Bài viết

Hướng Dẫn Băm (Hashing) Trong Blockchain Cho Người Mới Bắt Đầu

Đã phát hành vào 02 thg 4, 2023

Đã cập nhật vào 25 thg 4, 2024

Công nghệ blockchain đã cách mạng hóa cách chúng ta lưu trữ, truyền và xác minh dữ liệu. Một trong những thành phần chính của blockchain là băm (hashing), là một hàm toán học được sử dụng để đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ đề cập đến những điều cơ bản về băm, giải thích cách hàm này được sử dụng trong blockchain và khám phá những lợi ích cũng như điểm yếu tiềm ẩn. Đến cuối bài viết này, bạn sẽ có hiểu biết vững chắc về hàm băm trong blockchain và tầm quan trọng của nó trong các giao dịch kỹ thuật số.

Băm là gì

Băm là một hàm toán học chuyển đổi bất kỳ dữ liệu đầu vào có kích thước bất kỳ thành một chuỗi ký tự có kích thước cố định, còn được gọi là hàm băm. Hàm băm là duy nhất đối với dữ liệu đầu vào và bất kỳ thay đổi nào trong dữ liệu đầu vào sẽ dẫn đến một hàm băm khác.

Băm là chức năng một chiều không thể đảo ngược. Do đó, bạn không thể truy xuất dữ liệu đầu vào ban đầu từ hàm băm. Các thuật toán băm thường được sử dụng trong khoa học máy tính để xác thực dữ liệu, lưu trữ mật khẩu và xác minh chữ ký số. Trong công nghệ blockchain, hàm băm được sử dụng để bảo đảm tính toàn vẹn của dữ liệu và đảm bảo rằng các giao dịch không thể bị giả mạo.

Băm hoạt động như thế nào

Băm lấy một tập dữ liệu có kích thước bất kỳ và chạy dữ liệu qua thuật toán băm tạo ra đầu ra có kích thước cố định được gọi là hàm băm. Quá trình bao gồm một số bước:

Dữ liệu đầu vào được xử lý thông qua thuật toán băm tạo ra hàm băm có độ dài cố định.
Hàm băm là duy nhất đối với dữ liệu đầu vào và bất kỳ thay đổi nhỏ nào đối với dữ liệu đầu vào sẽ dẫn đến một hàm băm hoàn toàn khác.
Băm đầu ra là một chuỗi các ký tự chữ và số đại diện cho dữ liệu đầu vào.
Hàm băm sau đó được lưu trữ trên blockchain dưới dạng mã định danh duy nhất của dữ liệu đầu vào.

Ví dụ về thuật toán băm

Có rất nhiều thuật toán băm có sẵn, mỗi thuật toán đều có điểm mạnh và điểm yếu riêng. Một số thuật toán băm phổ biến được sử dụng trong công nghệ blockchain bao gồm:

SHA-256 (Thuật toán băm an toàn 256-bit): Đây là thuật toán băm được sử dụng phổ biến nhất của công nghệ blockchain. Thuật toán này tạo ra một hàm băm 256-bit có độ dài cố định và được biết đến với tính bảo mật và tốc độ cao.
Scrypt: Thuật toán này được sử dụng trong một số loại tiền điện tử như Litecoin và Dogecoin, được thiết kế để sử dụng nhiều bộ nhớ hơn SHA-256, khiến nó ít bị tấn công dựa trên ASIC hơn.
Ethash: Thuật toán này được sử dụng trong Ethereum và được thiết kế để chống ASIC, đòi hỏi nhiều bộ nhớ và sức mạnh tính toán hơn, khiến việc khai thác bằng phần cứng chuyên dụng trở nên khó khăn hơn.
Blake2b: Thuật toán băm nhanh và hiệu quả này tạo ra hàm băm có độ dài cố định lên tới 512 bit, được sử dụng trong một số loại tiền điện tử tập trung vào quyền riêng tư như Grin và Beam.
SHA-3 (Thuật toán băm an toàn 3): Thuật toán băm này là sự kế thừa của SHA-2 và được thiết kế để cung cấp khả năng bảo mật tốt hơn trước các cuộc tấn công, tạo ra một hàm băm có độ dài cố định lên tới 512 bit.

