Hashcash là một phương pháp chống spam và tấn công mạng được sử dụng trong hệ thống email và các ứng dụng truyền thông khác. Nó yêu cầu người gửi thêm một phần mềm tính toán phức tạp vào email hoặc tin nhắn trước khi gửi đi. Đối tượng nhận tin nhắn có thể xác minh rằng người gửi đã tiêu tốn một lượng tài nguyên tính toán để tạo ra tin nhắn, do đó giảm thiểu việc gửi tin nhắn spam.
Đối với Bitcoin?
Trong trường hợp của Bitcoin, Hashcash được sử dụng như một phương pháp chứng minh công việc (Proof of Work – PoW) gốc, làm nền tảng cho quá trình đào Bitcoin. Khi các máy tính đào Bitcoin (còn được gọi là “thợ mỏ”) tham gia vào mạng lưới, họ phải giải quyết các bài toán tính toán phức tạp để tạo ra các khối mới của blockchain. Việc giải quyết các bài toán này yêu cầu một lượng lớn tài nguyên tính toán, tạo ra một ngưỡng chống spam và tấn công mạng. Điều này giúp đảm bảo tính bền vững và an toàn cho hệ thống Bitcoin.
Với Bitcoin (BTC) đạt đỉnh kỷ lục mới, một phần nhờ vào việc gần đây Ủy ban Chứng khoán và Giao dịch Hoa Kỳ (SEC) đã chấp thuận các quỹ giao dịch Bitcoin trên thị trường (ETFs), tiền điện tử này lại thu hút sự chú ý của các nhà đầu tư trên toàn cầu. Sự kỳ vọng xung quanh sự kiện halving sắp tới cũng góp phần tăng thêm sự nổi bật của nó.
Tuy nhiên, giữa sự hào hứng với các biến động giá và tiềm năng tương lai của nó, nhiều người có thể bỏ qua các giao thức và công nghệ cơ bản đã mở đường cho sự ra đời của Bitcoin. Một trong những yếu tố quan trọng như vậy là Hashcash, một khái niệm đã đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển của Bitcoin.
Trong bối cảnh các cuộc thảo luận về tương lai của Bitcoin ngày càng căng thẳng, việc nghiên cứu về lịch sử và ý nghĩa của Hashcash có thể mang lại hiểu biết sâu sắc về nguồn gốc của loại tiền điện tử hàng đầu thế giới.
Haskcash là gì?
Hashcash là một giao thức mật mã và hệ thống proof-of-work (PoW) được tạo ra bởi nhà mật mã người Anh là Tiến sĩ Adam Back. Mục tiêu chính của nó là chống lại hai vấn đề lớn trong thế giới mạng: rác thư điện tử và cuộc tấn công từ chối dịch vụ (DoS).
Ý tưởng chính của giao thức Hashcash là yêu cầu người gửi email hoặc bất kỳ ai muốn truy cập vào một dịch vụ nào đó phải giải một câu đố toán học trước khi thực hiện hành động đó. Điều này giúp chứng minh rằng họ không phải là một bot hoặc một người gửi rác muốn gây nguy hiểm cho hệ thống.
Dù việc giải quyết câu đố này ít gây rắc rối cho người dùng thông thường, nhưng nó tăng chi phí đáng kể đối với người gửi rác. Điều này làm cho việc gửi email rác trở nên không còn hiệu quả vì họ phải tiêu tốn nhiều tài nguyên tính toán để giải quyết các câu đố này.
Adam Back đã giải thích cách này như sau: “Đối với một người dùng thông thường, chi phí CPU cho mỗi email là không đáng kể vì họ không gửi nhiều email đến; tệ nhất, email của họ có thể bị trễ vài giây trước khi được gửi trên phần cứng cũ và chậm. Tuy nhiên, với người gửi rác, điều này là không thể chấp nhận: họ muốn gửi hơn 10.000 email mỗi phút qua một đường DSL mua bằng thẻ tín dụng bị đánh cắp một cách nhanh chóng trước khi tài khoản bị hủy bỏ.”
Cách Hashcash hoạt động.
Hashcash hoạt động bằng cách yêu cầu người gửi email hoặc yêu cầu dịch vụ phải giải quyết một câu đố tính toán liên quan đến một mảnh dữ liệu có liên quan đến email và đưa nó vào một thuật toán băm.
Thuật toán băm được sử dụng là Secure Hash Algorithm 1 (SHA-1), tạo ra một dấu đặc biệt cho mỗi email. Dấu này đóng vai trò như một phương tiện xác nhận cho người nhận, giúp họ phân biệt email hợp lệ từ email rác không mong muốn.
Một cách đơn giản, người gửi thực hiện một phép tính toán trên một mảnh dữ liệu liên quan đến địa chỉ email của người nhận. Điểm dữ liệu này có thể là địa chỉ người gửi, địa chỉ người nhận hoặc thời gian gửi email.
Khi nhận được email, người nhận có thể thực hiện thao tác nghịch đảo để xác minh tính xác thực của dấu. Quá trình này đảm bảo rằng dấu được tạo ra đặc biệt cho địa chỉ email của người nhận và không phải là một dấu thông thường được sử dụng cho các chiến dịch rác phổ biến.
Tuy nhiên, không phải mỗi dữ liệu được xem xét là một dấu Hashcash hợp lệ; kết quả của thuật toán băm cần phải bắt đầu bằng một số lượng số không cụ thể. Tìm ra băm cụ thể này tương tự như tìm kiếm một hạt cát cụ thể trên bãi biển. Người gửi phải tiếp tục thử nghiệm với các số ngẫu nhiên khác nhau cho đến khi họ tình cờ tìm thấy một số tạo ra một băm với chuỗi số không ở đầu. Quá trình này được gọi là chứng minh công việc.
