Chương 1 giới thiệu 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 trình bay các kiến thức tổng quan về công nghệ Blockchain, ứng dụng Blockchain trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, giới thiệu về các giải pháp cho giao tiếp liên chuỗi, giới thiệu về thuật toán Zero knowledge proof. Mô hình đề xuất. Chương 3 mô ta chi tiết về hệ thống Medichain và các chức năng cốt lõi nhằm đáp giải quyết và đáp ứng quy trình quản lý thuốc.
Thực nghiệm và đánh giá. Chương 4 trình bày quá trình thực nghiệm hệ thống, các kịch bản thử nghiệm và 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. Giới thiệu chung vé Blockchain Công nghệ blockchain, ban đầu được đề xuất bởi Nakamoto [15], là một hệ thống phân tán được xây dựng bởi các nút, trong đó mỗi nút giữ một bản sao của blockchain.
Thông thường, blockchain được duy trì bởi một mạng lưới các nút chịu trách nhiệm xác thực và xác minh giao dịch. Các nút trong hệ thống blockchain tham gia vào cuộc cạnh tranh để tạo ra các khối dựa trên thuật toán đồng thuận và nhận phần thưởng token. Do sự khác biệt về thứ tự giao dịch, cấu trúc dit liệu và thuật toán đồng thuận của các chuỗi blockchain đa dạng, việc chuyển giao dịch giữa các hệ thống blockchain không đồng nhất trở nên khó khăn. Điều này khiến dữ liệu của các hệ thống blockchain khác nhau cô lập, giới hạn đáng kể việc áp dụng công nghệ blockchain.
Vấn đề này phát sinh do sự không đồng nhất của các hệ thống blockchain và thiếu chuẩn hóa trong giao thức truyền thông. BI, ae 1 Fg @ Validator Node @ Memeber Node Hình 2.1: Hình minh họa mô hành Blockchain 13 Về bản chất, blockchain là một chuỗi các khối dit liệu được liên kết chặt chẽ, an toàn và hoạt động một cách phi tập trung. Nó tạo nên một hệ thống phân tán, công khai, bất biến, đồng thuận giữa các bên tham gia. Trong khi các cơ sở dữ liệu truyền thống dễ bị tấn công, thiếu tính minh bạch và tập trung quyền lực, thì blockchain vượt trội hơn hắn ở các khía cạnh: Application Internet of Things, Smart City, Mar ket Layer Security, Health Records Contact Algorithm, Smart Contract, Script Code Layer Incentive Issuance Mechanism, Allocation Layer Mechanism Consensus PoW, DAG, PoS, PoE, PoX, BFT, PoL, Layer PoET etc., P2P Network, Communication Mechanism, Verification Mechanism Hình 2.2: Kiến trúc hệ thống Blockchain e An toàn, bao mật cao: Các thuật toán mã hóa và chứng thực giúp ngăn chặn nguy cơ giả mạo, đánh cắp dữ liệu.
e Minh bạch: Moi thành viên đều có thé xem xét, xác minh các giao dich 14 đã xảy ra trên blockchain. e Phi tập trung: Dữ liệu được lưu giữ phân tấn trên một mạng lưới mấy tính. Điều này giúp hệ thống hoạt động liên tục, không bị lỗi đơn điểm. e Bất biến: Sau khi ghi vào blockchain, các dit liệu trở nên bất biến và không thể bị thay đổi.
Chính vì những đặc tính cốt lõi vượt trội đó mà blockchain đang được ứng dụng mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực, mang đến kỷ nguyên công nghệ mới. Nhiều chuyên gia tin rằng blockchain sẽ chuyển đổi căn bản mọi mặt đời sống thế giới. Về cơ bản, ý tưởng blockchain dựa trên một vài khái niệm chính: e Quan trọng nhất trong quá trình xây dựng mạng blockchain là quá trình liên kết các khối dữ liệu thành chuỗi thông qua việc sử dụng mã băm (hash). Mã băm không chỉ dam bảo tính toàn vẹn của dữ liệu mà còn tạo ra một mối liên kết logic mạnh mẽ giữa các khối.
