Historia technologii blockchain od 1991 roku | CrypS.

Historia technologii blockchain od 1991 roku

10 min
Zerelik Maciej

Historia technologii blockchain

Technologia blockchain jest jednym z kluczowych filarów i integralną częścią tego, jak działają kryptowaluty. Pozwala ona kryptowalucie przenosić się od jednej osoby do drugiej bez utraty zaufania i przechowuje zapis wszystkich transakcji. Historia technologii blockchain zaczyna się od Bitcoina. Bitcoin był pierwszą dużą innowacją wykorzystującą technologię blockchain, która teraz jest wykorzystywana w niemal wszystkich sektorach, od ubezpieczeń, przez łańcuchy dostaw, opiekę zdrowotną, po głosowanie, transport itd.

Technologia blockchain była badana od wczesnych lat 90. i była używana jako struktura bazy danych do przechowywania dokumentów i haseł. Obecnie stanowi ona podstawę dla nowej formy „cyfrowego zaufania”, w której użytkownicy w całej sieci mogą przekazywać wartość i informacje bez polegania na centralnym pośredniku. Ta nowa forma cyfrowego zaufania powoduje zakłócenia w różnych branżach, które opierają się na pośrednikach.

wydatki na technologię blockchain
Wydatki organizacji na blockchainowe rozwiązania. Źródło: Statista

Aby zrozumieć technologię blockchain i jej implikacje wykraczające poza sferę kryptowalut, musimy najpierw poznać jej historię. To pozwoli nam zdać sobie sprawę z potencjału tej nowej formy cyfrowego zaufania, która ma szansę zakłócić funkcjonowanie branż z różnych sektorów.

Kto wynalazł Blockchain?

Blockchain zadebiutował publicznie wraz z Bitcoinem, kiedy Satoshi Nakamoto opublikował jego białą księgę w 2009 roku. Nie ma jednego, konkretnego wynalazcy blockchaina, jednak początki tej technologii można prześledzić do 1991 roku. Fizyk Stuart Haber i kryptograf W Scott Stornetta, wydali wtedy pracę badawczą zatytułowaną „Jak oznaczyć czas cyfrowego dokumentu”.

W pracy tej omówiono niezmienność zapisów cyfrowych za pomocą usługi znakowania czasem (TSS), która wykorzystuje funkcje haszujące i podpisy cyfrowe do weryfikacji oryginalności danego dokumentu. Dokumenty są łączone w łańcuchy w celu wygenerowania sekwencji czasowej, aby zweryfikować znaczniki czasu związane z każdym z nich. Ten łańcuch dokumentów z sekwencją czasową był najprostszą wersją blockchaina, który został później wykorzystany przez Nicka Szabo w Bit Gold, wczesnej wersji cyfrowej waluty.

W 1998 roku, znany informatyk Nick Szabo zaczął pracować nad pomysłem zdecentralizowanej waluty, którą nazwał „Bit Gold”. Opublikował on whitepaper, w którym zaproponował znakowany czasem łańcuch hashowy (blockchain), który miał rozwiązać problem podwójnego wydawania pieniędzy. Wykorzystywał on hashcash, wczesną wersję systemu Proof-of-Work, do ograniczania spamu na forach internetowych i w wiadomościach e-mail.

Bit Gold wprowadził koncepcję wartości opartej na koszcie zasobów obliczeniowych. Wartość „bitów” była obliczana na podstawie złożonego równania matematycznego. Wszystkie bity były przechowywane na blockchainie wraz z ich wartością, która jest skorelowana z kosztem ich obliczenia.

Idea Bit Gold nie została zrealizowana, ponieważ Nick Szabo nie był pewny jej wdrożenia. Największą wadą Bit Gold była korelacja pomiędzy wartością a kosztem obliczeń. W Bitcoinie, Satoshi Nakamoto oddzielił wartość od kosztu obliczeń. Wartość Bitcoina jest określana przez otwarty rynek.

