Chương 1 sẽ giới thiệu cái nhìn tổng quan về đề tài nghiên cứu, các công trình liên quan, mục tiêu nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu. Chương 2 sẽ mô tả các kiến thức cơ bản về công nghệ Blockchain, khả năng sử dụng Blockchain trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, giới thiệu về các giải pháp cho giao tiếp liên chuỗi, giới thiệu về quản lý danh tính và tập trung sâu vào danh tính phi tập trung. Mô hình đề xuất. Chương 3 mô tả chỉ tiết về hệ thống MIDAS bao gồm 2 thành phần quan trọng nhất là cross-chain và BIDI, các kịch ban và luồng hoạt động.
Thực nghiệm và danh giá. Chương 4 trình bày quá xây dựng và thực nghiệm hệ thống, các kịch bản thực nghiệm của nhóm và phương thức đánh giá kết quả. Kết luận Chương 5 tổng kết quá trình nghiên cứu, xây dựng hệ thống và đề xuất các hướng triển trong tương lai. Tổng quan về công nghệ Blockchain 2.
Giới thiệu chung vé Blockchain Chuỗi khối hay còn được gọi là blockchain, là một công nghệ còn tương đối mới mẻ và độc đáo, mang đến một giải pháp tiên tiến về lưu giữ và truyền tải thông tin phi tập trung, thường được sử dụng để lưu các giao dịch tài chính và một số dạng dữ liệu khác. Hệ thống blockchain được xây dựng dựa trên một kiến trúc phân cấp, phân tán, nơi mỗi thành viên trong mạng đóng góp vào sự kiểm soát chung một cách công bằng. Mỗi khối sau đó sẽ có dấu đóng thời gian (timestamp) và liên kết bằng mật mã với các khóa liên kết của các tác nhân giao dịch, đảm bảo tính toàn vẹn cùng với những quy trình xác thực nhằm ngăn chặn sự gian lận [2]. Cơ sở bảo mật cho các khối thuộc blockchain là sử dụng mã băm để tạo ra các mã định danh duy nhất được gắn cho một khối với độ dài được quy định độc lập với đầu vào.
Hàm băm này sẽ là sợi dây liên kết với khối trước nó, đắm bảo rằng dữ liệu trong mỗi khối được toàn vẹn, làm tăng cường tính minh bạch và đảm bảo tính bảo mật của hệ thống. Tuy rằng các hệ thống blockchain khác nhau thường có hướng triển khai khác nhau, nhưng hầu hết các hệ thống blockchain có thể được trừu tượng hóa thành lớp dữ liệu, lớp mạng, lớp đồng thuận, lớp khuyến khích, lớp hợp đồng và lớp ứng dụng [1].1 minh họa về các lớp của đa số hệ thống blockchain ngày nay: Nhiều nghiên cứu đã chi ra rang, blockchain ra đời mang lại nhiều lợi ích quan trọng, góp phần thay đổi cách chúng ta tương tác và quản lý dữ liệu. Dưới đây là một số điểm đáng chú ý: Minh bạch: Blockchain được xem là một hệ thống có tính minh bạch cao, ¡ Application ! I Layer Smar t ci ty , Ma rk et se cu ri ty , Io T, et c. 1 ¡ Contract Script Algorithm Smart Layer code mechanism contract 1 1 ! Incentive.
; : h , Issuance mechanism Allocation mechanism |_ } i Layer 1 k= & = ®+ lanfeb) l2)> aanian o. ¬—a o i ư Ps a=mủa Hinh 2.1: Kién tric blockchain. [1] vì mỗi giao dich được ghi lai và có thé kiểm tra bởi moi người tham gia trong mạng. Bảo mật: Sự kết hợp của mã hóa và chữ ký số giúp cho dữ liệu trở nên an toàn và không thể thay đổi.
