Các công thức thuật toán trong mạng lưới Bitcoin, Ethereum?

Các công thức thuật toán trong mạng lưới Bitcoin, Ethereum?

Mạng lưới Bitcoin và Ethereum không sử dụng một "công thức thuật toán" duy nhất, mà là một tập hợp các thuật toán mật mã và cơ chế đồng thuận để vận hành.

Dưới đây là các công thức/thuật toán mật mã chính được sử dụng trong cả hai blockchain:

1. Thuật toán Mật mã (Cryptography)

Các thuật toán này được sử dụng để bảo mật giao dịch, tạo địa chỉ ví và đảm bảo tính bất biến của blockchain.

A. Hàm Băm Mật mã (Cryptographic Hash Function)

Blockchain	Thuật toán	Mục đích	Công thức Cơ bản
Bitcoin	SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256-bit)	Tạo ID giao dịch, ID khối, và là cơ sở của thuật toán Proof-of-Work (PoW).	H(M) (Trong đó M là dữ liệu đầu vào và h là chuỗi băm 256 bit duy nhất)
Ethereum	Keccak-256 (một biến thể của SHA-3)	Tạo địa chỉ ví, băm dữ liệu giao dịch và khối.	K(M) rightarrow k (Trong đó M là dữ liệu đầu vào và k là chuỗi băm 256 bit duy nhất)

B. Thuật toán Chữ ký Số (Digital Signature Algorithm)

Thuật toán này đảm bảo rằng chỉ chủ sở hữu ví (người có khóa riêng) mới có thể gửi tiền.

Blockchain	Thuật toán	Công thức Cơ bản (ElGamal/ECDSA)
Bitcoin	ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) sử dụng đường cong secp256k1.	s = (H(M) + r d_A) k^{-1} mod n
Ethereum	ECDSA sử dụng đường cong secp256k1.	s = (H(M) + r d_A) k^{-1} mod n

Trong công thức ECDSA:

• d_A: Khóa riêng (private key) của người gửi.
• k: Số ngẫu nhiên bí mật.
• H(M): Hàm băm của tin nhắn/giao dịch.
• r, s: Hai thành phần của chữ ký số.

2. Cơ chế Đồng thuận (Consensus Mechanism)

Cơ chế này xác định cách các máy tính trong mạng lưới đồng ý về trạng thái hợp lệ của blockchain.

A. Thuật toán Đồng thuận Bitcoin

Thuật toán	Mô tả
Proof-of-Work (PoW) - Hashcash	Thợ đào phải liên tục băm tiêu đề khối (Block Header) với một Nonce ngẫu nhiên cho đến khi tìm được một giá trị băm (Hash) thỏa mãn độ khó (bắt đầu bằng một số lượng số 0 nhất định).

Công thức/Mục tiêu Băm của Bitcoin: H({Tiêu đề Khối} + {Nonce}) < {Mục tiêu Độ Khó}

B. Thuật toán Đồng thuận Ethereum

Thuật toán	Mô tả
Proof-of-Stake (PoS) (Sau sự kiện "The Merge")	Người xác thực (Validator) khóa (stake) ETH của họ để được chọn tạo khối mới. Việc tạo khối được quyết định bằng thuật toán ngẫu nhiên dựa trên số lượng ETH đã khóa.
Trước The Merge: PoW (sử dụng thuật toán Ethash - một biến thể của Keccak-256).

các đồng coin hiện nay chủ yếu dựa trên nền tảng của 2 đồng tiền này?

Câu trả lời là Đúng ở một khía cạnh rất lớn, đặc biệt là về mặt công nghệ và mô hình phát triển.

Hầu hết các đồng tiền điện tử (còn gọi là Altcoin - Alternative Coin) và các dự án blockchain hiện nay đều chịu ảnh hưởng hoặc được xây dựng dựa trên nền tảng cơ bản của Bitcoin (BTC) và Ethereum (ETH).

Đây là vai trò của từng đồng tiền:

1. Bitcoin (BTC) - Người Tiên Phong và Mô hình "Tiền Kỹ Thuật Số"

Bitcoin là nền tảng của mọi thứ vì nó giới thiệu khái niệm Blockchain và Phi tập trung.

