Nội dung chính
Lập trình Blockchain là gì? Khi tìm hiểu về Blockchain, ngoài việc nắm được khái niệm, cách thức hoạt động, tính ứng dụng, cần biết thêm về lập trình Blockchain để tạo nên một ứng dụng công nghệ hoàn chỉnh. Trong bài viết này, ITviec sẽ phân tích về định nghĩa, những ngôn ngữ và nền tảng lập trình phổ biến, những khó khăn khi lập trình, các bước để lập trình Blockchain hiệu quả.
Đọc bài viết này để hiểu rõ:
- Lập trình Blockchain là gì?
- Ngôn ngữ & nền tảng lập trình Blockchain phổ biến năm 2024
- Những thách thức khi lập trình
- Các bước lập trình Blockchain hiệu quả
Lập trình Blockchain là gì?
Lập trình Blockchain là quá trình tạo ra công nghệ sổ cái phân tán có thể chia sẻ và không thể thay đổi. Mục đích nhằm ghi lại các giao dịch và theo dõi tài sản một cách an toàn, cho dù đó là tài sản vật chất hay phi vật chất.
Điều này có giá trị lớn đối với nhiều ngành công nghiệp vì nó cho phép chia sẻ thông tin một cách nhanh chóng, chính xác và an toàn. Dù là theo dõi dữ liệu, đơn đặt hàng, tài khoản, thanh toán, hay sản xuất, mạng Blockchain sẽ cung cấp khả năng phân phối và lưu trữ minh bạch cho các thành viên mạng được cấp phép.
Đây là một quá trình phức tạp, đòi hỏi các Blockchain Developer phải có kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm lập trình Blockchain cơ bản đến nâng cao để thực thi.
Đọc thêm: Học Blockchain: Lộ trình học Blockchain đầy đủ cho người mới bắt đầu
Ngôn ngữ lập trình Blockchain phổ biến năm 2024
Bảng phân tích dưới đây cho bạn một cái nhìn tổng quát về một số ngôn ngữ lập trình Blockchain thông dụng trong năm 2024 và ưu nhược điểm của từng loại:
| Ngôn Ngữ | Định Nghĩa | Ưu Điểm | Nhược Điểm |
| Solidity | Solidity là ngôn ngữ lập trình chính dùng để phát triển hợp đồng thông minh trên nền tảng Ethereum, dễ sử dụng cho người mới bắt đầu và cả chuyên viên. | Duy trì độ an toàn, tin cậy, và chính xác cao để phát triển hợp đồng thông minh.
Thân thiện với người dùng. Nhiều hàm an toàn nhờ sở hữu giao diện nhị phân ứng dụng (ABI). |
Không thể thay đổi và bổ sung một khi hợp đồng được lập.
Đôi khi không đạt code average hiệu quả cho hợp đồng thông minh. Thiếu tài liệu tập trung cho các lỗ hổng. |
| Java | Java là ngôn ngữ lập trình chuyên dụng để hỗ trợ mở rộng API, được sử dụng nhiều để lập trình Blockchain cho các nền tảng như Ethereum và Hyperledger Fabric do tính di động của nó. | Ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng (object-oriented) và độc lập với nền tảng nhờ vào tính năng Viết một lần, chạy mọi nơi (Write Once Run Anywhere – WORA).
Dễ dàng sử dụng cho các developer. Java giảm các mối đe dọa bảo mật bằng cách tránh sử dụng các con trỏ rõ ràng. Trình quản lý bảo mật của Java cho phép xác định các quy tắc truy cập cho một lớp. Có thể chạy nhiều luồng (thread) cùng một lúc trong Java, đa luồng giúp tối ưu tính linh hoạt việc sử dụng CPU. |
Hiệu suất tiêu thụ bộ nhớ chậm hơn và tiêu tốn nhiều dung lượng hơn so với C hoặc C++.