Đồng thời giảm thiểu rủi ro xảy ra các hành vi gian lận và khả năng bị tấn công mạng. Tính tự động hóa của hợp đồng thông minh: Hợp đồng thông minh giúp tự động hóa các quy trình, thực hiện và kiểm soát giao dịch mà không cần phải có bên thứ ba can thiệp. Phân cấp và Phân tán: Khả năng phân tán và phân cấp tạo ra tính linh hoạt và chống lại sự tập trung quyền lực. Khả năng mở rộng: Blockchain có thể linh hoạt trong việc thay đổi quy mô hệ thống, nhờ vậy có thể được triển khai trong nhiều lĩnh vực khác nhau, 11 chang hạn như chuỗi cung ứng, quản lí tài chính, quan lý y tế,.
Bên cạnh đó, blockchain không chỉ là một mô hình đơn thuần, mà công nghệ này còn là một hệ sinh thái đặc sắc, phù hợp với nhiều hướng ứng dụng thực tiễn khác nhau. Dưới đây là một mô tả chi tiết về các loại blockchain chính thường thấy nhất bao gồm: Private blockchain (Blockchain riêng tư); Public blockchain (Blockchain công khai); Hybrid blockchain (Blockchain lai) va Consortium blockchain (Blockchain lién minh). Public blockchain là một loại blockchain cho phép bất kỳ người nào trên internet cũng có thể truy cập vào nó và không chịu sự kiểm soát từ bất kỳ cá nhân, tổ chức nào cu thể. No thường được dùng để lưu giữ những giao dịch xảy ra trên mạng lưới.
Mặt khác, mạng lưới này hoạt động dựa trên nguyên tắc cộng đồng, nơi mọi người có thể tham gia vào quá trình xác nhận các giao dịch. Ưu điểm của loại blockchain này chính là tính minh bạch cho giao dịch và tính toàn vẹn cho dữ liệu, nhưng đôi khi có thể đối mặt với vẫn đề về hiệu suất và quyền riêng tư. Ung dụng nổi bật của public blockchain là trong lĩnh vực tài chính và giao dịch phi tập trung, nơi nó tạo ra sự an toàn và tính minh bach cho người tham gia. Một ví dụ điển hình về public blockchain là Bitcoin, cách ứng dụng của blockchain trong Bitcoin được mô tả trong hình 2.2 bên dưới: Private blockchain chủ yếu được sử dụng trong tổ chức nội bộ.
Ngược lại với public blockchain, private blockchain là loại blockchain có sự kiểm soát nghiêm ngặt và giới hạn truy cập. Chỉ có nhóm nhỏ hoặc nội bộ của tổ chức sở hữu và duy trì blockchain mới có thể tham gia mạng. Mọi thành viên tham gia cần được xác minh và được cấp quyền truy cập. Private blockchain cung cấp khả năng quản lý dữ liệu nội bộ và tạo ra một môi trường biệt lập, giúp làm giảm thiểu nguy cơ tấn công từ bên ngoài và tạo ra một hệ thống nghiêm ngặt cao.
Các doanh nghiệp và tổ chức có thể duy trì quyền kiểm soát và tính riêng tư dữ liệu của mình trên private blockchain một cách hiệu quả. Chính vì vậy, loại blockchain này thường được trọng dụng bởi các doanh nghiệp và tổ chức Transaction ( % Process starts over HowtheBieon = BlockChain Works? Sĩ Block Puzzle Ý Proof of work Miners Verification by Miners Broadcasting proof of work PET ree in network Hinh 2.2: Ung dung cia blockchain trong Bitcoin. lớn ưu tiên quyền riêng tư va tính bảo mat. Hybrid blockchain là một loại blockchain tích hợp được các tính năng từ cả private blockchain và public blockchain.
Trong đó sẽ có một vài thành phần có thể công khai lên internet người dùng dễ dàng truy cập, còn lại những phần khác dành riêng cho các bên đã được xác minh. Diều này mang đến sự linh hoạt cho mạng lưới và giúp nó có thể được ứng dụng ở nhiều tình huống khác nhau. Các tổ chức có thể duy trì quyền riêng tư đồng thời vẫn kết nối với mạng lưới public blockchain. Hybrid blockchain có thể được sử dụng trong nhiều bối 13 cảnh thực tế như chuỗi cung ứng, y tế, tiền bản quyền, giải pháp thanh toán và DApps, IoT.
