Phát triển dịch vụ hỗ trợ quản lý chứng chỉ định giá đất ứng dụng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

TRƢƠNG THỊ PHƢƠNG LAN

PHÁT TRIỂN DỊCH VỤ HỖ TRỢ QUẢN LÝ CHỨNG CHỈ ĐỊNH GIÁ ĐẤT
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CHUỖI KHỐI

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Hà Nội - 2019


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

TRƢƠNG THỊ PHƢƠNG LAN

PHÁT TRIỂN DỊCH VỤ HỖ TRỢ QUẢN LÝ CHỨNG CHỈ ĐỊNH GIÁ ĐẤT
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CHUỖI KHỐI

Ngành: Công nghệ Thông Tin
Chuyên ngành: Hệ Thống Thông Tin
Mã số: 8.48.01.04

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Ngọc Hóa

Hà Nội - 2019

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn và long biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS
Nguyễn Ngọc Hóa đã giúp tôi chọn đề tài, định hướng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn
và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin được gửi lời tri ân sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Trịnh Nhật Tiến,
người đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập cũng như giai đoạn đầu
của quá trình thực hiện luận văn.
Em xin cảm ơn các thầy cô trong khoa Công nghệ thông tin trường Đại học
Công Nghệ- Đại học Quốc Gia Hà Nội, đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu
trong suốt thời gian học tập tại trường.
Bản thân tôi đã cố gắng hết sức để hoàn thành luận văn, nhưng vẫn không tránh
khỏi những sai sót, hạn chế. Vì vậy, em rất mong nhận được những nhận xét, góp ý
của các thầy cô giáo và các bạn để đề tài này có thể được hoàn thiện hơn.
Hà Nội, tháng 07/2019
Học viên

Trƣơng Thị Phƣơng Lan

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu và thực hiện luận văn thực sự
của riêng tôi, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Ngọc Hóa. Mọi tham khảo từ
các tài liệu, công trình nghiên cứu liên quan trong nước và quốc tế đều được trích dẫn
rõ ràng trong luận văn. Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế hay gian trá tôi
xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Hà Nội, ngày 15 tháng 7 năm 2019

Học viên

Trương Thị Phương Lan

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................i
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... ii
MỤC LỤC .................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU HÌNH VẼ ..............................................................vi
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
Chương 1.

GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ CHUỖI KHỐI - BLOCKCHAIN .. 4

1.1. Công nghệ chuỗi khối .......................................................................................... 4
1.1.1.

Giới thiệu ................................................................................................. 4

1.1.2. Kiến trúc Blockchain ..................................................................................... 4
1.1.3. Thuật toán đồng thuận ................................................................................... 6
1.2. Lý thuyết nền tảng ................................................................................................ 8
1.2.1. Hàm băm ....................................................................................................... 8
1.2.1.2. Tính chất của hàm băm........................................................................... 8
1.2.1.3. Một số ứng dụng của hàm băm .............................................................. 8
1.2.1.4. Các loại hàm băm ................................................................................... 9
1.2.2. Chữ ký số ....................................................................................................... 9

1.2.2.1. Giới thiệu ................................................................................................ 9
1.2.2.2. Ưu điểm của chữ ký số ......................................................................... 10
1.2.2.3. Ứng dụng của chữ ký số ....................................................................... 11
1.3. Đặc điểm của Blockchain ................................................................................... 11
1.4. Phân loại hệ thống Blockchain ........................................................................... 12
1.5. Một số ứng dụng của Blockchain ....................................................................... 14
1.5.1. Hợp đồng thông minh .................................................................................. 15
1.5.2. Đối với sản xuất: .......................................................................................... 15
1.5.3. Đối với thực phẩm: ...................................................................................... 16
1.5.4. Bỏ phiếu điện tử .......................................................................................... 17
1.5.5. Đối với lĩnh vực y tế: ................................................................................... 17
1.5.6. Đối với ngành tài chính – ngân hàng ........................................................... 17
1.5.7. Đối với quản lý đất đai: ............................................................................... 18
1.5.8. Giáo dục ....................................................................................................... 20
1.6. Một số nền tảng công nghệ Blockchain phổ biến trên thế giới hiện nay ........... 21
iii


1.6.1. Bitcoin .......................................................................................................... 21
1.6.2. Ethereum ...................................................................................................... 24
1.6.3. Hyperledger ................................................................................................. 25
Kết luận chương ........................................................................................................ 26
Chƣơng 2: VẤN ĐỀ QUẢN LÝ CHỨNG CHỈ ĐỊNH GIÁ ĐẤT ........................... 27
2.1. Vấn đề quản lý chứng chỉ ................................................................................... 27
2.1.1. Bài toán đặt ra .............................................................................................. 27
2.1.2. Một số giải pháp được đã được đề xuất và triển khai chưa ứng dụng công
nghệ blockchain ..................................................................................................... 28
2.1.3. Quản lý chứng chỉ ứng dụng công nghệ blockchain ................................... 30
2.2. Quản lý chứng chỉ định giá đất........................................................................... 32
2.2.1. Chứng chỉ định giá đất ................................................................................ 32

2.2.2. Quản lý chứng chỉ đinh giá đất hiện nay ..................................................... 34
2.2.3. Ứng dụng công nghệ Blockchain trong quản lý chứng chỉ định giá đất ..... 37
2.2.3.1. Ứng dụng công nghệ chuỗi khối cho nghiệp vụ Cấp chứng chỉ định giá
đất ...................................................................................................................... 37
2.2.3.2. Ứng dụng công nghệ chuỗi khối cho nghiệp vụ xác minh chứng chỉ
định giá đất ........................................................................................................ 38
Kết luận chương ........................................................................................................ 40
Chƣơng 3. XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỬ NGHIỆM............................................ 41
3.1. Xây dựng hệ thống ............................................................................................. 41
3.1.1. Bài toán đặt ra .............................................................................................. 41
3.1.2. Giải pháp ..................................................................................................... 41
3.2. Xây dựng hệ thống cấp mới và xác minh chứng chỉ định giá đất ...................... 43
3.2.1. Kiến trúc hệ thống ....................................................................................... 43
3.2.2. Đặc tả chức năng ......................................................................................... 44
3.3. Thực nghiệm và đánh giá ................................................................................... 45
3.3.1. Môi trường phát triển và công cụ ................................................................ 45
3.3.2. Kết quả thử nghiệm ..................................................................................... 45
3.3.3. Đánh giá kết quả .......................................................................................... 50
Kết luận chương ........................................................................................................ 51
KẾT LUẬN CHUNG .................................................................................................. 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 54
iv


