Blockchain – pe înțelesul tuturor
Un blockchain este o listă de înregistrări sau date, numite block-uri, care sunt legate și securizate cu ajutorul criptografiei. Aceste block-uri la rândul lor sunt stocate în block-uri interconectate într-un lanț masiv de block-uri distribuit pe mii de servere din întreaga lume. Nicio instituție nu poate avea control asupra acestei rețele descentralizate, autoritatea fiind împărțită între toți membrii.
Lanțurile de block-uri sau blockchain – cel mai des întâlnit tip de registru distribuit – le permite utilizatorilor să înregistreze tranzacțiile într-un registru comun unui anumit grup, în acest mod nicio tranzacție nu poate fi modificată dacă a fost publicată pe rețeaua unui blockchain funcțional.
Conceptul de blockchain a fost integrat împreună cu alte concepte tehnologice și informatice, pentru crearea în 2008 a crypto-monedelor moderne – bani electronici securizați prin procese criptografice.
Proiectele din blockchain sunt deseori create pentru realizarea unui anumit scop. Activele digitale, smart contractele și registrele distribuite pentru afaceri, sunt toate funcționalități ale acestui sistem.
Activele digitale sunt construite pe tehnologia blockchain, Bitcoin fiind prima monedă digitală ce funcționează pe baza acestei tehnologii și prima care a permis utilizatorilor să partajeze date în mod public, astfel încât participanții să poată verifica în mod independent validitatea tranzacției.
Pentru a folosi semnătura digitală și a tranzacționa în siguranță în sistem, utilizatorii folosesc o cheie publică și una privată. Utilizatorii pot rezolva puzzle-uri folosind funcții hash criptografice, cu scopul de a fi plătiți cu o cantitate fixă de monede în rețelele blockchain bazate pe crypto-monedele care implică minerit.
Tehnologia blockchain a trecut constant prin mai multe progrese – noi platforme au continuat să apară în mod regulat – domeniul schimbându-se constant. În afară de crypto-monede, tehnologia blockchain mai este utilizată ca un registru permanent, public și transparent pentru colectarea datelor și efectuarea plăților.
În articolul de față ofer explicații cu privire la tehnologia blockchain și modul în care aceasta funcționează.
Cum funcționează blockchain-ul?
Obiectivul fundamental al blockchain-ului este de a oferi oamenilor – în special celor care nu au încredere reciprocă – posibilitatea de a comunica date într-un mod sigur și transparent.
Principalele concepte în spațiul blockchain înțelegerea cărora este esențială sunt funcțiile hash, block-urile, nodurile, minerii, portofelele digitale, semnăturile digitale și protocoalele.
Funcțiile hash
Să ne imaginăm că 10 persoane aflate în aceeași cameră au decis să facă o nouă monedă. Ei trebuie să urmărească fluxul fondurilor pentru a se asigura de validitatea monedelor în noul lor ecosistem monetar. Una dintre aceste persoane – să-l numim Bob – a decis să țină o listă cu toate mișcările într-un jurnal. În același timp, o altă persoană – să-i spunem Jack – a decis să fure o parte din bani, pentru a ascunde acest lucru el a schimbat înregistrările din jurnal.
Într-o altă zi, Bob a observat că cineva a modificat datele din jurnal, asta l-a determinat să schimbe formatul acestuia pentru a preveni manipulările și interferențele străine. Pentru asta el a folosit un program numit funcții hash, care schimbă un anumit text într-un set de numere și litere, vedeți în tabelul de mai jos.
Acest proces folosește un algoritm hash securizat (SHA) care transformă literele în șiruri de caractere. Bob poate alege dintre diferite tipuri de SHA, fiecare variază în complexitate și servește unor necesității diferite.
Un hash este un șir de numere și litere, produs de funcțiile hash. O funcție hash este o funcție matematică care convertește un număr variabil de caractere într-un șir cu un număr fix de caractere.
