Što je Blockchain tehnologija i kako funkcionira?

Blockchainovi su baze podataka. Umjesto da budu pohranjeni na središnjem poslužitelju kojem pristupaju svi korisnici, blockchain zapisi se pohranjuju na računalima korisnika diljem svijeta. To čini blockchain distribuiranom bazom podataka s peer-to-peer arhitekturom. “Distribuirano” znači da su podaci pohranjeni na više lokacija, a “peer-to-peer” znači da ne postoji središnje tijelo koje drži glavnu kopiju podataka.

Bitcoin blockchain Satoshija Nakamota nije prva distribuirana baza podataka i nije prva peer-to-peer baza podataka. Iako nije prvi blockchain, služi kao osnova za prvu modernu kriptovalutu i početna je točka za blockchainove koji su došli nakon njega.

Kako Blockchain funkcionira? 

Recimo da želimo pohraniti podatke o dodjeljenim poker kartama u bazi podataka. Počet ćemo tako što ćemo svakoj od karata u špilu dodijeliti broj: 1 je pikov as, 2 je pik 2, 3 je pik 3, sve do 52, kralja srca. Vaše dodjeljene karte mogu izgledati ovako:

Zapis	Vrijednost karte
1	12
2	44
3	4
4	31
5	27

Zamislite brojeve zapisa kao brojeve redaka u proračunskoj tablici. Programeri baza podataka ih nazivaju zapisima, a programeri blockchainova blokovima. Redak, zapis, blok – svi se referiraju na jedan podatak.

Karte vašeg protivnika zauzimale bi redove 6-10, neki drugi set bi mogao biti pohranjen u zapisu 11-15, i tako dalje. Dakle, ako želite odrediti o kojem setu se radi, trebate samo reći bazi podataka koji red sadrži prvu kartu.

Veze u lancu 

Naravno, u distribuiranoj peer-to-peer bazi podataka, drugi korisnici mogu dijeliti karte u isto vrijeme kada i vi. Malo je vjerojatno da će se vaše karte pojaviti u uzastopnim redovima. Stoga možemo dodati pokazivače na prethodnu i sljedeću kartu da povežemo podatke u lanac:

Zapis	Vrijednost karte	Prethodna karta	Sljedeća karta
15	12	0	37
37	44	15	118
118	4	37	121
121	31	118	199
199	27	121	999

Prva karta u vašoj ruci pohranjena je u red 15. Vrijednost karte je 12, što je čini pikovom damom. U vašoj ruci nema prethodnog reda, pa smo stavili 0 u stupac “Prethodna kartica”. Sljedeća kartica pohranjena je u redak 37.

Dakle, pogledamo redak 37. On također navodi jednu kartu, pokazuje na red u kojem se može pronaći prethodna karta (15) i pokazuje na sljedeću kartu, koja je pohranjena u retku 118.

U informatici je ova struktura poznata kao dvostruko povezani popis jer povezuje i naprijed i natrag. Pokazivači su pohranjeni u bazi podataka kao podaci zajedno s vrijednostima kartice.

Osiguravanje podataka

Ništa nas – ili hakere – ne može spriječiti da promijenimo vrijednosti kartica. Ova baza podataka olakšava varanje. Svatko s pristupom bazi podataka mogao bi promijeniti vrijednosti prve četiri karte vaše ruke na 1, 14, 27, 40 – to su četiri asa.

Možemo se zaštititi od pogrešaka u podacima i hakera dodavanjem stupca. Za svaki redak ćemo dodati stupac koji sadrži zbroj vrijednosti karti, poput ovoga:

Zapis	Vrijednost karte	Prethodna karta	Sljedeća karta	Kontrolni zbroj
15	12	0	37	12
37	44	15	118	56
118	4	37	121	48
121	31	118	199	35
199	27	121	999	58

Vidite kako ovo funkcionira? Za našu drugu kartu vrijednost kontrolnog zbroja je 56, što je zbroj vrijednosti prve dvije karte, 12 i 44. Kontrolni zbroj za kartu tri je zbroj sljedeće dvije karte. Svaki put kada pročitamo vrijednost karte možemo izračunati kontrolni zbroj i usporediti ga s kontrolnim zbrojem pohranjenim u bazi podataka. Ako nisu isti, znamo da su podaci neovlašteni.

