Co je blockchain a jak funguje?
Domů
Články
Co je blockchain a jak funguje?

Co je blockchain a jak funguje?

Začátečníci
Zveřejněno May 15, 2023Aktualizováno Nov 28, 2024
13m

Hlavní body

  • Blockchain je digitální účetní kniha, která bezpečně zaznamenává údaje o transakcích napříč distribuovanou sítí počítačů.

  • Nezměnitelná povaha blockchainu vycházející z kryptografie a mechanismů konsenzu zajišťuje integritu dat, takže jakmile se nějaká informace jednou zaznamená, nelze ji zpětně změnit.

  • Blockchain je páteří kryptoměnových sítí, jako jsou Bitcoin a Ethereum, a má zásadní význam pro udržování transparentnosti, bezpečnosti a důvěry i v dalších odvětvích mimo finance.

Úvod

Blockchainová technologie změnila různá odvětví, především to finanční, tím, že zavedla decentralizovaný, transparentní a bezpečný způsob správy dat a transakcí. Začalo to sice kryptoměnami, jako je Bitcoin, ale její využití se rozrostly o řízení dodavatelských řetězců, zdravotnictví, hlasovací systémy atd.

Co je blockchain?

Blockchain je speciální typ databáze. Jedná se o decentralizovanou digitální účetní knihu, kterou spravuje distribuovaná síť počítačů. Blockchainová data se uspořádávají do chronologicky seřazených bloků, které jsou zabezpečeny kryptografií.

Tato struktura zajišťuje, že data jsou transparentní, bezpečná a neměnná. Data uložená v bloku je po jeho potvrzení a přidání do blockchainu prakticky nemožné změnit. Decentralizovaná struktura zároveň odstraňuje potřebu ústředního orgánu. Blockchainové transakce je možné realizovat přímo mezi uživateli bez potřeby zprostředkovatelů.

Existují různé typy blockchainů s různými stupni decentralizace, ale termín blockchain obvykle označuje decentralizovanou digitální účetní knihu používanou k zaznamenávání kryptoměnových transakcí.

Stručná historie blockchainu

Nejstarší model blockchainu pochází z počátku 90. let 20. století, kdy informatik Stuart Haber a fyzik W. Scott Stornetta použili kryptografické techniky v řetězci bloků k zabezpečení digitálních dokumentů před manipulací s daty.

Práce Habera a Stornetty inspirovala práci mnoha dalších počítačových vědců a nadšenců do kryptografie, což nakonec vedlo k vzniku první kryptoměny používající blockchainovou technologii – Bitcoinu. Od té doby přijetí blockchainu výrazně vzrostlo a kryptoměny jsou dnes globálním fenoménem.

I když se blockchainová technologie často používá k záznamu kryptoměnových transakcí, je vhodná i k zaznamenávání mnoha dalších typů digitálních dat s celou řadou využití.

Klíčové vlastnosti a výhody blockchainu

  • Decentralizace: informace nejsou uloženy na jediném centrálním serveru, ale v síti počítačů (uzlů). Velké decentralizované sítě, jako je Bitcoin, jsou vůči útokům vysoce odolné.

  • Transparentnost: většina blockchainů je veřejná, což znamená, že všichni účastníci mají přístup ke stejné databázi. Transakce si mohou zobrazit všichni účastníci.

  • Neměnnost: jakmile jsou data jednou přidána na blockchain, nelze je bez konsenzu sítě změnit.

  • Zabezpečení dat: kryptografie a mechanismy konsenzu zajišťují spolehlivou ochranu proti manipulaci s daty.

  • Efektivita: blockchain umožňuje rychlejší a levnější transakce, protože nevyžaduje zprostředkovatele. Transakce se zpracovávají téměř v reálném čase.

Co pro blockchain znamená decentralizace?

Decentralizace v rámci blockchainu znamená, že řízení a rozhodovací pravomoce sítě jsou rozděleny mezi její uživatele, takže síť neřídí jediný subjekt jako například banka, vláda nebo korporace.

