Co je blockchainová technologie? Základní průvodce

Kapitoly

Blockchain 101
Jak funguje blockchain?
K čemu se blockchain používá?

Kapitola 1 – Blockchain 101

Obsah

Co je to blockchain?
Jak jsou bloky propojeny?
Blockchainy a decentralizace
Problém byzantských generálů
Proč musí být blockchainy decentralizované?
Co je síť peer-to-peer?
Co jsou uzly blockchainu?
Veřejný vs. privátní blockchain
Jak fungují transakce?
Jak se provádějí bitcoinové transakce
- Jak vybírat bitcoiny na platformě Binance
- Jak poslat bitcoiny z peněženky Trust Wallet do peněženky Electrum
Kdo vynalezl blockchainovou technologii?
Výhody a nevýhody blockchainové technologie
- Výhody
- Nevýhody

Co je to blockchain?

Blockchain je zvláštní typ databáze. Možná jste také slyšeli termín technologie distribuované účetní knihy (nebo DLT) – v mnoha případech se jedná o stejnou věc.

Blockchain má určité jedinečné vlastnosti. Existují pravidla, která určují, jak lze přidávat data, a jakmile jsou data uložena, je prakticky nemožné je upravit nebo smazat.

Data se v průběhu času přidávají do struktur, kterým se říká bloky. Každý blok je postaven na předchozím bloku a obsahuje informace, které na tento předchozí blok odkazují. Při pohledu na nejaktuálnější blok můžeme zkontrolovat, zda byl vytvořen po minulém posledním bloku. Pokud bychom tedy postupovali zpětně po "chainu", dostaneme se k úplně prvnímu bloku, který se označuje jako Genesis blok.

Chcete-li přirovnání, předpokládejme, že máte tabulku se dvěma sloupci. Do první buňky prvního řádku vložíte data, která chcete uchovat.

Data v první buňce se převedou na dvoupísmenný identifikátor, který pak bude použit jako součást dalšího vstupu. V tomto příkladu musí být dvoupísmenný identifikátor KP použit k vyplnění další buňky ve druhém řádku (defKP). To znamená, že pokud změníte první vstupní data (abcAA), získáte v každé další buňce jinou kombinaci písmen.

Databáze, v níž je každá položka propojena s předchozí položkou.

Když se podíváme na 4. řádek, zjistíme, že náš poslední identifikátor je TH. Vzpomínáte, jak jsme si řekli, že položky nelze vrátit a odstranit nebo smazat? To je proto, že by kdokoli mohl jednoduše říci, že se to stalo, a ignorovat váš pokus o změnu.

Předpokládejme, že změníte data v úplně první buňce – použijete jiný identifikátor, což by znamenalo, že váš druhý blok bude obsahovat odlišná data, což povede k jinému identifikátoru v řádku 2 atd. TH je v podstatě výsledkem všech předcházejících informací.

Jak jsou bloky propojeny?

Výše uvedený příklad – s našimi dvoupísmennými identifikátory – je zjednodušená analogie toho, jak blockchain používá hashovací funkce. Hashování je lepidlo, které drží bloky pohromadě. Zahrnuje převzetí dat libovolné velikosti a jejich zpracování přes matematickou funkci, aby se vytvořil výstup (hash), který má vždy stejnou délku.

Hashování používané v blockchainech je zajímavé, protože pravděpodobnost nalezení dvou údajů s přesně stejným výstupem je astronomicky nízká. Jakákoli drobná úprava vstupních dat povede stejně jako u identifikátorů výše k vytvoření zcela odlišného výstupu.

Pojďme se zaměřit na SHA256, funkci, která se ve velké míře používá v Bitcoinu. Jak můžete vidět, dokonce i změna velikosti písmen stačí k naprosté proměně výstupu.

Vstupní data	Výstup SHA256
Akademie Binance	886c5fd21b403a139d24f2ea1554ff5c0df42d5f873a56d04dc480808c155af3
Akademie Binance	4733a0602ade574551bf6d977d94e091d571dc2fcfd8e39767d38301d2c459a7
akademie Binance	a780cd8a625deb767e999c6bec34bc86e883acc3cf8b7971138f5b25682ab181

Skutečnost, že neexistují žádné známé kolize SHA256 (tj. dva různé vstupy, které nám dávají stejný výstup), je v kontextu blockchainů nesmírně cenná. Znamená to, že každý blok může ukazovat zpět na předchozí blok zahrnutím jeho hashe a jakýkoli pokus o úpravu starších bloků je okamžitě zjevný.

Každý blok obsahuje otisk předchozího.

Blockchainy a decentralizace

Vysvětlili jsme si základní strukturu blockchainu. Ale když slyšíte lidi mluvit o blockchainové technologii, pravděpodobně nemluví jen o samotné databázi, ale o ekosystémech vystavěných kolem blockchainů.

Jako samostatné datové struktury jsou blockchainy skutečně užitečné pouze ve velmi specifických aplikacích. Zajímavější je, když je použijeme jako nástroje pro vzájemnou koordinaci osob, které se neznají. V kombinaci s jinými technologiemi a trochou teorie her může blockchain fungovat jako distribuovaná účetní kniha, nad kterou nemá nikdo kontrolu.

To znamená, že nikdo nemá pravomoc upravovat záznamy mimo pravidla systému (více o pravidlech brzy). V tomto smyslu byste mohli tvrdit, že účetní knihu současně vlastní všichni: účastníci dosáhnou shody o tom, jakou podobu má v daném okamžiku.

