Bài tập lớn cơ sơ an toàn thông tin Blockchain PTIT học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Tìm hi ểu v ềcơng ngh ệchu ỗi kh ối (Blockchain) và các ứn g
d ụng. Kh ảo sát các n ền t ảng ch ạy công ngh ệchu ỗi kh ối và
cài đ
ặ t th ửnghi ệm 1 n ền t ảng công ngh ệchu ỗi kh ối


LỜ
I NÓI ĐẦU
Khi th ếgi ới hi ện đại đa ng h ướng t ới s ốhóa ở m ọi khía c ạnh v ới vi ệc t ạo
ra m ột s ốl ượng l ớn các h ồs ơ, ch ứng ch ỉ k ỹthu ật s ốnh ưch ứng ch ỉ giáo d ục,
gi ấy khai sinh, gi ấy khai t ử, gi ấy phép lái xe, h ồs ơs ức kh ỏe, h ồs ơđăn g ký tài
s ản, quy ền s ửd ụng đất , các th ỏa thu ận, giao d ịch, … y ếu t ốb ảo m ật và tính xác
th ực c ủa thông tin, qu ản lý thông tin được đặt lên hàng đầu . V ới kh ản ăng chia
s ẻ thông tin, d ữli ệu minh b ạch, ti ết ki ệm không gian l ưu tr ữvà b ảo m ật cao,
Blockchain có l ẽlà m ột trong nh ững công ngh ệđột phá để qu ản lý và l ưu tr ữtài
li ệu và các h ồs ơkhác. Nó có th ểcung c ấp m ột n ền t ảng mang tính cách m ạng
cho l ĩnh v ực tài chính, s ản xu ất kinh doanh, giáo d ục và các c ơquan chính ph ủ
để gi ữcho d ữli ệu nh ạy c ảm được an toàn và b ảo m ật.


I.

GI ỚI THI ỆU V Ề CÔNG NGH Ệ BLOCKCHAIN


1.1.

Giới thiệu chung

Blockchain (chuỗi khối) là một cơ sở dữ liệu phân cấp lưu trữ
thông tin trong các khối thông tin được liên kết với nhau bằng mã hóa và

mở rộng theo thời gian. Mỗi khối thông tin đều chứa thông tin về thời
gian khởi tạo và được liên kết tới khối trước đó, kèm theo thơng tin về dữ
liệu giao dịch, được thiết kế để chống lại việc thay đổi của dữ liệu.
Blockchain được triển khai theo mơ hình phân tán (tức là khơng có
kho lưu trữ trung tâm), hệ thống ngang hàng Peer to Peer loại bỏ tất cả
mọi khâu trung gian, làm tăng cường an ninh, sự minh bạch và ổn định
cũng như giảm thiểu chi phí và lỗi do con người gây ra.
Chúng được quản lý bởi những người tham gia vào hệ thống
thường không cần một đơn vị đáng tin cậy chứng thực (như ngân hàng,
cơng ty, chính phủ). Một khối thơng tin được thêm vào hệ thống lưu trữ
Blockchain thì khơng có cách nào thay đổi được. Chỉ có thể bổ sung thêm
khi đạt được sự đồng thuận của tất cả mọi người tham gia mạng. Nếu một
phần của hệ thống blockchain sụp đổ, những máy tính và nút khác sẽ tiếp
tục hoạt động để bảo vệ thông tin.


1.2.

Lịch sử hình thành

Năm 1991, Stuart Haber và W. Scott Stornetta tiến hành nghiên
cứu về chuỗi khối và giới thiệu một giải pháp được bảo mật bằng mật mã.
Theo đó các tài liệu có chữ ký kỹ thuật số sẽ được đánh dấu thời gian và
khơng ai có thể thay đổi hoặc can thiệp vào được. Đây chính là tiền thân
của công nghệ Blockchain. Qua thời gian, nhiều nhà khoa học đã dựa vào
ý tưởng này để đưa ra những nghiên cứu khác liên quan đến tiền điện tử.
Đến năm 2008, công nghệ chuỗi khối (Blockchain) được phát minh
và thiết kế đầu tiên bởi Satoshi Nakamoto khi mà đồng tiền Bitcoin được
giới thiệu ra thế giới. Tại thời điểm đó, người ta chỉ biết đến Bitcoin, và
công nghệ đứng sau nó thì chưa có tiếng vang như thời điểm hiện giờ.

Nhưng từ 2008 đến nay, Blockchain đã được phát triển và cải tiến
trở thành một trong những công nghệ đột phá lớn nhất với tiềm năng ảnh
hưởng rộng lớn tới mọi ngành nghề, mọi lĩnh vực từ tài chính đến sản
xuất kinh doanh, y tế, chính phủ và thậm chí là cả ngành giáo dục.


1.3.