Memorijski čipovi unutar vašeg računala i pametnog telefona otkrivaju pogreške pomoću ovog sustava. Ovaj sustav se također koristi za pronalaženje grešaka na vašem tvrdom disku.

Ovaj jednostavan sustav kontrolnih zbrojeva bitan je dio blockchain tehnologije. To je dobro poznato studentima prve godine informatike.

Također je užasno osjetljiv na hakere. Svatko tko ima dovoljno prava pristupa za promjenu vrijednosti karte mogao bi također promijeniti kontrolne zbrojeve kako bi prikrio svoj rad. Ili bi haker mogao promijeniti pokazivače “prethodne kartice” i “sljedeće kartice” kako bi zamijenio kartu u vašoj ruci kartom pohranjenom u drugom redu.

Nakamoto je predvidio ove ranjivosti u svojoj blockchain arhitekturi. Umjesto da koristi jednostavno dodavanje za stvaranje kontrolnih zbroja i praćenje veza u lancu podataka, koristio je kriptografski proces nazvan “haširanje”.

Haširanje i šifriranje

Haširanje stvara jedinstveni identifikator kombiniranjem vrijednosti prethodnog zapisa s vrijednošću trenutnog zapisa u jednosmjernom matematičkom procesu što rezultira hash vrijednosti poput 06C4D99F32047. Naziva se jednosmjernim jer ne postoji odgovarajući matematički proces za pretvaranje 06C4D99F32047 natrag u izvorne podatke.

U blockchainu, hash vrijednost za svaki blok temelji se na hash vrijednosti prethodnog bloka, koja se temelji na hash vrijednosti bloka prije toga, sve do Nakamotoovog bloka 0. Možete izračunati hash vrijednost za bilo koji blok i usporediti je s hash vrijednošću koja je pohranjena u bloku. Ako se ne podudaraju, podaci su neovlašteni.

U konvencionalnoj bazi podataka, netko bi mogao mijenjati podatke, zatim izračunati nove hash vrijednosti i ubaciti ih u sljedeće blokove ili zapise kako bi se sakrili učinci. To ne funkcionira s distribuiranom peer-to-peer blockchain bazom podataka, jer bi haker morao istovremeno mijenjati kopije baze podataka koje su pohranjene na stotinama ili tisućama računala.

Jedna od posljedica je što, iako je moguće dodati nove blokove podataka u blockchain, prethodni blokovi se ne mogu izbrisati ili izmijeniti. To znači da ne možete sebi poslati 100.000 dolara u Bitcoinu i izbrisati transakciju.

Svaka transakcija u blockchainu provjerava se pomoću ovog hash mehanizma.

Osim toga, Nakamoto je postavio enkripciju kako bi osigurao da će podatke pohranjene u blockchainu moći vidjeti svaki korisnik, ali dešifrirati samo oni koji imaju odgovarajuće ključeve za dešifriranje. Bez ključa, sve što vidite je niz besmislica.

Moć Blockchain tehnologije 

Blockchain tehnologija čini podatke privatnim, trajnim i provjerljivim. Zapis podataka i transakcija je javan, ali ga enkripcija štiti od znatiželjnih očiju i izmjena. Zbog toga se Bitcoin blockchain često naziva Bitcoinovom “otvorenom knjigom”.

Haširanje i enkripcija (šifriranje) zahtijeva mnogo računalnih resursa i sporo je. Širom svijeta, cijela Bitcoin blockchain mreža ograničena je na obradu 4,6 transakcija u sekundi. Tvrtke za kreditne kartice rutinski obrađuju u prosjeku 1700 TPS i tvrde da su sposobne podnijeti 56 000 TPS. Ograničenje od 4,6 TPS glavni je izvor problema skalabilnosti Bitcoina. Računalni znanstvenici rade na tome.

Kaže se da mreža računala koja potvrđuju Bitcoin transakcije troši više električne energije od Švicarske.

Mnogi Bitcoinovi čvorovi za provjeru valjanosti transakcija drže cijeli blockchain, koji trenutno ima oko 250 GB podataka. Oni su poznati kao puni čvorovi. Mreža također uključuje SPV čvorove koji obavljaju pojednostavljenu provjeru plaćanja. Ne postoji jednostavan način za brojanje čvorova. Web mjesto pod nazivom Bitnodes pruža ažurirani broj čvorova koji su trenutno na mreži i dostupni, ali brzo Google pretraživanje pokazuje da stručnjaci daju procjene broja čvorova u rasponu od 6.000 do 200.000. Nitko zapravo ne zna koliko ih ima.