Đây chỉ là một vài ví dụ về nhiều thuật toán băm có sẵn. Việc lựa chọn thuật toán băm phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của ứng dụng blockchain, chẳng hạn như bảo mật, tốc độ và khả năng chống lại các cuộc tấn công.

Băm được sử dụng như thế nào trong blockchain

Băm là một thành phần quan trọng của công nghệ blockchain, đảm bảo rằng các giao dịch được an toàn và chống giả mạo. Trong blockchain, băm được sử dụng theo nhiều cách:

Băm giao dịch: Mỗi giao dịch trong một blockchain được biểu thị bằng một hàm băm duy nhất đóng vai trò là mã định danh. Hàm băm này được tạo bằng cách chạy dữ liệu giao dịch qua thuật toán băm, tạo ra hàm băm có độ dài cố định. Hàm băm này sau đó được đưa vào khối tiếp theo trong blockchain, tạo ra một khối được bảo mật bằng hàm băm mật mã.
Băm khối: Mỗi khối trong blockchain cũng có một hàm băm duy nhất đóng vai trò là mã định danh. Hàm băm khối được tạo bằng cách chạy dữ liệu khối qua thuật toán băm, tạo ra hàm băm có độ dài cố định. Hàm băm này bao gồm hàm băm giao dịch của khối trước đó, tạo ra một chuỗi các khối được bảo mật bằng hàm băm mật mã.
Khai thác: Khai thác là quá trình thêm các khối mới vào blockchain. Trong suốt quá trình khai thác, những người khai thác cạnh tranh để giải quyết một phép toán học phức tạp đòi hỏi sức mạnh tính toán. Người khai thác đầu tiên giải được phép toán sẽ thêm một khối mới vào blockchain và được thưởng bằng tiền điện tử. Giải pháp cho vấn đề này được gọi là “nonce” và được bao gồm trong tiêu đề khối cùng với dữ liệu khối. Sau đó, tiêu đề được băm và kết quả băm phải đáp ứng một mức độ khó cụ thể do mạng đặt. Quá trình này đảm bảo rằng các khối mới được thêm vào blockchain một cách an toàn và chống giả mạo.

Lợi ích của băm trong blockchain

Băm rất quan trọng trong công nghệ blockchain, là cách lưu trữ và xác minh dữ liệu an toàn và chống giả mạo. Dưới đây là một số lợi ích của việc băm trong blockchain:

Cải thiện bảo mật blockchain: Các thuật toán băm được sử dụng trong blockchain được thiết kế để bảo mật và chống lại các cuộc tấn công. Băm cung cấp chức năng một chiều, khiến cho việc quay vòng gần như không thể đảo ngược thiết kế dữ liệu đầu vào từ hàm băm. Điều này khiến các tác nhân độc hại khó sửa đổi hoặc thay đổi dữ liệu trên blockchain.
Chống giả mạo dữ liệu: Băm cung cấp khả năng bảo vệ chống lại việc giả mạo dữ liệu trên blockchain. Mọi nỗ lực sửa đổi dữ liệu trong một khối hoặc giao dịch sẽ dẫn đến một hàm băm khác, phá vỡ chuỗi và làm rõ ràng rằng dữ liệu đã bị giả mạo. Điều này làm cho dữ liệu gần như không thể thay đổi sau khi đã được thêm vào blockchain.
Tạo thuận lợi cho việc xác minh dữ liệu: Băm cung cấp một phương pháp mạnh mẽ để xác minh tính toàn vẹn của dữ liệu trên blockchain. Các nút trên mạng blockchain có thể xác minh độc lập hàm băm của từng khối trong chuỗi, đảm bảo rằng dữ liệu không bị thay đổi. Điều này cho phép xác minh tính toàn vẹn của blockchain mà không cần đến cơ quan trung ương.
Lưu trữ dữ liệu bất biến: Băm đảm bảo rằng dữ liệu được lưu trữ trên blockchain là không thể thay đổi. Sau khi dữ liệu được thêm vào blockchain sẽ không thể bị sửa đổi hoặc xóa nhằm đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.
Cải thiện hiệu quả: Băm cho phép lưu trữ và truy xuất dữ liệu hiệu quả trên blockchain. Bởi vì một hàm băm duy nhất đại diện cho từng khối và giao dịch nên rất dễ xác định và định vị dữ liệu cụ thể trên blockchain.