Các giai đoạn phát triển của Blockchain

Blockchain 1.0 – Tiền tệ và Thanh tốn
Ứng dụng chính của phiên bản này là tiền mã hoá: bao gồm việc
chuyển đổi tiền tệ, kiều hối và tạo lập hệ thống thanh toán kỹ thuật số.
Đây cũng là lĩnh vực quen thuộc với chúng ta nhất mà đôi khi khá nhiều
người lầm tưởng Bitcoin và Blockchain là một.
Blockchain 2.0 – Tài chính và Thị trường
Ứng dụng xử lý tài chính và ngân hàng: mở rộng quy mô của
Blockchain, đưa vào các ứng dụng tài chính và thị trường. Các tài sản bao
gồm cổ phiếu, chi phiếu, nợ, quyền sở hữu và bất kỳ điều gì có liên quan
đến thỏa thuận hay hợp đồng thơng minh.
Blockchain 3.0 – Thiết kế và Giám sát hoạt động
Đưa Blockchain vượt khỏi biên giới tài chính, và đi vào các lĩnh
vực như giáo dục, chính phủ, y tế và nghệ thuật. Ở những lĩnh vực này sẽ
là lại có nhiều loại như physical, digital hay human in nature.
Blockchain 4.0 – Tài chính phi tập trung DeFi
Tài chính phi tập trung, thường nói đến các tài sản kỹ thuật số, các
hợp đồng thơng minh tài chính, các giao thức và các ứng dụng ( DApp )
trên một mạng lưới Blockchain nào đó. Hay nói một cách đơn giản hơn
đó là các phần mềm tài chính được xây dựng trên cùng một nền tảng
Blockchain và có liên kết lại với nhau.

1.4.

Đặc điểm của cơng nghệ Blockchain

Tính bền vững:
Dữ liệu blockchain được lưu trữ trên hàng ngàn thiết bị trên một
mạng lưới gồm nhiều node phân tán, hệ thống và dữ liệu có khả năng
chống lại lỗi kỹ thuật và các cuộc tấn cơng.
Mỗi node trong mạng có khả năng sao chép và lưu trữ một bản sao
của cơ sở dữ liệu nên dữ liệu sẽ không bị mất mà vẫn được bảo tồn. Do
vậy, khơng tồn tại điểm yếu cốt tử (SPOF).
Tính bất biến:
Các khối có liên kết với nhau, không thể bị đảo ngược, được đảm
bảo bởi các thuật tốn mã hóa phức tạp và các cơ chế đồng thuận. Có
nghĩa là dữ liệu đã được ghi vào blockchain, thì đồng nghĩa với việc
thơng tin được lưu trữ mãi mãi và khơng thể xóa và rất khó có thể sửa
được.
Tính minh bạch:
Tất cả các dữ liệu lưu trữ trên blockchain có thể được xem xét cơng
khai bởi các bên, tạo sự minh bạch. Ai cũng có thể theo dõi được đường
đi của dữ liệu trong blockchain từ địa chỉ này tới địa chỉ khác và có thể
thống kê tồn bộ lịch sử trên địa chỉ đó.
Tính truy vết cao:
Tồn bộ dữ liệu hệ thống đều được ghi lại và được sắp xếp theo thứ
tự thời gian cung cấp khả năng truy vết một cách dễ dàng vào thời điểm
bất kỳ trong lịch sử.
Khả năng loại bỏ trung gian:
Dữ liệu được sao lưu, đồng bộ trên nhiều nút và các bản ghi đã đưa

lên hệ thống không thể bị thay đổi, do đó có thể loại bỏ được các bên
trung gian chứng minh tính tồn vẹn của dữ liệu. Từ đó cũng loại bỏ tối
đa được rủi ro từ việc tin tưởng vào một tổ chức duy nhất và giảm chi phí
chung và chi phí giao dịch.


Hợp đồng thông minh:
Hợp đồng thông minh là các kỹ thuật số được nhúng bởi một đoạn
code if-this-then-that (IFTTT) trong hệ thống. Cho phép chúng tự thực thi
mà không cần bên thứ ba. Nó bảo đảm rằng tất cả các bên tham gia đều
biết được chi tiết hợp đồng và các điều khoản sẽ được tự động thực hiện
một khi các điều kiện được bảo đảm. Điều này giảm sự can thiệp và sai
sót của con người.


1.5.

Phân loại các hệ thống blockchain
Phân chia theo tính cơng khai, các hệ thống Blockchain hiện tại
được chia làm 3 loại:
Public Blockchain (Blockchain công khai)
Public Blockchain là phần mềm mã nguồn mở. Cho phép tất
cả mọi người tham gia với tư cách người dùng, thợ đào, nhà phát
triển hay đơn giản là thành viên trong cộng đồng ủng hộ.
Blockchain công khai được thiết kế với mục đích phi tập trung
hồn tồn. Khơng có sự kiểm sốt của bất kỳ cá nhân hay tổ chức
nào với các giao dịch được lưu trữ hoặc xử lý trên chuỗi khối..
Mọi giao dịch diễn ra trên chuỗi cơng khai là hồn tồn minh
bạch. Bất kỳ ai cũng sẽ có quyền đọc và ghi dữ liệu trên
Blockchain. Quá trình xác thực giao dịch trên Blockchain này sẽ