Java không có sao lưu dữ liệu và chỉ tập trung vào tiêu thụ bộ nhớ. Chứa nhiều từ khóa và bao gồm mã hóa dài và phức tạp. |
| Python | Python là ngôn ngữ lập trình nguồn mở, dễ tiếp cận, thông dụng trong lập trình Blockchain, machine learning, và AI nhờ cú pháp ngắn gọn, hỗ trợ linh hoạt cho OOP và các giao diện đồ hoạ người dùng (Graphic User Interface – GUI ) như PyQt5. | Python chạy từng dòng một, giúp phát hiện và gỡ lỗi dễ dàng hơn.
Do tính đơn giản của ngôn ngữ này, người dùng có thể tập trung nhiều thời gian tìm hiểu coding hơn là xây dựng syntax. Thư viện riêng của Python rất lớn, không phụ thuộc vào các thư viện thứ ba khác. Cú pháp syntax ngắn giúp bạn dễ dàng sử dụng và truy cập. |
Không hoạt động hiệu quả trên di động.
Python cho phép các loại biến thay đổi, chẳng hạn như một văn bản bất ngờ chuyển thành số, những lỗi này có thể xảy ra nếu chương trình chạy trong thời gian dài. Ngôn ngữ chiếm nhiều bộ nhớ |
| C++ | C++ cho phép các developer tạo khuôn mẫu dữ liệu theo nhu cầu của họ. Sử dụng nhiều để phát triển một số ứng dụng Blockchain như Stellar, Ripple, Bitcoin, v.v. | Ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng dễ dàng sử dụng hơn nhiều so với các ngôn ngữ mã hóa nhị phân khác.
Biến toàn cục được sử dụng trong C++ cho phép ẩn dữ liệu. Dễ sử dụng. Ngôn ngữ đa mô hình nên thời gian chạy của nó nhanh hơn so với Java. |
Không hỗ trợ cấp phát động (Dynamic Memory Allocation).
Độ phức tạp làm kéo dài code. Thường dùng cho các ứng dụng cụ thể của nền tảng, không giống như Java. |
| Ruby | Ruby là ngôn ngữ đơn giản và năng suất, hỗ trợ phát triển đa nền tảng, dễ dàng sử dụng cho các developer. Từ đó, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lập trình Blockchain thông qua các API và plugin của bên thứ ba, cho phép thực hiện các phương pháp tiếp cận đa mô hình. | Ngôn ngữ đa mô hình
Cộng đồng developer Ruby on Rails lớn và mạnh mẽ. Có thể cài đặt trong Windows cũng như PIOX. |
Khó gỡ lỗi và đôi khi hay xảy ra lỗi trong thời gian chạy.
Độ linh hoạt thấp hơn và không được các developer ưa chuộng. Tốc độ xử lý tương đối thấp. |
Nền tảng lập trình Blockchain phổ biến năm 2024
Trước khi tìm hiểu về nền tảng lập trình Blockchain phổ biến, cần biết được ba loại Blockchain chính dùng cho hợp đồng thông minh:
Public Blockchain
Public Blockchain là các mạng lưới mở và phi tập trung. Tức nghĩa không một bên nào kiểm soát toàn bộ mạng, cho phép bất cứ ai cũng có thể tham gia.
Các public Blockchain sử dụng các cơ chế đồng thuận như Proof-of-Work (PoW) hoặc Proof-of-Stake (PoS) để xác thực các giao dịch hoặc thêm các mô-đun mới vào Blockchain. Nhờ vào tính chất công khai minh bạch, bất biến và không thể thay đổi, loại Blockchain này mang lại độ tin cậy và bảo mật cao.
Hầu hết các public blockchain đều xoay quanh tiền điện tử, phổ biến như Ethereum, Binance Smart Chain (BSC) và Polkadot.
Private Blockchain
Private Blockchain hạn chế quyền truy cập những thành viên tham gia mạng lưới, thường được vận hành trong nội bộ như quản lý chuỗi cung ứng, lưu trữ hồ sơ nội bộ, hoặc xác minh danh tính.
Các private blockchain được ưa chuộng nhờ vào độ hiệu quả cao và khả năng mở rộng. Tuy nhiên chúng lại không hỗ trợ các tiêu chuẩn phân tầng và bảo mật như public Blockchain.
Một ví dụ về mạng private Blockchain chuyên dùng các hợp đồng thông minh là Hyperledger Fabric.