Jeśli wartość jest bezpośrednio skorelowana z kosztem obliczeniowym, może to powodować rozbieżności w sieci, ponieważ jedna moneta będzie miała wyższą wartość niż druga, tylko z powodu bazowego kosztu obliczeniowego. W przypadku Bitcoina, wartość pojedynczego Bitcoina wydobytego w 2010 roku ma taką samą wartość jak Bitcoina wydobytego dzisiaj. Jeśli wartość Bitcoina byłaby skorelowana z kosztem obliczeniowym, wtedy wszystkie Bitcoiny wydobyte w 2010 roku byłyby o wiele tańsze niż Bitcoiny wydobywane w obecnych czasach. Dlaczego? Ponieważ obliczenia potrzebne do wydobycia Bitcoina w 2010 roku były o wiele niższe niż w dniu dzisiejszym.

W 2000 roku, Stefan Konst zaproponował ideę kryptograficznie zabezpieczonych łańcuchów w pracy badawczej zatytułowanej „Secure Log Files Based on Cryptographically Concatenated Entries”. Przedstawił on model, w którym wpisy w łańcuchu mogą być śledzone od ich genezy, w celu udowodnienia autentyczności. Jest to ten sam model, który jest wykorzystywany dzisiaj w przypadku Bitcoina i innych kryptowalut. W latach 2008-9, Satoshi Nakamoto wydał whitepaper Bitcoina, kumulując wszystkie pomysły rozproszonej księgi połączonej z bezpiecznymi funkcjami kryptograficznymi. W ten sposób po raz pierwszy zaprezentował praktyczny przypadek użycia blockchaina.

Czym jest protokół blockchain? – innowacyjne TCP/IP

Protokół blockchain to połączenie technologii blockchain z siecią, zarządzaniem i mechanizmem konsensusu. Blockchain to dowolna rozproszona księga, która może przechowywać dane w łańcuchu hash, natomiast protokół blockchain to układ technologii z różnymi warstwami, podobny do protokołu TCP/IP używanego w nowoczesnym Internecie.

zastosowanie blocchaina
Technologia blockchain. Źródło: Wu, Jiani & Tran, Nguyen. (2018). Zastosowanie technologii Blockchain w zrównoważonych systemach energetycznych.

Pomiędzy TCP/IP a protokołem blockchain można znaleźć wiele podobieństw. TCP/IP był po raz pierwszy użyty do dwustronnego przesyłania wiadomości za pośrednictwem poczty elektronicznej, a protokół blockchain jest używany do dwustronnego przekazywania wartości (transakcji finansowych). W swojej istocie TCP/IP jest protokołem komunikacyjnym, który umożliwia wymianę informacji, a blockchain umożliwia wymianę wartości.

Aby zrozumieć proces wychwytywania wartości w protokołach TCP/IP i blockchain, Joel Monegro postawił tezę o „grubym protokole„, w której opisuje, że TCP/IP jest „cienkim” protokołem z „grubymi” aplikacjami, podczas gdy blockchainy są „grubymi” protokołami z „cienkimi” aplikacjami. W TCP/IP, większość wartości jest przechwytywana w warstwie aplikacji, a w protokołach blockchain, prawdziwa wartość jest przechwytywana w warstwie protokołu.

W protokołach blockchain wartość koncentruje się na poziomie protokołu ze względu na współdzieloną warstwę danych i zachętę ekonomiczną w postaci jednostki wartości (monety lub tokena). W przeciwieństwie do TCP/IP, dane w protokołach blockchain nie są ograniczone do scentralizowanych aplikacji i są dostępne na otwartej i zdecentralizowanej księdze.

Ta dostępność danych w całej wspólnej księdze jest podstawą innowacji. Pozwala nowym podmiotom na korzystanie z istniejących danych, tworzenie konkurencyjnych produktów i zmniejszenie bariery wejścia, która jest powszechna w scentralizowanym ekosystemie.

Historia konsensusu blockchaina

Mechanizm konsensusu służy jako kluczowy element, jeśli chodzi o utrzymanie jednego globalnego stanu blockchaina i ustanowienie ostateczności poprzez cyfrowe zaufanie. Ostateczność jest gwarancją, że transakcje są niezmienne i stanowią część blockchaina. Mechanizm konsensusu rozwiązał odwieczny problem „podwójnego wydawania”, pozwalając protokołom na weryfikację każdej transakcji od bloku genezy i zapewniając, że wszystkie dane, które trafiają na blockchain są niezmienne.

