Co to jest i jak działa technologia blockchain

Blockchain to rozproszona baza danych współdzielona przez węzły sieci komputerowej. Służy do bezpiecznego i zdecentralizowanego zapisu transakcji. 

Dane w blockchainie gromadzone są w strukturach nazywanych blokami. W ramach bloków przeprowadzane są transakcje. W transakcji może brać udział wiele stron, i owocują utworzeniem nowych węzłów danych odpowiednio zakodowanych kluczami zaangażowanych stron.

Blockchain od zwykłej bazy danych różni się na wiele sposobów. Pierwszą różnicą jest sposób przechowywania danych – są one trzymane w ramach bloków o określonej pojemności. Raz wprowadzone dane (transakcje zakończone sukcesem) nie podlegają zmianie. Po zapełnieniu bloku zostaje on zamknięty i tworzony jest nowy blok, który stanowi kontynuację poprzedniego, z którym jest połączony. Istniejący ciąg bloków nazywa się blockchainem. Drugą znaczącą różnicą jest sposób walidacji transakcji. W systemie zastosowana jest redundancja danych (te same dane trzymane są na wielu węzłach wchodzących w skład sieci komputerowej) a wyniki każdej transakcji szyfrowane są kluczem jej właściciela. Dzięki temu węzły sieci przed zatwierdzeniem transakcji dokonują sprawdzenia równania stwierdzającego ważność transakcji. Transakcja może zakończyć się sukcesem tylko wtedy, jeżeli większość węzłów stwierdzi jej poprawność. System ten stanowi gwarancję bezpieczeństwa zapisu danych bez udziału zaufanej strony trzeciej (ponieważ de facto zaufaną stroną trzecią staje się sama sieć).

Sposób w jaki tworzone są nowe bloki, algorytmy szyfrowania transakcji, rodzaj i forma przechowywanych danych a także inne szczegóły zawarte są w ramach protokołu opisującego daną sieć. Przykładami sieci opisanych protokołem są np. kryptowaluty.

Co to są kryptowaluty

Kryptowaluta to rodzaj waluty wirtualnej opartej na technikach kryptografii. Opiera się ona zazwyczaj na technologii blockchain. W ogólnym sensie, polega to na dodawaniu kolejnych bloków do łańcucha blockchain, w których przechowuje się informacje o kolejnych transakcjach. Łańcuch ten jest powszechnie znany, dlatego ustalanie poprawnych transakcji jest rozproszone. W zamian za generowanie kolejnych bloków, “kopacze” dostają używaną walutę. Dodatkowo, pobierają oni również opłatę od osób, które chciały w czasie wytworzenia przeprowadzić transakcję. Opłata ta usprawiedliwiona jest tym, że jest to swego rodzaju zapłata za utrzymywanie sieci i dawanie możliwości wykonywania operacji. Opłaty te są szczególnie istotne w kryptowalutach, w których jest ograniczona liczba monet (jak na przykład w Bitcoinie, o którym później). Opłaty te są również swego rodzaju mechanizmem do wykonywania transakcji “priorytetowych” – transakcje, które płacą więcej (również proporcjonalnie do tego, jak duża jest to transakcja), zostaną wykonane w pierwszej kolejności. Jeśli ktoś zaproponowałby za małą opłatę, istnieje ryzyko, że tego typu transakcja nie zostanie nigdy zrealizowana. Otrzymanie nowych monet za dokładanie kolejnych bloków (tzw. kopanie) powoduje wejście kolejnych egzemplarzy waluty do obiegu. 

Istnieją dwie najpopularniejsze metody wytwarzania nowych bloków (oraz kilka mniej popularnych) – Proof of Work oraz Proof of Stake. W przypadku Proof of Work, kopacze wykonują operacje matematyczne, “szukając” rozwiązania na odpowiednie równanie. Szukanie to polega na zgadywaniu wartości bardziej niż na rzeczywistym obliczaniu. Kiedy komuś uda się natrafić na odpowiednią wartość, dostaje on prawo dołożenia kolejnego bloku. W modelu tym, im większą moc obliczeniową się posiada, tym większa szansa na otrzymanie nagrody. Działa to jednak również w drugą stronę, im więcej mocy obliczeniowej jest zużywanej na kopanie, które “nie należy” do użytkownika (pozostali kopacze), tym trudniej jest mu takiego Bitcoina uzyskać. Dlatego też, istnieje również proces kopania grupowego. W przypadku Proof of Stake, osoba która może dołożyć blok jest losowana na podstawie określonych parametrów (takich jak np. ilość monet w portfelu, wiek monet i inne tego typu). Oba te podejścia mają swoje potencjalne ryzyka. Przy Proof of Work, w przypadku gdyby jedna osoba kontrolowała 51% sieci, byłaby w stanie ją dowolnie modyfikować i wywoływać dowolne zmiany, bez jakiejkolwiek możliwości przeciwdziałania ze strony pozostałych 49%. W przypadku Proof of Stake, ryzykiem jest Fake Stake, czyli “zalanie” czyjejś pamięci RAM przez napastnika, jeśli protokoły przydzielania pamięci RAM nie są odpowiednio napisane. 

