TL;DR
Blockchain to zdecentralizowana księga cyfrowa, która w bezpieczny sposób rejestruje dane o transakcjach na wielu wyspecjalizowanych komputerach w sieci.
Blockchain zapewnia spójność danych, ponieważ jest z natury niezmienny dzięki kryptografii i mechanizmom konsensusu, co oznacza, że raz zapisanych informacji nie da się zmienić z mocą wsteczną.
Blockchain stanowi podstawę kryptowalut, takich jak Bitcoin oraz Ether, i odgrywa kluczową rolę w zwiększaniu przejrzystości, bezpieczeństwa oraz zaufania w różnych sektorach poza finansami.
Czym jest blockchain?
Blockchain to specjalny rodzaj bazy danych, zwany również zdecentralizowaną księgą cyfrową, którą utrzymuje wiele komputerów rozproszonych po całym świecie. Dane w sieci blockchain są zorganizowane w bloki, które są uporządkowane chronologicznie i zabezpieczone kryptograficznie.
Najwcześniejszy model sieci blockchain został stworzony na początku lat 90., kiedy to informatyk Stuart Haber i fizyk W. Scott Stornetta zastosowali techniki kryptograficzne w łańcuchu bloków jako sposób na zabezpieczenie dokumentów cyfrowych przed manipulacją danych.
Haber i Stornetta zainspirowali prace wielu innych informatyków oraz entuzjastów kryptografii, co ostatecznie doprowadziło do stworzenia pierwszej kryptowaluty w technologii blockchain, Bitcoina. Od tego czasu popularność technologii blockchain stopniowo rośnie, a z kryptowalut korzysta coraz więcej ludzi na całym świecie.
Chociaż technologia blockchain jest często wykorzystywana do rejestrowania transakcji kryptowalutowych, nadaje się do rejestrowania wielu innych rodzajów danych cyfrowych i można ją wykorzystywać w szerokim zakresie zastosowań praktycznych.
Czym jest decentralizacja w technologii blockchain?
Decentralizacja w technologii blockchain odnosi się do idei, że kontrola i moc decyzyjna sieci jest rozproszona wśród jej użytkowników, a nie pod kontrolą pojedynczego podmiotu takiego jak rząd lub korporacja. Może to być pomocne w sytuacjach, w których ludzie muszą koordynować działania z nieznajomymi lub kiedy chcą zadbać o bezpieczeństwo oraz spójność swoich danych.
W zdecentralizowanej sieci blockchain nie ma centralnego organu ani pośrednika, który kontrolowałby przepływ danych lub transakcji. Transakcje są natomiast weryfikowane i rejestrowane przez rozproszoną sieć komputerów, które we wzajemnej współpracy utrzymują spójność sieci.
Kiedy ludzie mówią o technologii blockchain, często nie mówią tylko o bazie danych. Technologia blockchain stoi za takimi zastosowaniami, jak kryptowaluty i tokeny niewymienne (NFT), umożliwiając ludziom współpracę oraz dokonywanie wzajemnych transakcji bez polegania na centralnym organie.
Jak Działa Blockchain?
Zasadniczo blockchain to cyfrowa księga, która bezpiecznie rejestruje transakcje między dwiema stronami w sposób odporny na manipulacje. Te dane transakcyjne rejestruje globalnie rozproszona sieć specjalnych komputerów zwanych węzłami.
Kiedy użytkownik inicjuje transakcję taką jak np. wysłanie określonej kwoty kryptowaluty do innego użytkownika, transakcja ta zostaje przesłana do sieci. Każdy węzeł poświadcza transakcję, weryfikując podpisy cyfrowe oraz inne dane transakcji.
Po zweryfikowaniu transakcja zostaje dodana do bloku wraz z innymi już zweryfikowanymi transakcjami. Bloki są łączone przy użyciu metod kryptograficznych i tworzą blockchain. Proces weryfikacji transakcji i dodawania ich do blockchaina odbywa się za pomocą mechanizmu konsensusu, czyli zestawu reguł, które decydują o tym, w jaki sposób węzły w sieci dochodzą do porozumienia w sprawie stanu blockchaina i poprawności transakcji.
Kryptografia jest kluczowa dla sieci blockchain, aby dało się utrzymać bezpieczny, przejrzysty i odporny na manipulacje zapis transakcji. Kluczową metodą kryptograficzną stosowaną w sieciach blockchain jest np. hashowanie. Jest to proces kryptograficzny, w ramach którego dane wejściowe o dowolnym rozmiarze zostają poddane konwersji na ciąg znaków o stałym rozmiarze.
Funkcje hash stosowane w sieciach blockchain są ogólnie rzecz biorąc odporne na kolizje, co oznacza, że szanse na znalezienie dwóch fragmentów danych, które dają ten sam wynik, są astronomicznie małe. Kolejną właściwością jest tzw. efekt lawiny, czyli zjawisko polegające na tym, że każda niewielka zmiana danych wejściowych powoduje drastyczną zmianę danych wyjściowych.