• Mô hình Tiền tệ/Lưu trữ Giá trị: Bitcoin đặt ra mô hình của một loại tiền kỹ thuật số giới hạn, hoạt động như một kho lưu trữ giá trị ("vàng kỹ thuật số"). Nhiều đồng coin sau này (như Litecoin, Bitcoin Cash, Dogecoin) là các phiên bản "Fork" (phân tách) hoặc sử dụng các thay đổi nhỏ từ mã nguồn mở của Bitcoin.
• Tiêu chuẩn Cơ chế Đồng thuận: Bitcoin đã phổ biến thuật toán Proof-of-Work (PoW) và là tiêu chuẩn để các blockchain mới so sánh về tính bảo mật và phi tập trung.
• Mã nguồn Mở: Mã nguồn của Bitcoin là công khai. Bất kỳ ai cũng có thể lấy mã này và thay đổi một số thông số (như thời gian khối, thuật toán băm) để tạo ra một đồng coin mới.

2. Ethereum (ETH) - Nền tảng của Ứng dụng Phi tập trung (DApps)

Ethereum quan trọng hơn về mặt công nghệ đối với đa số các đồng coin hiện nay vì nó giới thiệu khái niệm Hợp đồng Thông minh (Smart Contract) và Máy ảo Ethereum (EVM).

• Tiêu chuẩn Token (ERC-20): Hầu hết các token không phải là coin nền tảng (như các token DeFi, NFT, Game token) được tạo ra trên blockchain Ethereum thông qua tiêu chuẩn ERC-20. Điều này tạo ra một "hệ sinh thái" khổng lồ trên Ethereum.
• Máy ảo EVM (Ethereum Virtual Machine): EVM là môi trường mà các hợp đồng thông minh được thực thi. Rất nhiều blockchain nền tảng mới (gọi là "Ethereum Killers" hoặc "EVM-compatible chains") như Binance Smart Chain (BNB Chain), Polygon, Avalanche, Fantom đều tương thích với EVM. Điều này có nghĩa là các nhà phát triển có thể dễ dàng chuyển các ứng dụng của họ từ Ethereum sang các chuỗi này mà không cần viết lại mã.
• Mô hình Nền tảng: Ethereum đặt ra tiêu chuẩn cho một blockchain không chỉ là tiền tệ mà còn là một máy tính toàn cầu phi tập trung, có khả năng chạy các ứng dụng phức tạp (DApps).

Tóm lại: Phân loại các Đồng Coin hiện nay

Các đồng coin mới thường thuộc một trong ba nhóm sau, dựa trên sự ảnh hưởng của BTC và ETH:

Loại Đồng Coin	Mô tả	Nền tảng Ảnh hưởng Chính	Ví dụ
Altcoin Dựa trên UTXO	Các đồng coin tập trung vào chức năng tiền tệ và giao dịch, thường sao chép hoặc cải tiến mô hình sổ cái của Bitcoin.	Bitcoin (BTC)	Litecoin (LTC), Bitcoin Cash (BCH), Dogecoin (DOGE)
Blockchain Nền tảng	Các blockchain mới có khả năng hợp đồng thông minh, nhưng thường được thiết kế để cạnh tranh hoặc cải thiện tốc độ/phí của Ethereum.	Ethereum (ETH)	Solana (SOL), Cardano (ADA), Polkadot (DOT), Cosmos (ATOM)
Token Tiện ích/DApps	Các token dùng để vận hành một ứng dụng (DeFi, NFT, Game) và được xây dựng trực tiếp trên một trong các blockchain nền tảng.	Ethereum (ETH) (và các chuỗi tương thích EVM)	UNI, AAVE, SAND, AXS, và hầu hết các Stablecoin (USDT, USDC).

thuật toán này đã tối ưu chưa? tại sao lại được sử dụng rộng rãi?

Đây là câu hỏi rất hay, nhưng câu trả lời phức tạp vì không có một "thuật toán" duy nhất. Chúng ta cần xem xét tính tối ưu và việc sử dụng rộng rãi của các thuật toán mật mã và đồng thuận chính trong Bitcoin và Ethereum.

1. Tính Tối Ưu của các Thuật toán Mật mã (Cryptography)

Các thuật toán mật mã được sử dụng (như SHA-256, Keccak-256, và ECDSA) nhìn chung đã tối ưu về mặt bảo mật và hiệu suất tính toán trong lĩnh vực của chúng.

