Čo je technológia Blockchain a ako funguje?

Blockchainy sú databázy. Namiesto toho, aby boli uložené na centrálnom serveri, ku ktorému majú prístup všetci používatelia, sú záznamy v blockchaine uložené v počítačoch používateľov na celom svete. To robí z blockchainu distribuovanú databázu s architektúrou peer-to-peer. „Distribuovaná“ znamená, že údaje sú uložené na viacerých miestach a „peer-to-peer“ znamená, že neexistuje centrálny orgán, ktorý by mal hlavnú kópiu údajov.

Bitcoinový blockchain Satoshiho Nakamota nie je prvou distribuovanou databázou ani prvou peer-to-peer databázou. Nie je to ani prvý blockchain. Slúži však ako základ prvej modernej kryptomeny a je východiskovým bodom pre blockchainy, ktoré prišli po ňom.

Ako funguje blockchain?

Povedzme, že chceme v databáze uložiť údaje o pokrovej hre. Začneme tým, že každej karte v balíčku priradíme číslo: 1 je pikové eso, 2 je piková dvojka, 3 je piková trojka, až po 52, srdcový kráľ. Váš list môže vyzerať takto:

Záznam	Hodnota karty
1	12
2	44
3	4
4	31
5	27

Predstavte si čísla záznamov ako čísla riadkov v tabuľke. Programátori databáz ich nazývajú záznamy a programátori blockchainu ich nazývajú bloky. Riadok, záznam, blok – všetky sa vzťahujú na jeden kus údajov.

Súperov list by obsadil riadky 6-10, ďalší list by mohol byť uložený v riadkoch 11-15 atď. Ak teda chcete špecifikovať, o aký list ide, stačí databáze povedať, v ktorom riadku sa nachádza prvá karta.

Články reťazca

Samozrejme, v distribuovanej databáze typu peer-to-peer môžu ostatní používatelia pracovať s rukami v rovnakom čase ako vy. Je nepravdepodobné, že by sa vaše karty objavili v po sebe idúcich riadkoch. Preto môžeme pridať ukazovatele na predchádzajúce a nasledujúce karty, aby sme údaje prepojili do reťazca:

Záznam	Hodnota karty	Predchádzajúca karta	Ďalšia karta
15	12	0	37
37	44	15	118
118	4	37	121
121	31	118	199
199	27	121	999

Prvá karta v ruke je uložená v riadku 15. Hodnota karty je 12, čo z nej robí pikovú dámu. V ruke nemáte žiadny predchádzajúci riadok, preto do stĺpca „Predchádzajúca karta“ vložíme 0. Ďalšia karta je uložená v riadku 37.

Pozrieme sa teda na riadok 37. Aj on určuje jednu kartu, ukazuje na riadok, v ktorom sa nachádza predchádzajúca karta (15), a ukazuje na ďalšiu kartu, ktorá je uložená v riadku 118.

V informatike je táto štruktúra známa ako dvojnásobne prepojený zoznam, pretože sa spája dopredu aj dozadu. Ukazovatele sú uložené v databáze ako údaje spolu s hodnotami kariet.

Zabezpečenie údajov

Nič nám – ani hackerom – nebráni zmeniť hodnoty kariet. Táto databáza uľahčuje podvádzanie. Ktokoľvek, kto má prístup k databáze, môže zmeniť hodnoty prvých štyroch kariet v ruke na 1, 14, 27, 40 – to sú štyri esá.

Pred chybami v údajoch a hackermi sa môžeme chrániť pridaním stĺpca. Pre každý riadok pridáme stĺpec, ktorý bude obsahovať súčet hodnôt kariet, takto:

Záznam	Hodnota karty	Predchádzajúca karta	Ďalšia karta	Kontrolný súčet
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

Vidíte, ako to funguje? Pre našu druhú kartu je hodnota kontrolného súčtu 56, čo je súčet hodnôt prvých dvoch kariet, 12 a 44. Kontrolný súčet pre kartu tri je súčtom nasledujúcich dvoch kariet. Zakaždým, keď načítame hodnotu karty, môžeme vypočítať kontrolný súčet a porovnať ho s kontrolným súčtom uloženým v databáze. Ak nie sú rovnaké, vieme, že s údajmi sa manipulovalo. 

Pamäťové čipy v počítači a smartfóne zisťujú chyby pomocou tohto systému. Tento systém sa používa aj na vyhľadávanie chýb na pevnom disku.