Zilustrujmy to na przykładzie SHA256, funkcji stosowanej w sieci Bitcoin. Jak widać, z powodu zmiany wielkości liter wyszedł diametralnie inny wynik. Funkcje hash są również funkcjami jednokierunkowymi, ponieważ ustalenie danych wejściowych poprzez analizę wsteczną danych wyjściowych skrótu jest obliczeniowo niewykonalne.
W każdym bloku sieci blockchain bezpiecznie drzemie hash poprzedniego bloku, dzięki czemu powstaje solidny łańcuch bloków. Każdy, kto chciałby zmienić jeden blok, musiałby zmienić wszystkie kolejne bloki, co jest zadaniem nie tylko trudnym technicznie, ale także zbyt kosztownym.
Inną metodą kryptograficzną szeroko stosowaną w technologii blockchain jest kryptografia klucza publicznego. Metoda ta, nazywana również kryptografią asymetryczną, ułatwia ustanawianie bezpiecznych i weryfikowalnych transakcji między użytkownikami.
Wygląda to tak. Każdy uczestnik ma niepowtarzalną parę kluczy: klucz prywatny, który trzyma w tajemnicy, oraz klucz publiczny, który jest udostępniany jawnie. Kiedy użytkownik inicjuje transakcję, podpisuje ją swoim kluczem prywatnym, tworząc podpis cyfrowy.
Inni użytkownicy w sieci mogą następnie zweryfikować autentyczność transakcji, przykładając klucz publiczny nadawcy do podpisu cyfrowego. Takie podejście zapewnia bezpieczeństwo transakcji, ponieważ autoryzować transakcję może tylko prawowity właściciel klucza prywatnego, ale weryfikować podpisy przy użyciu klucza publicznego mogą wszyscy.
Kolejną cechą sieci blockchain jest jej przejrzystość. Ogólnie rzecz biorąc, każdy może sprawdzić dane sieci blockchain łącznie ze wszystkimi danymi transakcji i danymi bloków na publicznych stronach sieci blockchain. Na stronach takiego eksploratora sieci blockchain widać np. każdą transakcję, jaka kiedykolwiek została zarejestrowana w sieci Bitcoin, łącznie z identyfikatorem nadawcy i odbiorcy, kwotą przelewu oraz listą właścicieli każdego bitcoina. Można również prześledzić bloki od dnia dzisiejszego (blok 788995 z godziny 18:52:21 GMT 29 maja 2023 r.) aż po pierwszy blok, zwany blokiem genezy.
Czym jest mechanizm konsensusu?
Algorytm konsensusu to mechanizm umożliwiający użytkownikom lub maszynom wzajemną koordynację w środowisku rozproszonym. Musi dbać o to, aby wszystkie podmioty w systemie były w stanie uzgodnić jedno źródło prawdy, nawet jeżeli niektóre podmioty przestaną działać. Dbają o to, aby wszystkie węzły w sieci miały tę samą kopię księgi, która zawiera zapis wszystkich transakcji. Mechanizmy konsensusu są w sieci blockchain niezbędne, ponieważ nie ma centralnego organu, który weryfikowałby transakcje i utrzymywał spójność sieci.
Kiedy dziesiątki tysięcy węzłów mają kopię danych blockchaina, szybko mogą się pojawić pewne problemy, m.in. ze spójnością danych i węzłami o złośliwych intencjach. Aby zapewnić spójność blockchaina, są różne mechanizmy konsensusu, które zawiadują metodą osiągania porozumienia przez węzły sieci. Przyjrzyjmy się teraz najważniejszym z nich.
Rodzaje mechanizmów konsensusu
Czym jest Proof of Work?
Proof of Work (PoW) to mechanizm konsensusu wykorzystywany w wielu sieciach blockchain do weryfikacji transakcji i utrzymywania spójności blockchaina. Jest to pierwotny mechanizm konsensusu stosowany w sieci Bitcoin.
W ramach PoW górnicy rywalizują o to, kto pierwszy rozwiąże złożone zadanie matematyczne i doda kolejny blok do blockchaina. W ramach procedury zwanej kopaniem, pierwszy górnik, który rozwiąże problem, dostaje w nagrodę kryptowalutę.
Górnicy muszą wydobywać nowe monety i zabezpieczać sieć, rozwiązując problemy matematyczne przy użyciu potężnych komputerów. Dlatego do kopania potrzebne są znaczne ilości mocy obliczeniowej, a tym samym energii.
Czym jest Proof of Stake?