Problém byzantských generálů

Skutečnou výzvou, která stojí v cestě systému, jako je výše popsaný, je něco, co se nazývá problém byzantských generálů. Byl zformulován v 80. letech 20. století a popisuje dilema, ve kterém musí izolovaní účastníci komunikovat, aby koordinovali své kroky. Konkrétní dilema zahrnuje několik armádních generálů, kteří obklopí město a rozhodují se, zda na něj zaútočit. Generálové mohou komunikovat pouze prostřednictvím posla.

Každý se musí rozhodnout, zda zaútočit nebo ustoupit. Pokud se všichni generálové na rozhodnutí shodnou, nezáleží na tom, zda zaútočí nebo ustoupí. Pokud se rozhodnou zaútočit, budou úspěšní pouze tehdy, když budou jednat současně. Jak lze tedy zajistit, že to zvládnou?

Ano, generálové mohou komunikovat prostřednictvím posla. Ale co když posla se zprávou „útočíme za úsvitu“ zajme nepřítel a vymění ji za „útočíme dnes večer“? Co když má jeden z generálů zlé úmysly a schválně klame ostatní, aby způsobil porážku?

Při útoku jsou všichni generálové úspěšní (vlevo). Když někteří ustoupí, zatímco jiní zaútočí, budou poraženi (vpravo).

Potřebujeme strategii, v níž lze dosáhnout shody, i když účastníci začnou jednat se zlými úmysly nebo dojde k zachycení zprávy. Nebýt schopen spravovat databázi není život ohrožující situace jako v případě útoku na město bez posil, ale platí stejný princip. Pokud neexistuje nikdo, kdo by na blockchain dohlížel a poskytoval uživatelům „správné“ informace, musí být uživatelé schopni komunikovat mezi sebou.

Aby byly překonány důsledky potenciálního selhání jednoho (nebo několika) uživatelů, musí být mechanismy blockchainu pečlivě navrženy tak, aby byly vůči těmto nezdarům odolné. Systém, který toho může dosáhnout, je označován jako systém s byzantskou odolností vůči chybám. Jak brzy uvidíme, k prosazování pevných pravidel se používají konsensuální algoritmy.

Proč musí být blockchainy decentralizované?

Samozřejmě byste blockchain mohli provozovat sami. Skončili byste však s databází, která bude v porovnání s dokonalejšími alternativami těžkopádná. Skutečný potenciál blockchainu lze využít v decentralizovaném prostředí – tedy v prostředí, kde jsou si všichni uživatelé rovni. Tímto způsobem blockchain nelze smazat nebo nad ním ze zlými úmysly převzít kontrolu. Je to jediný zdroj pravdy, který je zřejmý každému.

Co je síť peer-to-peer?

Síť peer-to-peer (P2P) je naše vrstva uživatelů (nebo generálů v našem předchozím příkladu). Neexistuje žádný správce, takže kdykoli si uživatel chce vyměnit informace s jiným uživatelem, pošle je místo telefonování na centrální server přímo ostatním peer účastníkům.

Prohlédněte si diagramy níže. Vlevo musí A směrovat svou zprávu přes server, aby ji poslal F. Vpravo jsou však propojeni bez prostředníka.

Centralizovaná síť (vlevo) vs. decentralizovaná síť (vpravo).

Normálně server obsahuje všechny informace, které uživatelé potřebují. Když vstoupíte do Akademie Binance, žádáte její servery, aby vám zpřístupnily všechny články. Pokud se web přepne do režimu offline, nebudete je moci zobrazit. Pokud jste si však stáhli veškerý obsah, můžete ho v počítači načíst, aniž byste museli zasílat žádost Akademii Binance.

To v podstatě dělá každá peer osoba v blockchainu: ukládá na svém počítači celou databázi. Pokud někdo opustí síť, zbývající uživatelé budou mít stále přístup k blockchainu a budou mezi sebou moci sdílet informace. Při přidání nového bloku do chainu se data rozšíří po celé síti, aby každý mohl aktualizovat vlastní kopii účetní knihy.

Podrobněji tento typ sítě rozebíráme v článku Vysvětlení sítí peer-to-peer.

Co jsou uzly blockchainu?

Uzly jsou jednoduše to, čemu říkáme počítače připojené k síti – ty pak ukládají kopie blockchainu a sdílejí informace s ostatními počítači. Uživatelé tyto procesy nemusí zpracovávat ručně. Obecně platí, že stačí jen stáhnout a spustit software blockchainu a zbytek probíhá automaticky.

Výše uvedené popisuje uzel v nejčistším smyslu, ale tato definice může zahrnovat i ostatní uživatele, kteří jakýmkoli způsobem komunikují se sítí. U kryptoměny je například jednoduchá aplikace peněženky ve vašem telefonu známá jako lehký uzel.

Veřejný vs. privátní blockchain

Jak možná víte, Bitcoin položil základy pro odvětví blockchainu, které se od té doby rozvinulo do dnešní podoby. Od té doby, co se Bitcoin začal osvědčovat jako legitimní finanční aktivum, inovátoři přemýšleli o potenciálu jeho základní technologie pro jiné oblasti. To vedlo ke zkoumání blockchainu pro bezpočet možností využití mimo finance.

Bitcoin je to, čemu říkáme veřejný blockchain. To znamená, že kdokoli může zobrazit transakce na něm a potřebuje k tomu pouze připojení k internetu a požadovaný software. Vzhledem k tomu, že neexistují žádné další požadavky pro účast, lze toto prostředí označovat jako prostředí bez nutnosti získat povolení.

Naproti tomu existují i jiné typy blockchainů, které se nazývají privátní blockchainy. Tyto systémy stanoví pravidla o tom, kdo může blockchain zobrazovat a komunikovat s ním. Jako takové je označujeme jako prostředí s nutností získat povolení. Soukromé blockchainy se mohou na první pohled jevit jako nepotřebné, avšak mají některé důležité aplikace – zejména v prostředí podniků.

