Về tiền điện tử, cryptocurrency và bitcoin

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

VŨ DUY HIẾN

VỀ TIỀN ĐIỆN TỬ, CRYPTOCURRENCY VÀ
BITCOIN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

VŨ DUY HIẾN

VỀ TIỀN ĐIỆN TỬ, CRYPTOCURRENCY VÀ
BITCOIN

Chuyên ngành: Cơ sở Toán cho Tin học
Mã số: 60460110
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TÔN QUỐC BÌNH

XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN
VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

(Ký và ghi rõ họ tên)

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS. TS. Nguyễn Hữu Ngự

Hà Nội – Năm 2015

(Ký và ghi rõ họ tên)

TS. Tôn Quốc Bình


LỜI CAM ĐOAN
Tôi tên là: Vũ Duy Hiến
Ngày sinh: 04 tháng 09 năm 1989
Học viên cao học khóa: 2012-2014
Chuyên ngành: Cơ sở Toán cho Tin học
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội
Tên đề tài luận văn: Về tiền điện tử, CryptoCurrency và Bitcoin
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Tôn Quốc Bình
Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết
quả nghiên cứu độc lập, không sao chép và chưa được công bố nội dung này bất kỳ
ở đâu; các số liệu, các trích dẫn trong luận văn được chú thích có nguồn gốc rõ
ràng, minh bạch.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan của tôi.
Hà Nội, ngày 11 tháng 11 năm 2015
Học viên

Vũ Duy Hiến

i


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS. Tôn Quốc Bìnhngười thầy đã luôn tận tình giúp đỡ em định hướng nghiên cứu trong suốt quá trình
làm luận văn. Đồng thời, thầy cũng là người truyền đạt cho em rất nhiều những kiến
thức bổ ích về các lĩnh vực ngân hàng, tiền tệ, an toàn thông tin.
Em xin được cảm ơn các thầy, cô đang công tác giảng dạy tại Bộ môn Tin học
– Khoa Toán-Cơ-Tin học của trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội. Trong
suốt quá trình học tập từ bậc đại học cho tới bậc cao học, em đã được các thầy, cô
truyền đạt rất nhiều tri thức quí báu.
Em cũng xin được cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè của em đã giúp đỡ
và hỗ trợ cho em rất nhiều trong suốt thời gian qua.
Hà Nội, ngày 11 tháng 11 năm 2015
Học viên

Vũ Duy Hiến

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU ....................................................................v
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TIỀN ĐIỆN TỬ, CRYPTOCURRENCY VÀ
BITCOIN ...................................................................................................................3

1.1. Giới thiệu về tiền điện tử, Cryptocurrency và Bitcoin .........................................3
1.2. Các vấn đề của tiền điện tử Bitcoin ................... Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ MẬT MÃ HỌC CỦA TIỀN ĐIỆN TỬ BITCOIN .. Error!
Bookmark not defined.
2.1. Chữ ký số trên hệ mật đường cong Eliptic (ECSDA)Error!

Bookmark

not

defined.
2.1.1. Đường cong Elliptic ................................. Error! Bookmark not defined.
2.1.2. Chữ ký số trên hệ mật đường cong EllipticError!

Bookmark

not

defined.
2.2. Hàm băm ............................................................ Error! Bookmark not defined.
2.2.1. Tổng quan về hàm băm ............................ Error! Bookmark not defined.
2.2.2. Hàm băm SHA-256 .................................. Error! Bookmark not defined.
2.2.3. Hàm băm RIPEMD-160 ........................... Error! Bookmark not defined.
2.3. Cây băm Merkle ................................................. Error! Bookmark not defined.
2.3.1. Bài toán xác thực dữ liệu .......................... Error! Bookmark not defined.
2.3.2. Cây băm Merkle và xác thực dữ liệu trên cây băm Merkle ............. Error!
Bookmark not defined.
2.4. Hashcash ............................................................ Error! Bookmark not defined.
2.4.1. Khái niệm ................................................. Error! Bookmark not defined.
iii

2.4.2. Hashcash ngăn chặn thư rác ..................... Error! Bookmark not defined.
2.4.3. Hashcash chống lại tấn công từ chối dịch vụError!

