Blockchain od podstaw - Co to jest i jak działa?

JAK POWSTAWAŁ BLOCKCHAIN?

Jak wskazuje nazwa, blockchain jest łańcuchem bloków. Technologia ta, umożliwiająca bezpieczne przechowywanie informacji za pomocą opartego na kryptografii łańcucha, została po raz pierwszy opisana w 1991 roku. Była wówczas przeznaczona do datowania cyfrowych dokumentów tak, aby nie dało się ich zmanipulować lub cofnąć. Nie była jednak powszechnie używana aż do 2008 r., w którym to działający pod pseudonimem Satoshi Nakamoto opublikował manifest zatytułowany „Bitcoin: Elektroniczny system pieniężny oparty na sieci peer-to-peer”. Satoshi Nakamoto opisał w nim zasady działania bitcoina – kryptowaluty opierającej się o technologię blockchain. Nakamoto stworzył tym samym krypotowalutę bitcoin, z którą większość z nas dziś kojarzy blockchain.

Pierwszy bitcoinowy blok, nazywany „Genesis”, powstał na samym początku 2009 r. i to właśnie ten rok uznaje się za narodziny blockchaina. Nagły skok popularności tej technologii datuje się na rok 2018, w którym odnotowano największą w historii wartość bitcoina. Od tego momentu łańcuch bloków stał się tematem wielu publikacji, regulacji i kontrowersji. Technologia blockchain wciąż jednak jest technologią nową, doskonale wpisującą się w to, co istotne jest w świecie IT oraz tak zwanych nowych technologii, a tym samym niedojrzałą i stale rozwijającą się.

CZYM JEST BLOCKCHAIN?

Najprościej rzecz ujmując, blockchain jest zdecentralizowaną bazą danych, a raczej technologią służącą do gromadzenia danych. Często, ze względu na jego charakter, nazywany jest technologią rozdystrybuowanych rejestrów. Dane do rejestru dodawane są według określonych zasad, a każdy wpis jest połączony z poprzednim. Jedną z najbardziej charakterystycznych cech blockchaina jest to, że raz wpisane do niego dane są praktycznie niezmienialne i nieusuwalne.

blockchain jest zdecentralizowaną bazą danych, a raczej technologią służącą do gromadzenia danych

Blockchain jest rozproszonym rejestrem całkowicie jawnym dla wszystkich. To zdecentralizowana baza danych, w której dane umieszczane są w strukturach zwanych blokami. Łańcuch składa się z bloków połączonych ze sobą. Każdy z bloków łańcucha jest zbudowany na podstawie bloku poprzedniego i zawiera w sobie informację, łączącą go z blokiem kolejnym. Każdy blok składa się z jakichś danych, własnego hasha oraz hasha bloku poprzedniego.

Jedną z najważniejszych właściwości łańcucha jest niezmienialność. Po wprowadzeniu danych do bloku, nie można ich edytować czy usunąć. Dane, które są przechowywane w bloku, zależą od rodzaju używanego blockchaina. Przykładowo, może on zawierać dane dotyczące jakiejś transakcji, a więc dane jej uczestników: nadawcy odbiorcy oraz wartość transakcji i rodzaj waluty. Co istotne, w każdym bloku może być zapisanych wiele transakcji. Przyjrzyjmy się zatem bliżej pojedynczemu blokowi łańcucha.

Przykładowo, może on zawierać dane dotyczące jakiejś transakcji, a więc dane jej uczestników: nadawcy odbiorcy oraz wartość transakcji i rodzaj waluty.

BUDOWA I CECHY ŁAŃCUCHA BLOKÓW

Każdy z bloków łańcucha składa się z danych, które przechowuje, własnego „hasha” oraz „hasha” bloku poprzedniego. Jak już wiemy, dane znajdujące się w bloku będą zależne od rodzaju blockchaina oraz celu jego zastosowania. Hash pełni funkcję łączącą i sprawia, że łańcuch bloków jest praktycznie niezmienialny. Hash to unikalny, generowany w momencie tworzenia bloku kod, identyfikujący blok i jego zawartość na podobieństwo tego, jak odcisk palca identyfikuje człowieka. Jeżeli coś zmienia się w bloku, zmianie ulega również „hash”, a więc każda zmiana bloku jest zawsze widoczna.

Hash bloku poprzedniego zawarty w bloku, pozwala na stworzenie łańcucha oraz sprawia, że omawiana technologia jest tak bezpieczna. Każdy z bloków (oprócz bloku początkowego) odnosi się więc do bloku go poprzedzającego. Dokonanie zmiany w jednym z bloków powoduje, że każdy kolejny jest nieprawidłowy, ponieważ odnosi się do hasha bloku poprzedniego, który uległ zmianie. Aby sprawić, by cały łańcuch był ponownie prawidłowy, należałoby przekalkulować wszystkie bloki następujące po tym bloku, w którym dokonano zmiany.

