Kiến trúc chuỗi khối: Blockchain công khai và riêng tư

by

Kiến trúc chuỗi khối: Blockchain công khai và riêng tư

Giới thiệu

Là một nhà phát triển blockchain dày dạn kinh nghiệm với nhiều năm kinh nghiệm, tôi có thể tự tin nói rằng xây dựng một dự án blockchain từ đầu là một hành trình hấp dẫn và phức tạp. Dựa trên kinh nghiệm cá nhân của tôi, tôi muốn chia sẻ một số hiểu biết sâu sắc về việc tạo cả chuỗi khối công khai và riêng tư.

Những tiến bộ đang đạt được trong lĩnh vực công nghệ Blockchain là điều không thể bỏ qua. Nó mang đến triển vọng hấp dẫn về sự phân cấp, bảo mật nâng cao và tính minh bạch chưa từng có. Đối với các nhà phát triển muốn đi sâu vào lĩnh vực này, việc sở hữu không chỉ năng lực mã hóa mà còn phải nắm vững các khái niệm nền tảng là điều cần thiết. Việc điều hướng sự phức tạp của kiến ​​trúc Blockchain thoạt nhìn có vẻ đáng sợ. Đừng sợ! Bài viết này cung cấp sự khám phá chuyên sâu về kiến ​​trúc, các tính năng phân biệt, các công cụ và khung ưa thích cũng như các kỹ thuật để xây dựng các chuỗi khối chính.

Các loại kiến ​​trúc chuỗi khối

  1. Cấu trúc chuỗi khối công cộng
    • Phân quyền: Không có cơ quan trung ương nào nắm giữ tất cả dữ liệu cần thiết hoặc xác thực giao dịch mà tất cả đều được phân phối trên mạng. Mỗi nút đều tự kiểm tra các giao dịch và đảm bảo hệ thống tiếp tục hoạt động ngay cả khi có sự cố xảy ra.
    • Sự phân cấp là xương sống của Blockchain nơi không một thực thể duy nhất nào nắm giữ quyền lực.
    • Tính minh bạch và bất biến: Tất cả các nút và người tham gia có thể xem sổ cái để đảm bảo tính minh bạch trên toàn mạng. Ngoài ra, người ta cần phải hết sức cẩn thận trước khi thực hiện bất kỳ giao dịch nào vì một khi đã hoàn thành thì không thể thay đổi thêm được nữa. Tính năng này khá hữu ích trong việc ngăn chặn gian lận và chi tiêu gấp đôi. 
    • Cơ chế đồng thuận: Đây là những quy tắc đảm bảo tất cả các bộ phận của mạng đều đồng ý về cùng một thông tin và cách thức hoạt động của mạng. Chúng giúp mọi người có cùng quan điểm về những gì đang diễn ra. Các cơ chế này không chỉ giới hạn ở PoS và PoW mà còn hơn thế nữa. Các cơ chế mới hơn là PoA (Bằng chứng ủy quyền) và DPoS sử dụng quyền biểu quyết và ủy quyền để xác thực giao dịch và tạo các khối mới. PBFT trao đổi tin nhắn giữa các nút để đạt được sự đồng thuận. Việc nắm bắt và áp dụng các giao thức này vào hoạt động là điều quan trọng để giữ cho mạng luôn mạnh mẽ và an toàn.
  1. Cấu trúc chuỗi khối riêng tư
    • Mạng được cấp phép: Blockchain riêng hoạt động trong môi trường được kiểm soát với các nút cấp phép. Định cấu hình kiểm soát truy cập và vai trò quản lý là những nhiệm vụ quan trọng. Quyền truy cập được kiểm soát đảm bảo rằng chỉ những người dùng được ủy quyền mới có thể tương tác với mạng, cung cấp một lớp bảo mật và quyền riêng tư.
    • Quyền riêng tư và bảo mật:  Quyền riêng tư là cốt lõi của chuỗi khối riêng tư. Để duy trì bí mật, các chuỗi khối này sử dụng các tính năng như bằng chứng không có kiến ​​thức và mã hóa dữ liệu. Điều này rất quan trọng đối với những ngành xử lý thông tin nhạy cảm như chăm sóc sức khỏe và tài chính.
    • Khả năng mở rộng và hiệu suất: Khả năng mở rộng và hiệu suất được quản lý tốt bởi chuỗi khối riêng vì đây là một thiết lập được kiểm soát. Các phương pháp được sử dụng tương tự là giao dịch ngoài chuỗi, phân chia và các phương pháp đồng thuận thông minh (như Dung sai lỗi Byzantine thực tế) để giúp mọi thứ chạy nhanh hơn và mượt mà hơn.

Xây dựng chuỗi khối công khai

  1. Thiết lập và cấu hình nút

Cài đặt phần mềm cần thiết (ví dụ: Geth cho Ethereum).