Co to jest podwójne wydatkowanie?

Podwójne wydatkowanie odnosi się do wady wczesnych wariantów systemu cyfrowej gotówki, w których pojedyncza cyfrowa moneta mogła być wydana więcej niż jeden raz. Jeśli masz banknot 10 zł, możesz go wydać tylko raz. Jeśli wydasz 10 zł w formie cyfrowej (używając karty debetowej lub PayPal), procesor płatności zapewnia, że pieniądze zostaną odjęte z Twojego konta. Jednak w zdecentralizowanym mechanizmie bez banku lub centralnego pośrednika, trudno jest śledzić własność. Mechanizmy konsensusu rozwiązują problem podwójnego wydatkowania poprzez śledzenie własności monet od bloku genezy (pierwszego bloku na blockchainie). Jeśli wydasz monetę, własność się zmienia, a transakcja jest zapisywana na blockchainie.

Hashcash

Hashcash był najwcześniejszą formą mechanizmu konsensusu, który zainspirował projekt modelu Proof-of-Work Bitcoina. Hashcash był pomysłem Adama Back’a, wybitnego brytyjskiego kryptografa i cypherpunka. Ideą hashcash było ograniczenie spamu w e-mailach i początkach istnienia forów internetowych.

Adam Back w swojej pracy opublikowanej w 2002 roku zaproponował rozwiązanie, w którym każdy użytkownik musi obliczyć skomplikowane równanie matematyczne, zanim napisze cokolwiek na forum lub wyśle e-mail. Rozwiązanie to nazwał Proof-of-Work. Wyobraźmy sobie użytkownika, który wysyła tysiące wiadomości każdego dnia bez żadnych opóźnień. Jeśli przed wysłaniem wiadomości będzie musiał obliczyć równanie matematyczne, którego rozwiązanie zajmie mu 1 minutę, zmniejszy to liczbę wiadomości, które może wysłać, aż o 50%.

Takie podejście było najwcześniejszą formą techniki zapobiegania spamowi. Satoshi Nakamoto wykorzystał to samo podejście w modelu Proof-of-Work Bitcoina, ale z bardziej zaawansowaną implementacją.

Proof of Work

Satoshi Nakamoto połączył koncepcję Proof-of-Work z Hashcash i z blockchainem. W ten sposób stworzył globalną i niezmienną rozproszoną księgę Bitcoina. W algorytmie konsensusu Proof-of-Work Bitcoina, górnicy muszą rozwiązać złożone równanie matematyczne przy użyciu wyspecjalizowanego sprzętu. Równanie to jest bardzo trudne do obliczenia, ale łatwe do zweryfikowania.

Jeśli górnik rozwiąże równanie, a cała sieć zweryfikuje odpowiedź, zostaje nagrodzony bitcoinami (obecnie 6,5 BTC za blok) wraz ze wszystkimi opłatami za transakcje, które zawarł w swoim bloku. Proof-of-Work to nie tylko mechanizm konsensusu de-facto używany w Bitcoinie. Jest on wykorzystywany również w Ethereum, Litecoin, Dogecoin i innych kryptowalutach.

Proof of Stake

Kolejnym mechanizmem jest mechanizm konsensusu Proof-of-Stake, który jest obecnie najczęściej stosowanym algorytmem we wszystkich głównych protokołach blockchain.

Ethereum, druga co do wielkości sieć z mechanizmem konsensusu Proof-of-Work, również przejdzie na Proof-of-Stake podczas nadchodzącej aktualizacji Ethereum 2.0. W mechanizmie Proof-of-Work, aby rozwiązać równanie, trzeba poświęcić zasoby w postaci energii elektrycznej, sprzętu i mocy obliczeniowej. W mechanizmie konsensusu Proof-of-Stake kupujesz „udział” w sieci, deponując swoje tokeny i stając się walidatorem.