Další informace k tématu naleznete v článku Veřejný, privátní a podnikový blockchain – v čem se od sebe liší?

Chcete začít s kryptoměnami? Kupte si Bitcoin na platformě Binance!

Jak fungují transakce?

Pokud chce Alice zaplatit Bobovi bankovním převodem, oznámí to bance. Pro větší jednoduchost předpokládejme, že obě strany používají stejnou banku. Banka před aktualizací své databáze zkontroluje, zda má Alice dostatek finančních prostředků na provedení transakce (např. Alice -50 $, Bob +50 $).

Příliš se to neliší od procesů, které probíhají v blockchainu. Konec konců se také jedná o databázi. Klíčovým rozdílem je, že neexistuje žádná strana, která by prováděla kontroly a aktualizovala zůstatky. To musí udělat všechny uzly.

Pokud chce Alice poslat pět bitcoinů Bobovi, vyšle zprávu, která to sdělí síti. Ta se do blockchainu nepřidá ihned – uzly ji uvidí, ale před potvrzením transakce je potřeba provést další kroky. Viz článek Jak se do blockchainu přidávají bloky?

Po přidání transakce do blockchainu mohou všechny uzly vidět, že byla provedena. Aktualizují svou kopii blockchainu tak, aby změnu odrážela. Alice nemůže poslat těchto stejných pět jednotek Carol (tzv. dvojitá útrata), protože síť ví, že už je utratila v dřívější transakci.

Neexistuje žádný koncept uživatelských jmen a hesel – k prokázání vlastnictví prostředků se používá kryptografie s veřejným klíčem. Aby Bob vůbec mohl prostředky přijmout, musí vygenerovat soukromý klíč. To je jednoduše velmi dlouhé náhodné číslo, jehož uhodnutí je prakticky nemožné i za stovky let. Pokud však někdo prozradí svůj soukromý klíč, bude příjemce informace schopen prokázat vlastnické právo k jeho prostředkům (a tím utratit). Proto je důležité udržet ho v tajnosti.

Bob ale od svého soukromého klíče může odvodit veřejný klíč. Tento veřejný klíč může sdělit komukoliv, protože zpětné sestavení a získání soukromého klíče je téměř neproveditelné. Ve většině případů provede na veřejném klíči další operaci (například hashování), aby získal veřejnou adresu.

Alici sdělí veřejnou adresu, aby věděla, kam prostředky poslat. Alice pak sestaví transakci s pokynem, aby tyto prostředky byly vyplaceny na tuto veřejnou adresu. Aby pak dokázala síti, že se nepokouší utratit prostředky, které nejsou její, vygeneruje pomocí svého soukromého klíče digitální podpis. Každý může vzít Alicinu podepsanou zprávu, porovnat ji s jejím veřejným klíčem a s jistotou říct, že má právo poslat tyto prostředky Bobovi.

Jak se provádějí bitcoinové transakce

Abychom názorně ukázali, jak lze provádět bitcoinové transakce, představme si dva různé scénáře. V prvním vyberete bitcoiny z Binance a ve druhém odešlete prostředky ze své peněženky TrustWallet do peněženky Electrum.

Jak vybírat bitcoiny na platformě Binance

1. Přihlaste se ke svému účtu Binance. Pokud ještě nemáte žádné bitcoiny, podívejte se do našeho průvodce Bitcoinem, kde zjistíte, jak je nakoupit.

2. Přejeďte kurzorem na peněženku a vyberte spotovou peněženku.

výběr spotové peněženky z rozevírací nabídky peněženek na platformě Binance

3. Klikněte na postranním panelu vlevo na tlačítko Vybrat.

4. Vyberte coin, který chcete vybrat – v tomto případě BTC.

5. Zkopírujte adresu, na kterou chcete bitcoiny vybrat, a vložte ji do pole Adresa příjemce BTC.

Obrazovka pro výběry na platformě Binance

6. Zadejte částku, kterou chcete vybrat.

7. Klikněte na Odeslat.

8. Brzy obdržíte e-mail s potvrzením. Pečlivě zkontrolujte, zda je adresa správná. Pokud ano, potvrďte transakci v e-mailu.

9. Počkejte, až se transakce na blockchainu provede. Její stav můžete sledovat na kartě Historie výběrů a vkladů nebo pomocí průzkumníka bloků.

Jak poslat bitcoiny z peněženky Trust Wallet do peněženky Electrum

V tomto případě pošleme bitcoiny z peněženky Trust Wallet do peněženky Electrum.

1. Otevřete aplikaci Trust Wallet.

2. Klepněte na svůj účet s bitcoiny.

3. Klepněte na Odeslat.

4. Otevřete svou peněženku Electrum.

5. V peněžence Electrum klikněte na kartu Obdržet a zkopírujte adresu.

Případně se klepnutím na ikonu [–] můžete vrátit do peněženky Trust Wallet a naskenovat QR kód, který odkazuje na vaši adresu Electrum.

6. Vložte v peněžence Trust Wallet svou adresu pro Bitcoin do Adresy příjemce.

7. Zadejte částku.

8. Pokud se zdá, že je vše v pořádku, potvrďte transakci.

9. Hotovo! Počkejte, až bude vaše transakce potvrzena na blockchainu. Její stav můžete sledovat zkopírováním své adresy do průzkumníka bloků.

Chcete začít s kryptoměnami? Kupte si Bitcoin na platformě Binance!

Kdo vynalezl blockchainovou technologii?

Technologie blockchain byla formalizována v roce 2009 s uvedením Bitcoinu – prvního a nejoblíbenějšího blockchainu. Jeho tvůrce s pseudonymem Satoshi Nakamoto se však inspiroval dřívějšími technologiemi a návrhy.

