Co to jest blockchain? Kompletny przewodnik

Treść

1. Łańcuch bloków 101

2. Jak działa blockchain?

3. Do czego służy blockchain?

Rozdział 1 – Blockchain 101

Treść

• Co to jest blockchain?

• W jaki sposób bloki są połączone?

• Blockchainy i decentralizacja

• Problem generałów bizantyjskich

• Dlaczego blockchainy powinny być zdecentralizowane?

• Co to jest sieć P2P?

• Czym są węzły w łańcuchu bloków?

• Publiczne a prywatne łańcuchy bloków

• W jaki sposób przeprowadzane są transakcje?

• Jak dokonywać transakcji Bitcoin

  • Jak wypłacić Bitcoin z Binance

  • Jak wysłać Bitcoin z portfela Trust do Electrum

• Kto wynalazł blockchain?

• Plusy i minusy technologii blockchain

  • Plusy

  • Cons

Co to jest blockchain?

Blockchain to specjalny rodzaj bazy danych. Być może słyszałeś także termin „technologia księgi rozproszonej” (lub DLT). W wielu przypadkach mają na myśli to samo.

Blockchain ma pewne unikalne właściwości. Istnieją zasady dodawania danych i raz zapisane dane są prawie niemożliwe, aby je zmienić lub usunąć.

Dane są z czasem dodawane do struktur zwanych blokami. Każdy blok jest zbudowany na bazie poprzedniego i zawiera informację związaną z poprzednim. Taki system został stworzony z myślą, aby każdy użytkownik po obejrzeniu skrajnego bloku mógł w łatwy sposób sprawdzić poprawność jego kolejności. Jeśli przejdziemy całą drogę wzdłuż „łańcucha”, dotrzemy do pierwszego bloku zwanego blokiem genezy.

Dla analogii załóżmy, że masz arkusz kalkulacyjny z dwiema kolumnami. W pierwszej komórce pierwszego wiersza umieszczasz dane, które chcesz zapisać.

Dane w pierwszej komórce są konwertowane na dwuliterowy identyfikator, który następnie zostanie użyty jako część następnego wejścia. W tym przykładzie do wypełnienia kolejnej komórki w drugim wierszu należy zastosować dwuliterowy identyfikator KP (defKP). Oznacza to, że jeśli zmienisz pierwsze wejście (abcAA), we wszystkich pozostałych komórkach otrzymasz inną kombinację liter.

Baza danych, w której każdy rekord jest powiązany z ostatnim.

Jeśli spojrzysz na linię 4, naszym ostatnim identyfikatorem jest TH. Pamiętasz, jak mówiliśmy, że nie możesz cofnąć ani usunąć wpisów? Dzieje się tak dlatego, że w dużym systemie członków korzystających z tego samego zestawu spójnych danych możesz powiadomić wszystkich, że dokonałeś już zmian w tabeli, ale większość może po prostu zignorować Twoją próbę zmiany całej struktury danych.

Załóżmy, że zmienisz dane w pierwszej komórce — otrzymasz inny identyfikator, co oznacza, że ​​drugi blok będzie zawierał inne dane, co doprowadzi do innego identyfikatora w wierszu 2 i tak dalej. TH jest zasadniczo produktem wszystkich poprzednich informacji.

W jaki sposób bloki są połączone?

To, co omówiliśmy powyżej w przypadku naszych dwuliterowych identyfikatorów, jest uproszczoną analogią tego, w jaki sposób łańcuch bloków wykorzystuje funkcje skrótu. Haszowanie to klej spajający bloki. Polega ona na tym, że bierzemy dane dowolnej wielkości i przepuszczamy je przez funkcję matematyczną, aby otrzymać wynik (hash) zawsze tej samej długości.

Hashe używane w blockchainach są interesujące, ponieważ prawdopodobieństwo, że znajdziesz dwie części danych, które dadzą ten sam wynik, jest astronomicznie małe. Podobnie jak w przypadku powyższych identyfikatorów, każda niewielka modyfikacja danych wejściowych spowoduje wygenerowanie zupełnie innego wyniku.

Zilustrujmy SHA256, funkcję szeroko stosowaną w Bitcoinie. Jak widać, nawet zmiana wielkości liter wystarczy, aby całkowicie zaszyfrować dane wyjściowe.