Doar o singură modificare a unui șir creează un hash complet nou. Pentru fiecare înregistrare în jurnal, Bob a introdus un hash. Dar apoi Jack a decis să schimbe din nou datele, schimbând înregistrarea și astfel a generat un nou hash.
Bob a observat din nou că cineva i-a schimbat datele din jurnal. De data asta a decis să ridice complexitatea evidenței fiecărei tranzacții. După fiecare înregistrare, a inserat un nou hash generat din ultimul hash înregistrat. Prin urmare, fiecare intrare depinde de cea anterioară.
Acum, când Jack va încerca să schimbe înregistrarea, el va trebui să schimbe hash-ul introducând toate hash-urile anterioare. Jack, totuși, nu s-a lăsat bătut, așa că și-a petrecut toată noaptea numărând toate hash-urile. Nici Bob nu a vrut să renunțe, așa că a adăugat un număr diferit, aleatoriu, după fiecare înregistrare. Acest număr se numește nonce – nonce-urile sunt alese în așa fel încât hash-ul generat să se termine în două zerouri.
Pentru a modifica înregistrările în noul sistem actualizat al lui Bob, Jack ar trebui să petreacă foarte mult timp pentru a determina nonce-ul pentru fiecare linie.
Nonce-urile sunt foarte greu de găsit – chiar și pentru computerele performante – acest lucru este posibil prin soluționarea unor puzzle-uri matematice de către mineri, care concurează pentru a le descoperi ca parte a procesului de minerit.
Block-urile
Prima foaie de calcul a lui Bob de 5,000 de tranzacții se numește block-ul geneză – care este punctul de plecare pentru acest blockchain. Adoptarea acestei monede s-a răspândit, astfel încât tranzacțiile apar des și rapid. Sunt create block-uri noi, care pot de asemenea să dețină până la 5,000 de tranzacții și care au coduri ce se corelează cu block-urile anterioare, făcându-le imposibil de falsificat.
Să presupunem că acest blockchain se actualizează la fiecare 10 minute cu un block nou – o face automat – neexistând vreun calculator master sau central ce ar administra toată rețeaua.
De îndată ce foaia de calcul sau registrul sunt actualizate, acestea nu mai pot fi modificate, fiind astfel imposibil de falsificat. Pot fi adăugate doar date noi. Registrul este actualizat pe toate calculatoarele din rețea în același timp. Modificările aduse blockchain-urilor necesită consensul majorității participanților rețelei pentru a fi aplicate.
Un risc potențial pentru un blockchain ar fi un atac organizat de 51% din rețea, în timpul căruia o entitate ce ar deține majoritatea ratei de hash a unui blockchain, ar putea apoi să dicteze propriile reguli.
În general, un block conține un marcaj temporal – o referință la block-ul anterior – tranzacțiile și problema de calcul care trebuia rezolvată înainte ca block-ul să intre pe blockchain. Rețeaua distribuită de noduri care trebuie să ajungă la un consens, face frauda aproape imposibilă în cadrul blockchain-ului.
Nodurile
Bob a menținut jurnalul în acest fel pentru o perioadă scurtă de timp, deoarece pe măsură ce apăreau tot mai multe tranzacții, a devenit imposibil să reușească din cauza numărului mare de înregistrări. Observând că sistemul său actual este nesustenabil, el s-a decis ca de îndată ce jurnalul său va ajunge la 5,000 de tranzacții, să-l convertească într-o foaie de calcul de o pagină. După care i-a dat lui Mary să verifice acuratețea tuturor tranzacțiilor din această foaie.
Bob și-a oferit apoi jurnalul cu foaia de calcul la 3,000 de calculatoare diferite, fiecare situat în regiuni diferite ale globului – aceste calculatoare se numesc noduri – de fiecare dată când are loc o tranzacție, aceasta trebuie să fie aprobată de către noduri, fiecare dintre acestea verificând valabilitatea tranzacției. Odată ce fiecare nod a verificat o tranzacție, are loc în esență un tip de vot electronic. Unele noduri pot crede că tranzacția este validă, în timp ce altele o pot considera frauduloasă.