Jeśli zachowujesz się nieuczciwie, Twój udział (lub jego część) zostaje spalony, co oznacza, że tracisz swoje środki w ramach kary. Proof-of-Stake ma ten sam model motywacyjny, w którym albo otrzymujesz nagrodę za blok, opłaty transakcyjne, albo oba. Oto ilustracja, która pozwoli zobrazować różnice pomiędzy Proof-of-Work a Proof-of-Stake:

proof of work vs proof of stake
Proof of Work vs Proof of Stake. Źródło: LeewayHertz

Proof-of-Stake ma wiele różnych wariantów. Jednym z nich jest Delegated Proof of Stake (DPoS), w którym „delegaci” są wybierani w procesie głosowania wśród użytkowników, posiadających udziały w sieci. Delegaci są odpowiedzialni za produkcję i ostateczność bloków. Jeśli delegat działa w złej wierze, użytkownicy mogą go odwołać i wyznaczyć nowego delegata.

Protokoły blockchain oparte na Proof-of-Stake mają większą przepustowość transakcji, ponieważ system nie opiera się na zasobach fizycznych lub wysokich kosztach infrastruktury. Czyni je to również bardziej przyjaznymi dla środowiska.

Proof of History

Proof of History jest stosunkowo nowym mechanizmem konsensusu wprowadzonym przez projekt Solana. Wykorzystuje on Weryfikowalną Funkcję Opóźnienia (Verifiable Delay Function), aby wszyscy uczestnicy sieci mogli osiągnąć konsensus w sprawie „czasu” w celu uniknięcia „zasady najdłuższego łańcucha”. Proof-of-History jest „zegarem” sieci i działa w połączeniu z algorytmem TowerBFT, który zapobiega złośliwym atakom na parametry czasowe. Kiedy walidatorzy w sieci głosują na określony blok, muszą otrzymać potwierdzenie od Proof-of-History, zanim będą mogli głosować na kolejny blok.

Konsensus w blockchainie jest ciągle rozwijającą się przestrzenią, ponieważ protokoły poszukują nowych i skutecznych sposobów na osiągnięcie ostateczności. Dwa najnowsze mechanizmy konsensusu to m.in. Proof of Authority i Proof of Burn. W przygotowaniu jest jednak jeszcze wiele innych.

Do czego po raz pierwszy użyto Blockchaina?

Przed publicznym uruchomieniem sieci głównej Bitcoina, technologia blockchain była jedynie tematem badań. Satoshi Nakamoto dał praktyczny przypadek użycia tej technologii poprzez uczynienie jej częścią większego protokołu, który teraz nazywamy protokołem blockchain.

Pierwszą dużą innowacją technologii blockchain był Bitcoin, którego celem była demokratyzacja waluty po kryzysie finansowym z 2008 roku. Bitcoin jest nową formą cyfrowego złota, czyli nową klasą aktywów do przechowywania wartości. Wraz z Bitcoinem, poznaliśmy pierwszą generację technologii blockchain – Blockchain 1.0. Jest to super bezpieczna rozproszona księga służąca do zapisu i transferu wartości.

Ethereum położyło podwaliny pod drugą generację technologii blockchain tzw. Blockchain 2.0. Może ona nie tylko przekazywać wartość, ale pozwala na wykonywanie smart kontraktów w celu budowania zdecentralizowanych aplikacji. Ta elastyczność otworzyła nową perspektywę dla zdecentralizowanych finansów (DeFi), umożliwiając wykorzystanie technologii do udzielania kredytów, pożyczek, stakingu i yield farmingu. W ciągu zaledwie kilku lat, DeFi stało się branżą wartą ponad 70 miliardów dolarów i rozwija się w znacznie szybszym tempie niż sam Bitcoin.

defi tvl
Całkowita zablokowana wartość w sektorze DeFi źródło: DefiPulse

W ostatnich latach technologia blockchain trafiła do przedsiębiorstw i instytucji, ponieważ dostrzegają one ogromną szansę w wykorzystaniu blockchaina do obniżenia kosztów i usprawnienia niektórych procesów biznesowych. Zaskakujące jest to, że technologia ta jest przyjmowana głównie przez tradycyjne instytucje finansowe, które dążą do usprawnienia procesów związanych z płatnościami i rozliczeniami transgranicznymi.