Bookmark

not

defined.
2.4.4. Đánh giá chi phí tính toán của Hashcash.. Error! Bookmark not defined.
2.5. TimeStamp ......................................................... Error! Bookmark not defined.
2.6. Base 58 ............................................................... Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG TIỀN ĐIỆN TỬ
NGANG HÀNG BITCOIN..................................... Error! Bookmark not defined.
3.1. Mô tả hoạt động của hệ thống tiền điện tử ngang hàng Bitcoin ................ Error!
Bookmark not defined.
3.1.1. Định nghĩa các thành phần của hệ thống .. Error! Bookmark not defined.
3.1.2. Quy trình thực hiện thanh toán trong hệ thống tiền điện tử ngang hàng
Bitcoin ................................................................ Error! Bookmark not defined.
3.2. Những giải pháp cho các vấn đề của tiền điện tử BitcoinError! Bookmark not
defined.
3.2.1. Vấn đề tạo ra đồng tiền điện tử Bitcoin .... Error! Bookmark not defined.
3.2.2. Vấn đề xác định quyền sở hữu đồng tiền điện tử Bitcoin ................ Error!
Bookmark not defined.
3.2.3. Vấn đề chuyển quyền sở hữu đồng tiền điện tử BitcoinError! Bookmark
not defined.
3.2.4. Vấn đề chia nhỏ giá trị của một đồng tiền Bitcoin và một giao dịch sử
dụng nhiều đồng tiền Bitcoin ............................. Error! Bookmark not defined.
3.2.5. Vấn đề an toàn bảo mật của hệ thống tiền điện tử ngang hàng Bitcoin

............................................................................ Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN .............................................................. Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................4
iv


PHỤ LỤC ................................................................. Error! Bookmark not defined.

v


DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU
Hình 2.1-Phép cộng trên đường cong Elliptic........... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.2-Phép nhân đôi trên đường cong Elliptic .... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.3-Cây băm Merkle 8 node lá ......................... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.4-Xác thực dữ liệu sử dụng cây băm Merkle 8 node láError!

Bookmark

not defined.
Hình 3.1-Node gốc của cây băm Merkle lưu trữ thông tin các giao dịch mới.. Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.2-Cấu trúc cây băm Merkle lưu trữ thông tin n giao dịch mới ............. Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.3-Cấu trúc của TimeStamp sử dụng kỹ thuật bămError!

Bookmark

not

defined.
Hình 3.4-Cấu trúc một khối Block của TimeStamp.. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.5-Cơ chế ghi nhận lịch sử giao dịch .............. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.6-Cơ chế thực hiện giao dịch sử dụng BitcoinError!

Bookmark

not

defined.
Bảng 1.1-Một số tiền điện tử Cryptocurrency điển hìnhError!

Bookmark

not

defined.
Bảng 2.1-Bảng mã Base58 ........................................ Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.2-Một số loại Version byte phổ biến ............ Error! Bookmark not defined.

vi


MỞ ĐẦU
Tiền tệ ra đời đã giúp cho hoạt động trao đổi, sản xuất và lưu thông hàng hoá
trong xã hội được phát triển. Tất cả các đồng tiền chính thức từ trước tới nay, dù là
tiền giấy hay tiền điện tử đều được nhà nước hoặc tổ chức uy tín phát hành và quản
lý. Lý do của vấn đề này là chỉ có nhà nước, chính phủ và tổ chức uy tín mới có thể
đứng ra đảm bảo giá trị cho những đồng tiền phát hành và tạo niềm tin cho người sử
dụng chúng. Tuy nhiên, quan điểm đã bị thay đổi hoàn toàn khi tiền điện tử Bitcoin

