Vad är blockkedjeteknik och hur fungerar det?

Blockkedjor är databaser. Istället för att information lagras på en central server som alla användare kan nå, lagras information från blockkedjan på användarnas datorer runtom i hela världen. Detta gör blockkedjor till en distribuerad databas med en peer-to-peer arkitektur. ”Distribuerad” betyder att informationen är lagrad från flera platser och ”peer-to-peer” betyder att det inte finns någon central myndighet som har en huvudkopia på informationen.

Satoshi Nakamoto’s Bitcoin blockkedja är inte den första distribuerade databasen och inte heller den första peer-to-peer databasen. Bitcoin är alltså inte den första blockkedjan, men fungerade som grunden som den första moderna kryptovalutan och var en utgångspunkt för alla resterande blockkedjor som skapats efteråt.

Hur fungerar en blockkedja?

Låt oss säga att vi vill lagra information om en pokerhand i en databas. Vi behöver först tilldela varje kort i kortleken: 1 är spader ess, 2 är spader två, 3 är spader tre, hela vägen upp till 52, hjärterkung. Din hand ser kanske ut såhär:

Registrera	Kortvärde
1	12
2	44
3	4
4	31
5	27

Du kan tänka på registreringsnummer som en rad av nummer i ett kalkylblad. Databas programmerare kallar dem för poster och blockchain programmerare kallar dem för block. Rad, post, block – alla hänvisar till del datamängd.

Handen som din motståndare har skulle ockuperat raderna 6-10 och en annans hand hade lagrats i 11-15, och så vidare. Om du vill specificera vilken hand du pratar om, behöver du bara berätta för databasen vilken rad som har det första kortet.

Länkar i kedjan

I en distribuerad peer-to-peer databas, kan givetvis andra användare också användare ha händer samtidigt som du. Det är osannolikt att de kommer dyka upp på varandras rader, därför kan vi lägga till pekare till det förra- och nästa kortet, för att länka det till en kedja:

Registrera	Kortvärde	Tidigare kort	Nästa kort
15	12	0	37
37	44	15	118
118	4	37	121
121	31	118	199
199	27	121	999

Det första kortet i ditt hand kommer lagras på rad 15. Kortvärdet är 12, vilket gör kortet till spaderdam. Det finns ingen tidigare rad i din hand, så vi lägger till en 0 i ”tidigare kort” kolumnen. Nästa kort är lagrat på rad 37.

Vi tar en titt på rad 37. Det är också ett enda kort, som visar var kortet kan hittas (15) och pekar på nästa kort, som lagras på rad 118.

I datorvetenskap är denna struktur känd som en dubbellänkad lista, eftersom den länkar både framåt och bakåt. Pekarna lagras i databasen, tillsammans med informationen om kortvärdet.

Säkra informationen

Det finns inget som hindrar oss – eller hackare – från att ändra kortvärdet. Det är enkelt att fuska i denna databas. Vem som helst som har tillgång till databasen kan ändra värdet i din hands första kort till 1, 14, 27, 40 – det är fyra ess.

Vi kan skydda oss mot datafel och hackers genom att lägga till en kolumn. För varje rad, lägger vi till en kolumn som innehåller summan av kortvärdena, såhär:

Registrera	Kortvärde	Tidigare kort	Nästa kort	Kontrollsumma
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

Ser du hur det funkar? För vårt andra kort är kontrollsumman 56, vilket är den totala summan av värdet på de två första korten, 12 och 44. Kontrollsumman för kort tre är summan av de två nästa korten. Varje gång vi når ett kortvärde, kan vi räkna ut kontrollsumman och därefter jämföra det med kontrollsumman som är lagrad i databasen. Om de inte är samma, vet vi att informationen är manipulerad.

Minneskretsen som finns inuti din dator och smartphone, kommer upptäcka fel med detta system. Systemet används också för att hitta fel på din hårddisk.

Detta enkla system med en kontrollsumma är en viktig del i blockkedjeteknologin. Det är känt för förstaårsstudenter inom datavetenskap.

Det är också skrattretande sårbart för hackare. Den som har tillräcklig behörighet för att ändra kortvärden, kan också ändra kontrollsummorna för att täcka sitt arbete. Hackaren kan också ändra pekarna på ”tidigare kort” och ”nästa kort” för att ersätta ett kort i din hand, med ett lagrat kort i en annan rad.

Nakamoto förutsåg dessa sårbarheter i sin blockkedjearkitektur. Istället för att använda enkla tillägg för att skapa kontrollsummor och spåra länkar i datakedjan, använda han istället en kryptografisk process som kallas för ”hashing”.

Hashing och kryptering

Hashing skapar en unik identifierare, genom att kombinera tidigare registrerings värdet med det nuvarande registreringsvärdet, i en envägs matematisk process som resulterar i ett hashvärde som 06C4D99F32047. Det kallas för envägs eftersom det inte finns någon matematiskprocess för att kunna förvandla 06C4D99F32047 tillbaka till dess originaldata.

I en blockkedja, baseras hashvärdet för varje block på det tidigare blockets hashvärde, som också är baserat på hashvärdet innan dess, hela vägen tillbaka till Nakamoto’s block 0. Du kan räka ut hashvärdet på något block och jämföra det med hashvärdet som lagras i blocket. Om de inte stämmer överens, har informationen manipulerats.

I en konventionell databas, kan man manipulera data och sedan beräkna nya hashvärden och injicera dem i efterföljande block, eller poster, för att följa effekterna. Detta fungerar inte i en distribuerad peer-to-peer databas, eftersom hackaren skulle behöva ändra kopiorna på databasen som lagrats på hundratals om inte tusentals datorer.

