Czym jest blockchain i na jakich zasadach on działa?

Blockchain to technologia, która zyskała rozgłos m.in. dzięki popularności kryptowalut. Definicja mówi o tym, że blockchain to zdecentralizowana i rozproszona baza danych. Jednakże to, czym dokładnie jest blockchain i jak działa, może być trudniejsze do zrozumienia.

[cmsmasters_sidebar shortcode_id=”jnlvyohb25″ sidebar=”midzy-postami-250×300″ classes=”reklamamobile”]

Czym dokładnie jest blockchain?

Technologia blockchain może wydawać się skomplikowana. Jej nazwa pochodzi bezpośrednio od angielskich słów „block” oznaczającego w tym kontekście słowo „blok” oraz „chain” oznaczającego łańcuch. Dosłowne tłumaczenie oznacza „łańcuch bloków”. Nazwa pochodzi od tego, że informacje cyfrowe (czyli bloki) są przechowywane w publicznej bazie danych (czyli łańcuchu). Bloki mają cyfrowe informacje m.in. na temat transakcji, możemy w nich znaleźć m.in.:

- Advertisement -

• Informacje o transakcjach, czyli np. datę, godzinę i kwotę transakcji.
• Informacje o tym, kto bierze udział w transakcji — jednocześnie są to informacje gwarantujące poufność, coś na kształt „cyfrowego podpisu”, który nie dostarcza personalnych informacji o stronach transakcji.
• Informacje, które pozwalają odróżnić dany blok od innych bloków — działają podobnie jak np. numery pesel, albo numery kont bankowych. W przypadku bloków kod pozwalający je odróżnić nazywany jest „hashem”. Dzięki hashom możemy odróżnić nawet niemalże identyczne transakcje (wykonane np. jedna po drugiej, na tę samą kwotę, przez te same osoby).

Jednocześnie należy podkreślić, że w przypadku Bitcoina jeden blok może przechować do 1 MB danych. Oznacza to, że w jednym bloku mogą znajdować się informacje nawet o kilku tysiącach transakcji.

Na jakich zasadach działa blockchain?

Każdy blok, który przechowuje nowe dane, dodawany jest do łańcucha, w ten sposób tworzy się łańcuch bloków. Jednakże, żeby blok został dodany, muszą wydarzyć się cztery rzeczy:

1. Transakcja musi nastąpić, nie możesz jej przerwać. Przykładowo, jeżeli wysyłać pieniądze ze swojego portfela na inny będziesz musiał podać kod pin zabezpieczający twoje konto, to dopóki tego nie zrobisz, transakcja się nie odbędzie.
2. Transakcja musi być zweryfikowana. W przypadku tradycyjnych płatności weryfikacją zajmują się instytucje finansowe. Jednakże w przypadku blockchain za weryfikację odpowiadają komputery połączone z siecią, w przypadku bitcoinów mówimy tu o milionach komputerów rozsianych po całym świecie. Jak następuje weryfikacja? Więcej informacji będzie o tym w dalszej części artykułu, ale w skrócie komputery podpięte do sieci sprawdzają, czy dane w bloku zgadzają się z tym, co zamierzałeś zrobić (czas transakcji, kwota, uczestnicy).
3. Transakcja musi być przechowywana w bloku. Informacje o jej transakcji, czyli cyfrowy podpis, kwota transakcji, oraz unikalny hash zostają zapisane w bloku wraz z informacjami o innych transakcjach odbywających się w tym samym czasie.
4. Blok musi otrzymać skrót — należy danemu blokowi nadać unikalny kod identyfikujący oraz skrót ostatniego bloku dodanego do łańcucha.