đòi hỏi hàng ngàn hàng vạn nút tham gia. Do đó nó rất khó để
hacker có thể tấn cơng do chi phí q cao.
Điển hình cho loại Blockchain này là các đồng tiền điện tử
như Bitcoin, Ethereum…
Private Blockchain (Blockchain riêng tư)
Private Blockchain là nền tảng sổ cái, nó đặt ra các quy tắc
về việc ai có thể tham gia và ghi dữ liệu vào chuỗi (chúng là những
môi trường cần được cấp quyền). Các đơn vị tham gia cần được
chấp thuận để gia nhập mạng lưới. Giao dịch mang tính riêng tư,
tức chỉ có các bên đã tham gia trong hệ sinh thống có quyền xem.
Người ngồi, đại chúng không thể biết các thông tin giao dịch.
Thời gian giao dịch nhanh và chỉ cần một lượng nhỏ thiết bị tham
gia xác nhận.
Chuỗi khối riêng tư đem lại lợi ích lớn cho các doanh
nghiệp. Họ là những tổ chức cần hợp tác và chia sẻ dữ liệu trong
nội bộ. Nhưng không muốn các thông tin nhạy cảm hiện diện trên
các chuỗi công khai. Loại chuỗi khối này về bản chất là tập trung
hơn.


Consortium Blockchain hay Permissioned Blockchain
(Blockchain liên kết)
Consortium blockchain là sự kết hợp giữa các chuỗi công
khai và riêng tư. Thay vì một hệ thống mở trong đó bất kỳ ai cũng
có thể xác nhận các khối hoặc một hệ thống đóng trong đó chỉ một
tổ chức duy nhất chỉ định những người tạo ra các khối, thì chuỗi
consortium được quản lý bởi một số các bên có quyền lực ngang
nhau hoạt động như các trình xác nhận.
Từ đó, các quy tắc của hệ thống rất linh hoạt: khả năng hiển
thị của chuỗi có thể giới hạn ở các trình xác nhận, có thể được xem

bởi những cá nhân được ủy quyền hoặc bởi tất cả. Với điều kiện
các trình xác nhận có thể đạt được sự đồng thuận, các thay đổi có
thể dễ dàng được đưa ra.
Mơ hình hợp tác này cung cấp những ứng dụng tốt nhất
trong các lợi ích của blockchain. Những đơn vị tham gia
consortium blockchain có thể bao gồm rất nhiều loại tổ chức. Từ
các ngân hàng trung ương, các chính phủ, đến các chuỗi cung ứng.


II . N ỘI DUNG
1. Kiến trúc Blockchain (Blockchain Architecture)
Blockchain gồm 1 chuỗi các khối đượ c liên kết chặt chẽ với nhau.
Mỗi khối Block bao gồm:
- Index: chỉ số, là thứ tự của block, từ 1 đến n.
- PrevHash: mã hash của block trước đó.
- Timestamp: tem(dấu) thời gian, thời điểm tạo ra của block
đó.
- Data: dữ liệu, do người dùng nhập vào để lưu trữ.
- Hash: là một chuỗi mã đã được mã hóa bằng thuật tốn
SHA256.
- Dữ liệu dùng để mã hố bao gồm những thơng tin của block:
index, prevHash, timestamp, data.

Hình 2.1: Minh họa blockchain
Mối quan hệ giữa các Block:
- Mỗi khối mới được tạo ra ln chứa mã hash của khối trước đó,
khi thay đổ i 1 kh ối b ất k ỳ mã hash c ủa nó thay đổ i, thu ộc tính
preHash của khối sau đó khơng hợp lệ. Điều này giúp cho việc phát

-

hiện gian lận trở nên dễ dàng hơn và từ chối các khối thay thế.
Khối đã được tạo không thể sửa đổi -> đảm bảo tính tồn vẹn của
thơng tin. Nếu muốn thay đổi thơng tin của khối nào đó phải tạo 1
khối mới liên kết với chuỗi.

Có thể tóm tắt quá trình diễn ra bên trong Blockchain như sau: ·
- Mỗi một hoạt động sẽ tương ứng với một giao dịch được tạo thành,
có đầ u vào và đầ u ra. Ngồi ra cịn ph ải có ch ữ ký k ỹ thu ật s ố
(khóa riêng của người gửi) ký vào bên trong giao dịch để khẳng
định chủ quyền sở hữu. ·
- Giao dịch được gửi đến mạng Blockchain và nằm trong hàng đợi
để chờ được xuất bản. Có thể xác minh tính hợp lệ bằng cách sử
dụng khóa chung của người gửi để kiểm tra. Nút xuất bản sẽ đảm
nhiệm xuất bản giao dịch đó thành khối. ·
- Khối phải nắm được giá trị băm của header khối liền trước nó và
của header mà nó đang nắm giữ. Giờ đây, khối có thể được thêm
vào Blockchain.
- Sau khi khối thêm vào trong Blockchain (nói cách khác, nó được
ghi vào sổ cái mà nút đó đang giữ), thì nút đó gửi bản sao của sổ
cái đến tồn bộ mạng.
Hàm b ăm m ật mã
Một thành phần quan trọng của công nghệ Blockchain là sử dụng
các hàm băm mật mã cho các hoạt động. Băm là một phương pháp áp
dụng hàm băm mật mã vào dữ liệu nhằm tạo ra một đầu ra tương ứng duy
nh ất t ừ m ột đầ u vào c ủa b ất k ỳ kích th ước (ch ẳng h ạn m ột t ập tin, v ăn
bản hoặc hình ảnh). Nó cho phép các cá nhân chứng minh khơng có sự
thay đổi dữ liệu, kể cả khi chỉ là một sự thay đổi nhỏ của đầu vào (chẳng
hạn thay đổi một bit) sẽ dẫn đến kết quả hoàn toàn khác.