Sve o Ethereumu

Najrasprostranjeniji blockchain je Ethereum, koji uključuje modifikacije koje ga čine fleksibilnijim od Bitcoin blockchaina. Ethereum ima svoju vlastitu kriptovalutu – Ether – ali programeri su stvorili mnoge dodatne kriptovalute koje rade na Ethereum blockchainu. Platforma se, osim za virtualni novac, koristi i za mnoge vrste aplikacija.

Jedna od glavnih prednosti Ethereuma je ta što osim podataka može sadržavati i izvršne programe. Ti su programi poznati kao “pametni ugovori”. Na primjer, pametni ugovor za “desetinu” mogao bi zbrojiti sav Eter dodan na vaš račun ovog mjeseca i poslati 10% crkvi kao donaciju.

Kao i Bitcoin blockchain, Ethereum je otporan na neovlašteno korištenje. Luksuzni proizvođač satova Breitling vlasnicima svojih satova daje digitalne certifikate koji dokazuju autentičnost. Ako prodate sat, certifikat možete prenijeti na novog vlasnika, uspostavljajući provjerljiv lanac vlasništva. Tehnologija se također može koristiti za praćenje porijekla hrane u trgovini, odnosno praćenje svakog prijenosa. Sve više i više ljudi brine o etičkoj izvornosti, a blockchain može biti dio toga.

Godine 2020. je Associated Press objavljivao rezultate američkih predsjedničkih izbora minutu po minutu na Ethereum blockchain kako bi se stvorio nepromjenjiv zapis o provjerenom službenom prebrojavanju glasova.

Ethereum blockchain obrađuje oko 30 TPS. Programeri naporno rade na budućim verzijama Ethereuma koje će koristiti tehniku zvanu sharding za pokretanje više blockchainova odjednom, s konsolidiranim transakcijama objavljenim asinkrono na središnji blockchain. Programeri se nadaju da će nove verzije Ethereum blockchaina podnositi čak 100.000 TPS.

Budući da Ethereum pokreće pametne ugovore, služi kao platforma za mnoge aplikacije povezane s blockchainom. Većina decentraliziranih aplikacija temeljenih na blockchainu – posebno decentraliziranih financijskih aplikacija – temelji se na glavnom lancu Ethereuma ili privatnim Ethereum blockchainovima.

Ethereum je također vrhunski izbor za korporacije koje žele implementirati ekonomije temeljene na tokenima. Na primjer, tvrtka može implementirati program vjernosti u kojem kupci dobivaju Acme kovanice uz svaku kupnju. Zatim bi mogao postojati dućan s poklonima u kojem bi se Acme kovanicama moglo trgovati za beneficije. Tvrtka bi mogla stvoriti mrežu tvrtki koje također prihvaćaju Acme Coins, dajući tokenima de facto vrijednost iako se ne mogu zamijeniti za dolare ili eure.

Ethereum specifikacija ERC-721 definira protokol za kreiranje nepromjenjivih tokena. To je osnova za NFT tržište.

Ostali blockchainovi

Bitcoin i Ethereum su najčešće korišteni blockchainovi, ali sada ih ima stotine ili tisuće, a sve se temelji na Nakamotovom izvornom konceptu. Blockchainovi mogu biti javni poput Bitcoin blockchaina ili privatni, koji se koriste za interno upravljanje podacima.

Istraživači su stvorili mnoge varijacije osnovne blockchain arhitekture. Mnoge uključuju inovacije koje podržavaju bržu obradu, veću skalabilnost ili niže transakcijske naknade. Mehanizmi konsenzusa, koordinacija podređenih podlanaca, privatnih blockchainova i drugih ključnih tehnologija rješavaju se u projektima diljem kripto svijeta.

Što je Blockchain? Sada znate

Koja je definicija blockchaina? Kako funkcionira blockchain tehnologija? Nadamo se da je ovo objašnjenje blockchaina povećalo vaše razumijevanje i uvažavanje ove izvanredne, revolucionarne peer-to-peer arhitekture baze podataka i njenih aplikacija.