prognoza użycia bitcoina
Prognoza przypadków użycia technologii blockchain. Źródło: IDC

Historia blockchaina Bitcoina

Blockchain Bitcoina jest bardzo prosty, ale jednocześnie bardzo wydajny. Satoshi Nakamoto uruchomił sieć Bitcoina po kryzysie finansowym w 2008 roku. Podczas premiery, anonimowy twórca w bloku genezy zamieścił prostą wiadomość, którą możecie zobaczyć na poniższym obrazku. Ten moment można uznać za początek historii blockchaina Bitcoin.

Wiadomość umieszczona w bloku genezy przez Satoshiego Nakamoto
Wiadomość umieszczona w bloku genezy przez Satoshiego Nakamoto: „The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks”

Blockchain pierwotnej kryptowaluty nie zapewnia dużej elastyczności w zakresie budowania aplikacji na nim, ale posiada solidny model bezpieczeństwa ekonomicznego, który zabezpiecza sieć dzięki ogromnej mocy hashowania.

hash rate bitcoina
Rosnący hashrate Bitcoina. Źródło: The Block

Bitcoin to solidny pieniądz, który często jest też nazywany cyfrowym złotem. Ze względu na swój silny model bezpieczeństwa ekonomicznego, zdominował całą przestrzeń kryptowalutową i na dzień dzisiejszy posiada prawie 45% udziału w rynku kryptowalut. Aktualizacja Taproot, która została aktywowana w sieci Bitcoina w zeszłym miesiącu, jeszcze bardziej zwiększyła bezpieczeństwo i umożliwiła uruchamianie ograniczonych smart kontraktów.

Historia blockchaina Ethereum

Vitalik Buterin, jeden ze współzałożycieli Ethereum, chciał wprowadzić elastyczność do sieci BTC poprzez wprowadzenie smart kontraktów. Jednak ze względu na zasady konsensusu sieci Bitcoina, zdał sobie sprawę, że blockchain ten nie jest odpowiedni do uruchamiania aplikacji.

Młody programista uruchomił blockchain Ethereum w dniu 30 lipca 2015 roku. Sieć została zaprojektowana tak, aby można było na niej uruchamiać aplikacje. To dało początek nowym przypadkom użycia, które przyczyniły się do stworzenia branż takich jak m.in. zdecentralizowane finanse (DeFi) oraz niewymienne tokeny (NFT).

Główną innowacją blockchaina Ethereum była maszyna wirtualna Ethereum (EVM), która jest „Turing-complete”. Oznacza to, że może uruchomić dowolny program ogólnego przeznaczenia i pozwala na wykonywanie smart kontraktów bezpośrednio na blockchainie Ethereum. W przeciwieństwie do Bitcoina, sieć ETH przeszła kilka modernizacji i dała początek ekosystemowi zdecentralizowanych aplikacji (dApp).

ethereum defi dapps
Ethereum tworzy ekosystem zdecentralizowanych aplikacji. Źródło: The Block

Ze względu na ogromną użyteczność Ethereum wynikającą z jego stale rosnącego ekosystemu i popularności, opracowano szereg rozwiązań warstwy 2. Wszystko po to, aby wyeliminować ograniczenia Ethereum, takie jak wysokie koszty gazu i niska przepustowość transakcji. Ethereum wkrótce przejdzie na konsensus Proof-of-Stake w aktualizacji Ethereum 2.0. Oczekuje się, że modernizacja zapewni większą skalowalność i wydajność.

Podsumowanie

Technologia Blockchain zadebiutowała publicznie w styczniu 2009 r. wraz z Bitcoinem, zapewniając środki dla zdecentralizowanej, pozbawionej granic, wolnej i zaufanej wymiany wartości bez żadnego banku lub centralnego pośrednika. Blockchain zakłócił sektor walutowy, a teraz zakłóca różne branże poprzez wprowadzenie nowej formy „cyfrowego zaufania”. Blockchain jest bez wątpienią nową formą zarówno internetu, jak i pieniądza.

Historia technologii blockchain

Dodaj komentarz