Decentralizovaná blockchainová síť nemá žádný ústřední orgán ani zprostředkovatele, který by řídil tok dat nebo transakcí. Transakce jsou ověřovány a zaznamenávány distribuovanou sítí počítačů, které společně zachovávají integritu sítě.

Jak funguje blockchain?

Středobodem blockchainu je digitální účetní kniha, která bezpečně zaznamenává transakce mezi dvěma stranami způsobem odolným proti manipulaci. Tyto údaje o transakcích zaznamenává globální distribuovaná síť počítačů (uzlů).

Když Alice pošle Bobovi nějaké bitcoiny, transakce se odešle do sítě. Každý uzel kontrolou digitálních podpisů a dalších údajů o transakci ověří pravost transakce. Po ověření transakce dojde k jejímu přidání do bloku, který je tvořen dalšími transakcemi. Každý blok si můžeme představit jako stránku digitální účetní knihy.

Bloky se řetězí pomocí kryptografických metod a utváří blockchain (řetězec bloků). Proces ověřování transakcí a jejich přidávání do blockchainu řídí mechanismus konsenzu – soubor pravidel, který určuje způsob, jakým se uzly v síti shodují na stavu blockchainu a platnosti transakcí.

Blockchain v kostce

1. Zaznamenávání transakcí

Po zahájení transakce (např. převodu kryptoměny) dojde k jejímu odeslání do sítě uzlů. Každý uzel transakci ověří pomocí předem stanovených pravidel.

2. Tvorba bloků

Ověřené transakce se seskupují do bloku. Každý blok obsahuje:

  • Údaje (např. podrobnosti o transakci)

  • Časové razítko

  • Kryptografický hash: jedinečný identifikátor vytvořený prohnáním dat bloku hashovacím algoritmem.

  • Hash předchozího bloku: tento hash spojuje bloky dohromady a vytváří řetězec (blockchain).

3. Mechanismus konsenzu

Aby účastníci sítě mohli přidat blok do blockchainu, musí se shodnout na jeho platnosti. K tomu slouží algoritmus konsenzu, jako je Proof of Work (PoW) a Proof of Stake (PoS). Na ně se za chvíli zaměříme podrobněji, ale tady je stručné shrnutí:

  • Proof of Work (PoW): algoritmus PoW, který používá například Bitcoin, vyžaduje od validátorů bloků použití výpočetního výkon k řešení složitých matematických problémů.

  • Proof of Stake (PoS): algoritmus PoS používají novější blockchainy, jako je Ethereum, a validátoři bloků se vybírají podle jejich staku (podílu) v síti.

4. Propojení bloků

Po ověření je blok přidán do blockchainu. Každý následující blok odkazuje na předchozí blok, což vytváří strukturu odolnou proti manipulaci. Jinými slovy, aby bylo možné nový blok ověřit, musí se použít předchozí identifikátor bloku.

5. Transparentnost

Další vlastností blockchainu je jeho transparentnost. Na veřejných webech, tzv. průzkumnících blockchainu, si může data, včetně všech údajů o transakcích a blocích, prohlédnout v podstatě kdokoli.  

Můžete si například prohlédnout každou transakci, která kdy byla na bitcoinové síti zaznamenána, včetně adresy peněženky odesílatele a příjemce, částky převodu a mnoha dalších údajů. Všechny bitcoinové bloky můžete také vysledovat až k úplně prvnímu bloku, takzvanému genesis bloku.

Kryptografie blockchainu

Klíčem k udržení bezpečného a transparentního záznamu transakcí odolného proti manipulaci je kryptografie. Hlavní kryptografická metoda, kterou používají blockchainy, se nazývá hashování. Je to kryptografický proces, který převádí vstup libovolné velikosti na řetězec znaků s pevnou délkou.

Hashovací funkce používané blockchainy jsou obecně odolné proti kolizím, což znamená, že pravděpodobnost nalezení dvou údajů se stejným výstupem je astronomicky malá. Další vlastností je takzvaný lavinový efekt, který označuje jev, kdy jakákoli nepatrná změna vstupních dat způsobí drasticky odlišný výstup. 