Po dodaniu bloka do łańcucha bloków informacje o nim są publicznie dostępne. Znajdziesz je m.in. na stronie blockchain.com — https://www.blockchain.com/btc/blocks. Na tej stronie znajdziesz informacje o poszczególnych blokach i czasie, w którym zostały utworzone. Jednocześnie możesz wejść w hash danego bloku, gdzie znajdziesz informacje o wszystkich transakcjach odbywających się w ramach jednego bloku. Są tu informacje o osobach, które wysyłają pieniądze, osobach, które je otrzymują, wielkości transakcji oraz czasie, w którym się ona odbywała.

Wszystkie informacje są publiczne, dzięki czemu każdy może zweryfikować ich prawdziwość, jednocześnie dzięki unikalnym hashom informacje o transakcjach nie naruszają prywatności osób biorących w niej udział.

Technologia Blockchain pozwala rejestrować i rozpowszechniać informacje cyfrowe, ale nie umożliwia ich edycji. To przekłada się na bezpieczeństwo danych znajdujących się w sieci.

Jak działa blockchain na przykładzie bitcoina

W przypadku korzystania z klasycznych walut nad przepływem pieniędzy czuwa organ centralny — on reguluje przepływ pieniędzy i dba o to, żeby wszystko odbywało się zgodnie z prawem. Jednak przepływ Bitcoin nie jest kontrolowany przez taki organ. Dlaczego w takiej sytuacji oszukanie jest praktycznie niemożliwe?

Powodem jest to, że transakcje dokonywane w Bitcoin są weryfikowane przez komputery będące częścią sieci. Gdy dokonywana jest choćby jedna płatność w sieci Bitcoin, to komputery w sieci weryfikują tę transakcję.

Chcąc wykonać transakcje Blockchain, trzeba skorzystać z programu, który jest nazywany „portfelem”. Każdy portfel użytkownika składa się z dwóch kluczy kryptograficznych:

• Klucza publicznego, który, w którym pojawiają się informacje o transakcjach. Ponadto klucz publiczny pojawia się w łańcuchu bloków jako podpis użytkownika.
• Klucza prywatnego, który jest niezbędny do tego, żeby wykonywać operacje na portfelu.

Tak naprawdę klucz publiczny jest tworzony na podstawie klucza prywatnego na podstawie algorytmu. Jednakże są to na tyle skomplikowane obliczenia, że jest praktycznie niemożliwe odwrócenie tego procesu i odnalezienie klucza prywatnego na podstawie klucza publicznego. Z tego powodu transakcje w sieci blockchain są poufne.

Można powiedzieć, że klucze są jak skrzynka na listy. Klucz publiczny to otwór, przez który każdy może wrzucić list. Tak samo posiadając klucz publiczny, można przelać pieniądze na dany portfel. Natomiast klucz prywatny, to klucz do skrzynki — tylko posiadając go, można opróżnić zawartość i zajrzeć do środka.

Jest to świetne zabezpieczenie środków znajdujących się na portfelu, ale ma też jedną wadę — jeżeli zgubisz informacje o kluczu prywatnym, to wtedy stracisz dostęp do portfela. Przykładem jest historia Jamesa Howellsa, który miał portfel z 7500 bitcoinów, jednak zgubił klucz prywatny i stracił do nich dostęp. Ze względu na zabezpieczenia sieci Bitcoin odzyskanie dostępu do nich jest praktycznie niemożliwe.

Blockchain a Bitcoin

Warto zauważyć, że historia Blockchain jest znacznie starsza niż historia waluty Bitcoin. Została ona porysowana po raz pierwszy w roku 1991. przez Stuarta Habera i W. Scotta Stornet. Chcieli oni wdrożyć system, w którym niemożliwe będzie naruszenie znaczników czasowych dokumentów. Udało się to jednak dopiero w styczniu 2009 r., kiedy powstała kryptowaluta Bitcoin. Wtedy powstała pierwsza sieć Blockchain.

Satoshi Nakamoto (twórca Bitcoin) określił swoją walutę cyfrową zbudowaną na podstawie blockchain mianem nowego elektronicznego systemu kasowego, w systemie P2P bez zaufanej strony trzeciej.