Proof of Stake (PoS) to mechanizm konsensusu, który ma eliminować niektóre wady Proof of Work (PoW). W systemie PoS zatwierdzanie transakcji i dodawanie nowych bloków do blockchaina nie odbywa się poprzez rywalizację górników o rozwiązanie złożonych problemów matematycznych, a walidatorzy są wybierani na podstawie ilości kryptowaluty, którą „stakują” w sieci.
Walidatorzy trzymają pewną ilość kryptowaluty jako zabezpieczenie lub tzw. stawkę, aby uczestniczyć w procesie konsensusu. Są następnie losowo wybierani do tworzenia nowych bloków i zatwierdzania transakcji zgodnie z wielkością stawki. Walidatorzy dostają opłaty transakcyjne w nagrodę za tworzenie nowych bloków i jako zachętę do działania w najlepiej pojętym interesie sieci.
Inne popularne mechanizmy konsensusu
Proof of Work i Proof of Stake to najpopularniejsze algorytmy konsensusu, ale istnieją również inne. Niektóre z nich to hybrydy będące połączeniem elementów obu systemów, a niektóre są w ogóle zupełnie innymi metodami.
Np. algorytm delegated Proof of Stake (DPoS) jest podobny do PoS, ale zamiast upoważniać do tworzenia nowych bloków wszystkich walidatorów, posiadacze tokenów wybierają mniejszą grupę delegatów, którzy robią to w ich imieniu.
Z kolei w ramach algorytmu Proof of Authority (PoA) identyfikacja walidatorów przebiega zgodnie z ich reputacją lub tożsamością, a nie ilością posiadanej kryptowaluty. Walidatorów wybiera się na podstawie ich wiarygodności i można ich usunąć z sieci w razie złośliwych działań.
Zalety technologii blockchain
1. Decentralizacja
Zdecentralizowany charakter blockchaina oznacza, że nie ma jednego punktu kontroli ani podatności na awarię, dzięki czemu system może być bardziej bezpieczny i odporny na ataki lub naruszenia danych.
2. Przejrzystość
Transakcje w sieci blockchain są widoczne dla wszystkich uczestników, co ułatwia rejestrowanie i weryfikację transakcji oraz dbanie o ich dokładność.
3. Niezmienność
Po zapisaniu transakcji w łańcuchu bloków nie da się jej zmienić ani usunąć. Tworzy on trwały zapis wszystkich transakcji, który może zweryfikować każdy, kto ma dostęp do sieci blockchain. Jest to znaczące odejście od systemów tradycyjnych, w których transakcje są odwracalne.
4. Wydajność
Sieć blockchain może umożliwić szybsze i bardziej wydajne transakcje, ponieważ nie wymaga korzystania z pośredników takich jak banki.
5. Niższe opłaty
Eliminując pośredników i automatyzując procesy, technologia blockchain może obniżyć koszty transakcji i zwiększyć wydajność niektórych operacji biznesowych.
6. Brak wymogu zaufania
Technologia blockchain umożliwia przejrzyste weryfikowanie i zatwierdzanie transakcji przez samych uczestników sieci, bez pośredników.
Jakie są rodzaje sieci blockchain?
Publiczne sieci blockchain
Publiczna sieć blockchain to zdecentralizowana sieć, która jest otwarta dla każdego, kto chce w niej uczestniczyć. Sieci te są zazwyczaj otwartoźródłowe, przejrzyste i niewymagające pozwolenia, co oznacza, że każdy może uzyskać do nich dostęp oraz z nich korzystać. Bitcoin i Ethereum to przykłady publicznych blockchainów.
Prywatne sieci blockchain
Prywatna sieć blockchain to, jak sama nazwa wskazuje, sieć blockchain, która nie jest publicznie dostępna. Prywatne sieci blockchain zazwyczaj obsługuje jeden podmiot, np. firma, i służą do celów oraz praktycznych zastosowań wewnętrznych.
Prywatne sieci blockchain to wymagające pozwolenia środowiska o ustalonych zasadach, które dyktują, kto widzi i kto może dokonywać zapisu w łańcuchu. Nie są to systemy zdecentralizowane, ponieważ istnieje wyraźna hierarchia kontroli. Mogą jednak być rozproszone, ponieważ kopię łańcucha ma na swoich maszynach wiele węzłów.
Blockchainy konsorcyjne
Blockchain konsorcyjny to hybryda publicznego i prywatnego blockchaina]. W konsorcyjnej sieci blockchain kilka organizacji łączy się i tworzy wspólną sieć blockchain ze wspólnym zarządzaniem i administracją. Sieci te mogą być otwarte lub zamknięte – w zależności od potrzeb członków konsorcjum.
Zamiast systemu otwartego, w którym bloki może zatwierdzać każdy, lub systemu zamkniętego, w którym producentów bloków wyznacza tylko jeden podmiot, w łańcuchu konsorcyjnym funkcję walidatorów pełni garstka stron o takiej samej władzy.