Ukážeme si to na funkci SHA256, kterou používá Bitcoin. Jak můžete vidět, pouhá změna velkých písmen způsobila výraznou změnu výstupu. Hashovací funkce jsou jednosměrné funkce – získat vstupní data zpětným inženýrstvím z výstupu hashovací funkce je výpočetně neproveditelné.

Vstupní data

Výstup SHA256

Akademie Binance

886c5fd21b403a139d24f2ea1554ff5c0df42d5f873a56d04dc480808c155af3

Akademie Binance

4733a0602ade574551bf6d977d94e091d571dc2fcfd8e39767d38301d2c459a7

akademie Binance

a780cd8a625deb767e999c6bec34bc86e883acc3cf8b7971138f5b25682ab181

Každý blok v blockchainu obsahuje zabezpečený hash předchozího bloku, díky kterému vzniká robustní řetězec bloků. Kdokoli, kdo by chtěl změnit jeden blok, by musel upravit i všechny následující bloky, což je nejen technicky náročné, ale také neúměrně nákladné.

Další hojně využívanou kryptografickou metodou v rámci blockchainu je kryptografie s veřejným klíčem. Označuje se také jako asymetrická kryptografie a pomáhá mezi uživateli organizovat bezpečné a ověřitelné transakce.

Funguje to následovně. Každý účastník sítě má jedinečný pár klíčů: soukromý klíč, který drží v tajnosti, a veřejný klíč, který může otevřeně sdílet. Když se uživatel rozhodne provést transakci, podepíše ji soukromým klíčem, a vytvoří tím digitální podpis.

Ostatní uživatelé v síti pak mohou pravost transakce ověřit porovnáním veřejného klíče odesílatele s digitálním podpisem. Tento přístup zajišťuje bezpečné transakce, protože transakci může schválit pouze oprávněný vlastník soukromého klíče, ale podpisy může pomocí veřejného klíče ověřit každý.

Co je mechanismus konsenzu?

Algoritmus konsenzu je mechanismus, který umožňuje koordinaci uživatelů nebo počítačů v distribuovaném prostředí. Musí zajistit, aby se všichni účastníci v systému dokázali shodnout na jediném zdroji pravdy, i když někteří účastníci selžou. 

Mechanismus konsenzu zajišťuje, aby všechny uzly v síti měly stejnou kopii účetní knihy, která obsahuje záznam všech transakcí.

Když kopii blockchainových dat uchovávají desítky tisíc uzlů, mohou snadno nastat problémy, například s konzistencí dat nebo uzly s nekalými úmysly. K zajištění integrity blockchainu se používají různé mechanismy konsenzu, které řídí způsob, jakým uzly sítě dosahují dohody. Pojďme se na hlavní mechanismy konsenzu podívat podrobněji.

Typy mechanismů konsenzu

Co je Proof of Work?

Proof-of-work (PoW) je mechanismus konsenzu používaný mnoha blockchainovými sítěmi k ověřování transakcí a udržování integrity blockchainu. Jedná se o původní mechanismus konsenzu, který používá Bitcoin.

PoW spočívá v tom, že těžaři soutěží, kdo jako první vyřeší složitý matematický problém a bude moct přidat do blockchainu další blok. Tomuto procesu se říká těžba a těžař, který problém vyřeší jako první, je odměněn kryptoměnou.

Těžaři musí k řešení matematických problémů používat výkonné počítače, pomocí kterých těží nové kryptoměny a zabezpečují síť. Proto proces těžby vyžaduje značné množství zdrojů (výpočetní výkon a elektřinu). 

Co je Proof of Stake?

Proof of Stake (PoS) je mechanismus konsenzu, který má řešit některé nevýhody algoritmu Proof of Work (PoW). V systému PoS se místo těžařů, kteří soutěží v řešení složitých matematických problémů při ověřování transakcí a přidávání nových bloků do blockchainu, vybírají validátoři na základě množství kryptoměny „stakované“ na síti.