Lợi ích của băm trong công nghệ blockchain là rất nhiều. Băm cung cấp bảo mật, chống giả mạo dữ liệu, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xác minh dữ liệu và cải thiện hiệu quả. Những lợi ích này làm cho công nghệ blockchain trở thành một giải pháp đáng tin cậy cho các giao dịch kỹ thuật số.

Các kỹ thuật băm phổ biến trong blockchain

Có một số kỹ thuật băm phổ biến được sử dụng trong công nghệ blockchain.

Proof of Work (PoW)

Proof of Work là một thuật toán đồng thuận được sử dụng trong blockchain để xác thực các giao dịch và tạo các khối mới. Quá trình này liên quan đến việc người khai thác cạnh tranh để giải một phép toán phức tạp bằng cách sử dụng sức mạnh tính toán. Người khai thác đầu tiên giải được sẽ thêm một khối mới vào blockchain và được thưởng bằng tiền điện tử.

Để giải phép toán, những người khai thác phải sử dụng sức mạnh tính toán để băm tiêu đề khối, bao gồm dữ liệu khối và một nonce. Nonce là một giá trị ngẫu nhiên được thêm vào tiêu đề khối để tạo một hàm băm mới. Sau đó, tiêu đề được băm bằng hàm băm mật mã và kết quả băm phải đáp ứng một mức độ khó cụ thể do mạng đặt. Mức độ khó được điều chỉnh thường xuyên để đảm bảo rằng các khối được thêm vào blockchain với tốc độ ổn định.

Thuật toán PoW được thiết kế để sử dụng nhiều tài nguyên, khiến những người khai thác khó gian lận hệ thống.

Proof of Stake (PoS)

Proof of Stake là một thuật toán đồng thuận được sử dụng trong blockchain để xác thực các giao dịch và tạo các khối mới. Không giống như PoW yêu cầu người khai thác giải một phép toán phức tạp bằng cách sử dụng sức mạnh tính toán, PoS yêu cầu người xác thực nắm giữ một lượng tiền điện tử nhất định dưới dạng “stake”. Người xác thực được chọn để tạo các khối mới dựa trên stake của họ. Cơ hội được chọn tỷ lệ thuận với số stake mà họ nắm giữ.

Để xác thực giao dịch và tạo khối mới, người xác thực phải đặt tiền điện tử của họ làm tài sản thế chấp. Nếu họ bị phát hiện hành động chống lại lợi ích tốt nhất của mạng, chẳng hạn như cố gắng tạo các khối không hợp lệ, stake của họ sẽ bị mất.

PoS được thiết kế để tiết kiệm năng lượng hơn PoW vì không yêu cầu nhiều mức sức mạnh tính toán. PoS cũng nhằm mục đích giảm việc tập trung sức mạnh khai thác tiền điện tử giữa một số nhóm khai thác lớn, vì bất kỳ ai cũng có thể tham gia vào mạng với tư cách là người xác thực.

Proof of Authority (PoA)

Proof of Authority là một thuật toán đồng thuận được sử dụng trong blockchain để xác thực các giao dịch và tạo các khối mới. Trong PoA, người xác thực được chọn dựa trên danh tiếng và danh tính của họ thay vì sức mạnh tính toán hoặc stake của họ. Người xác thực thường là những thành viên được biết đến và đáng tin cậy của cộng đồng hoặc tổ chức.

Để xác thực giao dịch và tạo khối mới, người xác thực phải chứng minh quyền hạn của mình bằng cách ký các khối bằng khóa riêng của họ. Việc sử dụng danh tính và danh tiếng làm cho thuật toán PoA ít bị tấn công hơn so với các thuật toán đồng thuận khác, nhưng cũng có thể dẫn đến việc tập trung hóa.