Blockchain a prywatność i bezpieczeństwo

Skoro informacje o blokach są dostępne publicznie, to czy nie narusza to podstawowych zasad prywatności? Czy nie łamie to ogólnie przyjętych zasad? Prawda jest taka, że pomimo iż informacje zawarte w blokach są publiczne, to są one odpowiednio zaszyfrowane. Dzięki temu każdy może je sprawdzić i z nimi się zapoznać, jednocześnie nie jest w stanie zidentyfikować na ich podstawie osób biorących udział w transakcji. Informacje o transakcji są ograniczone do podpisu cyfrowego, nazwy użytkownika, co jednak jest zbyt małą liczbą informacji, żeby zidentyfikować osobę biorącą udział w transakcji.

Dodatkowo warto zauważyć, że każdy komputer, który podłącza się do sieci blockchain, otrzymuje kopię łańcucha, która jest automatycznie aktualizowana, gdy pojawiają się nowe bloki. Ma to na celu utrudnić manipulowanie informacjami. Nie ma bowiem tutaj jednego miejsca, serwera, do którego można się włamać i zmienić dane. Potencjalny haker musiałby manipulować każdą kopią bloku blockchain, który znajduje się w sieci, co biorąc pod uwagę rozmiar np. sieci bitcoin, jest zadaniem praktycznie niemożliwym.

Dodatkowo w celu zwiększenia bezpieczeństwa technologia Blockchain wykorzystuje kilka rozwiązań. Przede wszystkim wykorzystywane są rozwiązania kryptograficzne, które utrudniają zmanipulowanie danych.

Po drugie bloki są dodawane do łańcucha chronologicznie, jest to ważne, ponieważ każdy blok otrzymuje nie tylko własny skrót, ale również hash bloku wcześniejszego. Hash, czyli skrót jest tworzony na podstawie informacji, które zawiera blok. Są one przekształcane w ciąg liczb i liter. Oznacza to, że jeżeli informacje w bloku zostaną zmienione, to również zmieniony zostanie skrót. Jak to wpływa na bezpieczeństwo?

Jeżeli zostaną zmienione informacje w jednym bloku, to zostanie zmieniony jego skrót. Oznacza to, że kolejny blok nie będzie się zgadzał z tym zmienionym, więc trzeba będzie zmienić również w nim informacje. Jeżeli kolejny blok zostanie zmieniony, to jego skrót znów nie będzie zgodny z informacjami, które zawiera kolejny blok. I sytuacja powtarza się cały czas — zmieniając dane w jednym bloku, trzeba zmienić dane we wszystkich kolejnych blokach. Dlatego też bloki dodane do łańcucha bloków są praktycznie niemożliwe do edycji.

Trzeba też pamiętać, że kopie łańcucha bloków znajdują się na wielu komputerach, więc nawet jeżeli udałoby się zmodyfikować jeden łańcuch bloków, to pozostałe komputery wykryją nieprawidłowość. Dzieje się tak w procesie zwanym „konsensusem” — jeżeli istnieją różne bloki, to sieć blockchain uznaje za prawdziwy blok ten, który występuje najczęściej i to ten blok zostanie dołączony do łańcuch bloków. Protokół konsensusu jest uważany, zarówno za jedną z największych zalet, jak i wad technologii blockchain.

Luki w bezpieczeństwie technologii blockchain

Do wad należą założenia teoretyczne — jeżeli więcej niż 50% bloków zostanie zmienionych, to można manipulować technologią blockchain. W ten sposób można np. wysłać transakcję, a następnie ją odwrócić jednocześnie zatrzymując pieniądze dla siebie.

Jednakże warto zauważyć, że ze względu na rozproszoną architekturę blockchain przeprowadzenie takiego ataku jest trudne. Trzeba zaatakować jednocześnie wiele komputerów, w przypadku kryptowaluty Bitcoin mówimy tu o milionach komputerów, które są podpięte do sieci.