Stake představuje množství kryptoměn, které validátoři drží jako zajištění. Na základě velikosti staku se pak validátoři náhodně vybírají k vytváření nových bloků a ověřování transakcí. Za vytváření nových bloků a jednání v nejlepším zájmu sítě jsou odměňováni transakčními poplatky. Kdyby jednali nečestně, riskují ztrátu stakované kryptoměny.

Další oblíbené mechanismy konsenzu

Proof of Work a Proof of Stake jsou nejběžnější algoritmy konsenzu, ale existuje mnoho dalších typů. Některé jsou hybridní a kombinují prvky obou systémů a jiné používají zcela odlišné metody.

Například Delegated Proof of Stake (DPoS) je podobný algoritmu PoS s tím rozdílem, že nové bloky nemohou vytvářet všichni validátoři. Držitelé tokenů volí menší skupinu delegátů, kteří tak činí jejich jménem.

V případě algoritmu Proof of Authority (PoA) se zase validátoři vybírají podle své reputace nebo identity a ne podle množství kryptoměn, které drží. Validátoři jsou vybíráni na základě důvěryhodnosti, a pokud se nechovají odpovídajícím způsobem, mohou být ze sítě vyloučeni.

Jaké typy blockchainových sítí existují?

Veřejné blockchainy

Veřejný blockchain je decentralizovaná síť, která je otevřená každému, kdo ji chce používat. Tyto sítě obvykle používají otevřený zdrojový kód, jsou transparentní a nepoužívají kontrolu přístupu, takže je může používat kdokoli. Mezi veřejné blockchainy se řadí například Bitcoin a Ethereum.

Soukromé blockchainy

Soukromý blockchain, jak už název napovídá, je blockchainová síť, která není přístupná veřejnosti. Soukromý blockchain obvykle provozuje jeden subjekt, například společnost, a používá se pro interní účely.

Soukromé blockchainy jsou prostředí s kontrolou přístupu, která stanovuje, kdo může blockchain prohlížet a zapisovat na něj nové informace. Nejedná se o decentralizované systémy, protože mají jasnou hierarchii řízení. Mohou ale být pořád distribuované, protože kopii blockchainu na svých počítačích pořád udržuje mnoho uzlů.

Konsorciové blockchainy

Konsorciový blockchain je hybrid veřejného a soukromého blockchainu. Konsorciový blockchain spojuje víc organizací, které společně spravují a řídí sdílenou blockchainovou síť. Tyto sítě mohou být v závislosti na potřebách členů konsorcia otevřené, nebo uzavřené.

Na rozdíl od otevřeného systému, ve kterém může bloky ověřovat kdokoli, a uzavřeného systému, ve kterém validátory jmenuje pouze jeden subjekt, má konsorciový blockchain několik sobě rovných validátorů. 

Pravidla tohoto systému jsou flexibilní: viditelnost chainu může být omezena na validátory, oprávněné osoby nebo nemusí být omezená vůbec. Když se na změnách dokážou validátoři shodnout, jejich zavedení je poměrně snadné. Pokud jde o fungování tohoto blockchainu, tak dokud určité množství validátorů jedná čestně, systém se nedostane do problémů.

K čemu se blockchain používá?

Blockchainová technologie je sice stále v plenkách, ale své využití našla v mnoha různých odvětvích. Mezi nejčastější současná využití blockchainové technologie patří:

1. Kryptoměny

Blockchainová technologie byla vyvinuta k podpoře vzniku kryptoměn, které používají blockchain jako bezpečnou a decentralizovanou účetní knihu k zaznamenávání transakcí.

Zatímco s tradičními přeshraničními transakcemi jsou spojeni zprostředkovatelé a vysoké poplatky, blockchain umožňuje rychlejší, levnější a transparentnější mezinárodní převody. Kromě toho, že je Bitcoin uchovatelem hodnoty, se spolu dalšími kryptoměnami používá ke globálním převodům.