Khởi tạo và định cấu hình các nút:
bash

geth init Genesis.json
geth -networkid 1234 -nodiscover -maxpeers 0 -datadir ./node1

2. Phát triển hợp đồng thông minh

Viết một hợp đồng thông minh đơn giản trong Solidity (ví dụ: hợp đồng mã thông báo):
solidity

pragma Solidity ^0.8.0;

hợp đồng SimpleToken {
    chuỗi tên công khai = “SimpleToken”;
    chuỗi ký hiệu công khai = “STK”;
    uint8 số thập phân công khai = 18;
    uint256 tổng nguồn cung;

mapping(address => uint256) public BalanceOf;

    hàm tạo(uint256 _initialSupply) {
TotalSupply = _initialSupply * 10 ** uint256(số thập phân);
        balanceOf[msg.sender] = TotalSupply;

Biên dịch và triển khai hợp đồng thông minh bằng Truffle hoặc Hardhat:
bash
Sao chép mã

truffle biên dịch
truffle di chuyển -phát triển mạng

3. Triển khai và bảo trì mạng

Triển khai mạng blockchain công khai:
bash

geth -networkid 1234 -mine -minerthreads=1 -datadir ./node1

Giám sát và duy trì mạng bằng cách kiểm tra hiệu suất và đồng bộ hóa nút.

4. Khả năng tương tác và tích hợp

Tạo các hệ thống tương thích có thể hoạt động cùng nhau và kết nối chúng với các ứng dụng phi tập trung (dApps) hiện tại.

Xây dựng một chuỗi khối riêng

  1. Thiết kế và cấu hình mạng

Thiết kế cấu trúc liên kết mạng và định cấu hình các nút được phép:
bash
Sao chép mã

configtxgen -profile SampleDevModeSolo -outputBlock Genesis.block
configtxgen -profile SampleDevModeSolo -outputChannelCreateTxchannel.tx
-channelID mychannel
  1. Phát triển chuỗi mã/hợp đồng thông minh

Viết chuỗi mã cho logic nghiệp vụ trong Go, Node.js hoặc Java:
go

gói chính

nhập (
    “fmt”
    “github.com/hyperledger/fabric-contract-api-go/contractapi”
)
< br/>type SimpleAsset struct {
    contractapi.Contract
>

func (s *SimpleAsset) InitLedger(ctx Contractapi.TransactionContextInterface) lỗi {
    asset := “ myAsset”
    giá trị := “100”
    err := ctx.GetStub.PutState(asset, []byte(value))
    trả về err
>
< br/>func main {
    chaincode, err := Contractapi.NewChaincode(new(SimpleAsset))
    if err != nil {
        fmt.Printf(“Lỗi tạo mã chuỗi SimpleAsset: %s ”, err.Error)
        return
    

    if err := chaincode.Start; err != nil {
        fmt.Printf(“Lỗi khởi động mã chuỗi SimpleAsset: %s”, err.Error)
    
}

Triển khai mã chuỗi:
bash

cài đặt chuỗi mã ngang hàng -n simpleasset -v 1.0 -p github.com/simpleassetpeer chaincode instantiate -o orderer.example.com:7050 -C mychannel -n simpleasset -v 1.0 -c ‘{“Args”:[“”]}’
  1. Quyền riêng tư và bảo mật dữ liệu

Để bảo vệ thông tin một cách hiệu quả, hãy triển khai các kỹ thuật mã hóa và biện pháp bảo mật mạnh mẽ. Đảm bảo quá trình truyền dữ liệu từ đầu đến cuối an toàn bằng cách mã hóa dữ liệu tại nguồn và chỉ giải mã ở đích. Che giấu dữ liệu một cách nhạy cảm thông qua việc che giấu để duy trì tính bảo mật. Ngoài ra, hãy thực thi xác thực đa yếu tố (MFA) để có thêm lớp bảo vệ. Cuối cùng, hãy sử dụng Bảo mật lớp vận chuyển (TLS) trong quá trình giao tiếp mạng để bảo mật việc truyền dữ liệu giữa các nút.

  1. Quản lý mạng và mở rộng quy mô

Giám sát hoạt động của các nút và sự tham gia của chúng: Chỉ định chức năng và cấp độ truy cập cho các nút, chỉ duy trì ủy quyền giữa các nút được phê duyệt. Giám sát và đánh giá liên tục là điều cần thiết để xác định bất kỳ hành vi nguy hiểm nào. Để mở rộng, các kỹ thuật như giải pháp Sharding và Lớp 2, bao gồm chuỗi bên, được sử dụng để tăng cường cơ chế đồng thuận.

Công cụ và khung

  1. Công cụ phát triển chuỗi khối công cộng
    • Truffle Suite được sử dụng cho Ethereum. Nó chứa một khuôn khổ để thử nghiệm, viết và triển khai các hợp đồng thông minh.
    • Ganache được sử dụng để thử nghiệm và phát triển blockchain cục bộ
    • Hardhaht được sử dụng cho Ethereum cung cấp môi trường phát triển linh hoạt và có hệ thống plugin cũng như mạng Ethereum cục bộ tích hợp để phát triển.
  2. Công cụ phát triển chuỗi khối riêng tư
    • Trình soạn thảo Hyperledger để lập mô hình mạng doanh nghiệp là ngôn ngữ cấp cao để xác định tài sản và giao dịch.
    • Hyperledger triển khai logic javascript và tự động tạo API REST cho mạng.
    • Bộ công cụ phát triển Corda dành cho ứng dụng tài chính tập trung vào các giao dịch trực tiếp và riêng tư.
    • Corda viết các hợp đồng thông minh bằng Kotlin và có khung Flow để quản lý quy trình làm việc.

Đọc thêm: Tìm hiểu về mạng và nút Blockchain

2024-07-15 15:23