Blockchainy do velké míry využívají hashovací funkce a kryptografii, které existovaly po celá desetiletí před uvedením Bitcoinu. Zajímavé je, že strukturu blockchainu lze vysledovat až do počátku devadesátých let, ačkoli se používala pouze pro časová razítka dokumentů, aby je později nebylo možné změnit.

Více si o tomto tématu můžete přečíst v článku Historie blockchainu.

Výhody a nevýhody blockchainové technologie

Správně navržené blockchainy řeší problém, který trápí zúčastněné strany v řadě průmyslových odvětví od financí až po zemědělství. Distribuovaná síť nabízí oproti tradičnímu modelu klient-server mnoho výhod, ale musí také dělat určité kompromisy.

Výhody

Jednou z bezprostředních výhod, které jsou uvedeny v bílé knize Bitcoinu, je možnost realizace plateb bez zapojení zprostředkovatele. Následné blockchainy v tomto ještě pokročily, takže uživatelé mohou odesílat všechny druhy informací. Odstranění protistran znamená, že zúčastnění uživatelé jsou vystaveni menšímu riziku a uživatel platí nižší poplatky, protože neexistuje zprostředkovatel, který by si účtoval svůj podíl.

Jak jsme již zmínili, veřejná blockchainová síť také nevyžaduje povolení – neexistuje žádná překážka pro vstup, protože nikdo nemá vedoucí postavení. Pokud se potenciální uživatel může připojit k internetu, může komunikovat s ostatními kolegy v síti.

Mnozí mají za to, že nejdůležitější vlastností blockchainů je vysoký stupeň odolnosti vůči cenzuře. Pokud chce nepřátelský subjekt ochromit centralizovanou službu, stačí, když se zaměří na server. V síti peer-to-peer se však každý uzel chová jako samostatný server.

Systémy jako Bitcoin disponují více než 10 000 viditelnými uzly roztroušenými po celém světě, takže je prakticky nemožné, aby i dobře vybavený útočník ohrozil síť. Je třeba poznamenat, že existuje také mnoho skrytých uzlů, které nejsou viditelné pro širší síť.

To jsou některé obecné výhody. Existuje mnoho konkrétních způsobů využití, pro které mohou být blockchainy vhodné, jak uvidíte v článku K čemu se používá blockchain?

Nevýhody

Blockchainy nejsou zázračné řešení jakéhokoli problému. V důsledku optimalizace s cílem dosáhnout výhod uvedených v předchozí části se potýkají s nedostatky v jiných oblastech. Nejzřetelnější překážkou hromadného rozšíření blockchainů je horší škálovatelnost.

To platí pro všechny distribuované sítě. Všichni účastníci musí provádět synchronizaci, takže nové informace nelze přidávat příliš rychle, protože uzly by nebyly schopny držet krok. Proto vývojáři často záměrně omezují rychlost, jakou se blockchain může aktualizovat, aby se zajistilo, že systém zůstane decentralizovaný.

Pokud se příliš mnoho lidí snaží provést transakce, může se to pro uživatele sítě projevit dlouhou čekací dobou. Bloky mohou obsahovat jen určité množství dat a nepřidávají se do chainu okamžitě. Pokud počet transakcí přesahuje kapacitu bloku, musí všechny další počkat na další blok.

Další případnou nevýhodou decentralizovaných blockchainových systémů je, že je nelze snadno upgradovat. Pokud vytváříte vlastní software, můžete přidávat nové funkce podle vlastního uvážení. Nemusíte spolupracovat s ostatními nebo žádat o povolení k provádění úprav.

V prostředí s potenciálně miliony uživatelů je provádění změn podstatně obtížnější. Můžete změnit některé parametry softwaru vašeho uzlu, ale v určitém bodě se ocitnete odděleni od sítě. Pokud je upravený software nekompatibilní s jinými uzly, ty to rozpoznají a odmítnou komunikaci s vaším uzlem.

Předpokládejme, že jste chtěli změnit pravidlo o velikosti bloku (z 1 MB na 2 MB). Můžete tento blok zkusit odeslat do uzlů, ke kterým jste připojeni, ale ty se řídí pravidlem, které říká: „nelze přijmout bloky větší než 1 MB“. Pokud obdrží větší blok, nezahrnou ho do své kopie blockchainu.

Jediný způsob, jakým lze prosadit změny, je zajistit, aby je akceptovala většina ekosystému. U větších blockchainů mohou koordinaci změn předcházet měsíce – nebo i roky – intenzivních diskusí na fórech. Další informace o tomto tématu najdete v článku o štěpení sítí Hard forky a soft forky.

Kapitola 2 – Jak funguje blockchain?

Obsah

Jak se do blockchainu přidávají bloky?
Těžba (Proof of Work)
- Výhody systému Proof of Work
- Nevýhody systému Proof of Work
Stakování (Proof of Stake)
- Výhody systému Proof of Stake
- Nevýhody systému Proof of Stake
Další konsensuální algoritmy
Mohu zvrátit blockchainové transakce?
Co je škálovatelnost blockchainu?
Proč blockchain potřebuje škálovat?
Co je fork blockchainu?
- Soft forky
- Hard forky

Jak se do blockchainu přidávají bloky?

Už jsme se seznámili s mnoha věcmi. Víme, že uzly jsou propojené a ukládají kopie blockchainu. Vzájemně si předávají informace o transakcích a nových blocích. Už jsme si přiblížili, co jsou uzly, ale možná si kladete otázku: Jak se do blockchainu přidávají nové bloky?

Neexistuje jediný nadřazený zdroj, který by uživatelům řekl, co je třeba udělat. Všechny uzly jsou rovnocenné, takže musí existovat mechanismus, který bude spravedlivě rozhodovat o tom, kdo může přidávat bloky do blockchainu. Potřebujeme systém, který zajistí, že podvádění bude pro uživatele nákladné, a bude je odměňovat za čestné jednání. Každý logicky uvažující uživatel bude chtít jednat způsobem, který je pro něj ekonomicky výhodný.

Vzhledem k tomu, že síť funguje bez nutnosti získat povolení, musí být vytváření bloků přístupné všem. Protokoly to často zajišťují tím, že vyžadují, aby uživatel „šel do určité míry s kůží na trh“ – musí vystavit riziku vlastní peníze. To mu umožní podílet se na vytváření bloků, a pokud vygeneruje platný, bude mu vyplacena odměna.

Pokud se však pokusí podvádět, zbytek sítě se o tom dozví. Vložený podíl bude ztracen. Těmto mechanismům říkáme konsensuální algoritmy, protože účastníkům sítě umožňují dosáhnout konsensu o tom, jaký blok se má přidat.

Těžba (Proof of Work)

Těžba je zdaleka nejčastěji používaným konsensuálním algoritmem. Při těžbě se používá algoritmus Proof of Work (PoW). Uživatelé v jeho rámci musí obětovat výpočetní výkon, aby se mohli pokusit vyřešit hádanku stanovenou protokolem.

Hádanka vyžaduje, aby uživatelé hashovali transakce a další informace obsažené v bloku. Aby však byl hash považován za platný, musí klesnout pod určitou hodnotu. Vzhledem k tomu, že neexistuje žádný způsob, jak předpovědět podobu daného výstupu, musí těžaři do nalezení platného řešení hashovat mírně upravená data.

Je zřejmé, že opakované hashování dat je výpočetně náročné. V blockchainech typu Proof of Work představuje „stake“ vložený uživateli peníze investované do těžebních počítačů a elektřinu použitou k jejich napájení. Uživatelé to tak činí v naději, že získají odměnu za blok.

Vzpomínáte, jak jsme dříve řekli, že je prakticky nemožné zvrátit hashování, ale je snadné ho zkontrolovat? Když těžař odešle do zbytku sítě nový blok, všechny ostatní uzly ho použijí jako vstup do hashovací funkce. Jednoduše ho potřebují jednou spustit, aby ověřili, že je blok platný podle pravidel blockchainu. Pokud tomu tak není, těžař nezíská odměnu a promrhá elektřinu bez užitku.

Prvním blockchainem Proof of Work byl blockchain Bitcoinu. Od jeho vzniku začalo mechanismus PoW používat mnoho dalších blockchainů.

Výhody systému Proof of Work

Osvědčené – Proof of Work je aktuálně nejrozvinutější konsensuální algoritmus, který zajistil hodnotu v řádech stovek miliard dolarů.
Bez nutnosti získat povolení – zapojit se do těžební soutěže nebo jednoduše spustit ověřovací uzel může kdokoli.
Decentralizace – těžaři při vytváření bloků soutěží se sebou navzájem, což znamená, že kontrola nad hashovacím výkonem nikdy nespočívá v rukou jediné entity.

Nevýhody systému Proof of Work

Nákladné – těžba spotřebovává obrovské množství elektrické energie.
Postupně se zvyšující bariéry vstupu – protokoly se zvyšujícím se počtem těžařů zvyšují obtížnost těžební hádanky. Aby uživatelé zůstali konkurenceschopní, musí investovat do lepšího vybavení. To může vzhledem k nákladům vyřadit spoustu těžařů.
51% útoky – ačkoliv těžba podporuje decentralizaci, existuje možnost, že jeden těžař získá většinu hashovacího výkonu. Pokud k tomu dojde, může teoreticky vrátit transakce a ohrozit bezpečnost blockchainu.

Stakování (Proof of Stake)

V systémech Proof of Work vás k čestnému jednání motivují peníze, které jste zaplatili za těžební počítače a elektrickou energii. Pokud nebudete těžit bloky řádně, investice se vám nevrátí.

Proof of Stake (PoS) s sebou nenese žádné externí náklady. Místo těžařů zaujímají validátoři, kteří navrhují (nebo „kovají“) bloky. Ti mohou k vytváření nových bloků používat běžný počítač, ale aby získali toto privilegium, musí stakovat značnou část svých prostředků. Stakování se provádí s předem definovaným množstvím nativní kryptoměny blockchainu podle pravidel jednotlivých protokolů.

Různé implementace pracují s různými variantami, ale jakmile validátor stakuje své jednotky, může je protokol náhodně vybrat a oznámí další blok. Při správném provedení validátoři obdrží odměnu. Také může existovat více validátorů, kteří se dohodnou na dalším bloku, a odměna se rozdělí úměrně ke staku, který každý z nich vložil.

„Čisté“ PoS blockchainy jsou méně časté než DPoS blockchainy (Delegated Proof of Stake), které pro validaci bloků pro celou síť vyžadují, aby uživatelé o uzlech hlasovali (svědci).

Ethereum, přední blockchain zaměřený na chytré kontrakty, brzy – při přechodu na ETH 2.0 – přejde na Proof of Stake.

Výhody systému Proof of Stake

Šetrné k životnímu prostředí – uhlíková stopa PoS je zlomkem stopy při těžbě PoW. Stakování odstraňuje potřebu operací hashování náročných na zdroje.
Rychlejší transakce – jelikož není třeba vynakládat další výpočetní výkon na doplňkové hádanky stanovené protokolem, někteří zastánci PoS tvrdí, že by se mohla zvýšit propustnost transakcí.
Odměny za stakování a úroky – namísto těžařům se odměny za zabezpečení sítě vyplácejí přímo držitelům tokenů. V některých případech PoS umožňují uživatelům získávat pasivní příjem v podobě airdropů nebo úroků, které získají jednoduše stakováním svých prostředků.