DZIAŁANIE I BEZPIECZEŃSTWO ŁAŃCUCHA BLOKÓW

CO WPŁYWA NA BEZPIECZEŃSTWO BLOCKCHAINA?

Istnieje kilka mechanizmów działania, dzięki którym blockchain wyróżnia się wysokim poziomem bezpieczeństwa. Jedną z nich jest już omówione hash-owanie, zapewniające niezmienialność. Kolejne cechy to mechanizm proof-of-work (PoW), będący dominującym rodzajem algorytmu konsensusu oraz decentralizacja, oparta na sieci peer-to-peer (P2P).

ALGORYTM KONSENSUSU I MECHANIZM PROOF-OF-WORK W BLOCKCHAIN`IE

W celu wzmocnienia bezpieczeństwa, blockchain (w tym większość kryptowalut) używa tzw. proof-of-work(PoW), czyli algorytmu konsensusu, koordynującego uczestników łańcucha i wymuszającego kooperację w sieci przy tworzeniu nowych bloków łańcucha. Jest to mechanizm zabezpieczający rozproszony rejestr. PoW był pierwszym (wprowadził go wspominany już twórca bitcoina) takim algorytmem i wciąż pozostaje algorytmem dominującym. Algorytmy konsensusu są niezbędne do działania systemów rozproszonych, stanowią podstawę funkcjonowania blockchainów.

Jak nowe bloki są dodawane do łańcucha? W systemach scentralizowanych władzę nad systemem ma jeden podmiot administrujący i wprowadzający zmiany. Sytuacja kształtuje się zupełnie inaczej w środowiskach zdecentralizowanych, w rozproszonych bazach danych. W zdecentralizowanej sieci blockchain wszyscy użytkownicy są równi i mogą tworzyć bloki, ponieważ sieć publiczna nie wymaga pozwolenia. Potrzebny jest więc mechanizm, regulujący kto może dodawać nowe bloki do łańcucha oraz zapobiegający oszustwom wśród użytkowników. Służy do tego wspomniany algorytm konsensusu, dzięki któremu użytkownicy decydują, który blok powinien zostać dodany, a który nie. Transmitowane przez użytkowników blockchaina transakcje stają się poprawne, gdy zostają dodane do łańcucha. Wszystkie transakcje są w łańcuchu widoczne jak w spisie i są do spisu dodawane, gdy zostaną uznane za ważne.

Protokół PoW określa warunki, dla których blok jest ważny. Najkrócej rzecz ujmując, wymaga on od węzła zatwierdzającego blok transakcji znalezienie rozwiązania jakiegoś równania. Użytkownik przepuszcza w tym celu dane przez funkcję hashującą. Użytkownik, który chce dodać blok, musi „wyłożyć” w tym celu jakąś wartość, zużyć pewne zasoby, które mogą być wyrażone np. w kryptowalucie. Próbując oszukać, ryzykuje utraceniem owej wartości zainwestowanej, co do działań nieuczciwych zniechęca. Na uczciwych czeka zaś nagroda. Mechanizm poświadczający zlecenie zmusza użytkowników do rozwiązania pewnego zadania, do konkurowania ze sobą i zużywania zasobów w celu tworzenia nowych bloków.

PoW zapobiega doublespendingowi, czyli podwójnemu wydatkowaniu, które ma miejsce, gdy te same fundusze są wydawane więcej niż jeden raz. W kontekście fizycznych pieniędzy trudno sobie takie zjawisko wyobrazić, bowiem raz wydana gotówka fizycznie zmienia właściciela. Dlatego pojęcia tego używa się prawie wyłącznie w kontekście pieniędzy cyfrowych, ponieważ plik komputerowy można skopiować.

DECENTRALIZACJA BLOCKCHAINA

Decentralizacja środowiska łańcucha bloków, w którym każdy użytkownik jest równy, nie tylko pozwala na wykorzystanie pełnego potencjału technologii, ale również wpływa na jej bezpieczeństwo. Dzięki decentralizacji blockchain nie może zostać przejęty ani usunięty. Rozproszenie łańcucha bloków, czyli decentralizacja, jest jednym ze sposobów zabezpieczających i jednocześnie jedną z jego największych zalet. W sieci peer-to-peer (P2P), na której opiera się blockchain, nie ma centralnych komputerów i scentralizowanego zarządzania. Do sieci peer-to-peer dostęp może mieć każdy. Każdy użytkownik (peer) otrzymuje tożsame uprawnienia oraz pełną kopię łańcucha wraz z jego aktualizacjami. Można więc powiedzieć, że rejestr jest jednocześnie w posiadaniu wszystkich.