Tento jednoduchý systém kontrolných súčtov je základnou súčasťou technológie blockchain. Je dobre známy študentom prvého ročníka informatiky.

Je tiež trocha zraniteľný voči hackerom. Ktokoľvek, kto má dostatočné prístupové práva na zmenu hodnôt kariet, by mohol zmeniť aj kontrolné súčty, aby zakryl svoju prácu. Alebo by hacker mohol zmeniť ukazovatele „predchádzajúca karta“ a „nasledujúca karta“ a nahradiť kartu v ruke kartou uloženou v inom riadku. 

Nakamoto tieto zraniteľnosti vo svojej architektúre blockchainu predvídal. Namiesto jednoduchého sčítania na vytvorenie kontrolných súčtov a sledovanie prepojení v reťazci údajov použil kryptografický proces nazývaný „hashovanie“. 

Hašovanie a šifrovanie 

Hašovanie vytvára jedinečný identifikátor kombináciou hodnoty predchádzajúceho záznamu s hodnotou aktuálneho záznamu v jednosmernom matematickom procese, ktorého výsledkom je hodnota hash, napríklad 06C4D99F32047. Nazýva sa jednosmerný, pretože neexistuje žiadny zodpovedajúci matematický proces, ktorý by premenil 06C4D99F32047 späť na pôvodné údaje.

V blockchaine je hash hodnota každého bloku založená na hash hodnote predchádzajúceho bloku, ktorá je založená na hash hodnote predchádzajúceho bloku, až po Nakamotov blok 0. Môžete vypočítať hodnotu hash pre ľubovoľný blok a porovnať ju s hodnotou hash, ktorá je uložená v bloku. Ak sa nezhodujú, s údajmi bolo manipulované.

V bežnej databáze by bolo možné manipulovať s údajmi, potom vypočítať nové hodnoty hash a vložiť ich do nasledujúcich blokov alebo záznamov, aby sa účinky skryli. To v prípade distribuovanej peer-to-peer blockchain databázy nefunguje, pretože hacker by musel súčasne zmeniť kópie databázy, ktoré sú uložené na stovkách alebo tisícoch počítačov.

Jedným z dôsledkov je, že hoci je možné do blockchainu pridávať nové dátové bloky, predchádzajúce bloky nie je možné vymazať ani zmeniť. To znamená, že si nemôžete poslať 100 000 dolárov v Bitcoinoch a transakciu vymazať.

Každá transakcia v blockchaine sa overuje pomocou tohto mechanizmu hash. 

Okrem toho Nakamoto nastavil šifrovanie, aby zabezpečil, že údaje uložené v blockchaine si bude môcť pozrieť každý používateľ, ale dešifrovať ich budú môcť len tí, ktorí majú príslušné dešifrovacie kľúče. Bez kľúča je všetko, čo vidíte, len prúd nezmyselných znakov.

Sila technológie Blockchain

Vďaka technológii blockchain sú údaje súkromné, trvalé a overiteľné. Záznam údajov a transakcií je verejný, ale šifrovanie ho chráni pred zvedavými pohľadmi a zmenami. Preto sa bitcoinový blockchain často označuje ako „otvorená účtovná kniha“ Bitcoinu. 

Všetko toto hashovanie a šifrovanie si vyžaduje veľa výpočtových prostriedkov. Je to pomalé. Celosvetovo je celá blockchainová sieť Bitcoin obmedzená na spracovanie 4,6 transakcií za sekundu. Spoločnosti vydávajúce kreditné karty bežne spracúvajú v priemere 1 700 TPS a tvrdia, že sú schopné spracovať 56 000 TPS. Limit 4,6 TPS je hlavným zdrojom problému škálovateľnosti Bitcoinu. Počítačoví vedci na ňom pracujú.

Sieť počítačov overujúcich transakcie Bitcoinu údajne spotrebúva viac elektrickej energie ako Švajčiarsko.

Mnohé uzly Bitcoinu, ktoré overujú transakcie, uchovávajú celý blockchain, ktorý v súčasnosti predstavuje približne 250 GB údajov. Tieto uzly sú známe ako plné uzly. Sieť obsahuje aj uzly SPV, ktoré vykonávajú zjednodušené overovanie platieb. Neexistuje žiadny priamy spôsob, ako uzly spočítať. Na webovej stránke tzv. Bitnodes . poskytujú aktualizovaný počet uzlov, ktoré sú v súčasnosti online a sú dosiahnuteľné, ale rýchle vyhľadávanie na Googli ukazuje, že odborníci poskytujú odhady počtu uzlov v rozmedzí od 6 000 do 200 000. Nikto v skutočnosti nevie, koľko ich je.