Można to zrobić jednocześnie w sposób „siłowy” bez infekowania komputerów — wystarczy podłączyć do sieci blockchain danej kryptowaluty komputery o mocy obliczeniowej przekraczającej 50% całej mocy obliczeniowej danej sieci blockchain. Na chwilę obecną jest to jednak nadal zadaniem niezwykle trudnym i wymaga ogromnych nakładów zwłaszcza w przypadku Bitcoina.

Jakie są największe zalety technologii Blockchain?

Technologia blockchain to rozwiązanie bardzo złożone, którego zrozumienie dla wielu osób może być trudne. Jednakże ma ono w sobie duży potencjał. Do największych zalet tego rozwiązania należą:

• Prywatność — pomimo że dane w sieci blockchain są dostępne publicznie, to są one przekazane w taki sposób, że nie naruszają w żadnym stopniu prywatności osób, których dane są przekazywane. Wykorzystywany jest tu klucz publiczny, który jest powiązany z tożsamością osoby korzystającej z technologii blockchain, to praktycznie uniemożliwia hakerom dotarcie do danych osobowych użytkownika. Jest to zabezpieczenie znacznie wyższe niż np. w banku, gdzie są przechowywane dane klientów.
• Bezpieczeństwo — technologia blockchain jest niezwykle bezpieczna. Każdy blok jest przechowywany na wielu komputerach (w przypadku kryptowaluty Bitcoin na milionach maszyn). Dodatkowo każdy blok posiada swój unikalny skrót wygenerowany na podstawie zawieranych danych oraz hash bloku znajdującego się przed nim. Oznacza to, że manipulowanie informacjami, które zawierają bloki, jest praktycznie niemożliwe.
• Decentralizacja — dane są przechowywane w blokach, na wszystkich komputerach podłączonych do sieci. To sprawia, że jeżeli ktoś chciałby przeprowadzić atak i wprowadzić zmiany musiałby zaatakować wiele różnych komputerów jednocześnie. Jeżeli wprowadziłbym zmiany na jednym komputerze, to zostałaby naruszona tylko jedna kopia informacji, a nie całość. Czyni to sieć blockchain o wiele bardziej odporną — zarówno na ataki hakerskie, jak i na różnego rodzaju awarie.
• Niskie koszty — blockchain zmniejsza znacząco koszty zawierania transakcji. W przypadku banków konsumenci płacą zwykle w sposób pośredni lub bezpośredni za weryfikację transakcji. Przykładowo korzystając z szybkich przelewów, konsument często nie płaci za wykonanie transakcji, lecz robi to firma, w której zrobił zakupy. Ten koszt musi zostać pokryty z marży, co z kolei może się przełożyć na koszty produktów. Natomiast Bitcoin i inne kryptowaluty nie mają organów centralnych, więc nie ma praktycznie żadnych opłat transakcyjnych.
• Dokładność — ze względu na ilość komputerów, które są podpięte do sieci blockchain, jest to system bardzo dokładny. W procesie weryfikacji transakcji nie muszą brać udziału ludzie, bo wszystko obliczają komputery. I nawet jeżeli jeden z komputerów popełni błąd, to dzięki zasadzie konsensusu zostanie zapisany poprawny blok. Żeby błąd został przeniesiony na całą sieć, musiałby zostać popełniony przez ponad 50% komputerów, co jest praktycznie niemożliwe.

Czy blockchain ma jakieś wady?