Consortium blockchain cũng là một blockchain kết hợp giữa private blockchain va public blockchain, tuy nhiên, consortium blockchain sẽ do một tập hợp các tổ chức hoặc doanh nghiệp khác nhau đồng sở hữu va quản lý. N6 cho phép truy cập đến các nút đã được xác định từ trước, đại diện cho các thành viên thuộc liên minh, và moi giao dịch trên blockchain đều cần được các thành viên xác thực cùng nhau. Các ứng dụng tiêu biểu của consortium blockchain thường là quản lý chuỗi cung ứng và các dự án nghiên cứu có sự hợp tác giữa nhiều bên.3 là bảng tổng hợp về điểm mạnh, điểm yếu và các tình huống ứng dụng thực tiễn phù hợp đối với mỗi loại blockchain trên. 4 main types of blockchain technology Public Private Hybrid Consortium rmissic (pe ed) + Independence + Access control + Access control + Access control ADVANTAGE + Transparency + Performance + Performance + Scalability + Trust + Scalability + Security = Performance = Trust = Transparency = Transparency DISADVANTAGE = Scalability = Auditability = Upgrading = Security Cryptocurrency Supply chain Medical records Banking USE CASE Document validation Asset ownership Real estate Research Supply chain ® AuL men ncsenven TechTarget Hình 2.3: Uu điểm, nhược điểm va ứng dụng của bốn loại blockchain chính.
Hợp đồng thông minh va cơ chế đồng thuận trong blockchain Cấu trúc hoạt động của blockchain chủ yếu dựa vào cơ chế đồng thuận và khái niệm về hợp đồng thông minh. Hợp đồng thông minh (hay thường được gọi là Smart Contract) cơ bản là những khối mã chứa đựng và tái tạo các hợp đồng có điều khoản trong thế giới 14 thực vào môi trường kỹ thuật số [12]. Khi một giao dich mới xuất hiện trong blockchain, hợp đồng thông minh của nó sẽ tự động được triển khai và xác thực bởi các nút trong mạng. Sau khi được xác thực, giao dịch sẽ được đóng gói vào một khối mới và được thêm vào blockchain.
Mỗi khối mới xuất hiện trong blockchain sẽ được xác thực bởi các nút mạng khác nhau trên mạng lưới. So với các hợp đồng truyền thống thông thường, hợp đồng thông minh mang lại những lợi ích như: giảm rủi ro giao dịch, giảm chỉ phí quản lý và dịch vụ, cũng như nâng cao hiệu quả của quy trình doanh nghiệp, do chúng thường được đặt trên và bảo mật bằng blockchain [13]. Cơ chế đồng thuận (Consensus Mechanism) trong blockchain là một quy tắc mà tất cả các nút tham gia mạng cần phải tuân theo để thể hiện sự đồng thuận và đồng nhất về trạng thái xác định của blockchain. Mục tiêu của cơ chế đồng thuận là đảm bảo rằng mọi người dùng trên blockchain đều đã chấp nhận các dữ liệu mới được thêm vào số cái phân tán và đồng thời chống lại những hành vi gian lận.
Hiện này, đã có khá nhiều giao thức đồng thuận được đề xuất và sử dụng, tiêu biểu có các phân loại trong hình 2.4 bên dưới: | Consensus Mechanism | Alternative Extension Ỷ Ỷ PAXOS Pure ) { Cerimiive Compiiant](—_Proof Compliant )(_ BFTComplant _) | [I Proof Compliant }(__BFT Compliant }{ Cross Compliant )) Hình 2.4: Phân loại các giao thúc đồng thuận. [2] Trong số các cơ chế đồng thuận trên thì Primitive Consensus mechanism - Cơ chế đồng thuận nguyên thủy là cơ chế được sử dụng phổ biến nhất. Mặt khác, nó cũng là cơ chế đồng thuận dựa trên những nguyên lí cơ bản nhất, thường dựa trên sự cạnh tranh hoặc sự lựa chọn ngẫu nhiên của các nút để xác định người được phép tạo khối mói tiếp theo. Cơ chế này thường được sử dụng trong các hệ thống blockchain đời đầu, chang hạn như Bitcoin sử dụng cơ chế 15 Proof of Work (PoW).