Hybrid Blockchain
Hybrid Blockchain là sự cân bằng giữa tính chất phi tập trung của các public Blockchain và khả năng kiểm soát cũng như quyền riêng tư của các private Blockchain, giúp kết nối và tăng khả năng tương tác của hai loại Blockchain này.
Đối với nhiều tổ chức, hybrid Blockchain mang lại tính linh hoạt cho phép công khai và hạn chế Blockchain trong một số trường hợp cụ thể.
Loại Blockchain này phù hợp cho các lĩnh vực như chăm sóc sức khỏe và dịch vụ tài chính, giúp đồng thời bảo vệ dữ liệu riêng tư và xác minh công khai.
Ứng dụng phổ biến nhất của hybrid Blockchain cho các hợp đồng thông minh là Avalanche.
Một số nền tảng thông dụng cho lập trình Blockchain
| Nền tảng | Mô tả |
| Ethereum | Ethereum là một nền tảng thông dụng nhất cho các hợp đồng thông minh, được ưa chuộng vì tính ứng dụng rộng, cộng đồng phát triển lớn và năng động. Nền tảng này tạo điều kiện phát triển các ứng dụng phi tập trung (dApps) bằng ngôn ngữ lập trình Solidity. |
| Hyperledger Fabric | Hyperledger Fabric, được Linux Foundation phát triển riêng cho các giải pháp cấp doanh nghiệp. Đây là nền tảng private Blockchain cho phép tùy chỉnh các quyền riêng tư và tăng khả năng mở rộng. |
| Chuỗi thông minh Binance (BSC) | BSC được biết đến là nền tảng với hiệu suất cao và chi phí giao dịch thấp. Nó tích hợp liền mạch với các tính năng của Ethereum và các dApp quen thuộc của hệ sinh thái Ethereum. |
| Cardano | Cardano là nền tảng lập trình Blockchain an toàn và bền vững để phát triển dApps. Nó sử dụng cơ chế đồng thuận chuyên biệt Ouroboros (một họ PoS) và tập trung mạnh vào khả năng mở rộng và khả năng tương tác. |
| Polkadot | Polkadot tập trung vào khả năng tương tác, cho phép các Blockchain khác nhau kết nối và giao tiếp. Nền tảng này là lý tưởng để xây dựng ứng dụng hoạt động trên đa dạng Blockchain. |
| Tezos | Tezos nổi bật với mô hình quản trị on-chain, cho phép nâng cấp Blockchain mà không cần các hard fork. Đây là nền tảng dành cho các developer quan tâm đến việc mở rộng các dApp mà không làm gián đoạn mạng lưới. |
Những thách thức khi lập trình Blockchain
Khi lập trình Blockchain, sẽ có những thách thức mà hầu hết các Blockchain developer nào cũng sẽ gặp phải, có thể kể đến như:
- Phi tập trung
Phi tập trung là tính chất Blockchain được ứng dụng nhiều nhất. Ví dụ, các giải pháp Blockchain cho phép khách hàng lưu trữ và giao dịch tiền điện tử mà không cần phải trao toàn quyền kiểm soát tài sản của họ cho ngân hàng. Thay vào đó, các giao dịch được xác minh bằng cơ chế đồng thuận và không thể thay đổi.
Tuy nhiên, mặt trái của sự phân tầng là lượng thời gian cần cho nhiều lần xác minh trước khi đạt đến sự đồng thuận. Và các Blockchain developer buộc phải tìm ra giải pháp để đẩy nhanh quá trình này.
- Khả năng mở rộng
Để Blockchain được ứng dụng toàn cầu phụ thuộc vào khả năng xử lý số lượng giao dịch ngày càng nhiều khi nhu cầu tăng lên. Bên cạnh đó, đảm bảo các tính năng đều hoạt động như mong đợi và không bị tấn công mạng.
Một lần nữa, điều này yêu cầu tăng tốc thời gian xử lý các giao dịch khi kích thước của các khối ngày càng gia tăng, buộc các Blockchain developer phải đối mặt và giải quyết.
- Tính bảo mật
Mặc dù bảo mật là một trong những lợi ích của Blockchain nhưng cũng là một thách thức đối với các nhà phát triển. Độ thông dụng ngày càng gia tăng của Blockchain cũng tỉ lệ thuận với các cuộc tấn công mạng.