Technologia blockchain pomimo wielu zalet posiada również liczne wady. Niektóre z tych wad są związane z tym, że jest to technologia stosunkowo nowa, a co za tym idzie, wymaga jeszcze wiele pracy — zarówno od kwestii technicznych, jak i odpowiednich regulacji prawnych. Dlatego należy też tu mówić nie bezpośrednio o wadach, a raczej o wyzwaniach, które stoją przed tą technologią:

• Koszty — pomimo że technologia blockchain nie wiąże się bezpośrednio z opłatami za transakcje, to nie jest ona wolna od wszelkich kosztów. Do sieci blockchain podłączone jest wiele komputerów, które zużywają m.in. energię elektryczną. Są to znaczące koszty związane z utrzymaniem tej technologii. Problemem są również wykorzystywane rozwiązania np. system „Proof of work”, wymaga dużej mocy obliczeniowej, jednocześnie jest systemem słabo skalowalnym, co przekłada się na mniejszą wydajność blockchaina, gdy ten ma działać na większą skalę.
• Kłopoty ze skalowalnością — wykorzystanie technologii blockchain na większą skalę wymaga rozwiązania problemu skalowalności. Przykładowo system „proof of work” wykorzystywany przez Bitcoin umożliwia wykorzystanie tylko siedmiu transakcji na sekundę. Ilość ta wydaje się przytłaczająco mała, jeżeli weźmiemy pod uwagę fakt, że na Visa według niektórych źródeł jest w stanie przetwarzać nawet ciągu sekundy 65 000 transakcji!
• Możliwość prania brudnych pieniędzy — pomimo że technologia blockchain nie zapewnia anonimowości, a poufność danych, to zdecydowanie łatwiejsze jest dokonywanie nielegalnych transakcji z wykorzystaniem kryptowalut, niż przy użyciu tradycyjnych pieniędzy. Przykładem jest Silk Road — platforma aukcyjna, na której handlowano np. narkotykami, bronią, kradzionymi kartami kredytowymi. Została ostatecznie zamknięta w 2013 roku.
• Manipulacje poprzez moc obliczeniową — pomimo że technologia blockchain jest odporna na ataki hakerskie, to możliwe jest manipulowanie danymi, gdy posiada się powyżej 50% mocy obliczeniowej. Na uwagę zasługuje raport Josepha Bonneau — https://www.coindesk.com/ponzis-death-stranger-ways-lose-crypto/, który wskazuje na to, że w przyszłości możliwe będzie łatwiejsze uzyskanie mocy obliczeniowej, co pozwoli na łatwiejsze manipulacje.
• Duża odpowiedzialność użytkowników — każda osoba posiadająca swój portfel ma swój własny klucz prywatny. Jeżeli go zgubi albo w jakikolwiek sposób straci, to nie będzie w stanie odzyskać swoich pieniędzy. Biorąc pod uwagę zabezpieczenia kluczy prywatnych, nikt nie będzie w stanie jej pomóc w odzyskaniu.
• Trudność we wprowadzeniu zmian — sam fakt, że edycja danych w blokach jest niemożliwa, jest uznawany za jedną z największych zalet tej kryptowaluty. Jednak gdy trzeba wprowadzić jakieś poprawki np. w kodzie blockchain, to ta cecha staje się kłopotem. Czasem konieczne jest zrobienie tak zwanego hard forku, gdzie klonuje się całą sieć i łańcuch, wprowadzając w nim zmiany i zastępując nowym blockchainem stary. Jest to znacznie bardziej wymagające niż wprowadzenie poprawek w tradycyjnych systemach.

Podsumowanie

Blockchain to bez wątpliwości przełomowa technologia, która może odmienić sposób funkcjonowania naszej cywilizacji. Jednocześnie należy pamiętać o tym, że cały czas wymaga ona dopracowania i udoskonalenia. Jednym z największych wyzwań związanych z rozwojem technologii Blockchain jest rozwiązanie problemu skalowania, ponieważ trudności ze skalowaniem uniemożliwiają działanie tej technologii na większą skalę.

Wiele firm zauważa potencjał w technologii blockchain, dlatego możemy się spodziewać, że nawet pomimo istniejących wad technologia będzie się rozwijać, co przełoży się na jej większe wykorzystanie.