Hàm băm mật mã (h) có các thuộc tính bảo mật quan trọng sau
a, Với thông điệp đầu vào (bản tin gốc) x, chỉ thu được giá trị duy nhất z =
h(x)
b, Nếu dữ liệu trong bản tin x bị thay đổi hay bị xóa để thành bản tin x’,
giá trị băm h(x’) ≠ h(x).

thì


Điều này có nghĩa là: hai thơng điệp khác nhau, thì giá trị băm của
chúng cũng khác nhau. Việc tìm hai thông điệp sao cho x1 ≠ x2 sao cho
hash(x1) = hash(x2) là rất khó.
Các giá trị từ hàm băm là một chiều, nội dung của bản tin gốc “khó” thể
suy ra từ giá trị hàm băm của nó.
→ Nghĩa là: với thơng đi ệp x thì “d ễ” tính đượ c z = h(x), nh ưng l ại “khó”
tính ng ược l ại đượ c x n ếu chỉ bi ết giá trị b ăm h(x) (K ể c ả khi bi ết hàm
băm h).
●

Một hàm băm mật mã cụ thể được dùng trong triển khai
Blockchain là Secure Hash Algorithm (SHA) với một đầu ra có kích
thước 256 bits (SHA-256). SHA-256 có một đầu ra 32 bytes (32 bytes =
256 bits), được thể hiện bởi một chuỗi 64 ký tự cơ số 16. Điều đó có
nghĩa là có ≈ 10, hoặc 115 792 089 237 316 195 423 570 985 008 687
907 853 269 984 665 640 564 039 457 584 007 913 129 639 936 các giá
trị đầu ra có thể có. Có thể nhận thấy rằng có vô hạn các giá trị đầu vào
và hữu hạn các giá trị đầu ra, có thể nhưng cũng khó xảy ra xung đột
hash(x) = hash(y).

2. Các gi ải thu ật đồ ng thu ận

Thuật tốn đồng thuận blockchain có thể được định nghĩa là một
cơ chế mà qua đó các nút phân tán trong hệ thống đều đạt được sự đồng
thuận. Trong cấu trúc truyền thống, sự đồng thuận hiếm khi là vấn đề nhờ
vào sự tồn tại của cơ quan trung ương. Trái lại, trong một hệ thống phân
tán như blockchain, mỗi giao điểm vừa là máy chủ vừa là khơng gian lưu
trữ dữ liệu. Vì vậy, mỗi giao điểm phải trao đổi thông tin với giao điểm
khác để đạt được sự đồng thuận.
Dưới đây là các loại cơ chế đồng thuận phổ biến trong blockchain:
a. Proof of Work (B ằng ch ứng Công vi ệc): Đây là cơ chế đồng
thuận phổ biến nhất, được dùng trong Bitcoin, Ethereum, Litecoin,
Dogecoin và hầu hết các loại tiền mã hoá. Đây là cơ chế đồng
thuận tiêu tốn khá nhiều điện năng.


-

-

-

b.

PoW sẽ lựa chọn một giao điểm để tạo ra khối mới trong mỗi vịng
đồng thuận thơng qua sự cạnh tranh nỗ lực băm. Trong mỗi cuộc
cạnh tranh, mỗi giao điểm phải tham gia giải đáp thuật toán. Giao
điểm nào thành công đầu tiên giành được quyền tạo ra khối mới.
Rất khó để giải thành cơng một thuật tốn PoW. Các giao điểm cần
không ngừng điều chỉnh giá trị nonce để tìm ra đáp án đúng. Q
trình này địi hỏi rất nhiều nỗ lực băm.
Thuật toán đồng thuận PoW đảm bảo rằng các thợ đào chỉ có thể

xác nhận một khối giao dịch mới và thêm nó vào blockchain nếu
các nút phân tán của mạng đạt được sự đồng thuận. Sự đồng thuận
ở đây mang ý nghĩa rằng hàm băm khối được đưa ra bởi thợ đào là
một bằng chứng công việc hợp lệ.
Proof of Stake (Bằng chứng Cổ phần):Đây là cơ chế đồng thuận
phổ biến trong Decred, Peercoin và trong tương lai là Ethereum và
nhiều loại tiền mã hoá khác. Cơ chế đồng thuận này phân cấp hơn,
tiêu hao ít năng lượng và khơng dễ gì bị đe doạ.
○

○

c.

