Šta je Blokčejn tehnologija i kako ona funkcioniše?

Blokčejnovi su baze podataka. Umesto da se čuvaju na centralnom serveru kome pristupaju svi korisnici, blokčejn zapisi se čuvaju na računarima korisnika širom sveta. To čini blokčejn distribuiranom bazom podataka sa peer-to-peer arhitekturom. „Distribuirano” znači da se podaci čuvaju na više lokacija, a „peer-to-peer” znači da ne postoji centralni organ koji drži glavnu kopiju podataka.

Bitcoin blokčejn Satošija Nakamota nije prva distribuirana baza podataka i nije prva peer-to-peer baza podataka. To nije ni prvi blokčejn. Ali on služi kao osnova za prvu modernu kriptovalutu i ​​predstavlja polaznu osnovu za blokčejnove koji su došli posle nje.

Kako funkcioniše blokčejn?

Recimo da želimo da uskladištimo podatke o ruci u pokeru u bazu podataka. Počećemo tako što ćemo svakoj od karata u špilu dodeliti broj: 1 je as pik, 2 je dvojka pik, 3 je trojka pik, sve do 52. karte, kralj srce. Vaša ruka može izgledati ovako:

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

Razmišljajte o brojevima zapisa kao o brojevima redova u tabeli. Programeri baza podataka ih nazivaju zapisima, a blokčejn programeri ih nazivaju blokovima. Red, zapis, blok – svi se odnose na jedan podatak.

Ruka vašeg protivnika bi zauzela redove 6-10, druga ruka bi mogla biti sačuvana u redovima 11-15, i tako dalje. Dakle, ako želite da navedete o kojoj ruci govorite, možete samo da kažete bazi podataka u kom redu se nalazi prva karta.

Karike u lancu

Naravno, u distribuiranoj peer-to-peer bazi podataka, drugi korisnici mogu deliti ruke u isto vreme kada i vi. Malo je verovatno da će se vaše karte pojavljivati u uzastopnim redovima. Zato možemo dodati pokazivače na prethodnu i sledeću kartu da bismo povezali podatke u lanac:

Zapis	Vrednost karte	Prethodna karta	Sledeća 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 je smeštena u red 15. Vrednost karte je 12, što je čini pikovom damom. U vašoj ruci nema prethodnog reda, pa smo stavili 0 u kolonu „Prethodna karta”. Sledeća karta se čuva u redu 37.

Onda, pogledamo red 37. I on precizira jednu kartu, pokazuje na red u kojem se može naći prethodna karta (15) i pokazuje na sledeću kartu, koja je uskladištena u redu 118.

U računarstvu, ova struktura je poznata kao dvostruko povezana lista jer povezuje i napred i nazad. Pokazivači se čuvaju u bazi podataka kao podatak koji ide uz vrednost karte.

Obezbeđivanje podataka

Ništa ne sprečava nas – ili hakere – da promenimo vrednosti karata. Ova baza podataka čini varanje lakim. Svako ko ima pristup bazi podataka može da promeni vrednosti prve četiri karte vaše ruke na 1, 14, 27, 40 – to su četiri asa.

Možemo se štititi od grešaka u podacima i od hakera dodavanjem kolone. Za svaki red, dodaćemo kolonu koja sadrži zbir vrednosti karata, ovako:

Zapis	Vrednost karte	Prethodna karta	Sledeća karta	Zbir
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

Da vidimo kako ovo funkcioniše? Za našu drugu kartu, vrednost kontrolne sume je 56, što je zbir vrednosti prve dve karte, 12 i 44. Kontrolni zbir za kartu broj tri je zbir sledeće dve karte. Svaki put kada pročitamo vrednost karte, možemo izračunati zbir i uporediti ga sa kontrolnim zbirom uskladištenom u bazi podataka. Ako nisu isti, znamo da je podacima neko manipulisao.

Memorijski čipovi u vašem računaru i pametnom telefonu otkrivaju greške baš pomoću ovog sistema. Ovaj sistem se takođe koristi za pronalaženje grešaka na vašem hard-disku.

Ovaj jednostavan sistem kontrolne sume je suštinski deo blokčejn tehnologije. To je dobro poznato studentima prve godine informatike.