Fiecare nod are o copie a jurnalului cu foaia de calcul, astfel încât se verifică validitatea fiecărei tranzacții. Dacă majoritatea nodurilor spun că o tranzacție este validă, atunci aceasta este scrisă într-un block.
Acum, dacă Jack și-ar dori să schimbe datele din jurnalul cu foaia de calcul, toate celelalte computere vor depista asta – deoarece ele au hash-ul original – nepermițând ca schimbarea să aibă loc.
Minerii
Miningul sau mineritul este procesul prin care minerii adaugă blockuri noi în lanțul blockchain. Fiecare block este format dintr-un nonce și un hash unic, pe lângă asta, acesta se referă și la hash-ul block-ului anterior din lanț, ceea ce face dificilă extragerea unui block – în special pe lanțurile mari.
Minerii folosesc software specializat pentru a rezolva problemele matematice – extrem de dificile – pentru a genera un hash acceptat de sistem împreună cu un nonce. Deoarece un nonce are doar 32 de biți și hash-ul are 256 de biți, există aproximativ patru miliarde de combinații între ele care se minează înainte de a o găsi pe cea potrivită.
Se consideră că minerii au descoperit nonce-ul de aur atunci când block-ul lor este acceptat și adăugat în lanț. Efectuarea unei modificări la unul din block-urile anterioare în lanț, necesită minarea din nou a acelui block și a tuturor block-urilor ulterioare.
Acesta este motivul pentru care fraudarea tehnologiei blockchain este extrem de dificilă. Această siguranță matematică se datorează greutății de identificare a nonce-urilor de aur, care necesită mult timp și o mulțime de resurse de calcul, iar mai apoi – când un block este extras cu succes – toate nodurile din rețea recunosc această mișcare și într-un final minerul este recompensat financiar.
Portofelele digitale, semnăturile digitale și protocoalele
Să continuăm cu același exemplu, Bob i-a adunat pe toți cei 10 oameni împreună – cele 10 persoane care au fondat noua monedă – pentru a le explica noul sistem de monede digitale și cum funcționează registrul.
Jack a recunoscut în fața lor că a încercat să fraudeze sistemul pe care l-au creat și le-a înnapoiat lui Ann și Mary monedele pe care le-a luat.
Cu toate acestea, Bob a explicat de ce nu s-ar mai putea întâmpla asta niciodată. El a decis să implementeze o semnătură digitală pentru a confirma fiecare tranzacție. Dar mai întâi, le-a dat tuturor câte un portofel.
Ce este un portofel digital?
Dacă dețineți bani digitali, atunci aveți nevoie de un portofel digital, de o platformă online sau de un exchange pentru stocarea monedelor.
Un portofel este format dintr-un șir de numere și litere, cum ar fi: 23c177926650e5550973303c300e136f22673b11. Aceasta este o adresă care va apărea în diferite block-uri din cadrul blockchain-ului atunci când se vor efectua tranzacții. Portofelul digital nu conține numele, prenumele sau alte informații de identificare personală – doar numărul portofelului.
Adresele publice ale portofelelor sunt șiruri de caractere către care pot fi trimise anumite active. Adresa fiecărui portofel este generată dintr-o cheie publică.
Semnăturile digitale
Pentru a efectua o tranzacție, aveți nevoie de un portofel: care este format dintr-o adresă publică și o cheie privată. Cheia privată este un șir de numere aleatorii care trebuie păstrate în secret. Cu ajutorul cheii private aveți acces la fondurile deținute în portofelul aferent.
Când cineva decide să trimită monede altcuiva, acesta trebuie să introducă cheia privată pentru a semna mesajul care conține tranzacția. Sistemul celor două chei – o cheie privată și o cheie publică – se află la baza criptării și criptografiei, iar utilizarea sa precede cu mult existența blockchain-ului – a fost utilizat pentru prima dată încă în anii 1970.