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

STT

Từ viết tắt

Tên đầy đủ

Giải thích

1

Bitcoin

Mạng chuỗi khối tiền ảo đầu tiên

2

BlockCert

Tiêu chuẩn mở phục vụ quản lý
chứng chỉ dựa trên công nghệ chuỗi
khối

3

JSON

Một kiểu định dạng dữ liệu

JavaScript Object
Noattion

4

HTTP

HyperText Transfer

Giao thức truyền tải văn bản

Protocol
5

PoS

Proof of Stake

Bằng chứng cổ phần

6

PoW

Proof of Work

Bằng chứng công việc

7

P2P

Peer-to-Peer

Mạng ngang hàng

v


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU HÌNH VẼ
Hình 1.1. Mô hình chuỗi khối Blockchain ...................................................................... 5
Hình 1.2: Cấu trúc khối ................................................................................................... 5
Hình 1.3: Blockchain công nhận nhánh dài hơn ............................................................. 7
Hình 1.4. Mô hình ký số và xác thực chữ ký số [1] ...................................................... 10
Hình 1.5: Các đặc điểm của Blockchain ....................................................................... 12
Bảng 1.1. So sánh 3 loại hệ thống Blockchain .............................................................. 13
Hình 1.6: Giải pháp quản lý giao dịch mua bán đất đai lưu trữ trên chuỗi khối của công
ty Propy.......................................................................................................................... 19
Hình 1.7: Mô hình quản lý đất đai sử dụng công nghệ chuỗi khối ở Thụy Điển của
ChromaWay [12] ........................................................................................................... 20
Hình 1.9: Mô hình giao dịch của Bitcoin ...................................................................... 23
Hình 1.10: Giao dịch Bitcoin có 1 đầu vào và 1 đầu ra ............................................... 23
Hình 1.11: Nền tảng Hyperledger ................................................................................. 26
Hình 2.1. The Open Badges Ecosystem ........................................................................ 29
Bảng 2.1. So sánh các hệ thống quản lý chứng chỉ ....................................................... 32
Hình 2.2. Chứng chỉ định giá đất .................................................................................. 34
Hình 2.3: Quy trình nghiệp vụ dịch vụ cấp, cấp đổi, cấp lại chứng chỉ định giá đất ... 36
Hình 2.4. Quy trình cấp chứng chỉ định giá đất của hệ thống ....................................... 37
Hình 2.5. Quy trình xác minh chứng chỉ định giá đất trên Blockchain......................... 39
Hình 3.1. Quy trình cấp và xác minh chứng chỉ định giá đất ........................................ 42
Hình 3.2. Kiến trúc hệ thống ......................................................................................... 43
Bảng 3.1. Cấu hình phần cứng ...................................................................................... 45
Bảng 3.2. Các phần mềm được sử dụng để tiến hành thực nghiệm .............................. 45
Hình 3.3. Giao diện Web ............................................................................................... 46
Hình 3.4. Màn hình đăng nhập ...................................................................................... 47
Hình 3.5. Ứng viên nộp hồ sơ ....................................................................................... 47

Hình 3.6. Chuyên viên kiểm tra hồ sơ ........................................................................... 48
Hình 3.7. Hợp nhất chứng chỉ ....................................................................................... 48
Hình 3.8. Lãnh đạo ký ................................................................................................... 49
Hình 3.9. Quảng bá giao dịch lên Blockchain ............................................................... 49
Hình 3.10. Giao dịch đã được quảng bá lên Bockchain ................................................ 50
Hình 3.11. Kết quả xác mình chứng chỉ trên hệ thống .................................................. 50

vi


MỞ ĐẦU
Công nghệ chuỗi khối là một trong những từ khóa nóng nhất về công nghệ
trong những năm gần đây, đặt biệt trong ngành công nghệ thông tin và ngành công
nghiệp tài chính. Chuỗi khối là công nghệ cho phép lưu trữ và truyền tải giao dịch
bằng các khối được liên kết với nhau thành các chuỗi. Mỗi khối chứa đựng các thông
tin cần thiết được lưu trữ cũng như thời gian khởi tạo và được liên kết với các khối
trước đó. Do đó khi một khối được ghép vào chuỗi thì thông tin được đảm bảo và
không thể thay đổi được, hay nói cách khác đi chuỗi khối được thiết kế để ngăn cản
sự thay đổi dữ liệu. Bất kỳ khối nào đã được thêm vào Blockchain đều được ghi vào
một sổ cái bất biến trong một bản an toàn, minh bạch và vĩnh viễn. Ngay cả khi nếu
một phần của hệ thống blockchain xảy ra lỗi, những máy tính và nút khác sẽ tiếp tục
hoạt động để đảm bảo sự an toàn và tin cậy của thông tin được lưu trong các khối.
Đặc biệt chuỗi khối có khả năng truyền tải dữ liệu đảm bảo mà không cần một bên
trung gian tin cậy xác nhận thông tin. Điều này làm cho hệ thống trở nên đơn giản mà
vẫn đảm bảo độ trung thực của dữ liệu.
Hiện nay, việc quản lý chứng chỉ định giá đất còn rất thủ công. Chứng chỉ gốc
được in trên giấy và người chủ sở hữu phải lưu trữ hết sức cẩn thận. Quản lý chứng
chỉ giấy sẽ gặp phải một số bất cập sau:
- Khi cần nộp chứng chỉ vào cơ quan, tổ chức nào đó, người sở hữu chứng chỉ
phải nhờ cơ quan tư pháp chứng thực hoặc phải mang theo chứng chỉ gốc để đối