Všetko o ethereu

Najrozšírenejším blockchainom je Ethereum, ktorý obsahuje úpravy, vďaka ktorým je flexibilnejší ako blockchain Bitcoinu. Ethereum má svoju vlastnú kryptomenu – Ether – ale vývojári vytvorili mnoho ďalších kryptomien, ktoré bežia na blockchaine Ethereum. Platforma sa okrem virtuálnych peňazí používa aj na mnohé druhy aplikácií.

Jednou z hlavných výhod Etherea je, že okrem dát môže obsahovať aj spustiteľné programy. Tieto programy sú známe ako „inteligentné zmluvy“. Napríklad inteligentná zmluva na odvádzanie desiatkov by mohla sčítať všetky Ethery, ktoré vám tento mesiac pribudli na účet, a 10 % poslať cirkvi ako dar.

Podobne ako blockchain Bitcoinu, aj Ethereum je odolný voči manipulácii. Výrobca luxusných hodiniek Breitling dáva majiteľom svojich hodiniek digitálne certifikáty, ktoré dokazujú ich pravosť. Ak hodinky predáte, môžete certifikát previesť na nového majiteľa, čím sa vytvorí overiteľný reťazec vlastníctva. Technológia sa dá použiť aj na sledovanie pôvodu potravín v obchode s potravinami, pričom sa sleduje každý prenos. Čoraz viac ľudí sa zaujíma o etický pôvod a blockchain môže byť jeho súčasťou.

V roku 2020, Associated Press zverejnila výsledky amerických prezidentských volieb minútu po minúte do blockchainu Ethereum s cieľom vytvoriť nemenný záznam overených oficiálnych počtov hlasov.

Blockchain Ethereum zvláda približne 30 TPS. Vývojári usilovne pracujú na budúcich verziách Etherea, ktoré budú využívať techniku nazývanú sharding na spustenie viacerých blockchainov naraz, pričom konsolidované transakcie sa budú do centrálneho blockchainu odosielať asynchrónne. Vývojári dúfajú, že nové verzie blockchainu Ethereum zvládnu až 100 000 TPS.

Keďže Ethereum využíva inteligentné zmluvy, slúži ako platforma pre mnohé aplikácie súvisiace s blockchainom. Väčšina decentralizovaných aplikácií založených na blockchaine – najmä decentralizovaných finančných aplikácií – je založená na hlavnom reťazci Ethereum alebo súkromných blockchainoch Ethereum.

Ethereum je tiež najlepšou voľbou pre spoločnosti, ktoré chcú zaviesť ekonomiku založenú na tokenoch. Spoločnosť môže napríklad zaviesť vernostný program, v ktorom zákazníci dostanú Acme Coins pri každom nákupe. Potom by mohol existovať darčekový obchod, v ktorom by sa Acme Coins mohli vymieňať za výhody. Spoločnosť by mohla vytvoriť sieť spoločností, ktoré tiež prijímajú Acme Coins, čím by žetóny získali faktickú hodnotu, hoci ich nemožno vymeniť za doláre alebo eurá.

Špecifikácia Ethereum ERC-721 definuje protokol na vytváranie nefungujúcich tokenov. Je základom pre trh s NFT.

Ostatné blockchainy

Bitcoin a Ethereum sú najpoužívanejšie blockchainy, ale v súčasnosti existujú stovky alebo tisíce ďalších, ktoré sú založené na Nakamotovej pôvodnej koncepcii. Blockchainy môžu byť verejné, ako je blockchain Bitcoinu, alebo súkromné, používané na internú správu údajov.

Výskumníci vytvorili mnoho variantov základnej architektúry blockchainu. Mnohé z nich obsahujú inovácie na podporu rýchlejšieho spracovania, väčšej škálovateľnosti alebo nižších transakčných poplatkov. Mechanizmy konsenzu, koordinácia podriadených subreťazcov, súkromné blockchainy a ďalšie kľúčové technológie sa riešia v projektoch naprieč celým krypto-svetom.

Čo je Blockchain? Teraz už viete 

Aká je definícia blockchainu? Ako funguje technológia blockchain? Dúfame, že toto vysvetlenie technológie blockchain zvýšilo vaše pochopenie a porozumenie tejto pozoruhodnej, revolučnej architektúry databázy peer-to-peer a jej aplikácií.