Fakt, że nie są znane żadne konflikty z SHA256 (czyli dwa różne wejścia dające nam ten sam wynik) jest niezwykle cenny w kontekście blockchainów. Oznacza to, że każdy blok może odwoływać się do poprzedniego, łącznie z jego skrótem, a każda próba edycji starszych bloków będzie natychmiast widoczna.

Każdy blok zawiera odcisk poprzedniego.

Blockchainy i decentralizacja

Wyjaśniliśmy podstawową strukturę blockchain. Kiedy jednak słyszysz, jak ludzie mówią o technologii blockchain, najprawdopodobniej mają na myśli nie tylko samą bazę danych, ale także ekosystemy zbudowane wokół łańcuchów bloków. 

Jako samodzielne struktury danych, łańcuchy bloków są naprawdę przydatne tylko w zastosowaniach niszowych. Interesujące staje się, gdy używamy ich jako narzędzi do wzajemnej koordynacji. W połączeniu z innymi technologiami i teorią gier, blockchain może działać jako rozproszona księga, która nie jest przez nikogo kontrolowana.

Oznacza to, że nikt nie ma prawa edytować zapisów poza regulaminem systemu (więcej o zasadach w dalszej części). W tym sensie można postawić tezę, że rejestr należy jednocześnie do wszystkich: uczestnicy ustalają, jak on wygląda w danym momencie.

Problem generałów bizantyjskich

Prawdziwym problemem stojącym na drodze systemu takiego jak opisany powyżej jest tak zwany Problem Bizantyjskich Generałów. Wynaleziony w latach 80. XX wieku, opisuje dylemat, w którym izolowani aktorzy muszą się komunikować, aby koordynować swoje działania. Dylemat ten polega na tym, że kilku generałów armii otacza miasto i decyduje, czy je zaatakować. Generałowie mogą komunikować się wyłącznie za pośrednictwem komunikatora. 

Każdy musi zdecydować, czy zaatakować, czy wycofać się. Nie ma znaczenia, czy zaatakują, czy się wycofają, najważniejsze jest, aby wszyscy generałowie podjęli jedną decyzję. Jeśli zdecydują się zaatakować, odniosą sukces tylko wtedy, gdy wykonają ruch w tym samym czasie. Jak więc możemy zapewnić, że im się to uda? 

Oczywiście mogli komunikować się za pośrednictwem komunikatora. Ale co by było, gdyby posłaniec został przechwycony i wiadomość zmieniona z „atakujemy o świcie” na „atakujemy dziś wieczorem”? Co by było, gdyby jeden z generałów celowo wprowadził w błąd pozostałych, aby zostali pokonani?

Wszyscy generałowie pomyślnie atakują (po lewej). Kiedy jeden się wycofuje, inni atakują i zostają pokonani (po prawej).

Potrzebujemy strategii umożliwiającej osiągnięcie konsensusu, nawet jeśli uczestnicy staną się złośliwi lub wiadomości zostaną przechwycone. Brak możliwości utrzymania bazy danych nie jest sytuacją zagrażającą życiu, jak atak na miasto bez posiłków, ale obowiązuje ta sama zasada. Jeśli nie ma nikogo, kto mógłby monitorować blockchain i przekazywać użytkownikom „poprawne” informacje, wówczas użytkownicy muszą mieć możliwość komunikowania się ze sobą.

Aby przezwyciężyć potencjalną awarię jednego (lub większej liczby) użytkowników, mechanizmy blockchain muszą być starannie zaprojektowane, aby były odporne na takie awarie. System, który może to osiągnąć, nazywany jest „bizantyjskim konsensusem ogólnym”. Jak wkrótce się przekonamy, algorytmy konsensusu służą do egzekwowania nadrzędnych zasad.

Dlaczego blockchainy powinny być zdecentralizowane?

Oczywiście możesz samodzielnie zarządzać blockchainem. Ale otrzymasz bazę danych, która jest nieporęczna w porównaniu z lepszymi alternatywami. Jego prawdziwy potencjał można wykorzystać w środowisku zdecentralizowanym, czyli takim, w którym wszyscy użytkownicy są równi. Zatem blockchain nie może zostać usunięty ani przejęty przez atakujących. Jest to jedyne źródło prawdy, które każdy może zobaczyć.

Co to jest sieć P2P?

Sieć P2P (peer-to-peer) to poziom użytkowników (lub generałów w naszym poprzednim przykładzie). Nie ma administratora, więc zamiast dzwonić do centralnego serwera za każdym razem, gdy użytkownik chce podzielić się informacjami z innym użytkownikiem, wysyła je bezpośrednio do swoich współpracowników. 