Điểm yếu tiềm ẩn của băm trong blockchain

Mặc dù băm là một thành phần quan trọng của công nghệ blockchain, thuật toán này cũng có những điểm yếu riêng. Dưới đây là một số điểm yếu tiềm ẩn của băm:

Tấn công xung đột: Mặc dù khả năng xảy ra thấp nhưng có thể hai giá trị đầu vào khác nhau tạo ra cùng một giá trị băm, điều này thường được gọi là xung đột. Một tác nhân độc hại có thể khai thác điều này để tạo ra các giao dịch gian lận hoặc sửa đổi dữ liệu trên blockchain.
Tập trung hóa: Việc sử dụng thuật toán đồng thuận Proof of Work đòi hỏi sức mạnh tính toán đáng kể đã dẫn đến việc tập trung sức mạnh khai thác tiền điện tử giữa một số nhóm khai thác lớn. Sự tập trung hóa này có thể làm tổn hại đến tính bảo mật của blockchain nếu một nhóm riêng lẻ hoặc nhóm các nhóm giành quyền kiểm soát hơn 50% sức mạnh băm của mạng.
Tấn công 51%: Tấn công 51% là một kiểu tấn công trong đó một thực thể hoặc một nhóm giành quyền kiểm soát hơn 50% sức mạnh băm của mạng, cho phép họ thao túng các giao dịch và chi tiêu gấp đôi số tiền.

Băm làm cho công nghệ Blockchain trở nên đáng tin cậy hơn

Băm là một thành phần quan trọng của công nghệ blockchain, cung cấp một phương pháp an toàn và chống giả mạo để lưu trữ và xác minh dữ liệu. Băm được sử dụng để tạo các mã định danh duy nhất cho mỗi giao dịch và khối nhằm xác minh tính toàn vẹn của dữ liệu và để bảo vệ dữ liệu khỏi bị giả mạo.

Mặc dù có những điểm yếu tiềm ẩn của việc băm trong blockchain, chẳng hạn như các cuộc tấn công xung đột và tập trung hóa, vẫn luôn có những nỗ lực để không ngừng để cải thiện các kỹ thuật băm và bảo mật blockchain nhằm mục đích giảm thiểu những rủi ro này.

Câu hỏi thường gặp

Ví dụ về băm blockchain?

Băm blockchain là một mã định danh duy nhất đại diện cho một khối hoặc giao dịch blockchain. Một ví dụ về hàm băm blockchain là thuật toán băm SHA-256 được sử dụng trong Bitcoin, thuật toán này tạo ra hàm băm 256 bit cho mỗi khối trên blockchain.

Hash 256 trong blockchain là gì?

Hash 256 là một loại thuật toán băm mật mã được sử dụng trong công nghệ blockchain, tạo ra một hàm băm 256 bit có độ dài cố định, xác định duy nhất một khối hoặc giao dịch trên blockchain. Hash 256 thường được sử dụng trong Bitcoin và các loại tiền điện tử dựa trên blockchain khác.

Loại băm nào là blockchain?

Blockchain sử dụng các thuật toán băm mật mã, chẳng hạn như SHA-256 và Scrypt, để tạo các mã định danh duy nhất cho mỗi khối và giao dịch trên blockchain. Các thuật toán băm này được thiết kế để bảo mật, chống giả mạo và chống tấn công.

Băm của khối được tạo ra trong blockchain như thế nào?

Hàm băm của mỗi khối trong blockchain được tạo bằng cách chạy dữ liệu khối qua thuật toán băm, chẳng hạn như SHA-256. Hàm băm kết quả bao gồm hàm băm của khối trước đó trong chuỗi, tạo ra một liên kết giữa hai khối. Quá trình này tạo ra một chuỗi các khối được bảo mật bằng chức năng băm mật mã, đảm bảo rằng dữ liệu trên blockchain được bảo mật và chống giả mạo.