Bất cứ điều gì đe doạ tính bảo mật của Blockchain sẽ gây ra hiệu ứng gợn sóng, ảnh hưởng tiêu cực đến phân tầng và khả năng mở rộng. Các trường hợp vi phạm an ninh cũng từ đó xảy ra khi không được giám sát theo quy định.
Mặc dù vi phạm an ninh rất hiếm xảy ra trong Blockchain, nhưng vẫn có những trường hợp thao túng từ các lỗ hổng trong cơ sở hạ tầng. Vì vậy, các developer cần đảm bảo tính bảo mật tuyệt đối khi lập trình Blockchain.
- Chống rửa tiền, KYC và trừng phạt
Đây là một trong những thách thức cần các developer và các doanh nghiệp khai thác mạng xem xét và đưa ra biện pháp kiểm soát thích hợp để giảm thiểu:
- Không tuân thủ các quy định AML/KYC hoặc các yêu cầu trừng phạt.
- Ẩn danh danh tính và giao dịch trên Blockchain.
- Thiếu chặt chẽ trong việc tiến hành kiểm tra KYC.
- Thanh toán đến/từ các bên hoặc quốc gia nằm trong danh sách trừng phạt hoặc với những người liên quan đến chính trị.
- Triển khai các ứng dụng phân tán có khả năng xác thực hoặc chuyển giao mà không bị kiểm soát hoặc phải tuân thủ theo bất kỳ chương trình.
- Thiếu các hoạt động giám sát để phát hiện và ngăn chặn các hoạt động không phù hợp, hoặc thực hiện phân tích xu hướng cho các mẫu hướng dẫn sử dụng.
Các bước lập trình Blockchain hiệu quả
Xây dựng giải pháp Blockchain là quá trình tốn nhiều thời gian nghiên cứu, phụ thuộc vào tính chất riêng biệt của từng dự án. Nhưng bất kể nhu cầu hay mục tiêu là gì, bạn cần thực hiện một số bước chính để lập trình Blockchain hiệu quả:
Bước 1: Xác định vấn đề cần giải quyết
Không thể phủ nhận những lợi ích mà Blockchain có thể mang lại cho doanh nghiệp. Tuy nhiên, nên nhớ, nó không phải là giải pháp cho mọi vấn đề.
Vì vậy, bước đầu tiên trong lập trình Blockchain đó là xác định những khó khăn mà doanh nghiệp đang gặp phải trong quá trình tiến tới mục tiêu cần đạt. Sau đó, xem xét liệu Blockchain sẽ giúp giải quyết vấn đề đó một cách triệt để hay không.
Nếu đúng như vậy, bước tiếp theo cần quyết định liệu cần chuyển đổi hệ thống hiện tại của mình sang ứng dụng Blockchain hay phải xây dựng ứng dụng từ đầu.
Bước 2: Liệt kê các yêu cầu kinh doanh
Tiếp theo, liệt kê các yêu cầu kinh doanh của mình để xác định các bước cần thực hiện.
Hơn nữa, cần xem xét những ứng dụng công nghệ, on-chain và off-chain, hỗ trợ hoàn thiện hệ sinh thái. Bạn có thể sử dụng những ý tưởng được liệt kê này để tạo nên lộ trình xây dựng sản phẩm hữu hình hơn, điều này sẽ giúp hoàn thành công việc đúng thời hạn và nắm được các yêu cầu về nguồn lực.
Bước 3: Xác định cơ chế đồng thuận
Bước tiếp theo là xác định cơ chế đồng thuận, một loại phương pháp được sử dụng để đạt được sự tin cậy, bảo mật, và thỏa thuận giữa một mạng máy tính phi tập trung. Có nhiều cơ chế đồng thuận mà bạn có thể chọn, nhưng phổ biến nhất hiện nay bao gồm:
- Proof of Work (PoW):
- Yêu cầu công việc tính toán để thêm khối mới, giảm gian lận.
- Tiêu thụ nhiều năng lượng, nhưng đảm bảo an toàn mạng.
