Co to blockchain?

Czym jest blockchain? Jaką rolę odgrywa w bitcoinie i kryptowalutach oraz w jaki sposób może mieć rewolucyjny wpływ na wiele aspektów codziennego życia, administracji publicznej i gospodarki? W tym poradniku odpowiadamy na te pytania oraz wyjaśniamy jak działa jedna z najważniejszych technologii informatycznych przyszłości.

Co to jest blockchain?

Blockchain to:

• technologia informatyczna umożliwiająca zapis danych, których po wprowadzeniu nie da się zmienić,
• rozproszony rejestr - każdy blockchain składa się z wielu kopii, które są automatycznie aktualizowane,
• wynalazek wykorzystany po raz pierwszy w 2009 roku w kryptowalucie bitcoin. 

Blockchain (z ang. łańcuch bloków) jest technologią związaną z rejestrowaniem danych. W przypadku bitcoina i innych kryptowalut pełni rolę spisu wszystkich transakcji oraz stanu posiadania. Jest cyfrową księgą, do której każdy może zajrzeć, ale nikt nie jest w stanie zmieniać raz zapisanych w niej danych. W ten sposób osoby, które nie znają się wzajemnie i sobie nie ufają, mogą zawierać przez Internet całkowicie pewne umowy i transakcje. Dane w blockchainie są zapisywane chronologicznie w zbiorach przypominających kolejne kartki w segregatorze, czyli w blokach. Bloki łączą się ze sobą w nierozerwalny łańcuch dzięki wykorzystaniu kryptografii.  

Jak działa blockchain?

Blockchain stanowi przykład sieci internetowej o architekturze Peer-to-Peer, która nie wymaga centralnych komputerów lub serwerów. Jest to rozproszony system, który utrzymują węzły (nodes). W blockchainach publicznych, do których należy protokół bitcoina, węzłami są użytkownicy sieci, których komputery odpowiadają za utrzymywanie rejestru, zatwierdzanie i księgowanie transakcji. Każda osoba posiadająca, podłączony do Internetu, komputer może uruchomić własny węzeł. Dzięki temu bitcoin i inne kryptowaluty nie potrzebują pośredników ani centralnych podmiotów, które odpowiadałyby za ich działanie. W takim układzie żaden z uczestników sieci nie ma specjalnego statusu, poczynając od twórcy bitcoina o pseudonimie Satoshi Nakamoto, a kończąc na współczesnych użytkownikach tej kryptowaluty. Istnieją jednak także blockchainy prywatne, w których działanie sieci spoczywa na rozproszonych węzłach znajdujących się pod kontrolą pojedynczego podmiotu lub wybranych osób. Za przykład może posłużyć oparty na tej technologii rejestr sprzedawanych produktów stworzony na potrzeby określonej spółki.

Działania blockchaina bitcoina - krok po kroku

Sama nazwa blockchain, czyli łańcuch bloków mówi wiele o sposobie działania tej technologii. Bez wdawania się we wszystkie zawiłości techniczne omówimy jak funkcjonuje ona na przykładzie bitcoina:

• Informacje są zapisywanie w blokach - jest to metaforyczna kartka w segregatorze, który zawiera całą historię transakcji oraz stan posiadania wszystkich użytkowników bitcoina. 
• Gdy w bloku (na stronie) zostanie zapisana cała przestrzeń, jest on pieczętowany i trafia do segregatora (w blockchainie bitcoina w bloku mieści się zapis 4000 transakcji, a jego rozmiar to 1 mb). Zapieczętowany, dzięki funkcji haszującej, blok staje się ogniwem łańcucha. 
• Każdy kolejny blok jest związany z poprzednim, w ten sposób łańcuch staje się dłuższy, ogniwa są połączone, bloków nie da się się od siebie oderwać, co byłoby konieczne aby wprowadzić w nich zmian.
• Identyczne kopie łańcucha znajdują się we wszystkich węzłach sieci. Są one nieustannie aktualizowane (przedłużane o nowe ogniwa).
• Blockchain działa podobnie jak segregator - by wyjąć (i podmienić) konkretną kartkę, trzeba by było najpierw wyciągnąć te z wierzchu. Każdy blok jest zaszyfrowany i “stoją na nim” kolejne bloki. W związku z tym - nie da się wprowadzić zmian w już zapisanych transakcjach.
• Potwierdzanie prawidłowości transakcji jest możliwe dzięki algorytmowi konsensusu. W przypadku bitcoina jest nim algorytm górniczy - Proof-of-Work (PoW) W takim układzie, potwierdzaniem transakcji zajmują się uczestnicy sieci, udostępniający moc obliczeniową swoich komputerów, która zostaje zaprzęgnięta do rozwiązania trudnej matematycznej łamigłówki. Jeśli rozwiązanie pasuje do reszty łańcucha (bloki łączą się ze sobą) oznacza to, że znajdujące się w bloku transakcje są prawidłowe. Blok staje się kolejnym ogniwem łańcucha, a osoba, która znalazła rozwiązanie jako pierwsza zostaje nagrodzona przez system. W ten sposób generowane są nowe bitcoiny, dzięki czemu przedstawiony proces nazywa się kopaniem, a osoby, które w nim uczestniczą - górnikami.