2. Chytré kontrakty

Chytré kontrakty jsou samovykonatelné smlouvy, které je možné naprogramovat tak, aby se při splnění určitých podmínek automaticky realizovaly. Blockchainová technologie umožňuje bezpečnou a decentralizovanou tvorbu a realizaci chytrých kontraktů.

Jedním z nejoblíbenějších využití chytrých kontraktů jsou decentralizované aplikace a decentralizované autonomní organizace (DAO), které jsou velkou součástí platforem decentralizovaných financí (DeFi). Platformy DeFi využívají blockchain k poskytování finančních služeb, jako jsou půjčky, výpůjčky a obchodování bez potřeby tradičních institucí. To demokratizuje přístup k finančním nástrojům.

3. Tokenizace

Reálná aktiva, jako jsou nemovitosti, akcie nebo umělecká díla, je možné tokenizovat (převést na digitální tokeny na blockchainu), což může zlepšit likviditu a rozšířit přístup k investičním příležitostem.

4. Digitální identita

Blockchain je možné použít k vytvoření bezpečných digitálních identit odolných proti manipulaci, kterými lze ověřovat osobní a další citlivé údaje. Toto využití může nabírat na důležitosti, protože stále více našich osobních informací a aktiv se přesouvá na internet.

5. Hlasování

Blockchainová technologie přinesla také decentralizovanou knihu všech odevzdaných hlasů, která je odolná proti manipulaci, takže je možné vytvořit bezpečný a transparentní hlasovací systém, který eliminuje možnost volebního podvodu a zaručuje integritu hlasovacího procesu.

6. Řízení dodavatelského řetězce

Blockchainovou technologii je možné v rámci dodavatelského řetězce použít k vytvoření účetní knihy všech transakcí. Každou transakci (nebo skupinu transakcí) je možné zaznamenat jako blok v blockchainu, čímž vznikne neměnný a transparentní záznam celého dodavatelského řetězce.

Závěrem

Blockchainová technologie nabízí bezpečný a transparentní způsob zaznamenávání transakcí a ukládání dat. Jde o technologii, která do různých odvětvích přináší revoluci tím, že digitálnímu světu propůjčuje novou úroveň důvěry a bezpečnosti.

Blockchainová technologie přináší řadu možností využití, ať už jsou to peer-to-peer transakce, tvorba nových forem digitálních aktiv nebo programování decentralizovaných aplikací. S pokračujícím vývojem a rozšiřováním této technologie můžeme očekávat, že v příštích letech přinese další inovativní a transformativní využití.

Související články:

Vyloučení odpovědnosti: tento obsah je vám předkládán ve stavu, v jakém je, pouze pro obecné informační a vzdělávací účely, bez jakéhokoli prohlášení nebo záruky. Neměl by být chápán jako finanční, právní nebo jiné odborné poradenství ani není jeho cílem doporučit nákup jakéhokoli konkrétního produktu nebo služby. Měli byste se poradit s příslušnými odbornými poradci. Upozorňujeme, že pokud je článek příspěvkem od třetí strany, vyjádřené názory patří této třetí straně a nemusí se nutně shodovat s názory Akademie Binance. Další podrobnosti se dozvíte v našem úplném prohlášení o vyloučení odpovědnosti zde. Ceny digitálních aktiv mohou být volatilní. Hodnota vaší investice se může snížit i zvýšit a investovaná částka se vám nemusí vrátit. Za svá investiční rozhodnutí nesete výhradní odpovědnost vy sami a Akademie Binance nenese odpovědnost za žádné ztráty, které vám mohou vzniknout. Tento materiál by neměl být chápán jako finanční, právní ani jiné odborné poradenství. Další informace najdete v našich podmínkách použití a upozornění na rizika.

Získejte kryptoměnu ZDARMA a zároveň si rozšiřujte znalosti o blockchainu
Binance Sensei
I am powered by ChatGPT and trained with 1,000+ articles and glossary entries from Binance Academy. My responses are provided on an “as is” basis for general information only, without any representation, warranty or guarantee of completeness or accuracy. See full terms and conditions here