Trong PoS, việc lựa chọn giao điểm để tạo ra khối phụ thuộc
vào t ỷ l ệ c ổ ph ần c ủa nh ững ng ười tham gia. Ch ứ khơng
bằng lượng cơng suất tính tốn. Điều khác biệt từ PoW là
những giao điểm này không cần điều chỉnh nonce nhiều lần.
Chìa khố để gi ải thu ật tốn n ằm ở t ỷ l ệ c ổ ph ần.
Thợ đào sẽ đặt cọc tiền vào các giao dịch bằng cách khóa
khoản tiền mã hóa đó lại. Thợ đào được chọn để hồn thành
block dựa trên nhiều tiêu chí. Cụ thể như giá trị mà họ đặt
vào mạng lưới so với tổng giá trị của mạng lưới hoặc thời
gian mà khoản tiền mã hóa sẽ bị khóa. Những tiêu chí này
nhằm đảm bảo người thợ đào phù hợp với lợi ích lâu dài của
cả mạng lưới.

Delegated Proof-of-Stake (U ỷ quy ền C ổ ph ần): Đây là cơ chế
đồng thuận phổ biến trong Steemit, EOS, BitShares. Cơ chế đồng
thuận này có chi phí giao dịch rẻ; có khả năng mở rộng; hiệu suất

năng lượng cao. Tuy nhiên vẫn một phần hơi hướng tập trung vì
thu ật tốn này l ựa ch ọn ng ười đáng tin c ậy để u ỷ quy ền.
d.

Proof of Authority (B ằng ch ứng U ỷ nhi ệm): Đây là cơ chế đồng
thuận phổ biến thường thấy trong POA.Network, Ethereum Kovan
testnet. Cơ chế đồng thuận này có hiệu suất cao, có khả năng mở
rộng tốt.

e.

Proof-of-Weight (B ằng ch ứng Kh ối l ượng /Càng l ớn càng t ốt):
Đây là cơ chế đồng thuận phổ biến trong Algorand, Filecoin. Cơ
chế đồng thuận này có thể tùy chỉnh và khả năng mở rộng tốt. Tuy
nhiên quá trình thúc đẩy việc phát triển sẽ là một thử thách lớn.
g. Byzantine Fault Tolerance (Đồng thuận chống gian lận /Tướng
Byzantine bao vây Blockchain): Đây là cơ chế đồng thuận phổ biến
trong Hyperledger, Stellar, Dispatch, và Ripple. Cơ chế đồng thuận
này có năng suất cao; chi phí thấp; có khả năng mở rộng. Tuy
nhiên vẫn chưa thể tin tưởng hoàn toàn.

3. Các đi ểm y ếu

a.

Tấn công 51%:

- Cuộc tấn công 51% lấy cơ sở từ cơ chế đồng thuận (Proof of Work)

trong mạng lưới blockchain. Khi hệ thống muốn thay đổi hoặc cập nhật các
khối, thì cần phải được sự đồng thuận ý kiến từ các Node trong hệ thống.

- Có thể tội phạm sẽ tổ chức tấn công vào các mạng lưới và tạo các tài
khoản xác thực danh tính khác và cùng băng nhóm nắm quyền kiểm sốt hệ
thống khi đã có 51% lá phiếu đồng thuận trong mạng lưới.


- Hiện tại đã có một số đồng tiền đã bị tấn công (Verge, Electroneum),
các Hacker tấn công vào các cộng đồng nhỏ tiềm năng để đánh cắp các Coin
nhằm để trục lợi cho mình. Tuy nhiên nếu bị xâm nhập các Block cũng chỉ cho
phép thay đổi các giao dịch gần đây nhất và trong một khoản thời gian ngắn vì
các khối có liên kết với nhau qua bằng chứng mật mã. Thay đổi các khối cũ hơn
sẽ tiêu hao một lượng năng lượng khổng lồ gần như là không khả thi so với việc
đạt được sự đồng thuận từ trong mạng lưới. Khó sửa đổi dữ liệu:

- Một khi dữ liệu đã được thêm vào blockchain thì việc sửa đổi là rất khó.
Việc thay đổi dữ liệu hoặc mã blockchain thường rất phức tạp và thường cần có
một Hard Fork, trong đó một chuỗi sẽ bị bỏ và một chuỗi mới được đưa lên.

b.

Khó sửa đổi dữ liệu:

- Một khi dữ liệu đã được thêm vào blockchain thì việc sửa đổi là rất
khó. Việc thay đổi dữ liệu hoặc mã blockchain thường rất phức tạp và
thường cần có một Hard Fork, trong đó một chuỗi sẽ bị bỏ và một chuỗi
mới được đưa lên.