W sieci P2P każdy łańcuch działa samodzielnie jako serwer, atak na serwer jest więc niemożliwy. Wszystkie z łańcuchów są jednolite, co umożliwia weryfikację ich poprawności. W momencie utworzenia przez kogoś nowego bloku, zostaje on wysłany do każdego z użytkowników sieci i u każdego z nich następuje sprawdzenie poprawności danego bloku. Weryfikacja następuje w każdej z kopii łańcucha, a bloki zmanipulowane są odrzucane przez wszystkie z węzłów znajdujących się w sieci. Identyczne prawa wszystkich hostów łańcucha oraz jego całkowita decentralizacja przeciwdziałają przejęciu sieci.

BLOCKCHAIN PUBLICZNY A PRYWATNY

Blockchain wykazuje ogromny potencjał zastosowania w wielu sektorach gospodarczych. Istnieją różne rodzaje łańcuchów. Główny podział to łańcuchy publiczne oraz prywatne. Wyboru co do rodzaju blockchaina dokonuje się na podstawie celu, do którego ma on posłużyć.

Bitcoin, którego powstanie było początkiem rozwoju technologii blockchain, jest łańcuchem publicznym. Każdy, kto ma dostęp do Internetu oraz odpowiedniego oprogramowania, może znajdujące się na nim transakcje wyświetlić. Istnieją również blockchainy prywatne, wymagające pozwolenia. Tego typu rejestr wykorzystuje się, gdy sieć zawiera poufne dane. Takie rozwiązanie często jest stosowane w przedsiębiorstwach.

ZALETY I WADY BLOCKCHAIN`A

ZALETY ARCHITEKTURY BLOCKCHAIN

Zalet blockchaina, tych ogólnych, jak i tych bardziej specjalistycznych, można wymienić równie wiele, co jego zastosowań. Inne będą plusy i minusy łańcucha bloków z perspektywy pojedynczego użytkownika, inne z perspektywy np. posługującego się technologią organu państwowego czy producenta. Oto najważniejsze zalety i wady, które może zauważyć pojedynczy użytkownik.

Dostępność

Dostęp do publicznej sieci blockchain wymaga jedynie dostępu do Internetu i odpowiedniego oprogramowania. Nie wymaga to ani pozwolenia, ani uiszczenia opłaty.

Odporność na atak

Węzły blockchaina są rozsiane po całym globie. Sam Bitcoin to ponad 10 tysięcy widocznych (a istnieją jeszcze węzły ukryte) węzłów. Atak na tak rozległą sieć jest praktycznie nierealny.

Możliwość dokonywania transakcji bez pośredników

Transakcje w łańcuchu bloków są dokonywane bez uczestnictwa pośredników czy stron trzecich. Użytkownicy mogą przesyłać informacje między sobą. Dzięki temu system jest bardzo sprawny, szybki i pozbawiony opłat od pośredników.

WADY BLOCKCHAIN

Technologia łańcucha bloków nie jest jednak pozbawiona wad. Oto największe z wad, jakie może napotkać użytkownik blockchaina.

Trudność aktualizacji architektury blockchain

Dokonywanie zmian programu, z którego w sieci korzystają miliony użytkowników, jest niezwykle trudna. Dzieje się tak, ponieważ reszta węzłów w sieci może odmówić współdziałania z jakąś aktualizacją, która nie jest z nimi kompatybilna. Aby zmiana się powiodła, musiałaby się na nią zgodzić większość sieci, co mogłoby zająć nawet lata.

Słaba skalowalność systemu bloków

Skalowalność to jeden z głównych problemów blockchaina. Nie zgłębiając się w szczegóły tego terminu, skalowalność to najprościej mówiąc zdolność systemu do radzenia sobie z większą ilością pracy. Blockchain cechuje się słabą skalowalnością, co oznacza, że nie radzi sobie dobrze z większym obciążeniem przy pracy. Dla użytkowników łańcucha bloków często dokonujących transakcji równocześnie, oznacza to wydłużony czas oczekiwania.

BLOCKCHAIN – WNIOSKI

Technologia blockchain jest młoda i stale ewoluuje. Jej rozwój obserwować można nie tylko w odniesieniu do kryptowalut, lecz w szczególności na innych płaszczyznach. Łańcuch bloków ma potencjał zastosowania i zrewolucjonizowania wielu sektorów gospodarki. Przyszłość pokaże, jak ten potencjał zostanie wykorzystany.