chiếu gây bất tiện.
- Nếu làm mất chứng chỉ gốc thì việc cấp lại rất mất nhiều thời gian, công sức do
phải mất thời gian nộp lại hồ sơ và mất thời gian chờ đợi việc thẩm định và cấp lại
chứng chỉ.
- Dễ làm giả do công nghệ in ấn hiện đại có thể sao chép phôi chứng chỉ và làm
giả chứng chỉ.
Từ thực trạng nêu trên, luận văn này có mục tiêu nghiên cứu, tìm hiểu công
nghệ chuỗi khối, chú trọng đến hình thức ứng dụng chuỗi khối trong hợp đồng thông
minh; từ đó phát triển thử nghiệm dịch vụ hỗ trợ công tác quản lý chứng chỉ định giá
đất trên cơ sở sử dụng công nghệ chuỗi khối.
1


Thông qua công nghệ này, thủ tục cấp chứng chỉ định giá đất sẽ nhanh gọn, tiết
kiệm, dễ dàng trong khâu quản lý như việc: cấp chứng chỉ và chứng thực chứng chỉ.
Hơn nữa việc xác minh các chứng chỉ cũng đơn giản cho các bên thứ ba (nhà tuyển
dụng, đơn vị chủ quản,…), góp phần tăng cường niềm tin của mọi người đối với các
cơ quan cấp chứng chỉ.
Dựa trên mục tiêu đã nêu, luận văn tập trung tiến hành các nội dung nghiên cứu
sau:
-

Tìm hiểu tổng quan về công nghệ chuỗi khối (Blockchain); một số lý thuyết
nền tảng trong công nghệ chuỗi khối và cũng như tiềm năng ứng dụng thực
tiễn cũng sẽ được nghiên cứu trong luận văn này;

-

Đề xuất giải pháp ứng dụng của công nghệ chuỗi khối trong việc quản lý
chứng chỉ định giá đất.

-

Xây dựng hệ thống thử nghiệm quản lý chứng chỉ định giá đất dựa trên công
nghệ Blockchain.

Các kết quả của luận văn thu được sau khi thực hiện các nội dung nghiên cứu
trên được tổng hợp trên bản thảo gồm 3 chương chính như sau:
Chƣơng 1: Giới thiệu công nghệ chuỗi khối - Blockchain
Tìm hiểu tổng quan về công nghệ Blockchain. Nêu ra các nền tảng lý thuyết,
đặc điểm của công nghệ Blockchain. Đồng thời trong chương này, luận văn cũng chỉ
ra một số ứng dụng điển hình của Blockchain hiện nay và một số nền tảng công nghệ
Blockchain hiện nay.
Chƣơng 2: Vấn đề quản lý chứng chỉ định giá đất
Trong chương này, luận văn sẽ trình bày về vấn đề quản lý chứng chỉ nói chung
hiện nay, những hạn chế của một số mô hình chưa sử dụng và có sử dụng công nghệ
Blockchain đã được triển khai để khắc phục. Đồng thời trong chương này, cũng đưa ra
mô hình quản lý chứng chỉ định giá đất hiện hành chưa sử dụng công nghệ Blockchain
và giải pháp quản lý chứng chỉ định giá đất, cụ thể là cấp chứng chỉ và xác minh
chứng chỉ định giá đất ứng dụng công nghệ chuỗi khối – blockchain.
Chƣơng 3: Xây dựng hệ thống thử nghiệm
2


Chương trình mô phỏng mô hình quản lý chứng chỉ định giá đất sẽ được mô cả
cụ thể trong chương này.
Phần kết luận:
Tóm lược những kết quả đạt được của luận văn, đồng thời đưa ra những định
hướng nghiên cứu tiếp theo.

3


Chƣơng 1:

GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ CHUỖI KHỐI - BLOCKCHAIN

1.1. Công nghệ chuỗi khối
1.1.1. Giới thiệu
Ngày nay tiền điện tử đã trở thành một từ thông dụng trong cả ngành công
nghiệp và giới học thuật. Là một trong những loại tiền điện tử thành công nhất, Bitcoin
đã đạt được thành công lớn với thị trường vốn đạt 10 tỷ đô la trong năm 2016 [1]. Với
cấu trúc lưu trữ dữ liệu được thiết kế đặc biệt, các giao dịch trong mạng Bitcoin có thể
xảy ra mà không cần bất kỳ bên thứ ba nào và công nghệ cốt lõi để xây dựng Bitcoin
là blockchain.
Công nghệ chuỗi khối [8] cho phép tạo ra một môi trường phi tập trung, trong đó
các giao dịch và dữ liệu được xác thực bằng mật mã không thuộc quyền kiểm soát của

bất kỳ bên thứ ba nào. Bất kỳ giao dịch nào từng được thực hiện đều được ghi vào một
sổ cái bất biến trong một bản an toàn, minh bạch và vĩnh viễn.
Mặc dù các khái niệm, ý tưởng của công nghệ chuỗi khối được hình thành từ rất
lâu [12] nhưng ứng dụng thành công và phổ biến đầu tiên của công nghệ này mới ra
đời vào năm 2009 bởi Satoshi Nakamoto (ông đã tạo ra loại tiền điện tử kỹ thuật số
đầu tiên có tên gọi là Bitcoin thông qua việc sử dụng công nghệ chuỗi khối). Cụ thể,
chuỗi khối là một chuỗi các khối chứa dữ liệu hoặc thông tin, mỗi khối trong mạng lưu
trữ một số thông tin cùng với giá trị băm của khối trước đó. Giá trị băm là một số duy
nhất thuộc về một khối cụ thể. Nếu thông tin bên trong khối bị sửa đổi, giá trị băm của
khối cũng sẽ bị sửa đổi theo. Sự kết nối của các khối thông qua các khóa băm duy nhất
sẽ làm chuỗi khối an toàn.
1.1.2. Kiến trúc Blockchain

Blockchain [14] là một chuỗi các khối, chứa hoàn chỉnh danh sách các hồ sơ
giao dịch như sổ cái công khai thông thường. Hình 1.1 minh họa một ví dụ về
blockchain. Với một khối băm trước đó chứa trong khối sau, một khối chỉ có một khối
cha (Parent Block). Khối đầu tiên của blockchain được gọi là khối genesis không có
khối cha.

4


Hình 1.1. Mô hình chuỗi khối Blockchain
Blockchain được coi là một cuốn sổ cái lưu trữ lại tất cả các giao dịch của mọi
ngườil. Mỗi khối gồm các giao dịch. Blockchain, như tên gọi của nó, bao gồm nhiều
khối được xâu chuỗi lại với nhau.
Một khối bao gồm tiêu đề khối và thân khối [14] như hiển thị trong Hình 1.2.

Hình 1.2: Cấu trúc khối
Cụ thể, tiêu đề khối bao gồm:
- Block Version: cho biết Phiên bản của khối
- Merkle Tree Root Hash: giá trị băm của tất cả các giao dịch trong khối.
- Timestamp: thời gian tạo của Block.
5


- nBits: ngưỡng mục tiêu của hàm băm khối hợp lệ.
- Nonce: trường 4 byte, thường bắt đầu bằng 0 và tăng cho mỗi phép tính
băm.
- Parent Block Hash: giá trị băm 256 bit trỏ đến khối trước.
Phần thân bao gồm bộ đếm giao dịch và các giao dịch. Số lượng giao dịch tối
đa mà một khối có thể chứa phụ thuộc vào kích thước khối và kích thước của từng
giao dịch.

1.1.3. Thuật toán đồng thuận
Blockchain là môi trường phi tập trung. Hơn nữa, lại không lệ thuộc vào bên
thứ 3 xác thực giao dịch. Do đó mà cần phải có các thuật toán đồng thuận để đảm bảo
rằng tất cả các giao dịch được diễn ra một cách đáng tin cậy.
Về cơ bản, các thuật toán đồng thuận cần thực hiện được hai điều:
- Đảm bảo rằng khối tiếp theo trong blockchain là duy nhất và tin cậy;
- Giữ cho các tác nhân bên ngoài không thể phá hỏng hệ thống thành công.
Một số thuật toán đồng thuận [14]:
- Thuật toán đồng thuận đầu tiên được tạo ra và phổ biến là PoW (Proof of
Work). Thuật toán PoW sử dụng sức mạnh của phần cứng. Trong PoW, các nút của
mạng sẽ tính toán một giá trị băm của tiêu đề khối. Tiêu đề khối chứa một giá trị nonce
và thợ mỏ sẽ thay đổi giá trị nonce để thu được giá trị băm khác nhau. Sao cho giá trị
băm phải bằng hoặc nhỏ hơn một giá trị nhất định đã cho. Khi một nút đạt đến giá trị
đích, nó sẽ phát khối tới các nút khác và tất cả các nút khác phải lẫn nhau xác nhận
tính chính xác của giá trị băm. Nếu khối được xác thực, các thợ mỏ khác sẽ nối thêm
khối mới này vào blockchains riêng của mình. Các nút tính toán các giá trị băm được
gọi là thợ mỏ.
Trong mạng phi tập trung, có thể có nhiều nút tìm thấy giá trị nonce gần như
cùng một lúc. Kết quả là, các chi nhánh có thể được tạo như trong Hình 3.

6


Hình 1.3: Blockchain công nhận nhánh dài hơn
Tuy nhiên, hai nhánh cạnh tranh chắc chắn sẽ không cùng một lúc tạo ra khối
tiếp theo.Trong giao thức PoW, nhánh nào tạo được khối mới tiếp theo vào trước và
thông báo lên hệ thống thì nhánh đó sẽ được công nhận và đi tiếp. Hãy xem xét hai
nhánh được tạo bởi đồng thời các khối U4 và B4. Thợ mỏ giữ khai thác các khối của
họ cho đến khi một nhánh dài hơn được tìm thấy. B4, B5 tạo thành một chuỗi dài hơn,
vì vậy các thợ mỏ trên U4 sẽ chuyển sang nhánh dài hơn.

Ưu điểm của PoW là đơn giản, bằng việc thử lần lượt các giá trị nonce.
Hạn chế: Năng suất chậm và tiêu thụ nhiều tài nguyên.
- Ngoài ra còn có các thuật toán đồng thuận khác như: Proof-of-Stake. PoS
(Bằng chứng cổ phần) là một giải pháp thay thế tiết kiệm năng lượng cho PoW. Những
người khai thác trong PoS phải chứng minh quyền sở hữu số lượng lớn cổ phần. Các
nút trên mạng đóng vai trò xác nhận các giao dịch được gọi là các thợ đúc tiền. Nút có
quyền thêm khối mới vào Blockchain được chọn dựa theo tỉ lệ cổ phần của đồng tiền
điện tử chứ không phải bằng tốc độ tính toán. Người ta tin rằng những người nắm giữ
nhiều cổ phần sẽ đưa ra những quyết định hợp lí cho mạng lưới Blockchain.
Ưu điểm: So với PoW, PoS tiết kiệm năng lượng và phần cứng hơn.
Hạn chế: Việc lựa chọn dựa trên số cổ phần khá bất công vì người giàu nhất có
thể chi phối mạng. Hệ thống dễ bị tấn công hơn.
7