- Một Hard Fork là một sự thay đổi của giao thức tiền mã hóa

khơng tương thích với các phiên bản trước. Có nghĩa là các node
không cập nhật phiên bản mới sẽ không thể xử lý giao dịch hay đẩy
các block mới lên blockchain.

c.

Mất chìa khóa cá nhân : Mỗi địa chỉ blockchain có hai chìa khóa tương
ứng: một chìa khóa chung (có thể chia sẻ) và một chìa khóa cá nhân (cần
được giữ bí mật). Người dùng cần chìa khóa cá nhân để truy cập vào tiền
của họ. Nếu người dùng mất chìa khóa cá nhân, tiền sẽ bị mất và khơng
thể làm gì hơn được nữa.

d.

Kém hiệu quả và phí tài ngun trong việc đào bitcoin : Các blockchain,


đặc biệt là những loại đang sử dụng Proof of Work, là rất kém hiệu quả.
Vì đào có tính cạnh tranh cao và cứ sau mười phút lại có một người chiến
thắng nên công sức của các thợ mỏ khác sẽ bị lãng phí. Khi các thợ mỏ
liên tục cố gắng tăng sức mạnh tính tốn, họ sẽ có cơ hội tìm được lời
giải hợp lệ cao hơn. Do đó các tài nguyên được sử dụng bởi mạng lưới
Bitcoin đã tăng đáng kể trong vài năm qua, và hiện tại lượng điện tiêu thụ
dành cho bitcoin đã vượt qua nhiều quốc gia, chẳng hạn như Đan Mạch,
Ireland và Nigeria.

. Lưu trữ: Các sổ cái Blockchain có thể phát triển rất lớn theo thời gian.
Blockchain Bitcoin hiện cần khoảng 200GB dung lượng lưu trữ. Tốc độ tăng
kích thước hiện tại của blockchain cũng tăng rất nhanh, vượt quá tốc độ phát
triển công nghệ để tăng dung lượng ổ cứng. Mạng lưới có nguy cơ mất các node

nếu kích thước của sổ cái là quá lớn để các cá nhân tải xuống và lưu trữ.

4. Các hình th ức t ấn cơng

a.

Blockchain network attacks

DDoS (Distributed denial of service)
Khá khó thực hiện những vẫn có thể xảy ra. Khi tấn cơng, tin tặc tập
trung đánh sập một máy chủ bằng cách gửi rất nhiều yêu cầu gây quá tải, nhằm
mục đích ngắt kết nối đến với các nhóm khai thác, ví điện tử, sàn giao dịch, các
dịch vụ tài chính khác. Blockchain cũng có thể bị tấn cơng DDoS ở tầng ứng
dụng.
Ví dụ: Năm 2017 Bitfinex và 3 năm sau năm 2020 cũng bị tấn công
tương tự
Transaction malleability attacks
Mấu chốt của cách tấn cơng này là ở việc lừa người dùng thanh tốn 2
lần. Trong các block sẽ ln có một hash riêng, tin tặc có thể kiểm sốt các mã
hash này nhằm gửi cho người dùng thông báo là giao dịch đã bị lỗi và gửi cho


người dùng một giao dịch mới. Khi đó người dùng sẽ nghĩ rằng giao dịch ban
đầu thất bại và thực hiện giao dịch mới nhưng lại là giao dịch vs các tin tặc.
Ví dụ: Năm 2014 sàn giao dịch MT.Gox đã phá sản do chịu một cuộc tấn
công như vậy.
Timejacking
Timejacking khai thác lỗ hổng trong việc xử lý đánh dấu thời gian của
các block. trong một cuộc tấn công tin tặc sẽ thay đổi bộ đếm thời gian mạng
của các nút và blockchain sẽ theo trình tự là thêm 1 block mới do tin tặc tạo ra.

Khi đó cần thêm những tin tặc khác cùng xác nhận dấu thời gian khơng chính
xác.
Routing attacks
Tấn cơng router là tấn cơng vào các nút riêng lẻ và toàn bộ mạng lưới làm
xáo trộn các giao dịch trước khi đẩy chúng cho các nút khác. Các nút
khác gần như không thể phát hiện ra sự giả mạo này, vì hacker chia mạng
thành các phân vùng không thể giao tiếp với nhau.
b.

User wallet attacks
Phishing
Tin tặc tạo ra các tổ chức trang web giả nhằm lừa người dùng
Dictionary attacks
Tin tặc cố gắng lấy được tài khoản và mật khẩu của người dùng
Flawed key generation
Khai thác lỗ hổng trong q trình tạo khóa, tin tặc Johor đã có quyền truy
cập vào các khóa riêng do Blockchain.info cung cấp vào tháng 12 năm
2014. Cuộc tấn công xảy ra do lỗi xuất hiện trong quá trình cập nhật mã.
Mặc dù lỗ hổng này nhanh chóng được giảm thiểu, những lỗ hổng này
vẫn có thể xảy ra
Attacks on wallets
Các tin tặc tấn cơng trực tiếp vào các ví để lấy thông tin tài khoản mật
khẩu

c.