En konsekvens är, att även om det är möjligt att lägga till nya datablock på en blockkedja, kan tidigare block inte raderas eller redigeras. Det betyder att du inte kan skicka dig själv 100,000 dollar i Bitcoin och sedan radera transaktionen.

Varje transaktion på blockkedjan valideras genom denna hashmekanism.

Dessutom satte Nakamoto en kryptering på plats, som säkerställer att informationen som är lagrad i blockkedjan är synlig för alla användare, men endast dechiffrerbar av de som har de rätta dekrypteringsnycklarna. Utan nyckeln kan du bara se en ström av nonsens karaktärer.

Kraften av blockkedjornas teknologi

Blockkedjeteknik gör ens data privat, permanent och verifierbar. Registreringen av data och transaktioner är offentlig, men en kryptering skyddar den från nyfikna ögon och förändringar. Det är just därför som Bitcoin blockkedja ofta kallas för Bitcoins ”öppna huvudbok”.

All hashing och kryptering kräver enorma datorresurser. Det är långsamt. Över hela världen, är Bitcoin nätverket begränsat för att behandla 4,6 transaktioner per sekund. Kreditkortsföretag bearbetar rutinmässigt runt 1,700 TPS och hävdar att de kan hantera 56,000 TPS. Denna 4,6 TPS gräns är huvudkällan till Bitcoins problem med skalbarhet. Dataforskare arbetar på det. 

Nätverken av datorer som validerar Bitcoin transaktioner, sägs förbruka mer elkraft än Schweiz.

Många av Bitcoins transaktionsvaliderande noder innehåller hela blockkedjan, som för närvarande är cirka 250 GB data. Dessa är kända som fulla noder. Nätverket innehåller även SPV-noder som utför förenklad betalningsverifiering. Det finns inget enkelt sätt att räkna noderna. En webbplats som heter Bitnoder erbjuder en uppdaterad beräkning av noder som just nu finns online och tillgängliga, men ett snabbt Google sök visar att experter uppskattar att det finns runt 6,000 till 200,000 noder. Ingen vet riktigt hur många det finns.

Allt om Ethereum

Den mest använda blockkedjan är Etherum, som innehåller förändringar som gör den mer flexibel än Bitcoins blockkedja. Ethereum har även en helt egen kryptovaluta – Ether – men utvecklare har skapat många ytterligare kryptovalutor som drivs på Ethereum blockkedja. Plattformen används också för många olika applikationer utöver virtuella pengar.

En av de bästa fördelarna med Ethereum, är att den kan innehålla körbara program förutom att lagra data. Dessa program är kända som ”smarta kontrakt”. Som ett exempel kan ett smart kontrakt för tionde lägga till all Ether som finns på ditt konto denna månad och skicka 10% som en donation till kyrkan.

Precis som Bitcoin blockkedja, är Ethereum även säker mot manipulation. Lyxtillverkaren Breitling ger sina klockägare digitala certifikat som bevisar dess äkthet. Om du säljer klockan, kan du skicka över certifikatet till den nya ägaren, vilket skapar en verifierbar ägarkedja. Tekniken kan även användas för att spåra ursprunget från mat i en livsmedelsbutik, samt spåra varje överföring. Fler och fler människor idag bryr sig om etisk sourcing och blockkedjor kan bli en del av detta.

2020 publicerade Associated Press en minut-för-minut resultat av det amerikanska presidentvalet till Ethereum blockkedja, för att skapa ett oföränderligt register över alla verifierade officiella rösträkningar. 

Ethereum blockkedja hanterar runt 30 TPS. Utvecklare arbetar hårt med framtida versioner av Ethereum som kommer använda sig av tekniker som kallas för sharding, för att kunna köra flera blockkedjor samtidigt, tillsammans med konsoliderade transaktioner som postas asynkront till den centrala blockkedjan. Utvecklare hoppas på att nya versioner av Ethereum blockkedjan kan hantera så mycket som 100,000 TPS.

Eftersom Ethereum driver smarta kontrakt, fungerar det som en plattform för många applikationer som är relaterade till blockkedjor. De flesta decentraliserade blockkedje applikationerna – speciellt decentraliserade finansiella appar – är baserade på Ethereum huvudkedja eller privata Ethereum blockkedjor. 

Ethereum är också ett toppval för verksamheter som vill implementera tokenbaserade ekonomier. Ett exempel är om ett företag vill implementera ett lojalitetsprogram, där kunderna blir belönade med Acme mynt vid varje köp. Sen kan det finnas en presentbutik där man kan byta ut dessa Acme mynt mot fördelar. Företaget kan skapa ett nätverk av verksamheter som också accepterar Acme mynt, vilket skapar ett högre värde i dess token även om de inte går att byta ut dem mot dollars eller euros.

Ethereum specifikationen ERC-721 definierar ett protokoll för non-fungible tokens. Detta är grunden för NFT marknaden.

Andra blockkedjor

Bitcoin och Etherum är de mest använda blockkedjorna, men det finns idag hundratals och tusentals fler, alla baserade på Nakamotos ursprungliga koncept. Blockkedjor kan vara offentliga som Bitcoin blockkedja, eller privata, där de används för intern datahantering.

Forskare har skapat många variationer av den grundläggande blockkedjearkitekturen. Många inkluderar innovationer som stöder snabbare hantering, bättre skalbarhet, eller lägre transaktionsavgifter. Konsensusmekanismer, samordning av underordnade blockkedjor, privata blockkedjor och andra huvudtekniker används i projekt över hela kryptovärlden.

Vad är en blockkedja? Nu vet du 

Vad är en blockkedjas definition? Hur fungerar blockkedjeteknik? Vi hoppas denna blockkedja förklaring har förbättrat din förståelse och uppskattning av denna otroliga och revolutionerande peer-to-peer databasarkitektur och dess applikationer.