thể sử dụng mức đầu ra cao hơn. Giá trị băm gốc là giá trị băm cao nhất trong cấu trúc dữ liệu dựa trên hàm băm, và là một phần của tiêu đề khối. Nó sẽ đảm bảo những giao dịch nào có mặt.

Vào thời điểm xuất bản sách trắng Bitcoin năm 2008, người ta ước tính rằng: sẽ cần ít nhất 4,2 MB (megabyte) bộ nhớ lưu trữ mỗi năm. Điều này dựa trên giả định các khối được tạo ra cứ sau mười phút, và mỗi khối bằng 80 byte. Mỗi giờ, số tiền này sẽ bằng 80 nhân với 6, sau đó nhân với chi phí mỗi ngày và sau đó nhân với chi phí mỗi năm, tức là tương đương với 80b nhân (6X24) nhân với 365.

Các hệ thống máy tính thông thường được bán với RAM 2GB (gigabyte) vào năm 2008. Tại thời điểm này, Định luật Moore dự đoán mức tăng trưởng là 1,2GB mỗi năm, trong sách trắng Bitcoin người ta cho rằng: việc lưu trữ sẽ không trở thành vấn đề, ngay cả khi tiêu đề khối được để được lưu giữ trong ký ức.

Xác minh thanh toán đơn giản

Các khoản thanh toán trong mạng Bitcoin cũng có thể được xác minh mà không cần người dùng chạy nút đầy đủ trong mạng lưới bằng cách: xây dựng triển khai Bitcoin dựa trên việc kết nối với nút đầy đủ đáng tin cậy và chỉ tải xuống các tiêu đề khối.

Sau khi quá trình tải xuống hoàn tất, máy khách sẽ xác minh kết nối chính xác của các tiêu đề chuỗi và mức độ khó vừa đủ để đảm bảo rằng đó là chuỗi khối chính xác. Cuối cùng, các bản sao của giao dịch cùng với nhánh Merkle liên kết chúng với khối chính xác tương ứng được cung cấp làm bằng chứng cho việc đưa vào.

Miễn là các nút trung thực kiểm soát mạng, và bạn đang kết nối với một nút được biết là đáng tin cậy thì việc xác minh này là đáng tin cậy. Tuy nhiên, để đảm bảo các giao dịch không bị kẻ tấn công giả mạo trên chuỗi không hợp lệ, thì Satoshi Nakamoto đề xuất các doanh nghiệp sử dụng Bitcoin để thanh toán thường xuyên nên chạy các nút riêng của họ để tăng tốc độ và tăng cường bảo mật.

Nói một cách rất đơn giản, điều này có nghĩa là bạn không cần toàn bộ bản ghi của chuỗi để xác minh giao dịch là chính xác. Bạn chỉ cần tải xuống một nhánh của cây merkle và kiểm tra xem nó có cùng hàm băm gốc hay không.

Kết hợp và chia tách giá trị

Các bài học đằng sau Bitcoin cũng áp dụng cho các giao dịch có nhiều đầu vào và đầu ra, tương tự như nếu bạn cần chi 35 xu, bạn cần kết hợp 20 xu, 10 xu và 5 xu. Trong mạng lưới Bitcoin, các giao dịch có thể có nhiều đầu vào và đầu ra cho phép phân chia và kết hợp giá trị.

Sự riêng tư

Các ngân hàng truyền thống đảm bảo tính riêng tư của giao dịch bằng cách hạn chế thông tin về giao dịch đối với các bên liên quan, bao gồm cả bên thứ ba trung gian. Mặt khác, mạng lưới Bitcoin thông báo tất cả các giao dịch một cách công khai. Mọi người đều có thể thấy ai đó đang gửi giao dịch, nhưng giao dịch đó không thể liên kết với bất kỳ ai vì không ai biết các bên thực hiện là ai, điều này cho chúng ta thấy tính ẩn danh mà Bitcoin mang lại cho người dùng.

Người dùng tự nhận dạng mình trong mạng lưới bằng khóa chung, nhưng cũng cần có khóa riêng để truy cập vào giao dịch đó. Do đó, sách trắng Bitcoin khuyến nghị nên sử dụng cặp khóa mới cho mỗi giao dịch, để đảm bảo các giao dịch không thể bị theo dõi hoặc liên kết với một chủ sở hữu chung.

Tính toán

Cuối cùng, Satoshi Nakamoto muốn minh họa khả năng mạng lưới Bitcoin sẽ bị những kẻ lừa đảo tấn công thành công. Phần này của báo cáo chính thức chứa các tính toán để cho thấy mức độ phức tạp của kẻ tấn công khi bắt đầu một chuỗi mới cạnh tranh với chuỗi hợp lệ. Vì các nút trung thực sẽ không chấp nhận giao dịch khớp, nên kẻ lừa đảo sẽ cần phải chạy đua với chuỗi hợp lệ và sử dụng lượng sức mạnh tính toán khổng lồ để bắt kịp và khả năng chúng hòa vốn là rất nhỏ.

Phần kết luận

Bitcoin là một hệ thống ngang hàng để chuyển tiền điện tử, không cần bên thứ ba đáng tin cậy để đứng ra xác thực giao dịch. Bitcoin sử dụng Bằng chứng công việc để ghi lại lịch sử giao dịch công khai và có độ an toàn cao trước các cuộc tấn công miễn là các nút trung thực kiểm soát phần lớn sức mạnh tính toán. Mạng lưới Bitcoin được tạo thành từ các nút cần ít sự phối hợp, và có thể tham gia và rời đi theo ý muốn, và chỉ chấp nhận các khối hợp lệ trong khi từ chối các khối không hợp lệ dựa trên cơ chế đồng thuận.