BITCOIN

Określenie to może oznaczać system płatności oraz sposób realizacji płatności za pomocą tokena cyfrowego. Bitcoin pisany z małej litery jest jednostką miary w systemie płatności Bitcoin.

Bitcoin to zaprojektowany w 2009 r. przez Satoshiego Nakamoto system płatności, umożliwiający ich realizację bez uczestnictwa pośrednika (np. banku). Transakcje w tym systemie zapisywane są w publicznym, zdecentralizowanym rejestrze (blockchain). Jednostkami miary w systemie płatności Bitcoin są bitcoiny.

BLOCKCHAIN (ŁAŃCUCH BLOKÓW)

Blockchain to rozproszona baza danych, zawierająca stale rosnącą ilość informacji pogrupowanych w bloki. Bloki zawierające dane są ze sobą połączone w nierozerwalny łańcuch. Każdy z bloków zawiera odnośnik do swojego poprzednika, co skutkuje brakiem możliwości modyfikacji jednego bloku bez zmiany wszystkich po nim następujących.

Podstawowe rodzaje blockchainów to blockchain publiczny i blockchain prywatny. Przykładem najpopularniejszego publicznego łańcucha bloków jest Bitcoin. Publiczny blockchain cechuje się ogólną dostępnością dla użytkowników. Do blockchaina prywatnego ma zaś dostęp pewna grupa podmiotów. Istnieją również blockchainy hybrydowe.

DLT – TECHNOLOGIA ROZPROSZONYCH REJESTRÓW (DISTRIBUTED LEDGER TECHNOLOGY)

„Technologia rozproszonej bazy danych, w której rejestry są replikowane, współdzielone i zsynchronizowane w ramach konsensusu różnych osób, firm czy instytucji, także rozproszonych geograficznie”^[1]. Blockchain jest rejestrem rozproszonym.

KRYPTOWALUTA

To nośnik wartości, wirtualna waluta, rodzaj tokena cyfrowego. Pierwszą i najbardziej znaną kryptowalutą jest bitcoin. Kryptowaluta opiera się na zdecentralizowanej sieci peer-to-peer oraz na kryptografii używanej do cyfrowego podpisywania transakcji i kontroli wzrostu podaży.

P2P – PEER-TO-PEER

Peer-to-peer, czyli „od osoby do osoby” to model komunikacji w sieci komputerowej zapewniający wszystkim hostom (użytkownikom/ węzłom) takie same uprawnienia. Członkowie sieci współdziałają ze sobą bezpośrednio bez pośrednictwa serwera centralnego. Wydajność sieci P2P (w odróżnieniu do sieci klient-serwer) zwiększa się wraz z rosnącą ilością uczestników.

POW – PROOF-OF-WORK

Proof-of-work, czyli dowód wykonania pracy to mechanizm pozwalający osiąganie konsensusu w sieci, który wykorzystuje większość kryptowalut. Konsensus jest procesem, w trakcie którego strony w sieci opartej na technologii blockchain zgadzają się na przeprowadzenie transakcji zatwierdzanej przez każdego z użytkowników. PoW wymaga od węzła (użytkownika) zatwierdzającego blok transakcji znalezienie rozwiązania równania.

Taki mechanizm gwarantuje koherentność wszystkich kopii rejestru danych oraz zmniejsza ryzyko przeprowadzania transakcji nieautoryzowanych. Osiąganiu konsensusu służy protokół konsensusu, który jest zbiorem technik kryptograficznych i logicznych. W blochcainie Bitcoina oraz w wielu innych, takim protokołem jest właśnie PoW, choć istnieją też inne np. PoS (proof-of-stake).

TOKEN

Tokenizacja jest formą cyfryzacji biznesu oparta na zdecentralizowanej technologii. Token jest cyfrową reprezentacją żetonu, jakąś wartością w formie cyfrowej.

FAQ

MASZ PYTANIA LUB POTRZEBUJESZ POMOCY?

SPRAWDŹ NASZE USŁUGI OBEJMUJĄCE TECHNOLOGIE FINANSOWE LUB DAJ NAM ZNAĆ POPRZEZ FORMULARZ KONTAKTOWY

Może Ciebie zainteresować również:

• Tokenizacja w nowoczesnym biznesie. Jak stokenizować swój biznes?
• Co można stokenizować? Tokenizacja jako praktyczne zastosowanie technologii blockchain;
• Blockchain od podstaw: budowa i działanie łańcucha bloków

Zaufali nam: