Jak działa technologia blockchain krok po kroku

Blockchain to zdecentralizowana i rozproszona baza danych. Technologia blockchain jest zatem nowym sposobem zapisu informacji o transakcjach, które przedstawiane są w postaci następujących po sobie bloków, z których wszystkie kolejne bloki są ze sobą połączone za pomocą hasha. W ten sposób tworzy się łańcuch bloków (ang. blockchain), który gwarantuje unikalność, niezmienność, bezpieczeństwo i ostateczność zapisanych informacji. Te cechy technologii blockchain sprawiają, że jest ona coraz częściej stosowana w biznesie. Warto zatem przyjrzeć się, jak ta technologia działa w praktyce od strony technicznej.

Transakcje i bloki

Najważniejszym elementem technologii blockchain jest transakcja, czyli akt przekazania pewnej cyfrowej wartości z jednego adresu na drugi. Adresy są publicznie znane, ale jednocześnie anonimowe w tym sensie, że nie zawierają żadnego odniesienia do ich rzeczywistego właściciela. Rodzaj transakcji dokonywanych za pomocą określonego systemu opartego na technologii blockchain zależy od jego przeznaczenia - przykładowo w kontekście kryptowalut transakcją będzie przekazanie określonej ilości kryptowaluty z jednego adresu na drugi. Transakcje są podstawowym elementem każdego blockchaina, który w swojej istocie jest rejestrem wszystkich transakcji zrealizowanych w danym ekosystemie. Informacja o każdej transakcji jest dostępna dla wszystkich zainteresowanych, dzięki czemu niemożliwa jest jakakolwiek ingerencja w łańcuch transakcji. Każda transakcja zawiera co najmniej trzy informacje: adres nadawcy, adres odbiorcy oraz określenie przekazywanej cyfrowej wartości w kategoriach ilościowych.

Każda zawarta transakcja jest następnie weryfikowana przez górników (ang. miners), czyli osoby utrzymujące bazę danych wszystkich transakcji mających miejsce w danym ekosystemie. Weryfikacja odbywa się przy użyciu zdefiniowanych przez twórcę danego blockchaina metod kryptograficznych, za pomocą których umieszcza się transakcję w bloku. Poziom skomplikowania problemów matematycznych używanych do weryfikacji transakcji, a tym samym tworzenia nowych bloków, dostosowywany jest zwykle do ilości mocy obliczeniowej dostępnej w danej chwili w ramach ekosystemu.

Po udanej weryfikacji nowy blok jest dołączany do łańcucha bloków i transakcja jest uznawana przez społeczność za dokonaną. Weryfikacja dokonania transakcji i ujmowanie ich w bloki łączy się zwykle z wynagrodzeniem, które stanowi motywację finansową do udostępnienia mocy obliczeniowej na potrzeby danego ekosystemu. W ten sposób powstaje łańcuch bloków, który w sposób jednoznaczny określa aktualny stan posiadania pewnej cyfrowej wartości.

Warto podkreślić, że pojęcie cyfrowej wartości należy rozumieć abstrakcyjnie. Blok może być zatem nośnikiem dowolnego rodzaju danych. Można sobie na przykład wyobrazić sieć blockchain składającą się z bloków zawierających jedną transakcję polegającą na zapisaniu pełnej treści powieści "Lalka" Bolesława Prusa. Czy taki blockchain byłby użyteczny? Prawdopodobnie nie. Czy możliwe jest jego stworzenie? Jak najbardziej.

Działanie blockchaina na przykładzie Bitcoina

Najpowszechniejszym obecnym zastosowaniem technologii blockchain są kryptowaluty, w których transakcje polegają na przekazaniu pewnej ilości kryptowaluty z jednego adresu na drugi. Zbiór takich transakcji jest następnie ujmowany w bloki i dołączany do łańcucha bloków, przez co transakcje stają się co do zasady ostateczne i nieodwracalne.

Sposób działania sieci blockchain łatwo jest zrozumieć na przykładzie Bitcoina. Pierwszy blok, czyli technicznie blok nr 0 w sieci Bitcoin został wydobyty 3 stycznia 2009 roku o godzinie 19.15 GMT+1. Wynagrodzenie za obliczenie rezultatu funkcji hashującej dla tego bloku wyniosło 50 BTC. Pierwszy hash potwierdził tylko jedną transakcję, która polegała na przyznaniu wynagrodzenia za jego obliczenie. Jako że był to pierwszy blok, suma innych transakcji była równa 0 BTC, a rozmiar całego łańcucha (zawierającego w tamtym momencie tylko jeden blok) wynosił ówcześnie 285 bajtów.

Warto podkreślić, że trudność jest zmienna w czasie i zależna od łącznej mocy obliczeniowej wszystkich osób wydobywających kryptowalutę w danym momencie. Przy każdym nowym bloku określa ją współczynnik matematyczny, który dla bloku nr 0 wynosił 1. Protokół Bitcoina został zaprojektowany w taki sposób, aby nowy blok był tworzony co 10 minut, a zatem na pełne potwierdzenie każdej transakcji trzeba zwykle chwilę poczekać. Jako że kolejne bloki w łańcuchu są ze sobą połączone hashami, odwrócenie transakcji wymaga zmiany wszystkich bloków następujących po bloku potwierdzającym zawarcie danej transakcji. Dla Bitcoina przyjmuje się, że jest to obliczeniowo nierealne po dołączeniu 6 kolejnych bloków, a więc po upływie 1 godziny.

Dla porównania, warto zerknąć na parametry bardziej aktualnego bloku, czyli na przykład bloku nr 702582 wydobytego 28 września 2021 roku o godz. 16.25 GMT+1. Ten blok potwierdził 2648 transakcji o łącznej wartości ponad 15 700 BTC. Jednocześnie wynagrodzenie za jego wydobycie było równe 6.25 BTC (ośmiokrotnie mniej niż w przypadku bloku nr 0), a jego rozmiar wyniósł ponad 1,5 MB. Był to jednocześnie 702581. blok, który potwierdził prawdziwość pierwszego bloku.

źródło: inwestujfinanse.pl