Transaction verification mechanism attacks


- 51% hoặc đa số các cuộc tấn công Một cuộc tấn cơng đa số có thể xảy

ra khi m ột tin t ặc giành được quy ền ki ểm soát 51% t ỷ l ệ b ăm c ủa m ạng
và tạo ra một nhánh thay thế cuối cùng được ưu tiên hơn các nhánh hiện
có. Cuộc tấn cơng này ban đầu là lỗ hổng blockchain duy nhất được biết
đến và dường như không thực tế trong quá khứ gần đây. Tuy nhiên, ít
nhất năm loại tiền điện tử - Verge , ZenCash, Monacoin, Bitcoin Gold và
Litecoin Cash - đã bị tấn công 51%. Trong mỗi trường hợp này, tội phạm
mạng đã thu thập đủ sức mạnh băm để xâm nhập mạng và bỏ túi hàng
triệu đô la. Cuộc tấn công 51% gần đây vào Ethereum Classic (ETC) xảy
ra vào tháng 8 năm 2020 đã dẫn đến việc tiền điện tử ETC trị giá khoảng
5,6 triệu đô la bị chi gấp đơi. Rõ ràng, tin tặc có kiến thức tốt về giao thức
ETC và đã quản lý để khai thác 4.280 khối trong bốn ngày cho đến khi
nền tảng nhận thấy một cuộc tấn công. Chỉ năm ngày sau sự cố, ETC đã
phải hứng chịu một cuộc tấn công 51% thứ hai , trong đó một thợ mỏ đã
tiến hành tổ chức lại mạng lưới 4.000 khối.

5. Ứng d ụng c ủa Blockchain:
Trong cơng ngh ệ trị ch ơi đi ện t ử
Một trong những cơng ty có ảnh hưởng nhất trong ngành công nghiệp game,
Ubisoft, đang nghiên cứu cách thực hiện Blockchain trong các trị chơi video
của mình. Cụ thể, công ty này tập trung vào quyền sở hữu và chuyển giao các
m ặt hàng trong trò ch ơi nh ư ph ần th ưởng và s ưu t ầm k ỹ thu ật s ố. Nh ững th ử
nghiệm này đã được chứng minh thành công khi sử dụng Blockchain của
Ethereum.
-

-

Trong hạn chế khí thải CO2

Là một quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề từ công nghiệp, “dấu chân môi

trường” (environmental footprint) của Trung Quốc để lại vô cùng lớn. Vào
tháng 3 năm 2017, IBM kết hợp với Energy-Blockchain Labs đã tung ra Fabric
Hyperledger , như một phương tiện theo dõi “tài sản” carbon ở Trung Quốc.
Điều này tạo ra một hệ thống có thể đo lường và kiểm soát được, thuận tiện cho


việc theo dõi lượng phát thải, tạo điều kiện cho một thị trường giao dịch cho các
cơng ty muốn tìm cách hạn chế mức tiêu thụ năng lượng của họ trong khi
khuyến khích tạo ra một nền cơng nghiệp xanh.


Smart Contracts (Hợp đồng thơng minh)
Smart contract nó giống các hợp đồng thường, chỉ khác việc hợp đồng được
đóng gói trong 1 blockchain hoạt động theo thời gian thực, việc này sẽ loại bỏ
được bước thuê người trung gian (middleman) và thêm các trách nhiệm cho các
công ty hay người ký hợp đồng. Smart Contracts tiết kiệm cho các doanh
nghiệp thời gian và tiền bạc trong khi vẫn đảm bảo sự tuân thủ của tất cả những
bên tham gia.
Ví dụ: BurstIQ ( />Thuộc về lĩnh vực: Y học
Địa điểm áp dụng: Denver, Colorado
Ứng dụng của BurstING: giúp cho bác sĩ và bệnh nhân chuyển phát những
thông tin về thuốc men một cách an tồn. Smart Contract tạo nên các thơng số
về dữ liệu mà sau đó có thể chia sẻ và thậm chí là trình chiếu chi tiết về các quy
trình chữa trị của từng bệnh nhân.


Áp d ụng vào lĩnh v ực IOT (Internet of Things)
Việc IoT mà được áp dụng Blockchain sẽ làm tăng tính bảo mật để chặn việc
đánh cắp dữ liệu bằng cách lợi dụng tính minh bạch và sự chắc chắn của cơng
nghệ Blockchain.

Ví dụ: HYPR ( />Thuộc về lĩnh vực: IoT và An tồn thơng tin
Địa điểm đang áp dụng: New York
Cách thức hoạt động: HYPER ngăn cản các rủi ro an ninh mạng về các
thiết bị IoT. Bằng cách lấy mật khẩu ra khỏi sever chính, trong khi vẫn dùng các
phương pháp có tính bảo mật cao như sinh trắc học (vân tay, nhận diện khuôn
mặt, ...) mà không cần dùng mật khẩu. Phương pháp này khiến cho các công ty
làm về IoT gần như là không thể hack được.