ra đời.
Bitcoin hoạt động dựa trên cơ sở lý thuyết mật mã và giao thức mạng ngang
hàng (Peer-to-Peer); tất cả các node mạng đều có thể tạo ra được đồng tiền mới chứ
không có bất kỳ tổ chức, chính phủ hay nhà nước nào phát hành và quản lý; các
giao dịch sử dụng Bitcoin cũng không cần đến bên thứ ba tin cậy làm trung tâm xác
thực. Mặc dù vậy, Bitcoin vẫn mang đầy đủ tính chất quan trọng của tiền tệ: có thể
sử dụng để mua bán hàng hóa dịch vụ và thực hiện giao dịch thanh toán, không lưu
vết thông tin định danh của sự sở hữu trên đồng tiền, có thể chuyển đổi giá trị dễ
dàng trong cộng đồng chấp nhận Bitcoin.
Trên thế giới, có một số quốc gia: Đức, Hy Lạp, Venezuela và một số tổ chức,
doanh nghiệp chấp nhận tiền điện tử Bitcoin làm phương tiện thanh toán bởi các đặc
điểm ưu việt của nó. Bên cạnh đó, cũng có một số quốc gia như Việt Nam, Thái
Lan, Iceland…không chấp nhận Bitcoin là đồng tiền hợp pháp. Điều này cũng hoàn
toàn tự nhiên bởi cũng giống như các loại tiền tệ thông thường, Bitcoin chỉ được
chấp nhận và có giá trị đối với cộng đồng tin tưởng và sử dụng chúng. Tại các quốc
gia không chấp nhận Bitcoin, chính phủ đang dừng lại ở mức khuyến nghị người
dân không nên đầu cơ, nắm giữ và sử dụng Bitcoin chứ chưa đưa ra cơ sở khoa học
làm căn cứ cho những khuyến nghị này.
Cơ sở khoa học đầu tiên của hệ thống tiền điện tử ngang hàng Bitcoin được
Satoshi (một hoặc một nhóm nhà phát triển ẩn danh) công bố vào năm 2009 trong
một tài liệu cùng tên, tuy nhiên tài liệu này chỉ đưa ra ý tưởng hoàn toàn cơ bản.
1


Với mong muốn nghiên cứu làm rõ cơ sở khoa học hình thành nên đồng tiền điện tử
Bitcoin và nguyên lý hoạt động của hệ thống tiền điện tử ngang hàng Bitcoin, tôi đã
lựa chọn đề tài: “Về tiền điện tử, Cryptocurrency và Bitcoin” cho luận văn của
mình.
Bố cục của luận bao gồm phần mở đầu, ba chương chính, phần kết luận, phụ
lục và tài liệu tham khảo. Nội dung của ba chương được tổ chức như sau:

Chương I: Tổng quan về tiền điện tử, Cryptocurrency và Bitcoin.
Chương II: Cơ sở mật mã học của tiền điện tử Bitcoin.
Chương III: Nguyên lý hoạt động của hệ thống tiền điện tử ngang hàng
Bitcoin.
Sau đây là phần trình bày nội dung của từng chương.