Nevýhody systému Proof of Stake

Relativně netestované – protokoly PoS se zatím netestují ve velkém měřítku. Mohou existovat neobjevená slabá místa v implementaci nebo kryptoekonomii.
Plutokracie – existují obavy, že PoS podporuje ekosystém „bohatší bohatnou“, protože validátoři s velkým stakem mají tendenci získávat více odměn.
Problém chybějícího staku – u PoW mohou uživatelé „vsadit“ pouze na jeden chain – těží v rámci chainu, o kterém se domnívají, že s největší pravděpodobností uspěje. Při hard forku nemohou vsadit na více chainů se stejným hashovacím výkonem. U PoS však validátoři mohou s drobnými dodatečnými náklady pracovat na více chainech, což může způsobit ekonomické problémy.

Další konsensuální algoritmy

Proof of Work a Proof of Stake jsou nejběžnější konsensuální algoritmy, ale existuje mnoho dalších. Některé jsou hybridy, které kombinují prvky obou systémů, zatímco jiné stojí na zcela odlišných metodách.

Zde je nebudeme rozvádět, ale pokud vás to zajímá, přečtěte si tyto články:

Mohu zvrátit blockchainové transakce?

Blockchainy jsou svou konstrukcí velmi robustní databáze. Jejich vnitřní vlastnosti znesnadňují odstranění nebo úpravu dat v blockchainu po jejich zaznamenání. U velkých sítí jako je Bitcoin a další je to téměř nemožné. Když tedy na blockchainu provádíte transakci, je dobré ji vnímat jako vytesanou do kamene.

Existuje tedy mnoho různých implementací blockchainu a nejzákladnějším rozdílem mezi nimi je, jak v rámci sítě dosáhnou konsensu. To znamená, že v některých implementacích může relativně malá skupina účastníků zajistit v síti dostatek energie, aby mohla transakce účinně zvrátit. To se týká zejména altcoinů, které běží na malých sítích (které se kvůli nízké úrovni těžby vyznačují nízkým hash ratem).

Co je škálovatelnost blockchainu?

Škálovatelnost blockchainu se obvykle používá jako zastřešující termín pro označení schopnosti blockchainového systému uspokojit rostoucí poptávku. Blockchainy se vyznačují řadou žádoucích vlastností (jako je decentralizace, odolnost vůči cenzuře, nezměnitelnost), avšak platí za to určitou cenu.

Na rozdíl od decentralizovaných systémů může centralizovaná databáze pracovat s podstatně vyšší rychlostí a propustností. To dává smysl, protože není třeba, aby se tisíce uzlů roztroušených po celém světě synchronizovaly se sítí pokaždé, když dojde ke změně jejího obsahu. To se však nedá říci o blockchainech. V důsledku toho je škálovatelnost již léta velmi diskutovaným tématem mezi vývojáři blockchainu.

Byla navržena nebo implementována řada různých řešení, která mají zmírnit některé výkonnostní nedostatky blockchainů. Dosud však není jasné, jaký přístup je nejlepší. Dokud na problém škálovatelnosti nezískáme jasnější odpovědi, pravděpodobně bude třeba prozkoumat možnosti mnoha různých řešení.

Na širší úrovni se v souvislosti se škálovatelností nabízí zásadní otázka: Má se zlepšit výkon samotného blockchainu (on-chainové škálování), nebo bychom měli umožnit provedení transakcí bez masívního rozšiřování hlavního blockchainu (off-chainové škálování)?

Obě řešení s sebou nesou zřejmé výhody. On-chainová řešení škálování mohou snižovat velikost transakcí nebo dokonce optimalizovat způsob ukládání dat v blocích. Na druhé straně off-chainová řešení zahrnují dávkování transakcí mimo hlavní blockchain s jejich přidáním později. Mezi nejvýznamnější off-chainová řešení se řadí vedlejší chainy a platební kanály.

Pokud se o tomto tématu chcete dozvědět více, přečtěte si článek Škálovatelnost blockchainu – vedlejší chainy a platební kanály.

Proč blockchain potřebuje škálovat?

Pokud mají být blockchainové systémy schopné konkurovat svým centralizovaným protějškům, musí dosáhnout přinejmenším stejné výkonnosti. Realisticky však pravděpodobně budou muset být ještě výkonnější, aby motivovaly vývojáře a uživatele k přechodu na platformy a aplikace založené na blockchainu.

To znamená, že ve srovnání s centralizovanými systémy musí být používání blockchainů rychlejší, levnější a jednodušší jak pro vývojáře, tak pro uživatele. To není snadný cíl, pokud mají být zachovány základní vlastnosti blockchainů, které jsme si přiblížili dříve.

Co je fork blockchainu?

Blockchainy vyžadují stejně jako jakýkoli software upgrady s opravami problémů, přidávání nových pravidel nebo odstraňování starých pravidel. Vzhledem k tomu, že u blockchainů se z větší části jedná o open-source software, může nové aktualizace, které se mají přidat do softwaru spravujícího síť, navrhnout teoreticky kdokoli.

Nezapomínejte, že blockchainy jsou distribuované sítě. Jakmile dojde k upgradu softwaru, musí být tisíce uzlů rozptýlených po celém světě schopny komunikovat a implementovat novou verzi. Co se však stane, když se účastníci neshodnou na tom, jaký upgrade se má implementovat? Obvykle neexistuje organizace s zavedeným rozhodovacím procesem, která by mohla rozhodnout. To nás dovádí k soft a hard forkům neboli štěpením.