Czasami wymagane są różnego rodzaju zmiany w działaniu sieci (częściowa zmiana protokołu sieci). Ze względu jednak na rozproszoność, aby takie zmiany miały miejsce, wszyscy muszą się na nie zgodzić i ich przestrzegać. Sytuację, kiedy to ma miejsce, nazywa się soft forkiem. Kiedy jednak nie wszyscy się na tego typu zmiany zgadzają, lub po prostu część użytkowników chce rozpocząć własny łańcuch bloków, od określonego miejsca, to taką sytuację nazywa się hard forkiem. W takiej sytuacji zazwyczaj część użytkowników kontynuuje łańcuch w taki sam sposób, lub implementuje chciane zmiany, natomiast pozostała część rozpoczyna swoją własną kryptowalutę, na swoich warunkach. W sytuacji takiej, żaden użytkownik nie traci swoich monet. Istnieją one dalej zarówno w jednej jak i w drugiej sieci. Nie oznacza to jednak, że nagle “podwoiła” się ilość monet, ponieważ zazwyczaj w takiej sytuacji, monety te tracą na wartości w porównaniu z innymi kryptowalutami lub zwykłymi walutami, dlatego użytkownicy mają więcej ilościowo, mniej wartościowych monet, których wartość sumarycznie pozostaje mniej więcej taka sama.

Przykłady kryptowalut

Można wyróżnić dwie najbardziej popularne i najbardziej “istotne” waluty – Bitcoin oraz Ether (i związane z nim Etherum).

Bitcoin – pierwsza na świecie kryptowaluta, stworzona w 2009 r. przez użytkownika lub grupę użytkowników pod pseudonimem Satoshi Nakamoto. Kod źródłowy jest otwarty oraz ogólnodostępny. Od początku ustalono określoną liczbę Bitcoinów – 21 000 000. a początku istnienia, za każdy nowo dodany blok, “kopacz” otrzymywał 50 Bitcoinów. W kolejnych latach następował proces “Bitcoin halving”, czyli zmniejszania o połowę ilości wydobytych Bitcoinów. Następuje on co 210 tys. wytworzonych bloków (czyli około co 4 lata, ze względu na 144 bloki dziennie). Ze względu na ograniczoną liczbę Bitcoinów, szczególnie istotną rolę pełnią opłaty za wykonanie transakcji, ponieważ w przyszłości będą one pełniły jedyna znaczącą formę zachęcenia użytkowników do utrzymania sieci. Obecnie, platforma Bitcoin opiera się na metodzie Proof of Work. Emisja monet Bitcoin przewidywana jest na rok 2140, jednak już około 2030 roku zostanie wykopanych 99% monet, a około roku 2040 – 99,8%. Aby zapewnić lepsze wykorzystanie, jedną monetę Bitcoin dzieli się na jej mniejsze fragmenty, a najmniejszą możliwą jednostką jest 1 satoshi = 0,00000001 BTC = 10−8 BTC. W 2017 roku od Bitcoina nastąpił Fork kryptowaluty Bitcoin Cash, spowodowany brakiem zgody części użytkowników na proponowane zmiany.

Ether – oficjalna waluta platformy Etherum, czyli platformy do obsługi kryptowalut oraz smart contracts peer-to-peer. Za twórcę konceptu platformy Etherum uznaje się Vitalika Buterina. Liczba monet Etheru jest nieograniczona, przez co jest podatna na inflację. Mimo to, istnieje również opłacanie za wykonanie transakcji, do którego używa się specjalnej nazwy – Gas. Najmniejszą możliwą częścią Etheru jest jeden Wei, wynoszący 10−18 ETH. Obecnie, Ether wydobywany jest za pomocą Proof of Work, jednak ze względu na zwiększające się skomplikowanie protokołu Etherum (Difficulity bomb), planowane jest przejście na Proof of Stake. Data dokonania tego jest jednak ciągle odsuwana w czasie. W 2016 roku nastąpił Fork od Etherum waluty Etherum Classic. Był on spowodowany brakiem zgody na to, jak postąpic z zaistniałym wypadkiem. Otóż z powodu błędu w kodzie, 50 mln ze 150 mln podarowanych na rozwój platformy zostało skradzione. Postanowiono wtedy na cofnięcie się do stanu sprzed kradzieży. Jednak część użytkowników chciała kontynuować od miejsca, w jakim byli, dlatego wydarzył się Fork.

Kryptowaluty na świecie i ich zachowanie w ekonomii

Wartość kryptowalut jest bardzo dynamiczna. Jednocześnie, niektóre z nich mogą tracić na wartości, podczas gdy inne dynamicznie rosną. Opinie na ich temat są również bardzo różne. Niektórzy eksperci twierdzą, że Bitcoin jest zbyt niestabilną walutą, aby była oficjalnie używana w normalnym obiegu. Inni twierdzą, że wartość Bitcoina będzie z czasem zmierzała do wartości zero. W tym samym czasie Salwador akceptuje Bitcoin jako prawnie oficjalny środek płatniczy. Istnieje jednak co o środku. Stablecoiny, czyli kryptowaluty, które są na stałe powiązane z “klasyczną” walutą. Dzięki temu, ich wartość jest bardzo zbliżona do wartości waluty z którą są powiązane. Pierwszą tego typu walutą była BitUSD, jednak najbardziej popularną walutą jest Tether, który jest zabezpieczony za pomocą dolara amerykańskiego. W praktyce jest on głównie wykrozystywany do zakupy innych kryptowalut. Tego typu waluty, przy dodatkowych regulacjach prawnych, mogą spełniać rolę pieniądza elektronicznego.

Źródła

• obrazek wizualizacji sieci – https://neo4j.com/blog/import-bitcoin-blockchain-neo4j/