Takođe je smešno ranjiv za hakere. Svako ko ima dovoljno prava pristupa da promeni vrednosti karata takođe može da promeni kontrolne sume kako bi prikrio svoj rad. Ili bi haker mogao da izmeni pokazivače „prethodne karte” i „sledeće karte” da bi zamenio kartu u vašoj ruci kartom uskladištenom u drugom redu.

Nakamoto je predvideo ove ranjivosti u svojoj blokčejn arhitekturi. Umesto da koristi jednostavan dodatak za kreiranje kontrolnih zbireva i praćenje veza u lancu podataka, on je koristio kriptografski proces nazvan „heširanje”.

Heširanje i šifrovanje

Heširanjem se stvara jedinstveni identifikator kombinovanjem vrednosti prethodnog zapisa sa vrednošću trenutnog zapisa u jednosmernom matematičkom procesu što rezultira heš vrednošću kao što je 06C4D99F32047. Zove se jednosmerni jer ne postoji odgovarajući matematički proces za pretvaranje 06C4D99F32047 nazad u originalni podatak.

U blokčejnu, heš vrednost za svaki blok je zasnovana na heš vrednosti prethodnog bloka, koja je pak zasnovana na heš vrednosti bloka pre toga, sve do Nakamotovog bloka 0. Možete izračunati heš vrednost za bilo koji blok i uporediti je sa heš vrednošću koja je uskladištena u bloku. Ako se ne poklapaju, podacima se manipulisalo.

U konvencionalnoj bazi podataka, moglo bi se manipulisati podacima, zatim izračunavati nove heš vrednosti i ubacivati ih u naredne blokove ili zapise da bi se sakrili efekti. To ne funkcioniše sa distribuiranom peer-to-peer blokčejn bazom podataka, jer bi haker morao istovremeno da promeni kopije baze podataka koje se čuvaju na stotinama ili hiljadama računara.

Jedna od posledica je ta da, iako je moguće dodati nove blokove podataka u blokčejn, prethodni blokovi se ne mogu izbrisati ili promeniti. To znači da ne možete sebi poslati 100.000 dolara u Bitcoin-u i obrisati transakciju.

Svaka transakcija na blokčejnu se potvrđuje korišćenjem ovog heš mehanizma.

Pored toga, Nakamoto je postavio šifrovanje kako bi osigurao da će podaci uskladišteni u blokčejnu biti vidljivi za svakog korisnika, ali da mogu da ih dešifruju samo oni koji imaju odgovarajuće ključeve za dešifrovanje. Bez ključa, sve što vidite je niz karaktera bez smisla.

Moć blokčejn tehnologije

Blokčejn tehnologija čini podatke privatnim, trajnim i proverljivim. Zapis podataka i transakcije su javni, ali šifrovanje ih štiti od radoznalih očiju i izmena. Zbog toga se Bitcoin blokčejn često naziva Bitcoinovom „otvorenom knjigom”.

Sve to heširanje i šifrovanje zahteva mnogo računarskih resursa. Zato je sporo. Širom sveta, cela Bitcoin blokčejn mreža je ograničena na obradu 4,6 transakcija u sekundi. Kompanije za kreditne kartice rutinski obrađuju u proseku 1.700 transakcija u sekundi i tvrde da su sposobne da obrađuju 56.000 transakcija u sekundi. Ograničenje od 4,6 transakcija u sekundi je glavni izvor problema prilagodljivosti Bitcoin-a. Informatičari rade na tome.

Za mrežu računara koji potvrđuju Bitcoin transakcije se kaže da troši više električne energije od Švajcarske.

Mnogi Bitcoin-ovi čvorovi koji potvrđuju transakciju drže ceo blokčejn, koji trenutno ima oko 250 GB podataka. Oni su poznati kao puni čvorovi. Mreža takođe uključuje SPV (Simplified Payment Verification) čvorove koji vrše pojednostavljenu verifikaciju plaćanja. Ne postoji jednostavan način za brojanje čvorova. Veb sajt pod nazivom Bitnodes pruža ažurirani broj čvorova koji su trenutno na mreži i dostupni, ali brza Google pretraga pokazuje da stručnjaci pružaju procene broja čvorova u rasponu od 6.000 do 200.000. Niko ne zna koliko ih zapravo ima.