Soft forky

Pokud existuje všeobecná dohoda o tom, jak by měl vypadat upgrade, je to poměrně jednoduchá záležitost. V takovém případě se software aktualizuje se zpětně kompatibilní změnou, což znamená, že aktualizované uzly mohou i nadále spolupracovat s uzly, které aktualizovány nejsou. Ve skutečnosti se však očekává, že téměř všechny uzly časem projdou upgradem. Tomuto se říká soft fork.

Hard forky

Hard fork je složitější. Po implementaci jsou nová pravidla neslučitelná se starými. Pokud se tedy uzel, který se řídí novými pravidly, pokusí komunikovat s uzlem, který se řídí starými, komunikace nebude úspěšná. Výsledkem je rozdělení blockchainu na dva – v jednom běží starý software, ve druhém jsou implementována nová pravidla.

Výsledkem hard forku jsou v podstatě dvě různé sítě, které paralelně provozují dva různé protokoly. Stojí za zmínku, že v době forku se zůstatky nativní jednotky blockchainu naklonují ze staré sítě. Pokud jste tedy měli na starém chainu v době forku zůstatek, budete mít zůstatek také na novém chainu.

Další informace o tomto tématu najdete v článku Hard forky a soft forky.

Kapitola 3 – K čemu se používá blockchain?

Obsah

Blockchain pro dodavatelské řetězce
Blockchain a herní průmysl
Blockchain ve zdravotnictví
Blokchain a zasílání peněz
Blockchain a digitální identita
Blockchain a internet věcí (IoT)
Blockchain ve správě
Blockchain v charitě
Blockchain a spekulace
Crowdfunding s blockchainem
Blockchain a distribuované systémy souborů

Technologie blockchain má širokou škálu možností využití. Projděme si některé z nich.

Blockchain pro dodavatelské řetězce

Jádrem mnoha úspěšných podniků jsou efektivní dodavatelské řetězce, které zajišťují přesun zboží od dodavatele ke spotřebiteli. Koordinace několika zúčastněných stran v daném odvětví je typicky obtížná. Technologie blockchain by však mohla v mnoha odvětvích umožnit novou úroveň transparentnosti. Ekosystém dodavatelského řetězce schopný spolupráce, v jehož středu stojí nezměnitelná databáze, je přesně to, co mnoho odvětví potřebuje, aby mohla zvýšit svou stabilitu a spolehlivost.

Pokud si chcete přečíst více, podívejte se na článek Případy využití blockchainu: dodavatelský řetězec.

Blockchain a herní průmysl

Herní průmysl, který si získal pozici jednoho z největších zábavních odvětví na světě, může z technologie blockchain značně těžit. Hráči jsou obvykle závislí na herních vývojářích. Ve většině online her jsou hráči nuceni spoléhat se na server vývojářů a podřizovat se jejich neustále se měnícím souborům pravidel. V této souvislosti by blockchain mohl pomoci decentralizovat vlastnictví, správu a údržbu online her.

Největším problémem však může být, že herní pozice nemohou existovat mimo vlastnická práva, což omezuje možnosti skutečného vlastnictví a sekundární trhy. Při přístupu založeném na blockchainu by hry mohly být v dlouhodobém horizontu udržitelnější a herní pozice vydané jako krypto-sběratelské předměty by mohly získat skutečnou hodnotu.

Pokud si chcete přečíst více, podívejte se na článek Případy využití blockchainu: herní odvětví.

Blockchain ve zdravotnictví

Spolehlivé ukládání lékařských záznamů je zásadní pro každý systém zdravotní péče a při využívání centralizovaných serverů jsou citlivé informace zranitelné. Transparentnost a bezpečnost blockchainové technologie z ní činí ideální platformu pro ukládání lékařských záznamů.

Při kryptografickém zabezpečení záznamů na blockchainu by si pacienti mohli zachovat soukromí a zároveň být s to sdílet informace o svém zdravotním stavu s jakýmkoli zdravotnickým zařízením. Pokud by všichni účastníci dosud roztříštěného systému zdravotní péče měli přístup do zabezpečené globální databáze, tok informací by byl mnohem rychlejší.

Pokud si chcete přečíst více, podívejte se na článek Případy využití blockchainu: zdravotnictví.

Blokchain a zasílání peněz

Posílání peněz do zahraničí je v tradičním bankovnictví problém. Mezi hlavní důvody patří spletitá síť zprostředkovatelů, poplatky a doba vypořádání, díky kterým je využití služeb tradičních bank pro urgentní transakce nákladné a nespolehlivé.

Kryptoměny a blockchainy odstraňují tento ekosystém zprostředkovatelů a mohou umožnit levné a rychlé převody po celém světě. Blockchainy sice nepochybně dosahují některých ze svých požadovaných vlastností na úkor výkonu, avšak řada projektů využívá technologii, která umožňuje levné a téměř okamžité transakce.

Pokud si chcete přečíst více, podívejte se na článek Případy využití blockchainu: zasílání peněz.

Chcete začít s kryptoměnami? Kupte si Bitcoin na platformě Binance!

Blockchain a digitální identita

Potřeba bezpečné správy identity na internetu zoufale volá po rychlém řešení. Algoritmy strojového učení ukládají a analyzují na centralizovaných serverech bez našeho vědomí nebo souhlasu obrovské množství našich osobních údajů.

Technologie blockchain umožňuje uživatelům převzít vlastní data do svého vlastnictví a selektivně předávat informace třetím stranám pouze tehdy, když je to potřeba. Tento typ kryptografické magie by mohl umožnit hladší fungování v online prostředí bez obětování soukromí.

Pokud si chcete přečíst více, podívejte se na článek Případy využití blockchainu: digitální identita.

