Nghiên Cứu Về Tiền Điện Tử, Cryptocurrency và Bitcoin

Tiền tệ đã trải qua nhiều hình thái, từ răng cá mập đến lông chim, vỏ sò. Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ thông tin, tiền được sử dụng dưới dạng giá trị số lưu trữ trên máy tính. Tiền điện tử cho phép thực hiện giao dịch bằng cách truyền các giá trị số từ thiết bị này sang thiết bị khác. Sự ra đời của Bitcoin đã thay đổi hoàn toàn quan điểm về tiền tệ, khi nó hoạt động dựa trên lý thuyết mật mã và giao thức mạng ngang hàng, không cần tổ chức trung gian nào quản lý. Theo tài liệu nghiên cứu, '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'.

Cryptocurrency là một hình thức tiền điện tử được xây dựng dựa trên cơ sở lý thuyết mật mã nhằm đảm bảo an toàn cho các giao dịch điện tử. Bitcoin là một loại Cryptocurrency điển hình, ra đời sớm nhất và được sử dụng rộng rãi nhất. Bitcoin không được phát hành và quản lý bởi bất kỳ ngân hàng trung ương nào, không cần đăng ký tài khoản, không cần ngân hàng, không cần thẻ tín dụng, không cần thông tin định danh để nhận hay gửi Bitcoin. Hệ thống tiền điện tử Bitcoin là một mạng lưới phân bố ngang hàng, bất kỳ ai đều có thể gửi Bitcoin trực tiếp cho một người khác mà không cần qua một trung gian, bất kể thời gian, bất chấp không gian, với một lệ phí cực kì thấp.

Việc tạo ra tiền điện tử Bitcoin phải gắn với việc tiêu tốn tài nguyên nhất định để sinh ra một giá trị nào đó, tương tự như việc phát hành tiền truyền thống dựa trên chi phí sản xuất hàng hóa và dịch vụ. Bitcoin được sử dụng trong các giao dịch phải xác định được chủ sở hữu, đảm bảo tính duy nhất và khó làm giả mạo của đồng tiền. Cần có cơ chế xác định ai là người chủ sở hữu đồng tiền điện tử Bitcoin, vì bản chất tiền điện tử là các giá trị số có thể dễ dàng bị sao chép.

Tiền điện tử Bitcoin phải phù hợp với đặc điểm nổi bật nhất của tiền tệ thông thường là có thể dễ dàng chuyển nhượng quyền sở hữu. Cần cơ chế để chuyển giao quyền sở hữu và đảm bảo rằng mỗi đồng tiền không thể bị sao chép để tiêu hai lần (double spending). Bitcoin cũng cần có khả năng chia nhỏ hoặc gộp giá trị lại để đáp ứng yêu cầu thực tế của các giao dịch khác nhau. Theo tài liệu, 'Vì vậy tiền điện tử Bitcoin cũng cần có khả năng chia nhỏ hoặc gộp giá trị lại để đáp ứng yêu cầu này'.

Bản chất tiền điện tử là các giá trị số, các giao dịch được thực hiện trên mạng công khai. Tiền điện tử Bitcoin không do chính phủ hoặc tổ chức nào phát hành và quản lý, vì vậy cần đảm bảo các giao dịch sử dụng Bitcoin được an toàn và thông tin người dùng được bảo mật. Đây là một trong những thách thức lớn nhất đối với sự phát triển của tiền điện tử.

Đường cong Elliptic E trên trường K là tập hợp các điểm (x, y) thỏa mãn phương trình y2 + a1xy + a3y = x3+ a2x2 + a4x + a6. Các phép toán trên đường cong Elliptic bao gồm phép cộng và phép nhân đôi. Phép cộng được thực hiện bằng cách nối hai điểm P và Q trên đường cong bằng một đường thẳng, đường thẳng này cắt đường cong tại điểm thứ ba -R, điểm đối xứng của -R là R = P + Q. Phép nhân đôi được thực hiện bằng cách vẽ tiếp tuyến tại điểm P, tiếp tuyến này cắt đường cong tại điểm -R, điểm đối xứng của -R là R = 2P.