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TIỀN ĐIỆN TỬ, CRYPTOCURRENCY VÀ
BITCOIN
1.1. Giới thiệu về tiền điện tử, Cryptocurrency và Bitcoin
Theo quan điểm của chủ nghĩa Mác-Lênin, tiền tệ là hàng hoá đặc biệt, dùng
làm vật ngang giá chung thống nhất cho các hàng hoá khác, là sự thể hiện chung
của giá trị và thể hiện lao động xã hội; đồng thời tiền tệ biểu hiện quan hệ sản xuất
giữa những người sản xuất hàng hoá, do quá trình phát triển lâu dài của trao đổi
hàng hoá tạo ra. Còn theo các nhà kinh tế hiện đại: Tiền được định nghĩa là bất cứ
cái gì được chấp nhận chung trong việc thanh toán để nhận hàng hoá, dịch vụ hoặc
trong việc trả nợ.
Bản chất của tiền tệ được thể hiện rõ hơn qua hai thuộc tính của nó là giá trị và
giá trị sử dụng. Trong đó:
- Giá trị của tiền theo quan điểm triết học Mác-Lênin là công sức lao động tích
tụ tạo ra nó đã được kết tinh vào trong bản thân đồng tiền.
- Khác với vật chất thông thường, giá trị sử dụng của tiền nằm ở khả năng thỏa
mãn nhu cầu trao đổi hàng hóa của xã hội, nhu cầu sử dụng làm vật trung gian trong
trao đổi. Giá trị sử dụng của một loại tiền tệ là do xã hội quy định: chừng nào xã hội
còn thừa nhận vai trò làm vật trung gian trao đổi của loại tiền tệ đó thì chừng đó giá
trị sử dụng của nó với tư cách là tiền tệ còn tồn tại [1].
Tiền tệ đã trải qua rất nhiều hình thái đa dạng khác nhau trong lịch sử hình
thành và phát triển. Trước khi những đồng tiền kim loại và tiền giấy xuất hiện, con

người đã sử dụng nhiều thứ khác nhau với vai trò như một loại tiền để trao đổi hàng
hóa. Chẳng hạn, ở một số nơi trên thế giới, người ta sử dụng răng cá mập như là
tiền. Ở nhiều nơi khác, tiền có thể là những chiếc lông chim sặc sỡ và những chiếc
vỏ sò quý hiếm; có nơi người ta còn dùng cọng lông trên đuôi voi để làm tiền. Với
sự phát triển nhanh của xã hội hiện đại ngày nay cùng với sự bùng nổ mạnh mẽ của
lĩnh vực Công nghệ thông tin, tiền đã được sử dụng dưới dạng những giá trị số được
lưu trữ trên máy tính hoặc thiết bị điện tử. Người sử dụng có thể thực hiện các giao
3


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Nguyễn Văn Tiến (2011), Giáo trình Tiền tệ Ngân hàng, NXB Thống kê
2. Trịnh Nhật Tiến (2009), Giáo trình An toàn dữ liệu, NXB ĐHQGHN
Tiếng Anh
3. Adam Back (1997), Hashcash, />4. Adam Back (2002), Hashcash - A Denial of Service Counter - Measure,
www.hashcash.org/papers/hashcash.pdf
5. Bitcoin Wiki. 2015. “Base58Check_encoding”. Truy cập ngày 17/09
/>6. Bitcoin Wiki. 2015. “Controlled_supply”. Truy cập ngày 17/09
/>7. Bitcoin Wiki. 2015. “Technical background of version 1 Bitcoin addresses”. Truy
cập ngày 17/09
/>8. Bitcoin Wiki. 2015. “Transaction”. Truy cập ngày 17/09
/>9. Ralph Charles Merkle (1979), Secrecy, authentication and public key systems,
Technical Report No. 1979-1 Stanford University
10. S. Haber, W.S. Stornetta (1991), How to time-stamp a digital document,
Journal of Cryptology, vol 3, no 2, pages 99-111.
11. Satoshi Nakamoto (2009), Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System,
/>12. Shahdad Naghshpour (2013), The fundamental of Money and Finance System,
Business Expert Press
4

13. Wei Dai (1998), b-money, />14. Wikipedia. 2015. “Base58”. Truy cập ngày 17/09
/>15. Wikipedia. 2015. “Hashcash”. Truy cập ngày 17/09
/>16. Wikipedia. 2015. “Proof-of-work system”. Truy cập ngày 17/09
/>17. Wikipedia. 2015. “TimeStamp”. Truy cập ngày 17/09
/>18. William Stallings (2011), Cryptography And Network Security 5th Edition,
Prentice Hall Pearson Education, Inc.

5