Giới Thiệu

Trong thời đại công nghệ hiện nay, việc ứng dụng blockchain vào các lĩnh vực khác nhau đang trở thành xu hướng. Một trong những ứng dụng thú vị nhất là hệ thống bỏ phiếu điện tử. Trong bài viết này, tôi sẽ chia sẻ về cách tôi xây dựng một hệ thống bỏ phiếu dựa trên blockchain trong vòng 4 ngày và những bài học quý giá mà tôi đã rút ra từ quá trình này.

Tuyên Bố Vấn Đề & Mục Tiêu

Hệ thống mà tôi xây dựng nhằm giải quyết hai vấn đề chính:

Đơn giản cho cử tri không chuyên: Giao diện bỏ phiếu cần phải dễ hiểu và dễ sử dụng.
Bảo mật và minh bạch: Các phiếu bầu cần được lưu trữ an toàn trên blockchain và hiển thị cho người dùng một cách minh bạch.

Kiến Trúc Tổng Quan

Hệ thống được thiết kế với kiến trúc bán phân quyền. Thay vì hoàn toàn phân quyền, việc đăng ký cử tri được thực hiện bởi một ủy ban bầu cử, và thông tin đăng nhập được cấp cho cử tri để họ có thể đăng nhập.

Hệ thống bỏ phiếu của tôi bao gồm ba phần chính:

Smart Contract: Phần này sống trên blockchain và chịu trách nhiệm lưu trữ thông tin về các ứng cử viên, ghi nhận phiếu bầu và đảm bảo không ai có thể gian lận (ví dụ: bỏ phiếu nhiều lần).
Giao diện phía trước: Đây là những gì cử tri nhìn thấy: một trang đơn giản nơi họ có thể kết nối ví của mình, xem các ứng cử viên và thực hiện bỏ phiếu.
Backend/Indexer: Phần này lắng nghe các sự kiện từ blockchain và lưu trữ chúng trong cơ sở dữ liệu để kết quả có thể được hiển thị nhanh chóng mà không cần truy vấn blockchain mỗi lần.

Dưới đây là cách chúng hoạt động cùng nhau: giao diện phía trước cho phép cử tri chọn ứng cử viên → ví của họ ký giao dịch → smart contract ghi nhận phiếu bầu trên blockchain → kết quả có thể được đọc trực tiếp từ contract hoặc thông qua backend, giúp việc hiển thị nhanh hơn và dễ dàng hơn.

Tôi cố tình giữ phần lớn logic trên blockchain để bảo đảm bảo mật và minh bạch. Mặc dù mọi thứ lưu trữ trên blockchain đều công khai, nhưng trong trường hợp của dự án này, điều đó là chấp nhận được vì mục tiêu chính là chứng minh tính kháng gian lận và khả năng xác minh.

Thiết Kế Smart Contract

Smart contract, được viết bằng ngôn ngữ Solidity, xử lý việc xác minh tính xác thực của phiếu bầu, lưu trữ và truy xuất phiếu bầu thông qua một số chức năng chính. Chức năng đầu tiên được kích hoạt khi backend gửi danh sách ứng cử viên đến contract để lưu trữ. Điều này có nghĩa rằng chỉ có phiếu bầu liên quan đến các ứng cử viên này mới được phép.

Chức năng thứ hai xử lý xác thực và lưu trữ phiếu bầu, được kích hoạt khi một sự kiện (Bỏ Phiếu) diễn ra. Chức năng này lấy ID của cử tri và ID của ứng cử viên mà họ đã bỏ phiếu. Sau đó, thông tin này được băm để đảm bảo tính bảo mật và lưu trữ trên blockchain. Chức năng cuối cùng đơn giản chỉ gửi số phiếu bầu được thực hiện cho mỗi ứng cử viên trở lại backend để hiển thị trên giao diện phía trước.

solidity Copy

function vote(uint256 candidateId) public {
    require(!hasVoted[msg.sender], "Bạn đã bỏ phiếu rồi.");
    require(candidates[candidateId].id == candidateId, "Ứng cử viên không hợp lệ.");

    candidates[candidateId].voteCount += 1;
    hasVoted[msg.sender] = true;

    emit VoteCasted(msg.sender, candidateId);
}

Bên cạnh đó, một số ràng buộc đã được thực hiện trên contract. Chỉ một phiếu bầu có thể được thực hiện cho mỗi địa chỉ (người dùng). Việc bỏ phiếu nhiều hơn một lần sẽ kích hoạt lỗi và từ chối phiếu bầu.