Odată ce mesajul este trimis, acesta apare în rețeaua blockchain. Rețeaua de noduri verifică apoi mesajul pentru a se asigura că tranzacția pe care o conține este validă. Dacă validitatea tranzacției este confirmată atunci aceasta este plasată într-un block. După aceea, nicio informație despre aceasta nu poate fi schimbată.
Ce sunt cheile criptografice?
O cheie criptografică este un șir de numere și litere. Cheile criptografice sunt create de un sistem ce generează chei, keygens. Aceste keygens utilizează formule matematice avansate pentru crearea cheilor. Astfel de chei pot fi folosite pentru criptarea sau decriptarea informațiilor.
Protocoalele
Tehnologia Blockchain este compusă din diverse specificații individuale, fiind programată pe baza unui larg set de reguli – aceste specificații se numesc protocoale. Implementarea unor protocoale specifice face din blockchain, o bază de date distribuită, peer-to-peer și securizată.
Protocoalele blockchain asigură funcționalitatea rețelei în modul intenționat de creatorii săi, chiar dacă este complet autonomă și nu este controlată de nimeni.
Iată câteva exemple de protocoale ale blockchain-ului:
- Informațiile atașate fiecărui număr hash trebuie să includă numărul hash al blockului anterior
- Recompensa pentru extragerea cu succes a unui block scade la jumătate după ce au fost extrase 210,000 de blockuri – în cazul Bitcoin, această procedură se numește halving – deoarece un block apare la fiecare 10 minute, minarea a 210,000 de block-uri durează aproximativ patru ani, prin urmare, momentul de halving al Bitcoin este o dată la 4 ani
- Pentru a menține timpul necesar pentru extragerea unui bloc la aproximativ 10 minute, dificultatea de minare este recalculată la fiecare 2016 block-uri. Dificultatea minării echilibrează în esență rețeaua, pentru a corespunde și numărului de mineri. Mai mulți mineri presupune o competiție acerbă, făcând block-urile tot mai dificil de extras. Mai puțini mineri înseamnă că este relativ mai ușor de extras block-urile, motivând astfel un număr mai mare de mineri să participe
Tehnologia blockchain: Pro și contra
Majoritatea blockchain-urilor sunt construite asemenea unei baze de date descentralizată, care acționează ca un registru distribuit. Aceste registre de pe blockchain țin evidența și stochează datele, în block-uri aranjate în ordine cronologică – securizate prin metode criptografice.
Dezvoltarea tehnologiei blockchain a fost prielnică unui număr mare de afaceri. Cu toate acestea, descentralizarea are și dezavantaje semnificative. De exemplu, blockchain-urile au o eficiență limitată în comparație cu bazele de date centralizate și necesită mai mult spațiu de stocare.
Ce este descentralizarea în blockchain și ce importanță are?
Blockchain-urile sunt în esență tipuri de baze de date distribuite, în care Blockchain-ul este baza de date, iar fiecare nod din rețea are acces la întregul lanț. Niciun nod nu poate singur să reglementeze informațiile pe care le conține – fiecare nod poate valida înregistrările blockchain-ului – toate acestea se fac fără ca unul sau mai mulți intermediari să controleze tot procesul.
Sistemul arhitectural al blockchain-ului este descentralizat și nu se poate întâmpla să se întrerupă activitatea acestuia din cauza unei erori. Cu toate acestea, nodurile unui blockchain sunt centralizate strategic, deoarece întregul blockchain este o rețea distribuită care efectuează anumite acțiuni programate.
Transmisiunea peer-to-peer
În sistemul descentralizat de transmisiune peer-to-peer (P2P), comunicarea are loc direct între noduri și nu prin intermediul unui node principal. Toate datele înregistrate se stochează de fiecare node în parte, iar mai apoi se transmite celor adiacenți.