- Proof of Stake (PoS):
- Cơ chế xác nhận giao dịch dựa trên số lượng ký gửi (Stake) một lượng tài sản, tiết kiệm năng lượng.
- Khuyến khích sự trung thực thông qua phần thưởng dựa trên cổ phần.
- Hệ thống chịu lỗi Byzantine fault (BFT):
- Chống lại lỗi hoặc gian lận từ một số nút không đáng tin cậy.
- Duy trì đồng thuận ngay cả khi có nút gây rối.
- Sự đồng thuận dựa trên tiền gửi (Deposit-based Consensus):
- Tham gia quá trình đồng thuận bằng cách đặt cọc tài sản, thúc đẩy sự trung thực.
- Phần thưởng cho việc xác minh chính xác, rủi ro mất tài sản nếu gian lận.
- Proof of Elapsed Time (PoET):
- Quyền tạo khối quyết định bởi thời gian chờ ngẫu nhiên, công bằng cho mọi nút.
- Hiệu quả và công bằng mà không cần nhiều năng lượng tính toán.
Cơ chế đồng thuận của một doanh nghiệp phụ thuộc rất nhiều vào nhu cầu và mục tiêu kinh doanh của doanh nghiệp đó. Vì vậy, cần nghiên cứu và xem xét kỹ từng cơ chế để tìm ra lựa chọn phù hợp nhất với tính chất doanh nghiệp.
Bước 4: Chọn nền tảng Blockchain tốt nhất
Bước này cần bạn xem xét kỹ năng và chuyên môn của nhóm developer đang phù hợp với nền tảng Blockchain nào, cũng như đảm bảo chúng thoả mãn yêu cầu gì trong kinh doanh. Vì toàn bộ quá trình mất khá nhiều thời gian nghiên cứu và phát triển, bạn tuyệt đối không muốn bất kỳ sự thay đổi nền tảng nào xảy ra. Nếu không, mọi thứ buộc phải xây dựng lại từ đầu.
Đây là một số yếu tố cần cân nhắc trong quá trình lựa chọn nền tảng lập trình Blockchain được chính xác hơn: vấn đề mà bạn đang tìm cách giải quyết, cơ chế đồng thuận, chi phí, yêu cầu của developer và tiến độ dự kiến.
Bước 5: Thiết kế các Blockchain node
Tiếp theo, xác định nhu cầu của bạn sẽ là mạng Blockchain được cấp phép hay không được phép, sử dụng ngôn ngữ lập trình Blockchain nào, và các yếu tố nào khác có thể ảnh hưởng đến quá trình phát triển.
Thử trả lời những câu hỏi sau:
- Bạn cần một giải pháp public, private, hay hybrid để đáp ứng nhu cầu kinh doanh của mình?
- Các Blockchain nodes sẽ chạy trên cloud, on-premises hay cả hai?
- Ứng dụng bạn lựa chọn sẽ chạy trên hệ điều hành nào (ví dụ: Ubuntu, CentOS, Debian, Windows hoặc Red Hat)?
Tóm lại, có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc thiết kế Blockchain nodes, vì vậy hãy nghiên cứu kỹ tất cả các lựa chọn dựa trên mục tiêu, nguồn lực sẵn có, và ngân sách của bạn.
Bước 6: Lên kế hoạch xây dựng cấu hình Blockchain
Phần lớn các nền tảng Blockchain yêu cầu lập kế hoạch cho nhiều các cấu hình khác nhau, bao gồm:
- Quyền
- Phân bổ tài sản
- Phân bổ lại tài sản
- Atomic exchanges
- Quản lý khóa
- Đa chữ ký
- Thông số
- Tài sản gốc (Native assets)
- Định dạng địa chỉ
- Định dạng tệp key
- Chữ ký khối
- Hand-shaking
Dù các cấu hình này có thể thay đổi trong quá trình vận hành, nhưng tốt nhất bạn nên lập kế hoạch xây dựng ban đầu để hạn chế các vấn đề phát sinh.
Bước 7: Xây dựng API
Bước này tùy thuộc vào nền tảng Blockchain bạn lựa chọn.