Lưu trữ thông tin cá nhân
Theo những chuyên gia nhận dạng những kẻ đánh cắp thông tin của LifeLock
( />, hơn 16 triệu người Mỹ phàn nàn rằng thông tin cá nhân của họ bị đánh cắp mỗi
2 giây trôi qua. Những việc này có thể xảy ra từ mức độ làm giả tài liệu đến việc
xâm nhập vào thông tin cá nhân.
Bằng cách lưu trữ các số chứng minh thư nhân dân, ngày tháng năm sinh, và các
thông tin cá nhân nhạy cảm khác vào 1 block trong blockchain, chính phủ có thể
giảm khả năng đánh cắp thơng tin cá nhân xuống rất nhiều.
Ví dụ: Ligero ( />Thuộc về lĩnh vực: Dữ liệu, Cơng nghệ tài chính
Địa điểm đang áp dụng: Rochester, New York
Cách thức hoạt động: Ligero mang đến cho người dùng 1 giao thức nhẹ,
dễ mở rộng để hỗ trợ việc nhiều người sử dụng cùng lúc mà vẫn đảm bảo tính
an tồn mặc dù khơng cần chứng minh hay sự quen biết của 2 hoặc nhiều bên.
Ligero giúp chúng ta có thể hồn thành các giao dịch một cách bảo mật, các
Smart Contract kín,... và được duy trì hoạt động bởi một nhóm các chuyên gia
về bảo mật dày dặn kinh nghiệm.


Trong quản lý bộ máy nhà nướ c
Đây là một ứng dụng khá là ngạc nhiên của Blockchain, nó có thể giúp chúng ta
quản lý các tài liệu, tập tin 1 cách an tồn, hơn thế nữa nó cũng có thể cải thiện

việc quản lý hệ thống bộ máy nhà nước, tăng hiệu suất, và giảm gánh nặng về
mặt tài chính. Blockchain có tiềm năng để xóa bỏ hàng nghìn giờ vùi đầu trong
các tài liệu mỗi năm.
Blockchain cũng có thể cải tiến việc Bầu cử Tổng thống hay bất cứ loại bầu cử,
bỏ phiếu nào. Việc này giúp cải thiện sự tham gia của người dân bằng cách đưa
ra cách bầu cử an tồn, khơng thể bị thay đổi mà vẫn dễ dàng và có thể làm trên
1 chiếc điện thoại.
Ví dụ: Voatz ( />Thuộc về lĩnh vực: Chính trị, quản lý nhà nước, an tồn thơng tin
Địa điểm đang áp dụng: Boston, Massachusetts
Cách thức hoạt động: Voatz là một nền tảng để bỏ phiếu hay bầu cử trên
điện thoại áp dụng Blockchain. Việc mã hoá sinh trắc (nhận diện khuôn mặt,
vân tay,...) đã khiến cho việc bỏ phiếu diễn ra một cách bảo mật, và an tồn trên
chính điện thoại của chúng ta ở mọi nơi mà không cần phải lo lắng hay sợ hãi
về việc đánh cắp thông tin hay tin tặc thay đổi thông tin trong phiếu của mình.
Ứng dụng Blockchain trong Y Tế Chăm Sóc Sức Khỏe
- Khi người bệnh đi khám và xét nghiệm mọi kết quả của họ sẽ được lưu
trữ trong công nghệ blockchain, điều này giúp người bệnh bảo mật tồn
bộ thơng tin của mình. Họ có thể truy xuất thơng tin theo nhu cầu ở bất
k ỳ b ệnh vi ện nào trên th ế gi ới, r ất ti ện l ợi khi đi t ới các b ệnh vi ện khác
nhau.
- MedicalChain: Cơng ty chăm sóc sức khỏe ứng dụng công nghệ
Blockchain để tạo thuận lợi cho việc lưu trữ, sử dụng hồ sơ y tế điện tử.
MedRec: Cung cấp dịch vụ truy cập an toàn vào hồ sơ của bệnh nhân.
MedRec sử dụng Blockchain để tiết kiệm thời gian, tiền bạc và giúp giảm
thiểu các quy trình lặp lại giữa các cơ sở y tế.
Blockchain CNS: Chuyên cung cấp giải pháp chăm sóc sức khỏe tồn
diện trên nền tảng Blockchain sẽ lưu trữ dữ liệu bệnh nhân, hỗ trợ từ các


chuyên gia bác sĩ, hỗ trợ thanh toán trên nền tảng tiền điện tử….

●

Ứng d ụng Blockchain trong giáo d ục

Blockchain được thiết kế ra để chống lại sự thay đổi dữ liệu. Thông tin trên
Blockchain không thể thay đổi và chỉ được bổ sung thêm khi có sự đồng thuận
của các nút trong hệ thống.

• Đại học Nicosia: Sử dụng công nghệ Blockchain để quản lý chứng chỉ sinh
viên từ nền tảng MOOC.

• Cơng ty Sony ứng dụng Blockchain để tạo ra nền tảng đánh giá toàn cầu trong
việc xây dựng hệ thống quản lý thông tin và hồ sơ giáo dục sinh viên