1.2. Lý thuyết nền tảng
1.2.1. Hàm băm
1.2.1.1. Khái niệm Hàm băm
Hàm băm [13] là một hàm ánh xạ dữ liệu có kích thước tùy ý kích để thu được
dữ liệu có kích thước cố định. Thường là 128, 160, 256 hoặc 512 bit. Các giá trị được
trả về bởi hàm băm được gọi là giá trị băm, mã băm, tổng băm hoặc đơn giản là băm.
Dữ liệu đầu vào thường được gọi là thông diệp và đầu ra (giá trị băm hoặc hàm
băm) thường được gọi là thông báo hay dấu vân tay [13]. Quá trình băm này có thể
được ký hiệu là:
h = H (M)
Trong đó M là thông điệp đầu vào và h thường gọi là đại diện tài liệu hay là dấu
vân tay là giá trị băm bằng thuật toán băm H.
1.2.1.2. Tính chất của hàm băm
Một hàm băm tốt [13] phải có các tính chất sau:
-

Kháng hình ảnh trước: được gọi là thuộc tính không thể đảo ngược.Nghĩa là
không thể xác định được dữ liệu đầu vào M từ giá trị băm H(M).

-

Kháng hình ảnh thứ hai: Từ thông điệp đầu vào M1 rất khó để tìm ra thông
điệp M2 sao cho H(M1)=H(M2).

-

Kháng xung đột: Không có khả năng tính toán 2 thông diệp đầu vào M ≠ M’
mà H(M)=H(M’).

-

Độ nhạy bit. Nghĩa là một thây đổi nhỏ trong thông điệp đầu vào M (thêm
hoặc bớt 1 bit) sẽ dẫn đến thay đổi lớn trong dữ liệu đầu ra.

1.2.1.3. Một số ứng dụng của hàm băm [2]
a. Hàm băm dùng trong chữ kí số (sẽ được nói rõ ở mục 1.2.2)
b. Đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu
Giả sử tài liệu được lưu trữ trên bất kỳ dịch vụ đám mây nào có sẵn. Để chắc
chắn rằng các tài liệu đó không bị giả mạo bởi bất kỳ bên thứ ba nào, cần tính toán
hash của tập tin đó bằng thuật toán băm và lưu các giá trị băm này trên máy cục bộ.
8


Khi cần sử dụng tài liệu đó, tải xuống các tệp, tính lại hàm băm. Nếu khớp nó
với giá trị băm trước đó được tính toán thì tài liệu không bị sửa đổi, giả mạo. Nếu bất

kỳ ai can thiệp vào tệp, giá trị băm của tệp chắc chắn sẽ thay đổi. Việc giả mạo tập tin
mà không thay đổi hàm băm là gần như không thể.
c. Xác minh mật khẩu
Hàm băm được sử dụng rất phổ biến trong xác minh mật khẩu. Ví dụ:
Khi sử dụng bất kỳ trang web trực tuyến nào yêu cầu nhập E-mail và mật khẩu
để đăng nhập. Mục đích là để chắc chắn rằng tài khoản này được đăng nhập đúng chủ
sở hữu. Khi nhập mật khẩu, một hàm băm của mật khẩu sẽ được tính toán sau đó được
gửi đến máy chủ để xác minh mật khẩu. Mật khẩu được lưu trữ trên máy chủ thực sự
là giá trị băm của mật khẩu gốc. Điều này được thực hiện để đảm bảo rằng khi mật
khẩu được gửi từ máy khách đến máy chủ, mật khẩu vẫn được bảo mật.
1.2.1.4. Các loại hàm băm
Tất cả các thuật toán băm MD được thiết kế bởi Ron Rivest. Các thuật toán băm
dòng MD gồm: MD2, MD4 và MD5 trong họ này [13].
- MD2 được thiết kế vào năm 1989, chia thông điệp thành các khối 128 bit và
tạo ra bản tóm tắt 128 bit.
- Sau đó Thuật toán MD4 được thiết kế vào năm 1990. Nó phân chia thông báo
thành khối 512 bit và tạo 128 bit bản tóm tắt.
- Thuật toán MD5 là một Hàm băm phổ biến, nhận một tin nhắn và chia nó
thành các khối 512 bit và tạo ra bản tóm tắt 128 bit. Nó là xuất phát từ thuật toán
MD4.
Thuật toán băm an toàn SHA [13] được phát triển bởi Viện Tiêu chuẩn Quốc
gia và Công nghệ (NIST). Thuật toán SHA cho bản tóm tắt đầu ra có kích thước 160
bit.
1.2.2. Chữ ký số
1.2.2.1. Giới thiệu
Mỗi người dùng sở hữu một cặp khóa riêng và khóa chung được liên kết với
nhau về mặt toán học [14]. Khóa riêng sẽ được giữ bí mật được sử dụng để ký các giao
9

dịch. Khóa chung sử dụng để xác minh giao dịch. Thuật toán chữ ký số điển hình được
sử dụng trong blockchains là thuật toán chữ ký số đường cong elliptic (ECDSA).
Chữ ký số điển hình có liên quan đến hai giai đoạn [14]: giai đoạn ký kết và
giai đoạn xác minh. Quy trình ký và xác minh chữ ký như sau: Người A muốn gửi
thông điệp cho người B. Người A sẽ sử dụng thuật toán băm để “băm” thông điệp này
thành bản “đại diện thông điệp”. Người A tiếp tục ký số bằng khóa bí mật của mình để
tạo thành một chữ ký số. Cuối cùng, người A gửi bản thông diệp kèm chữ ký số cho
người B để chứng thực thông điệp là đúng của mình.
Về phía người B, sau khi nhận được sẽ dùng khóa công khai để mã hóa chữ ký
số nhận được thành bản “đại diện thông điệp”. Và đồng thời sử dụng hàm băm giống
người A để “băm” thông điệp thành bản “đại diện tài liệu”. So sánh 2 bản “đại diện tài
liệu” này, nếu giống nhau thì chữ ký là xác thực và nội dung thông điệp không bị thay
đổi.