Sve o Ethereum-u

Najrasprostranjeniji blokčejn je Ethereum, koji uključuje modifikacije koje ga čine fleksibilnijim od Bitcoin blokčejna. Ethereum ima sopstvenu kriptovalutu – Ether – ali programeri su kreirali mnoge dodatne kriptovalute koje rade na Ethereum blokčejnu. Platforma se takođe koristi za mnoge vrste aplikacija kao dodatak virtuelnog novca.

Jedna od glavnih prednosti Ethereuma je to što pored podataka može da drži izvršne programe. Ovi programi su poznati kao „pametni ugovori”. Na primer, pametni ugovor za desetinu od zarade bi mogao da sabere sav Ether koji je dodat na vaš nalog ovog meseca i pošalje 10% od toga crkvi kao donaciju.

Kao i Bitcoin blokčejn, Ethereum je otporan na neovlašćeno korišćenje. Luksuzni proizvođač satova Breitling daje vlasnicima svojih satova digitalne sertifikate koji dokazuju autentičnost. Ako prodate sat, možete preneti sertifikat na novog vlasnika, uspostavljajući proverljiv lanac vlasništva. Tehnologija se takođe može koristiti za praćenje porekla hrane u prodavnici, putem praćenja svakog transfera. Sve više i više ljudi brine o etičkom izvoru, a blokčejn može biti deo toga.

2020. godine, Associated Press je iz minuta u minut postavljao rezultate američkih predsedničkih izbora na Ethereum blokčejn kako bi stvorio nepromenljivu evidenciju verifikovanog zvaničnog brojanja glasova.

Ethereum blokčejn obrađuje oko 30 transakcija u sekundi. Programeri naporno rade na budućim verzijama Ethereuma koje će koristiti tehniku zvanu sharding za pokretanje više blokčejnova odjednom, sa utvrđenim transakcijama koje se asinhrono objavljuju na centralnom blokčejnu. Programeri se nadaju da će nove verzije Ethereum blokčejna obrađivati do čak 100.000 transakcija u sekundi.

Pošto Ethereum pokreće pametne ugovore, on služi kao platforma za mnoge aplikacije vezane za blokčejn. Većina decentralizovanih aplikacija zasnovanih na blokčejnu – posebno decentralizovanih finansijskih aplikacija – zasnovana je na Ethereum glavnom lancu ili privatnim Ethereum blokčejn mrežama.

Ethereum je takođe vrhunski izbor za korporacije koje žele da implementiraju ekonomiju zasnovanu na tokenima. Na primer, kompanija može da primeni program lojalnosti u kojem kupci dobijaju Acme Coin-ove pri svakoj kupovini. Zatim bi mogla postojati prodavnica poklona u kojoj bi se Acme Coin-ovi mogli zameniti za beneficije. Kompanija bi mogla da stvori mrežu kompanija koje takođe prihvataju Acme Coin-ove, dajući tokenima stvarnu vrednost iako se ne mogu zameniti za dolare ili evre.

A Ethereum specifikacija ERC-721 definiše protokol za kreiranje nezamenljivih tokena. To je osnova za NFT tržište.

Ostali blokčejnovi

Bitcoin i Ethereum su najčešće korišćeni blokčejnovi, ali sada ih ima na stotine ili hiljade više, svi zasnovani na Nakamotovom originalnom konceptu. Blokčejnovi mogu biti javni poput Bitcoin blokčejna ili privatni, koji se koriste za interno upravljanje podacima.

Istraživači su kreirali mnoge varijacije na osnovnoj blokčejn arhitekturi. Mnoge uključuju inovacije koje podržavaju bržu obradu, veću prilagodljivost ili niže naknade za transakcije. Mehanizmi opšte saglasnosti, koordinacija podređenih podlanaca, privatni blokčejnovi i druge ključne tehnologije se bave projektima širom kripto sveta.

Šta je blokčejn? Sada znaš

Šta je definicija blokčejna? Kako funkcioniše blokčejn tehnologija? Nadamo se da je ovo objašnjenje blokčejna povećalo vaše razumevanje i uvažavanje ove izuzetne, revolucionarne peer-to-peer arhitekture baze podataka i njenih aplikacija.