Transparența tehnologiei blockchain
Oricine inspectează blockchain-ul este capabil să vadă fiecare tranzacție și valoarea hash a acesteia. Utilizatorii blockchain pot acționa anonim sau la dorință pot să-și dezvăluie identitatea. Tot ceea ce se vede pe blockchain este o înregistrare a tranzacțiilor între adresele portofelului.
Odată ce o tranzacție este înregistrată pe blockchain și acesta s-a actualizat, modificarea înregistrării acestei tranzacții devine imposibilă. Acest lucru se întâmplă deoarece acea tranzacție este corelată cu toate tranzacțiile precedente. Toate înregistrările pe blockchain sunt permanente, ordonate cronologic și disponibile pentru toate celelalte noduri.
Este aproape imposibil de oprit această rețea, deoarece există o mulțime de noduri care funcționează la nivel global – iar o singură parte nu poate prelua întreaga rețea.
Este, de asemenea, aproape imposibil de falsificat un block, deoarece validitatea fiecărui block și includerea acestuia în blockchain este determinată de consensul electronic al nodurilor. Există mii de astfel de noduri în toată lumea. Pentru capturarea rețelei ar fi necesar un computer de o putere neimaginabilă.
Folosirea tehnologiei blockchain asemenea unei baze de date tradiționale s-ar dovedi totuși dificilă. Bazele de date online sunt construite de obicei pe o arhitectură de rețea de tip client-server. Aceasta înseamnă că utilizatorii cu drepturi de acces pot modifica unele informații stocate în baza de date, dar controlul proceselor rămâne în sarcina administratorilor. Când vine vorba de o bază de date de tip blockchain, fiecare utilizator este responsabil de menținerea, calcularea și actualizarea fiecărei informații noi. Nodurile trebuie să lucreze împreună pentru a se asigura că toți ajung la consens.
Arhitectura din spatele tehnologiei Blockchain înseamnă, de asemenea, că fiecare nod trebuie să funcționeze independent și să compare rezultatele sale cu ale celorlalți, astfel încât pentru a ajunge la un consens uneori este nevoie de mai mult timp. Din acest motiv, rețelele blockchain sunt considerate lente în comparație cu tehnologia tradițională a tranzacțiilor digitale. Unele dintre proiectele bazate pe blockchain au o viteză mult mai mare a tranzacțiilor, domeniul fiind într-un progres continuu.
La moment se fac mai multe experimente pentru producerea unei baze de date pe baza tehnologiei blockchain. Aceste platforme preiau o bază de date distribuită și funcțională, adăugând în același timp trei atribute cheie ale blockchain-ului: descentralizarea, imuabilitatea și capacitatea de a înregistra și transfera active digitale.
Cât de sigură e tehnologia blockchain?
Chiar dacă tehnologia blockchain nu este imună atacurilor, datorită naturii sale descentralizate este mult mai dificil să se întâmple asta. Un hacker ar trebui să dețină controlul la mai mult de 50% din calculatoarele din rețea pentru a o schimba.
Cele mai cunoscute și mai mari rețele blockchain, cum ar fi Bitcoin și Ethereum, sunt deschise tuturor celor care au un computer și o conexiune la internet. Un număr mai mare de participanți într-o rețea blockchain tinde să sporească securitatea acesteia. Participarea mai multor noduri înseamnă că mai multe persoane își revizuiesc munca reciproc și raportează acțiunile frauduloase. Acesta este unul dintre motivele pentru care rețelele private blockchain, care necesită o invitație pentru a te putea alătura pot fi mai vulnerabile la hacking.
În plus, blockchain-ul este eficient în combaterea atacurilor double-spending în cazul plăților și transferurilor online. Atacurile double-spending au loc atunci când un utilizator plătește de mai multe ori cu o singură sumă de bani. Însă blockchain-ul este imun acestui atac, deoarece atunci când se efectuează o plată întreaga rețea trebuie să convină asupra veridicității tranzacției și să o confirme pentru ca aceasta să devină publică, ceea ce ajută la păstrarea securității rețelei.