Hình 1.4. Mô hình ký số và xác thực chữ ký số [1]
1.2.2.2. Ưu điểm của chữ ký số
- Khả năng xác đinh nguồn gốc
10


Theo quy trình ký và xác minh chữ ký (Phần 1.2.2.1), nếu so sánh 2 bản “đại
diện tài liệu” nếu giống nhau thì có thể khẳng định tài liệu gửi đến đúng là người sở
hữu khóa bí mật.
- Tính toàn vẹn
Cả hai bên gửi và nhận đều có thể tin tưởng rằng văn bản không bị thay đổi
trong qúa trình truyền tin. Vì nếu có sửa đổi thì giá trị băm hay “đại diện tài liệu” sẽ
thay đổi.
- Tính chống chối bỏ
Khi bên gửi gửi văn bản và chữ ký số cho bên nhận nhưng sau đó chối bỏ rằng
văn bản này không phải của mình ký, chữ ký này là giả mạo thì bên nhận hoàn toàn có

thể chứng minh được theo đúng quy trình xác minh chữ ký (nội dung phần 1.2.2.1).
Nếu 2 giá trị băm hay “đại diện tài liệu” giống nhau thì rõ ràng là người gửi đã ký vào
gửi văn bản đó, không thể chối bỏ được.
1.2.2.3. Ứng dụng của chữ ký số
Trong thời đại công nghệ số hiện nay, việc giao dịch hay truyền tin trên mạng
trở nên phổ biến. Nhằm đảm bảo cho những giao dịch này, chữ ký số được sử dụng
rộng rãi bởi tính bảo mật, tính toàn vẹn, tính chống chối bỏ của các thông tin giao dịch.
Chữ ký số cũng được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như:
- Hành chính điện tử: xin chữ kí cấp trên, chuyển công văn,…
- Thương mại điện tử: hợp đồng mua bán, hồ sơ dự án, tiền điện tử,…
- Y tế: bệnh án, hợp đồng chữ bệnh,…
- Bỏ phiếu
1.3. Đặc điểm của Blockchain
Một số đặc điểm của công nghệ chuỗi khối [14]:
- Phân tán: Trong hệ thống giao dịch tập trung thông thường, mỗi giao dịch cần
được xác nhận thông qua cơ quan trung gian tin cậy (ví dụ: ngân hàng trung ương).
Chuỗi khối được phân tán, có nghĩa là không một người hay nhóm nào nắm giữ quyền
quyết định của toàn bộ mạng lưới. Mặc dù mọi người trên mạng lưới đều nẵm giữ bản
11


sao của sổ cái, nhưng không ai có thể tự sửa đổi nó. Tính năng độc đáo này của chuỗi
khối đảm bảo tính minh bạch và bảo mật đồng thời mang lại ưu điểm cho người dùng.
- Ẩn danh. Mỗi người dùng có thể tương tác với blockchain với một địa chỉ
được tạo, không tiết lộ danh tính thực sự của người dùng. Lưu ý rằng blockchain
không thể đảm bảo giữ gìn sự riêng tư hoàn hảo do ràng buộc nội tại.
- Chống giả mạo: Với đặc tính bất biến đã được trình bày ở trên, việc phát hiện
giả mạo bất kỳ dữ liệu nào sẽ trở nên dễ dàng hơn. Chuỗi khối có thể chống giả mạo vì
mọi thay đổi trong một khối có thể được phát hiện và xử lý nhanh chóng. Như được
mô tả trước đó, mỗi giá trị băm của một khối là duy nhất. Mọi thay đổi trong dữ liệu sẽ

dẫn đến thay đổi giá trị băm. Do giá trị băm của một khối được liên kết với khối tiếp
theo, để tin tặc có thể thực hiện bất kỳ thay đổi nào, chúng sẽ phải thay đổi giá trị băm
của tất cả các khối sau khối đó, điều này khá khó thực hiện.
- Sức chứa: blockchain, như một hình thức lưu trữ hồ sơ phi tập trung gần như
không có giới hạn.
- Bất biến: Mỗi khối chứa đựng các thông tin cần thiết được lưu trữ cũng như
thời gian khởi tạo và được liên kết với các khối trước đó. Do đó khi một khối được
ghép vào chuỗi thì thông tin được đảm bảo và không thể thay đổi được, hay nói cách
khác đi chuỗi khối được thiết kế để ngăn cản sự thay đổi dữ liệu.
Bất biến
Phân tán

Đặc điểm của
Blockchain

Sức chứa

Ẩn danh
Chống giả
mạo
Hình 1.5: Các đặc điểm của Blockchain
1.4. Phân loại hệ thống Blockchain
Các hệ thống blockchain hiện tại được phân loại thành ba loại [11]:
12


- Blockchains công khai: tất cả nút tham gia có thể truy cập cơ sở dữ liệu, lưu
trữ một bản sao và sửa đổi nó bằng cách cung cấp khả năng tính toán của họ. Các
blockchains công khai được coi là phi tập trung hoàn toàn, với quyền kiểm soát
blockchain không nằm trong tay của bất kỳ cá nhân hoặc tổ chức nào. Bitcoin là một

ví dụ về blockchain công khai.
- Blockchains tập đoàn (còn được gọi là Blockchain lai): dữ liệu được mở công
khai nhưng không phải tất cả các nút tham gia đều có quyền truy cập. Thay vì bất cứ ai
thì chỉ một nhóm các nút được chọn trước trên mạng mới được phép truy cập vào hệ
thống Blockchain này. Blockchains tập đoàn được coi là “bán phi tập trung”.
- Blockchains riêng tư: chỉ có các nút trong một tổ chức cụ thể mới có quyền
truy cập hoặc sửa đổi cơ sở dữ liệu. Một blockchain riêng được coi là một mạng tập
trung vì nó được kiểm soát hoàn toàn bởi một tổ chức.
So sánh ba loại blockchains được liệt kê trong Bảng 1.1.
Bảng 1.1. So sánh 3 loại hệ thống Blockchain1
Thuộc tính

Xác

định

đồng

thuận
Cho phép đọc

Bất biến

Blockchain công

Blockchain tập

Blockchain riêng

khai

đoàn

tƣ

Tất cả các thợ mỏ

Công khai

Lựa chọn một tập
các nút

Một tổ chức

Có thể công khai

Có thể công khai

hoặc hạn chế

hoặc hạn chế

Có thể giả mạo

Có thể giả mạo

Gần như không thể
giả mạo

Hiệu quả

Thấp

Cao

Cao

Tập trung

Không

Một phần

Có

Chấp nhận

Không chấp nhận

Không chấp nhận

Quá trình đồng
thuận

1

Zibin Zheng, Shaoan Xie, Hongning Dai, Xiangping Chen, and Huaimin Wang, 2017, “An Overview of
Blockchain Technology: Architecture, Consensus, and Future Trends”, IEEE 6th International Congress on Big
Data.