Mỗi khối mới được thêm vào cuối chuỗi theo thứ tự thời gian, tạo ra một hình ảnh chi tiết và chân thực về mọi sự kiện và hoạt động đã diễn ra trên hệ thống. e Tiếp theo, để đạt được sự tin cậy và đồng thuận trong hệ thống, một cơ chế đồng thuận giữa các nút tham gia là vô cùng quan trọng. Hiện nay, hai cơ chế phổ biến là Proof of Work (PoW) và Proof of Stake (PoS). Trong PoW (Hình 2.3), các nút phải tiêu tốn năng lượng để giải quyết các bài toán máy tính phức tạp để có quyền thêm khối mới vào chuỗi.
Ngược lại, PoS (Hình 2.4) dựa vào sự đóng góp tài chính và lợi ích để chọn nút thêm khối, giảm thiểu lượng năng lượng tiêu thụ. e Ngoài ra, không thể không nhắc đến khả năng lập trình và thực thi các hợp đồng thông minh trên nền tang blockchain. Hợp đồng thông minh này không chỉ tự động hóa quá trình giao dịch mà còn thực hiện các điều khoản hợp đồng mà không cần sự can thiệp từ bên thứ ba. Điều này mang lại tính linh hoạt và tính tự động hóa trong việc thực hiện các thỏa thuận và giao 15 dịch trên mạng blockchain, tăng cường tinh an toàn va minh bạch trong quá trình tương tác.
Điều này đặc biệt quan trọng khi xem xét ứng dụng của blockchain trong các lĩnh vực như tài chính, chứng khoán, và quản lý chuỗi cung ứng Nhờ có 3 yếu tố then chốt đó mà blockchain có thể van hành như một hệ thống phân tán, độc lập, an toàn, minh bạch và hiệu quả mà không cần sự quản lý của bất kỳ tổ chức trung ương nào. Đó chính là những đặc điểm mang tính cách mạng của công nghệ blockchain. Điều này giúp nhiều ngành hàng và lĩnh vực dau từ và chuyển đổi qua công nghệ blockchain và tăng dần theo từng năm (Hình 2. Proof of Stake In a PoS network, the creator of a block is chosen according to certain criteria, such as wealth em © Ie Stakers receive transaction fees but there is no block reward Cryptocurrencies mined based on PoS require less computational power and are thus more cost-effective Hinh 2.4: Hinh minh hoa co ché Proof of Stake (PoS) 17 Worldwide spending on blockchain solutions from 2017 to 2024 (in billion U.5: Chi tiêu đầu tu uào lĩnh vuc Blockchain toàn cầu 2017 đến 2024.
Blockchain không chỉ don thuần là một công nghệ, ma còn là một hệ sinh thái phong phú và da dạng với nhiều loại hình blockchain khác nhau, phù hợp với nhiều ứng dụng thực tiến. Theo cách phân loại phổ biến, có 4 loại blockchain cơ bản: e Blockchain công khai (Public blockchain) — Là loại blockchain mở, cho phép bất cứ ai cũng có thể tham gia, xác thực giao dịch và lưu trữ dữ liệu. — Vận hành theo mô hình phi tập trung, không có sự kiểm soát của bên thứ ba. — Đảm bảo tính minh bạch và bất biến của dữ liệu.
— Phổ biến nhất hiện nay là Bitcoin và Ethereum. e Blockchain riêng tư (Private blockchain) 18 — Chỉ cho phép các bên được ủy quyền mới có thể tham gia và xác thực giao dịch. — Có sự kiểm soát và bảo mật cao hơn so với public blockchain. — Thích hợp hơn cho các ứng dụng trong doanh nghiệp và tổ chức.
e Blockchain lai (Hybrid blockchain) — Kết hợp cả tính chất công khai của public và sự kiểm soát của private blockchain. — Cho phép một số hoạt động công khai nhưng vẫn giữ quyền quản trị then chốt. — Linh hoạt hơn, có thể điều chỉnh theo nhiều mô hình ứng dụng. e Blockchain liên minh (Consortium blockchain) — Được vận hành bởi một nhóm các tổ chức thông qua một thỏa thuận.