Hashcash ngăn chặn spam và tấn công DoS như nào?
Hashcash ngăn chặn spam và cuộc tấn công từ chối dịch vụ bằng cách tạo ra một rào cản vật lý, hoặc ngưỡng, mà người gửi email hoặc yêu cầu dịch vụ phải vượt qua trước khi hành động đó được chấp nhận. Điều này đảm bảo rằng hành động đó tốn kém tài nguyên tính toán và thời gian, làm cho việc lạm dụng từ những hành động xấu trở nên không đáng kinh tế.
Bằng cách đặt ra một câu đố tính toán, người gửi hoặc yêu cầu phải sử dụng tài nguyên tính toán, như chu kỳ CPU hoặc điện năng, để giải quyết câu đố đó. Điều này đặt một hạn chế về khả năng gửi email hoặc truy cập dịch vụ một cách tự động và lớn số, vì việc giải quyết câu đố này tốn kém thời gian và công sức.
Với việc thêm chi phí tính toán vào việc gửi email hoặc truy cập dịch vụ, Hashcash giảm bớt khả năng lạm dụng từ các hành động xấu, làm cho giao tiếp và dịch vụ trực tuyến trở nên an toàn và bảo mật hơn. Điều này đảm bảo rằng người dùng thông thường vẫn có thể trải nghiệm truy cập mạng một cách thuận tiện và không bị ảnh hưởng bởi spam và tấn công DoS.
Hashcash so với các hệ thống proof-of-work khác
Hashcash và các hệ thống proof-of-work (PoW) trong tiền điện tử chia sẻ một số điểm tương đồng cơ bản. Cả hai đều dựa trên việc tiêu tốn sức mạnh tính toán để giải quyết các câu đố phức tạp từ các chức năng mật mã. Công việc này tạo ra một chướng ngại vật để ngăn chặn spam và cuộc tấn công từ chối dịch vụ, đồng thời cung cấp bằng chứng cho việc công việc thực sự đã được thực hiện.
Điểm giống nhau
Hashcash và các loại tiền điện tử PoW như Bitcoin hoạt động trên các mạng phân cấp, không có một thực thể duy nhất kiểm soát tất cả. Trong Hashcash, các máy chủ email có thể độc lập xác minh PoW để lọc rác thư, trong khi trong các loại tiền điện tử, các máy đào cạnh tranh trên một mạng phân cấp để bảo vệ blockchain.
Điểm khác nhau
Tuy nhiên, có những điểm khác biệt quan trọng giữa Hashcash và các hệ thống PoW trong tiền điện tử. Mục đích của Hashcash là ngăn chặn rác thư điện tử bằng cách làm cho việc gửi email hàng loạt trở nên tốn kém về mặt tính toán. Trong khi đó, các hệ thống PoW trong tiền điện tử hoạt động như một cơ chế đồng thuận, xác định trạng thái của mạng và tính hợp lệ của các giao dịch.
Các hệ thống PoW trong tiền điện tử sử dụng thuật toán băm cụ thể như SHA-256 và điều chỉnh độ khó để duy trì một tốc độ sản xuất khối ổn định. Hơn nữa, trong các loại tiền điện tử PoW, việc giải quyết câu đố không chỉ tạo ra tiền mới mà còn thưởng cho các máy đào thành công bằng tiền mới và phí giao dịch. Tuy nhiên, không có tiền điện tử Hashcash để khai thác và nó không cung cấp phần thưởng trực tiếp như vậy.
Cuối cùng, trong các hệ thống tiền điện tử PoW, việc giải quyết câu đố đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được sự đồng thuận của mạng. Ngược lại, Hashcash tập trung duy nhất vào việc ngăn chặn lạm dụng email và chứng minh công việc không xác định sự đồng thuận mạng.
Kết nối giữa Bitcoin và Hashcash.
Hashcash có vai trò quan trọng trong việc hình thành và phát triển hệ thống proof-of-work (PoW), đặc biệt là trong việc khai thác Bitcoin – Bitcoin mining. Mặc dù Hashcash có thể không bao giờ trở thành vũ khí diệt rác thư cuối cùng, nhưng nó đã đóng vai trò quan trọng trong việc đưa ra khái niệm cơ bản cho PoW được triển khai trong khai thác Bitcoin.
Satoshi Nakamoto, người tạo ra Bitcoin, đã thừa nhận ảnh hưởng của hệ thống của Adam Back đối với chức năng khai thác cốt lõi của tiền điện tử trong bài báo trắng Bitcoin năm 2008. Nakamoto đề xuất sử dụng “một hệ thống chứng minh công việc tương tự như Hashcash của Adam Back” để duy trì một máy chủ thời gian phân cấp cho sổ cái phân phối của Bitcoin.
Trong mạng lưới Bitcoin, các thợ mỏ cạnh tranh giải quyết một câu đố toán học sử dụng thuật toán băm SHA-256. Quá trình này đòi hỏi nỗ lực tính toán đáng kể và hiệu quả, đóng vai trò như một chứng minh công việc.
Mối liên kết giữa Bitcoin và Hashcash có nguồn gốc trong việc áp dụng khái niệm chứng minh công việc của Hashcash là cơ sở cho cơ chế đồng thuận của Bitcoin. Ý tưởng cốt lõi về việc yêu cầu nỗ lực tính toán để đạt được sự đồng thuận vẫn là một khía cạnh cơ bản được chia sẻ bởi cả hai hệ thống. Điều này giúp Bitcoin mở rộng mục đích ban đầu của Hashcash bằng cách áp dụng nó vào tiền tệ phân cấp và công nghệ blockchain.