13


- Xác định đồng thuận. Trong blockchain công khai, tất cả các nút đều có thể
tham gia vào quá trình đồng thuận. Còn blockchain tập đoàn thì chỉ có một tập hợp các
nút được chọn có trách nhiệm xác thực khối. Đối với blockchain riêng tư, nó được
kiểm soát hoàn toàn bởi một tổ chức và tổ chức có thể xác định sự đồng thuận cuối
cùng.
- Cho phép đọc. Các giao dịch trong một blockchain công khai được hiển thị
cho tất cả mọi người. Trong khi một blockchain riêng hoặc một blockchain tập đoàn
lại hạn chế hơn.
- Bất biến. Vì các hồ sơ được lưu trữ trên một số lượng lớn người tham gia, gần
như không thể giả mạo các giao dịch trong một blockchain công khai. Nhưng các giao
dịch trong một blockchain riêng hoặc một blockchain tập đoàn lại có thể bị giả mạo dễ
dàng vì số lượng người tham gia mạng hạn chế.
- Hiệu quả. Blockchain công khai phải mất nhiều thời gian để thực hiện giao
dịch vì số lượng các nút trong mạng rất lớn. Do đó, số lượng giao dịch được thông qua
bị hạn chế và độ trễ cao. Với các nút ít hơn, blockchain tập đoàn và blockchain riêng
có thể hiệu quả hơn.
- Tập trung. Sự khác biệt chính giữa ba loại blockchain là blockchain công cộng
được phân cấp, blockchain tập đoàn được tập trung một phần và blockchain riêng tư
được tập trung hoàn toàn vì nó được kiểm soát bởi một nhóm duy nhất.
- Quá trình đồng thuận: với Blockchain công khai, bất kỳ ai cũng có thể tham
gia mạng, tham gia vào quá trình xác minh khối để tạo sự đồng thuận. Một ví dụ điển
hình về blockchain không được phép là Bitcoin và Ethereum, nơi bất kỳ người dùng
nào cũng có thể tham gia mạng để khai thác.
Một blockchain riêng tư và tập đoàn được phép hạn chế các tác nhân có thể
đóng góp vào sự đồng thuận của hệ thống. Trong hệ thống blockchain này, chỉ một
nhóm người dùng mới có quyền xác thực các giao dịch khối.
1.5. Một số ứng dụng của Blockchain

Vì những ưu điểm nổi bật của công nghệ Blockchain như chi phí thấp, bảo mật
thông tin, thời gian nhanh chóng, dễ quản lý, hỗ trợ xác nhận các thoả thuận trong hợp
đồng và giao dịch mà không tiết lộ thông tin giữa các bên, khôngcần thông qua bên
14


thứ 3 xác minh nhưng vẫn đảm bảo sự minh bạch và chắc chắn. Bởi vậy, nó được
đánh giá là một trong những phát minh tuyệt vời nhất trong nhiều thập kỷ trở lại đây.
Công nghệ blockchain được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: hợp đồng
thông minh, y tế, tài chính ngân hàng, giáo dục, quản lý đất đai, sản xuất,…
1.5.1. Hợp đồng thông minh
Smart Contract [7](Hợp đồng thông minh) là một thuật ngữ mô tả khả năng tự
đưa ra các điều khoản và thực thi thỏa thuận của hệ thống máy tính bằng cách sử dụng
công nghệ Blockchain. Toàn bộ quá trình hoạt động của Smart Contract là hoàn toàn
tự động và không cần có bên thứ ba chứng thực và sự can thiệp từ các yếu tố bên
ngoài.
Hợp đồng thông minh lần đầu tiên được đề xuất bởi Nick Szabo trong đầu
những năm 1990. Ông giải thích rằng một hợp đồng thông minh được kích hoạt máy
tính để thực hiện các điều khoản giao dịch. Như blockchain có trở nên phổ biến, hợp
đồng thông minh đã nhận được sự chú ý. Một hợp đồng thông minh là một hợp đồng
kỹ thuật số được viết bằng mã nguồn và được thực hiện bởi máy tính, tích hợp cơ chế
chống giả mạo của blockchain
Ngoài ra, hợp đồng thông minh được triển khai trong blockchains được sao
chép vào mỗi nút để ngăn chặn hợp đồng giả mạo, lỗi của con người có thể được giảm
bớt để tránh tranh chấp liên quan đến các hợp đồng đó.
Đối với hợp đồng truyền thống phải soạn thảo văn bản in ra, gặp mặt nhau ký
kết và có sự chứng thực của bên thứ ba. Còn Smart contract cho phép các bên tham gia
ký kết và thực hiện hợp đồng mà không cần gặp trực tiếp, không cần phải biết nhau
trước đó và không cần bên trung gian thứ 3 đứng ra chứng thực. Smart contract vẫn
thực hiện các điều khoản một cách chính xác, nhanh chóng, tiết kiệm và đảm bảo an