Một số nền tảng có sẵn giao diện lập trình ứng dụng (API), bên cạnh đó cũng có cái không. Vì vậy, tuỳ thuộc vào nhu cầu, bạn có thể xây dựng API để:
- Tạo các bộ khóa và địa chỉ
- Thực hiện các chức năng liên quan đến kiểm toán
- Xác thực dữ liệu (thông qua chữ ký số và hashes)
- Lưu trữ và truy xuất dữ liệu
- Quản lý vòng đời tài sản thông minh
- Hợp đồng thông minh
Bước 8: Thiết kế giao diện người dùng
Sau khi lên dàn cho toàn bộ ứng dụng, đây là bước bạn sẽ thiết kế giao diện người dùng (UI) cho từng thành phần của phần mềm.
Tại đây, bạn sẽ tích hợp các API đã thiết kế với giao diện người dùng ở back-end. Lưu ý rằng, thiết kế trực quan ảnh hưởng đến giao diện tổng thể của ứng dụng và thiết kế kỹ thuật tác động đến kiến trúc của ứng dụng.
Bước 9: Chọn chương trình tăng tốc để tối ưu hóa ứng dụng Blockchain
Đây là bước thử nghiệm liệu lập trình Blockchain của bạn có thành công hay không.
Các ứng dụng Blockchain chuyên về điện toán cần một chương trình tăng tốc phần cứng để nâng cao hiệu suất, mang lại sự linh hoạt và sử dụng năng lượng hiệu quả.
Chương trình tăng tốc cũng giúp tối ưu hóa các tính chất riêng lẻ của Blockchain, chẳng hạn như xác thực giao dịch, quản trị và lưu trữ dữ liệu. Điều này hỗ trợ phân phối giao dịch giữa các thành phần, giúp tiết kiệm cả thời gian và không gian lưu trữ.
Câu hỏi thường gặp về lập trình Blockchain
Làm cách nào để bắt đầu lập trình Blockchain?
- Bước 1: Xác định vấn đề cần giải quyết
- Bước 2: Liệt kê các yêu cầu kinh doanh
- Bước 3: Xác định cơ chế đồng thuận
- Bước 4: Chọn nền tảng Blockchain tốt nhất
- Bước 5: Thiết kế Blockchain nodes
- Bước 6: Lập kế hoạch cấu hình Blockchain
- Bước 7: Xây dựng API
- Bước 8: Thiết kế giao diện người dùng
- Bước 9: Chọn chương trình tăng tốc để tối ưu hóa ứng dụng Blockchain
Ngôn ngữ lập trình nào được sử dụng khi lập trình Blockchain?
- Solidity
- Java
- Python
- C++
- Ruby
- Golang
- C#
- Simplicity
- Rholang
- PHP
Làm thế nào để bạn chọn đúng loại Blockchain cho hợp đồng thông minh?
Để chọn Blockchain phù hợp, hãy làm theo các bước sau:
- Xác định mục tiêu doanh nghiệp trong việc sử dụng hợp đồng thông minh và phát triển ứng dụng.
- Đánh giá khả năng kỹ thuật, khả năng mở rộng, ngôn ngữ, và công cụ Blockchain hỗ trợ.
- Hiểu cơ chế đồng thuận (ví dụ: PoW so với PoS) để đảm bảo nguyên tắc bảo mật, tốc độ và chi phí.
- Xem xét các cộng đồng developer đang hoạt động để tuyển dụng nhân tài và tiếp cận các công cụ dễ dàng hơn.
- Đánh giá an ninh mạng và phân tầng.
Tổng kết về lập trình Blockchain
Lập trình Blockchain là một quá trình phức tạp và đòi hỏi các chuyên viên phát triển phải có kiến thức và chuyên môn cao để tạo nên một ứng dụng Blockchain hoàn hảo. ITviec mong bài viết này đã giúp bạn có cái nhìn chi tiết về khái niệm, ngôn ngữ, nền tảng, những thách thức, và lộ trình để phát triển ứng dụng Blockchain một cách hiệu quả nhất.
Bạn thấy bài viết hay và hữu ích? Đừng ngại Share với bạn bè và đồng nghiệp nhé.
Và nhanh tay tham khảo việc làm IT “chất” trên ITviec!