Zasady systemu są elastyczne: widoczność łańcucha może być ograniczona do walidatorów, może on być widoczny dla osób upoważnionych lub widoczny dla wszystkich. Jeżeli walidatorzy są w stanie dojść do konsensusu, można łatwo wdrożyć zmiany. Jeżeli chodzi o działanie sieci blockchain, to jeżeli pewna progowa liczba tych podmiotów zachowuje się uczciwie, system nie natrafia na problemy.
Do czego wykorzystuje się blockchain?
Chociaż technologia blockchain jest wciąż w powijakach, już teraz znajduje zastosowanie w wielu różnych branżach. Kilka aktualnie najczęstszych zastosowań technologii blockchain to m.in.:
1. Kryptowaluty
Technologia blockchain została opracowana po to, aby wspomagać tworzenie kryptowalut, które wykorzystują sieć blockchain jako bezpieczną i zdecentralizowaną księgę do rejestrowania transakcji.
2. Tożsamość cyfrowa
Blockchain może służyć do tworzenia bezpiecznych i odpornych na manipulacje tożsamości cyfrowych, które mogą służyć do weryfikacji danych osobowych oraz innych danych wrażliwych. Ten aspekt może nabierać coraz większej wagi w miarę jak coraz więcej naszych danych osobowych i aktywów przenosi się do Internetu.
3. Głosowanie
Dzięki temu, że technologia blockchain gwarantuje zdecentralizowany, odporny na manipulacje rejestr wszystkich oddanych głosów, może posłużyć do stworzenia bezpiecznego oraz przejrzystego systemu głosowania, który eliminuje możliwość oszustwa wyborczego i zapewnia uczciwość procedury głosowania.
4. Organizacja łańcucha dostaw
Przy użyciu technologii blockchain można prowadzić rejestr wszystkich transakcji w łańcuchu dostaw. Każdą transakcję można rejestrować jako blok w blockchainie, tworząc niezmienny i przejrzysty zapis całego procesu łańcucha dostaw.
5. Smart kontrakty
Smart kontrakty to samowykonujące się umowy, które można zaprogramować tak, aby wykonywały się automatycznie po spełnieniu określonych warunków. Technologia blockchain umożliwia tworzenie oraz wykonywanie smart kontraktów w sposób bezpieczny i zdecentralizowany. Jednym z najbardziej obiecujących zastosowań smart kontraktów są zdecentralizowane aplikacje (dApp) i organizacje (DAO).
Wnioski Końcowe
Technologia blockchain zapewnia bezpieczny i przejrzysty sposób rejestrowania transakcji oraz przechowywania danych. Może rewolucjonizować różne branże, wnosząc do cyfrowego świata nowy poziom zaufania i bezpieczeństwa.
Niezależnie od tego, czy technologia blockchain służy do transakcji peer-to-peer, tworzenia nowych form aktywów cyfrowych, czy też zawiadywania zdecentralizowanymi aplikacjami, otwiera świat nowych możliwości. Ponieważ technologia ta nadal ewoluuje i coraz bardziej się upowszechnia, możemy liczyć na to, że w kolejnych latach będą się pojawiać jeszcze bardziej nowatorskie i transformacyjne zastosowania praktyczne.
Dalsza Lektura
Wyłączenie Odpowiedzialności i Ostrzeżenie o Ryzyku: Niniejsza treść jest prezentowana w stanie, w jakim się znajduje, wyłącznie w celach informacyjnych i edukacyjnych, bez jakichkolwiek gwarancji. Nie należy jej interpretować jako porady finansowej, prawnej lub innej porady profesjonalnej, ani też nie ma ona na celu zalecania zakupu jakiegokolwiek konkretnego produktu lub usługi. Użytkownik powinien zasięgnąć własnej porady u odpowiednich profesjonalnych doradców. W przypadku, gdy artykuł został napisany przez osobę zewnętrzną, należy pamiętać, że wyrażone poglądy należą do osoby zewnętrznej i nie muszą odzwierciedlać poglądów Akademii Binance. Proszę przeczytać nasze pełne zastrzeżenie tutaj w celu uzyskania dalszych szczegółów. Ceny aktywów cyfrowych mogą być zmienne. Wartość Państwa inwestycji może spaść lub wzrosnąć i mogą Państwo nie odzyskać zainwestowanej kwoty. Są Państwo wyłącznie odpowiedzialni za swoje decyzje inwestycyjne, a Akademia Binance nie ponosi odpowiedzialności za jakiekolwiek straty, które mogą Państwo ponieść. Ten materiał nie powinien być interpretowany jako doradztwo finansowe, prawne lub inne profesjonalne doradztwo. Więcej informacji można znaleźć na naszej stronie Warunki użytkowania oraz Ostrzeżenie o ryzyku.