Để ký số trên bản rõ m, chọn một số ngẫu nhiên k, tính điểm kG = (x1, y1), tính r = x1 mod n và s = k-1(m + dr) mod n. Chữ ký trên thông điệp m là (r, s). Để kiểm tra chữ ký, kiểm tra r và s có là các số tự nhiên thuộc [2, n – 1] không, tính w = s-1 mod n, tính u1 = mw mod n và u2 = rw mod n, tính điểm X = u1G + u2Q. Nếu X = O thì phủ nhận chữ ký, ngược lại tính v = xX mod n. Chữ ký chỉ được chấp nhận nếu v = r.

Hàm băm là một hàm toán học nhận đầu vào là một chuỗi dữ liệu bất kỳ và tạo ra đầu ra là một chuỗi có độ dài cố định, gọi là giá trị băm. Hàm băm có tính chất một chiều, tức là không thể khôi phục lại dữ liệu gốc từ giá trị băm. Hàm băm được sử dụng để xác thực dữ liệu, đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu. Bài toán xác thực dữ liệu là bài toán kiểm tra xem dữ liệu có bị thay đổi hay không.

Cây băm Merkle là một cấu trúc dữ liệu dạng cây, trong đó mỗi nút lá chứa giá trị băm của một khối dữ liệu, và mỗi nút cha chứa giá trị băm của các nút con. Nút gốc của cây băm Merkle chứa giá trị băm của toàn bộ dữ liệu. Cây băm Merkle được sử dụng để xác thực dữ liệu một cách hiệu quả, vì chỉ cần xác thực nút gốc là có thể xác thực toàn bộ dữ liệu. Trong blockchain Bitcoin, cây băm Merkle được sử dụng để xác thực các giao dịch trong một khối.

Hệ thống tiền điện tử ngang hàng Bitcoin hoạt động dựa trên mạng lưới ngang hàng, trong đó mỗi nút mạng đều có thể tạo ra đồng tiền mới và xác thực các giao dịch. Hệ thống Bitcoin bao gồm các thành phần như blockchain, giao dịch, khối, và giao thức đồng thuận. Blockchain là một chuỗi các khối được liên kết với nhau bằng hàm băm, chứa thông tin về tất cả các giao dịch đã được thực hiện trong hệ thống. Giao dịch là một bản ghi về việc chuyển tiền từ người gửi sang người nhận. Khối là một tập hợp các giao dịch được xác thực và ghi vào blockchain. Giao thức đồng thuận là một cơ chế để đảm bảo rằng tất cả các nút mạng đều đồng ý về trạng thái của blockchain.

Quy trình thanh toán trong hệ thống Bitcoin bao gồm việc tạo ra giao dịch, phát sóng giao dịch lên mạng, xác thực giao dịch bởi các thợ đào, và ghi giao dịch vào blockchain. Các thợ đào sử dụng sức mạnh tính toán để giải các bài toán phức tạp, và người giải được bài toán đầu tiên sẽ được quyền thêm khối mới vào blockchain và nhận phần thưởng là Bitcoin mới. Hệ thống Bitcoin giải quyết các vấn đề như tạo ra đồng tiền, xác định quyền sở hữu, chuyển quyền sở hữu, chia nhỏ giá trị, và an toàn bảo mật thông qua các cơ chế như proof of work, chữ ký số, và blockchain.

Công nghệ blockchain không chỉ giới hạn trong lĩnh vực tiền điện tử mà còn có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác. Blockchain có thể được sử dụng để quản lý chuỗi cung ứng, theo dõi nguồn gốc sản phẩm, đảm bảo tính minh bạch và an toàn của dữ liệu. Trong lĩnh vực y tế, blockchain có thể được sử dụng để lưu trữ và chia sẻ thông tin bệnh nhân một cách an toàn và bảo mật. Trong lĩnh vực bầu cử, blockchain có thể được sử dụng để đảm bảo tính minh bạch và công bằng của quá trình bỏ phiếu.

Các xu hướng phát triển của tiền điện tử bao gồm sự ra đời của các loại altcoin mới, sự phát triển của DeFi (tài chính phi tập trung), và sự xuất hiện của NFT (token không thể thay thế). DeFi là một hệ thống tài chính được xây dựng trên blockchain, cho phép người dùng vay, cho vay, và giao dịch tiền điện tử mà không cần thông qua các tổ chức tài chính truyền thống. NFT là các token đại diện cho các tài sản độc nhất, như tác phẩm nghệ thuật, vật phẩm sưu tầm, và bất động sản ảo. Web3 là một tầm nhìn về một internet phi tập trung, được xây dựng trên blockchain, trong đó người dùng có quyền kiểm soát dữ liệu và tài sản của mình.