Bitcoin vs Blockchain
Mulți confundă acești doi termeni, în această imagine putem vedea care sunt diferențele dintre Bitcoin și blockchain:
Unde poate fi folosită tehnologia blockchain?
Blockchain-ul are numeroase aplicații în diferite sfere, este renumit în special pentru smart contracts, dar ce sunt mai exact aceste contracte inteligente?
Contractele inteligente stabilesc regulile și penalitățile în jurul unui anumit acord, funcție similară unor contracte tradiționale. Totuși, marea diferență este că contractele inteligente impun în mod automat aceste obligații. Datorită codificării lor, contractele inteligente se sting în funcție de îndeplinirea unor criterii specifice.
Finanțe descentralizate
Finanțele descentralizate, sau DeFi, presupune utilizarea tehnologiei blockchain pentru a oferi utilizatorilor acces la funcții similare cu cele bancare, cu excepția faptului că este un proces descentralizat. Folosind diferite soluții DeFi, participanții pot da cu împrumut și împrumuta la rândul lor fonduri – pot accesa și alte operațiuni financiare – guvernate de blockchain și nu de o autoritate centralizată.
Activele digitale non-fungibile (NFT)
NFT-urile este una dintre aplicațiile blockchain-ului care s-a dovedit a avea un potențial vast în diferite cazuri. Aceste tokenuri sunt unice de felul lor și nu pot fi înlocuite cu altele de aceeași valoare. Un potențial caz de utilizare pentru NFT este crearea unor opere de artă care pot fi autentificate prin NFT, astfel autenticitatea și proprietatea acestora poate fi oricând verificată.
Lanțurile de aprovizionare
Aplicarea tehnologiei blockchain în cadrul unui lanț de aprovizionare oferă posibilitatea de a urmări ingredientele, alimentele, materialele și multe altele încă de la sursă, pentru a le dovedi originile, precum și pentru a oferi informații pertinente despre acel lanț de aprovizionare.
Arhivarea și stocarea de fișiere
Google Drive, Dropbox și alții, au dezvoltat arhivarea electronică a documentelor folosind metode centralizate. Site-urile centralizate sunt tentante pentru hackeri. Blockchain-ul și contractele sale inteligente oferă modalități de reducere substanțială a acestei amenințări.
Combaterea crimei
Pe măsură ce tehnologia devine tot mai poulară, blockchain-ul și contractele sale inteligente au potențialul de a ajuta în lupta împotriva tacticilor de spălare a banilor.
Blockchain oferă o analiză mai cuprinzătoare a sistemului, mai degrabă decât doar monitorizarea punctelor de intrare și ieșire. Întrucât blockchain este o rețea descentralizată în care fiecare utilizator sau nod este responsabil pentru validarea actualizărilor se îmbunătățește astfel securitatea rețelei.
Viitorul tehnologiei blockchain
Potențialul tehnologiei blockchain este nelimitat, iar upgrade-urile recente aduse rețelei fac posibile tranzacțiile transparente și ne oferă o comunicare și un schimb de bunuri, monede digitale sau servicii printr-un internet descentralizat și de încredere.
Într-o lume care a trecut printr-o asemenea criză globală datorată pandemiei, blockchain-ul are mari șanse să devină motorul dezvoltării societății în rezolvarea problemelor cu care se confruntă omenirea.
Viitorul blockchain-ului arată strălucit, ținând cont de potențialul pe care îl demonstrează în diferite sfere în care este aplicat. Deși suntem încă la etapa incipientă, este posibil să fim uimiți cât de importantă va fi tehnologia blockchain pentru omenire peste câteva decenii.
Cu toate acestea spuse, urmează să vedem cum tehnologia blockchain va fi percepută de marea parte a societății și cum autoritățile vor decide să o implice în principalele activități ale statului. Urmează să vedem cât de larg răspândite și rapid acceptate vor fi serviciile bancare, transferurile de bani, piețele descentralizate și alte aplicații ale tehnologiei blockchain.