Quy Trình Phát Triển

Một số công cụ được sử dụng trong quá trình phát triển bao gồm Remix IDE để viết và triển khai smart contract Solidity trên mạng thử nghiệm Ganache Ethereum, giúp mô phỏng mạng blockchain.
Giao diện phía trước được phát triển bằng HTML, CSS và JavaScript và truy xuất dữ liệu từ backend thông qua các yêu cầu API. Backend được phát triển bằng framework Django, cho phép mở rộng dễ dàng trong tương lai và giao tiếp với smart contract thông qua web3.py, hoạt động như một trung gian giữa giao diện và smart contract.

Những Thách Thức Đối Mặt và Bài Học Rút Ra

Xây dựng hệ thống này thực sự là một hành trình đầy thử thách, đặc biệt khi tôi chỉ có 4 ngày để hoàn thành. Trong suốt quá trình, tôi đã đối mặt với nhiều thách thức và rút ra được nhiều bài học quý giá. Một số thách thức bao gồm:

Khó khăn với ngôn ngữ mới: Tôi chưa từng làm việc với Solidity trước đó, vì vậy việc học hỏi và áp dụng ngôn ngữ này là một thử thách lớn.
Khả năng mở rộng của hệ thống: Khi có thêm nhiều cử tri, tốc độ của hệ thống giảm, nhưng vì đây chỉ là một mẫu thử nghiệm nên điều này không quá nghiêm trọng.
Phí gas và chi phí giao dịch: Trong môi trường thử nghiệm Ganache, vấn đề này không đáng lo ngại, nhưng trong một hệ thống thực tế, việc tối ưu hóa chi phí gas chắc chắn sẽ là một điều cần xem xét.

Thực Tiễn Tốt Nhất

Thiết kế giao diện người dùng đơn giản: Đảm bảo rằng cử tri có thể hiểu và sử dụng hệ thống một cách dễ dàng.
Bảo mật thông tin: Sử dụng các biện pháp bảo mật để đảm bảo thông tin cử tri và phiếu bầu không bị rò rỉ.
Kiểm tra và đánh giá: Thực hiện kiểm tra thường xuyên để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và an toàn.

Những Cạm Bẫy Thông Thường

Gian lận trong bỏ phiếu: Cần có các biện pháp bảo vệ để ngăn chặn việc bỏ phiếu gian lận.
Thiếu minh bạch: Đảm bảo rằng tất cả mọi người đều có thể theo dõi và xác minh kết quả bầu cử.

Mẹo Tối Ưu Hiệu Suất

Tối ưu hóa smart contract: Giảm thiểu chi phí gas bằng cách tối ưu hóa mã nguồn và giảm thiểu các thao tác không cần thiết.
Sử dụng caching: Lưu trữ tạm thời các kết quả bầu cử để hiển thị nhanh chóng mà không cần truy vấn blockchain trực tiếp.

Khắc Phục Sự Cố

Kiểm tra lỗi: Đảm bảo rằng mọi lỗi đều được ghi nhận và thông báo cho người dùng một cách rõ ràng.
Duy trì phiên bản: Theo dõi và duy trì phiên bản của smart contract để đảm bảo tính khả thi và an toàn.

Kết Luận

Xây dựng một hệ thống bỏ phiếu blockchain không chỉ là một thử thách kỹ thuật mà còn là một cơ hội để học hỏi và phát triển. Qua quá trình này, tôi đã nhận ra rằng mô hình bán phân quyền có thể mang lại một giải pháp an toàn cho việc bỏ phiếu điện tử. Bạn có nghĩ rằng mô hình này là cách đúng đắn cho việc bỏ phiếu kỹ thuật số an toàn? Bạn đã từng xây dựng một hệ thống tương tự chưa? Tôi rất mong nhận được ý kiến của bạn trong phần bình luận!

Câu Hỏi Thường Gặp

Blockchain là gì?
Blockchain là một công nghệ lưu trữ dữ liệu phân tán, đảm bảo tính minh bạch và bảo mật.
Smart contract là gì?
Smart contract là một chương trình chạy trên blockchain, tự động thực hiện các điều khoản của một hợp đồng.
Tại sao nên sử dụng blockchain cho hệ thống bỏ phiếu?
Sử dụng blockchain giúp tăng cường bảo mật, minh bạch và khả năng xác minh kết quả bầu cử.

Xây Dựng Hệ Thống Bỏ Phiếu Blockchain: Những Điều Tôi Học Được