Tak działa blockchain. Są w nim informacje o wszystkim co zaszło w sieci. Każda próba oszustwa jest błyskawicznie wykrywana i odrzucana przez węzły. Rejestr jest dostępny dla wszystkich zainteresowanych. Ponieważ kolejne ogniwa tworzą łańcuch, logiczne jest, że właściwy blockchain jest najdłuższy - zawiera spis wszystkich transakcji od początku stworzenia sieci.

Jakie są zastosowania technologii blockchain? Do czego przyda nam się blockchain?

Kryptowaluty stanowią pierwsze zastosowanie technologii blockchain. W ich przypadku pełni ona rolę cyfrowej księgi rachunkowej, czyli wielkiego wykazu wszystkich transakcji i jest podstawą ich działania. Blockchain może być także niezwykle przydatny w każdej innej dziedzinie gdzie potrzebujemy mieć pewność, że przedstawione dane nie kłamią. Dzięki swojej strukturze jest to jeden z najbezpieczniejszych systemów do ich przechowywania. Lepszy niż archiwa, sejfy i każda inna fizyczna skrytka, serwer lub chmura. Dzięki niemu możliwe jest przechowywanie tysięcy kopii rejestru, rozproszonych po całym świecie. Sprawia to, że tego rodzaju baza danych jest odporna na próby fałszerstwa lub zniszczenia.

Technologię Blockchain można wykorzystać m.in. do:

• obiegu i przechowywania dokumentów: tworzenia bezpiecznych archiwów dla dokumentacji medycznej, administracji publicznej, faktur, danych osobowych, dyplomów uczelni, itd. itp.
• potwierdzania własności: akty posiadania, nieruchomości, prawa autorskie, 
• usprawniania i lepszego zarządzania procesami produkcyjnymi poprzez śledzenie łańcuchów dostaw, drogi towarów oraz zużycia surowców,
• operacji finansowych i handlowych każdego rodzaju: księgowania umów oraz transakcji, przeprowadzania transferów pieniężnych, obiegu akcji,
• w dziennikarstwie - informacje publikowane na portalu zbudowanych w oparciu o technologię blockchain byłyby niemożliwe do usunięcia oraz istniałaby pewność co do ich źródła i daty publikacji.

Podsumowywując: blockchain jest szansą dla każdego obszaru, gdzie ważna jest przejrzystość i sprawny obieg informacji przy minimalizacji kosztów. Mamy do czynienia ze świeżą technologią: wciąż rozwijaną, adaptowaną i testowaną. Przypuszczalnie pojawią się nowe rozwiązania. 

Dr hab. Krzysztof Piech na temat technologii blockchain:

Blockchain to coś w rodzaju rozproszonego arkusza Exela - taki Google Spreadsheet, gdzie każdy zapisuje ile jest komu winien, ale nikt nie może sfałszować rozliczeń. Dzięki temu możemy mieć wiarygodną informację o tym kto co ma, ale to tylko wstęp. Zamiast stanu rozliczeń wyobraźmy sobie taki system do przechowywania dokumentów albo do liczenia głosów oddanych w wyborach, a może do przechowywania papierów wartościowych, aktów własności, albo patentów...  Blockchain to system rozliczeniowy. Niektórzy mówią złośliwie - rozproszona baza danych, sprowadzając rolę blockchaina tylko do bycia jej kolejnym rodzajem. Blockchain to coś więcej. Coś co wnosi bardzo wiele nowości. Można dzięki niemu zdecentralizować prawie wszystko.  Popatrzmy jak zmieniła się bankowość. Kiedyś urzędnik bankowy w imieniu klienta dokonywał za niego transakcje: pokwitował przyjęcie gotówki, wykonał przelew. Teraz logujemy się do bankowości mobilnej z komputera albo z komórki i robimy to sami. W tę stronę zmierza świat. Dzięki blockchainowi będziemy równie łatwo głosowali w wyborach, przesyłali pieniądze (tylko bez banku), robili całą masę innych dziwnych rzeczy. Blockchain to przepływ wartości. Jako ludzie będziemy mieć więcej praw, swobody i możliwości niż byli sobie w stanie, w przeszłości, wyobrazić filozofowie. W tym kierunku to zmierza i to jest świetne, bo żyjemy w naprawdę ciekawych czasach.