Blockchain a internet věcí (IoT)

K internetu se připojuje k nesmírné množství fyzických zařízení a toto číslo jen poroste. Někteří spekulují, že blockchainová technologie by mohla výrazně rozšířit komunikaci a spolupráci mezi těmito zařízeními. Automatizované mikroplatby M2M (machine-to-machine) by mohly vytvořit novou ekonomiku závislou na zabezpečeném a vysoce propustném databázovém řešení.

Pokud si chcete přečíst více, podívejte se na článek Případy využití blockchainu: internet věcí (IoT).

Blockchain ve správě

Distribuované sítě mohou definovat a prosazovat vlastní formy regulace ve podobě počítačového kódu. Není tedy překvapením, že blockchain může posloužit pro vynechání zprostředkovatelů různých procesů řízení na místní, národní či dokonce mezinárodní úrovni.

Navíc by to mohlo vyřešit jeden z největších problémů, kterým v současné době čelí otevřená vývojová prostředí – chybějící spolehlivý mechanismus pro rozdělování finančních prostředků. Správa s využitím blockchainu zajišťuje, že všichni účastníci mohou být zapojeni do rozhodování, a poskytuje transparentní přehled o tom, které politiky jsou prováděny.

Pokud si chcete přečíst více, podívejte se na článek Případy využití blockchainu: správa.

Blockchain v charitě

Charitativní organizace jsou často limitovány omezením toho, jakým způsobem mohou přijímat finanční prostředky. A co je ještě horší, nemusí být snadné přesně vysledovat konečný cíl, což mnohé nepochybně odrazuje od podpoření těchto organizací.

“Krypto-filantropie“ zahrnuje použití technologie blockchain k obejití těchto omezení. Tento rozvíjející se obor založený na základních vlastnostech technologie usiluje o maximalizaci dopadu činnosti charitativních organizací s cílem zajistit větší transparentnost, celosvětovou účast a snížení výdajů. Jednou z takových organizací je nadace Blockchain Charity Foundation.

Pokud si chcete přečíst více, podívejte se na článek Případy využití blockchainu: charita.

Blockchain a spekulace

Jedním z nejoblíbenějších využití technologie blockchainu je nepochybně spekulace. Hladké převody mezi burzami, obchodní řešení bez nutnosti úschovy a rostoucí ekosystém derivátových produktů vytváří ideální podmínky pro všechny typy spekulantů.

Blockchain je díky svým vlastnostem vynikajícím nástrojem pro ty, kteří jsou ochotni přijmout riziko spojené s účastí na této vznikající třídě aktiv. Někteří lidé se dokonce domnívají, že jakmile budou technologie a související regulace dostatečně rozvinuté, mohou být všechny globální spekulativní trhy tokenizovány na blockchainu.

Pokud si chcete přečíst více, podívejte se na článek Případy využití blockchainu: predikční trhy.

Crowdfunding s blockchainem

Online crowdfundingové platformy představují základ ekonomiky peer-to-peer již téměř deset let. Úspěch těchto stránek ukazuje, že existuje skutečný zájem o vývoj crowdfundingových produktů. Vzhledem k tomu, že tyto platformy působí jako správci finančních prostředků, mohou jejich značnou část pohltit v podobě poplatků. Navíc bude mít každá vlastní pravidla pro uzavření dohody mezi různými účastníky.

Technologie blockchain, a konkrétněji chytré kontrakty, by mohly umožnit bezpečnější a automatizovanější crowdfunding tam, kde jsou podmínky dohod definovány v počítačovém kódu.

Další aplikací crowdfundingu pomocí blockchainu jsou nabídky Initial Coin Offering (ICO) a Initial Exchange Offering (IEOS). V podobných prodejích tokenů investoři navyšují prostředky v naději, že síť bude v budoucnu úspěšná a jejich investice se zhodnotí.

Blockchain a distribuované systémy souborů

Distribuce úložiště souborů na internetu nabízí ve srovnání s konvenčními centralizovanými alternativami mnoho výhod. Velká část dat uložených v cloudu závisí na centralizovaných serverech a poskytovatelích služeb, kteří jsou zranitelnější vůči útokům a ztrátě dat. V některých případech mohou uživatelé čelit problémům s přístupností v důsledku cenzury ze strany centralizovaných serverů.

Z pohledu uživatele fungují řešení pro ukládání souborů prostřednictvím blockchainu stejně jako jiná řešení cloudových úložišť – můžete soubory nahrávat, ukládat a přistupovat k nim. Procesy v pozadí jsou však zcela odlišné.

Když nahrajete soubor do úložiště postaveného na technologii blockchainu, proběhne v několika uzlech distribuce a zkopírování. V některých případech uloží každý uzel jinou část souboru. Částečná data nejsou dobře využitelná, ale později můžete uzly požádat o poskytnutí jednotlivých částí, které můžete spojit a získat zpět celý soubor.

Úložný prostor je odvozen od účastníků, kteří poskytují své úložiště, a přenosovou rychlost do sítě. Tito účastníci jsou obvykle ekonomicky motivováni k poskytnutí zdrojů a ekonomicky potrestáni, pokud nedodržují pravidla nebo neuloží a nedodají soubory.

Můžete tento typ sítě vnímat jako síť podobnou Bitcoinu. V tomto případě však hlavním cílem sítě není podpora převodů peněžní hodnoty, ale umožnění decentralizovaného ukládání souborů, které nebudou podléhat cenzuře.

Pro tento nový, trvalejší a distribuovaný web již připravují cestu další otevřené protokoly, jako je InterPlanetary File System (IPFS). IPFS je protokol a síť peer-to-peer, není to tak úplně blockchain. Pro zvýšení bezpečnosti a efektivity však používá některé principy blockchainové technologie.