Thuật toán	Tính tối ưu	Lý do sử dụng rộng rãi
SHA-256 (Bitcoin)	Tối ưu Bảo mật: Nó được coi là hàm băm mật mã cực kỳ an toàn, chưa bị phá vỡ.	Tin cậy & Đã được Thử nghiệm: Là một tiêu chuẩn được NIST (Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ) phê duyệt và đã được cộng đồng kiểm định kỹ lưỡng qua nhiều năm.
Keccak-256 (Ethereum)	Tối ưu Hiệu suất: Thường nhanh hơn SHA-256 trên một số cấu trúc phần cứng nhất định và được tiêu chuẩn hóa là SHA-3.	Tính Linh hoạt: Hiệu quả trong việc tạo địa chỉ ví và băm dữ liệu, phù hợp với yêu cầu của Hợp đồng Thông minh.
ECDSA (Cả hai)	Tối ưu về Kích thước: Tạo ra chữ ký số rất nhỏ (giúp tiết kiệm dung lượng blockchain) nhưng vẫn đảm bảo mức độ bảo mật cao.	Hiệu quả: Cung cấp tính toàn vẹn và xác thực giao dịch một cách hiệu quả về mặt tính toán.

---

2. Tính Tối Ưu và Việc Sử dụng rộng rãi của Cơ chế Đồng thuận

Đây là nơi mà thuật toán chưa tối ưu nhất và là chủ đề gây tranh cãi lớn.

A. Proof-of-Work (PoW) của Bitcoin

Tính Tối Ưu	Tại sao được sử dụng rộng rãi?
CHƯA TỐI ƯU về Hiệu suất và Môi trường.	Bảo mật Vô song: PoW cung cấp mức độ bảo mật và tính bất biến cao nhất. Để tấn công mạng lưới cần chi phí năng lượng và phần cứng khổng lồ.
Tốc độ giao dịch chậm (khoảng 7 giao dịch/giây) và tiêu tốn năng lượng cực lớn, làm cho nó không tối ưu cho việc thanh toán hàng ngày.	Phi tập trung Tuyệt đối: Không cần tin tưởng (Trustless) và chống kiểm duyệt (Censorship-resistant). Bất kỳ ai cũng có thể tham gia đào mà không cần xin phép.
	Hiệu ứng Mạng lưới: Là đồng coin đầu tiên, đã xây dựng được cộng đồng, cơ sở hạ tầng và danh tiếng mạnh mẽ nhất.

B. Proof-of-Stake (PoS) của Ethereum (Sau "The Merge")

Tính Tối Ưu	Tại sao được sử dụng rộng rãi?
TỐI ƯU HƠN PoW về Hiệu suất năng lượng.	Hợp đồng Thông minh & Hệ sinh thái: Ethereum là nền tảng đầu tiên và lớn nhất cho Hợp đồng Thông minh, tạo ra nền kinh tế phi tập trung (DeFi).
PoS giảm 99,95% mức tiêu thụ năng lượng so với PoW, và có tiềm năng xử lý nhiều giao dịch hơn trong tương lai (qua các giải pháp mở rộng).	Tương thích EVM: Là tiêu chuẩn vàng cho các ứng dụng phi tập trung (DApps). Hàng ngàn dự án đã được xây dựng và mã hóa dựa trên EVM.
PoS chưa tối ưu về tính phi tập trung so với PoW, do yêu cầu khóa vốn (staking) và tập trung quyền lực vào các nhà xác thực lớn.	Sự Đổi mới Liên tục: Ethereum liên tục phát triển và nâng cấp (ví dụ: Sharding, Layer 2), giữ vững vị thế là blockchain dẫn đầu về công nghệ ứng dụng.

💡 Kết luận

Việc sử dụng rộng rãi các thuật toán này không chỉ dựa trên việc chúng có "tối ưu" về mặt kỹ thuật hay không, mà còn dựa trên hai yếu tố quan trọng:

1. Tính Bảo mật đã được Chứng minh (Proven Security): Các thuật toán mật mã đã được thử nghiệm và chưa từng bị phá vỡ.
2. Hiệu ứng Mạng lưới (Network Effect): Là những blockchain đầu tiên và lớn nhất, chúng đã thiết lập các tiêu chuẩn (cho tiền tệ, hợp đồng thông minh) mà các đồng coin khác buộc phải tuân theo hoặc tương thích để tồn tại và phát triển.