— Chỉ các thành viên trong liên minh mới có quyền xác thực giao dịch. — Bao đảm tính riêng tư nhưng cũng có tinh minh bạch giữa các bên. Ứng dụng blockchain không chỉ giới hạn trong lĩnh vực tiền điện tử mà còn được mở rộng sang nhiều ngành quan trọng khác của đời sống (Hình 2. Trong lĩnh vực tài chính, blockchain giúp tăng tốc độ giao dịch, cắt giảm chi phí đồng thời đem lại sự an toàn và minh bạch cao cho các hoạt động tài chính.
Các giao dịch tài sản, chuyển tiền hay các hợp đồng phức tạp có thể được thực hiện một cách an toàn mà không cần sự tham gia của bên thứ ba. Trong lĩnh vực chuỗi cung ứng và vận tải, blockchain cho phép doanh nghiệp theo dõi chỉ tiết nguồn gốc, xuất xứ của hàng hóa từ khi mới được sản xuất cho đến khi vận chuyển tới tận tay người tiêu dùng. Điều này nâng cao tính minh bạch, giúp phát hiện nhanh các gian lận thương mại cũng như đảm bảo sự an toàn cho hàng hóa. 19 Blockchain Use Cases 20% 15% 10% 5% 0% Surveyed Use Cases Hình 2.6: Phan bổ ting dung của Block chain trong thực tiễn.
Trong lĩnh vực y tế, việc ứng dung blockchain sẽ cho phép lưu trữ va chia sẻ hồ sơ, dữ liệu bệnh án giữa các cơ sở y tế một cách dễ dàng, an toàn và đảm bảo quyền riêng tư của bệnh nhân. Đồng thời, các nghiên cứu khoa học cũng có thể được công bố và chia sẻ một cách nhanh chóng thông qua blockchain. ETHEREUM va Hợp đồng thông minh (Smart contracts) Ethereum là một mang blockchain phi tập trung cho phép tao ra va thực thi các hợp đồng thông minh, đó là các thỏa thuận tự thực thi giữa các bên được ma hóa trên blockchain [16]. Một trong những tính năng quan trọng của Ethereum là Máy ảo Ethereum (EVM), một máy ảo cho phép nhà phát triển viết các hợp đồng thông minh bằng các ngôn ngữ lập trình khác nhau, bao gồm Solidity và Vyper.
Những hợp đồng thông minh này được thực thi trên EVM, đảm bảo chúng chạy chính xác theo những gì được lập trình, không có khả năng bị kiểm duyệt, gian lận hoặc can thiệp từ các bên thứ ba. Ether (ETH) là tiền điện tử gốc của mạng Ethereum, được sử dung để thanh toán phí giao dịch và thúc đẩy 20 các nhà khai thác để xác thực giao dịch và duy trì mạng. Với công nghệ đột phá và hệ sinh thái sôi động của các nhà phát triển và ứng dụng, Ethereum đã trở thành một trong những mạng blockchain phổ biến nhất để xây dựng các ứng dụng và giao thức phi tập trung. Hợp đồng thông minh, còn gọi là hợp đồng điện tử thông minh, là một hình thức thỏa thuận điện tử trên nền tảng công nghệ blockchain.
Loại hợp đồng này có khả năng tự động thực thi các điều khoản đã được lập trình sẵn mà không cần sự can thiệp của bên thứ ba. TRADITIONAL CONTRACT SMART CONTRACT PARTIES CONTRACT 38° PARTY EXECUTION PARTIES SMARTCONTRACT EXECUTION Hình 2.7: So sánh cơ chế hoạt động của smart contract va hợp dong truyền thống. Ưu điểm của hợp đồng thông minh là tính minh bạch và khả năng kiểm soát chi phí, thời gian thực hiện hợp đồng tốt hơn so với hợp đồng truyền thống. Các điều khoản của hợp đồng được biểu diễn thành mã hoá không thể thay đổi và lưu trữ công khai trên một mạng lưới phân tán.