toàn.
1.5.2. Đối với sản xuất:
Hiện nay thị trường hàng hóa, các sản phẩm bày bán rất sôi động với nhiều mẫu
mã, nhãn hàng và sản xuất từ khắp nơi trên thế giới. Do đó, việc kiểm soát nguồn gốc
hàng hóa gặp rất nhiều khó khăn. Hơn nữa, công nghệ làm giả bao bì, sản phẩm ngày
càng tinh vi, người tiêu dùng nhiều khi không thể phân biệt được hàng thật với hàng
15


giả, hàng nhái kém chất lượng. Ảnh hưởng tới uy tín của các nhãn hàng, nhiều khi là
ảnh hưởng tới hình ảnh quốc gia trong mắt bạn bè quốc tế và khách du lịch.
Với đặc điểm không thể làm giả, khó thay đổi dữ liệu, áp dụng công nghệ
Blockchain vào ngành công nghiệp sản xuất từ khâu sản xuất, vận chuyển, cung ứng
sẽ giúp cho người tiêu dùng thêm tin tưởng vào chất lượng sản phẩm, yên tâm khi sử
dụng vì họ hoàn toàn có thể truy xuất được nguồn gốc xuất xứ, thời hạn sử dụng của
sản phẩm mình mua từ khi khâu sản xuất tới khâu bày bán.
Việc áp dụng công nghệ Blockchain còn giúp cho các cơ quan quản lý dễ dàng
hoàng hóa trên thị trường. Thu hồi hàng hóa không có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng.
Đối với nhà sản xuất, họ cũng có thể quản lý, thống kê được các mặt hàng của
mình xem được bày bán ở đâu, thời hạn sử dụng của từng lô hàng,...
Tập đoàn Walmart2 (một tập đoàn bán lẻ hàng đầu thế giới hiện nay tại Mỹ) là
một trong những doanh nghiệp tiên phong sử dụng công nghệ Blockchain. Hiện tại,
Walmart còn tìm cách ứng dụng công nghệ Blockchain vào nhiều lĩnh vực kinh doanh
khác.
1.5.3. Đối với thực phẩm:
An toàn thực phẩm đang là vấn đề gây nhiều bức xúc cho xã hội. Hàng hóa
không có nguồn rõ ràng gây ảnh hưởng nghiệm trọng tới tài chính, sức khỏe và niềm
tin của người tiêu dùng. Đặc biệt, trong lĩnh vực thực phẩm, ảnh hưởng trực tiếp tới
sức khỏe, thậm chí tính mạng của con người. Nhiều thực phẩm không rõ nguồn gốc
có chứa phooc – môn, hàn the, chất tẩy, pin,… dẫn tới ngộ độc, thậm chí tử vong.

Với quy trình kiểm soát nguồn gốc hàng hóa bằng công nghệ Blockchain,
người tiêu truy xuất được nguồn gốc, quy trình sản xuất, đóng gói, góp phần tăng
cường niềm tin của người tiêu dùng đối với chất lượng và độ an toàn của sản phẩm.
Nước ta đã ứng dụng thành công công nghệ Blockchain trong truy xuất nguồn
gốc: xoài Cát Chu, thanh long,…

2

/>
16


1.5.4. Bỏ phiếu điện tử
Một số quốc gia đã ứng dụng công nghệ Blockchain trong bầu cử. Thông tin
của những người thâm gia bầu cử được bảo mật. Điều mà khi bỏ phiếu bằng giấy và
bút khó có thể đạt được. Bầu cử ngày nay cũng chưa minh bạch đối với người tham gia
cuộc bầu cử. Khi một cá nhân đặt lá phiếu của mình vào hộp phiếu, không có gì đảm
bảo rằng phiếu bầu đã được tính và đếm chính xác.
Blockchain cũng giúp cho việc bầu cử gần như tuyệt đối minh bạch và công
bằng. Bởi lá phiếu đã bầu và nộp thì danh tính được dấu kín, ai cũng như nhau và
không thể thay đổi được. Estonia là quốc gia đầu tiên ứng dụng công nghệ Blockchain
vào Bỏ phiếu bầu cử. Một số quốc gia khác cũng đang từng bước ứng dụng công nghệ
Blockchain vào bầu cử, biểu quyết, như: Brazil, Mỹ, Nga, Thụy sĩ,…[6]
1.5.5. Đối với lĩnh vực y tế:
Ngày nay, hồ sơ y tế điện tử được lưu giữ trong các trung tâm dữ liệu. Hơn
nữa, việc truy cập vào các hồ sơ này được giới hạn trong bệnh viện và người chăm
sóc.Vì thông tin này được tập trung, do đó nó khá tốn kém và dễ bị tấn công bảo mật.
Hơn nữa, khi bệnh nhân tới điều trị tại một bệnh viện mới, các bác sĩ, y tá và chuyên
gia y tế bị hạn chế về mức độ chăm sóc. Bởi vì không thể xem hồ sơ sức khỏe đầy
đủ, chính xác của bệnh nhân đó.

Với các ứng dụng blockchain trong chăm sóc sức khỏe, giờ đây bệnh nhân có
thể truy xuất hồ sơ y tế của mình một cách an toàn trên blockchain. Bởi trong mạng
blockchain, lịch sử y tế của từng bệnh nhân được chia sẻ giữa các bác sĩ, bệnh viện.
Bệnh viện mới có thể xác định tiền sử bệnh tật, phác đồ điều trị hay thành phần thuốc
có thể bị dị ứng trước đây. Việc này, giúp người bệnh được chăm sóc theo quá trình,
không bị gián đoạn mặc dù người bệnh ở bất kì nơi đâu trên thế giới. Hơn nữa, giúp
giảm thiểu chi phí và mệt mỏi khi khám bệnh hay xét nghiệm lại. Do đó, giúp các bác
sĩ phác đồ điều hiệu quả nhất.
1.5.6. Đối với ngành tài chính – ngân hàng
Hiện nay, hệ thống ngân hàng truyền thống có thể mất hàng giờ để xác nhận
các giao dịch cơ bản như gửi tiền hoặc chuyển tiền. Khi nền kinh tế phát triển liên
17