Rozważ poniższy wykres. Po lewej stronie znajduje się scentralizowana struktura, w której uczestnik A musi wysłać wiadomość przez serwer, aby dostarczyć ją uczestnikowi F. Jednak po prawej stronie wszyscy uczestnicy są połączeni bezpośrednio, bez żadnego pośrednika.

Sieć scentralizowana (po lewej) i zdecentralizowana (po prawej).

Zwykle serwer przechowuje wszystkie informacje potrzebne użytkownikom. Kiedy uzyskujesz dostęp do Akademii Binance, prosisz jej serwery o dostarczenie Ci wszystkich artykułów. Jeśli witryna ulegnie awarii, nie będziesz mógł ich zobaczyć. Jeśli jednak pobrałeś całą zawartość, będziesz mógł uzyskać do niej dostęp na swoim komputerze bez wysyłania prośby do Binance Academy. 

Zasadniczo to właśnie robi każdy użytkownik z blockchainem: cała baza danych jest przechowywana na jego komputerze. Jeśli ktoś opuści sieć, pozostali użytkownicy nadal będą mogli uzyskać dostęp do blockchainu i wymieniać między sobą informacje. Po dodaniu nowego bloku do łańcucha dane są rozprowadzane w sieci, dzięki czemu każdy może zaktualizować własną kopię księgi.

Koniecznie sprawdź Poradnik sieci P2P, aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje na temat tego typu sieci.

Czym są węzły w łańcuchu bloków?

Węzły to po prostu maszyny podłączone do sieci. Węzły przechowują kopie łańcucha bloków i wymieniają informacje z innymi maszynami. Użytkownicy nie muszą ręcznie obsługiwać tych procesów. Zwykle wystarczy pobrać i uruchomić oprogramowanie blockchain, a cała reszta zostanie wykonana automatycznie.

Powyższe opisuje, czym jest węzeł, ale ta definicja może dotyczyć także innych użytkowników, którzy w jakikolwiek sposób wchodzą w interakcję z siecią. Na przykład w kryptowalutach prosty portfel na telefonie nazywa się węzłem lite. 

Publiczne a prywatne łańcuchy bloków

Jak zapewne wiesz, Bitcoin położył podwaliny pod rozwój branży blockchain do tego, czym jest dzisiaj. Odkąd Bitcoin zaczął pozycjonować się jako prawdziwy aktyw finansowy, innowatorzy zaczęli myśleć o potencjale leżącej u jego podstaw technologii w innych obszarach. Doprowadziło to do tego, że blockchain jest badany pod kątem niezliczonych zastosowań poza finansami.

Bitcoin jest tym, co nazywamy publicznym łańcuchem bloków. Oznacza to, że każdy może przeglądać na nim transakcje, a aby dołączyć, wystarczy połączenie z Internetem i niezbędne oprogramowanie. Ponieważ nie ma innych wymagań dotyczących uczestnictwa, możemy nazwać to środowiskiem włączającym (bez pozwoleń).

Natomiast istnieją inne typy łańcuchów bloków zwane prywatnymi łańcuchami bloków. Systemy te ustalają zasady dotyczące tego, kto może widzieć łańcuch bloków i wchodzić z nim w interakcję. Dlatego nazywamy je środowiskami ekskluzywnymi. Choć prywatne łańcuchy bloków mogą na pierwszy rzut oka wydawać się zbędne, mają one kilka ważnych zastosowań – głównie w przedsiębiorstwach.

Więcej informacji na ten temat można znaleźć w artykule „Jaka jest różnica między blockchainami publicznymi, prywatnymi i konsorcjum?”

Chcesz zacząć handlować kryptowalutą? Kup Bitcoin na Binance!

W jaki sposób przeprowadzane są transakcje?

Jeśli Alicja chce zapłacić Bobowi przelewem bankowym, informuje o tym swój bank. Załóżmy dla uproszczenia, że ​​obie strony korzystają z tego samego banku. Bank przed aktualizacją swojej bazy danych sprawdza, czy Alicja posiada środki na realizację transakcji (np. -50 USD dla Alicji, +50 USD dla Boba).

Nie różni się to zbytnio od tego, co dzieje się z blockchainem. W końcu to także baza danych. Kluczowa różnica polega na tym, że nie ma jednej strony, która sprawdza i aktualizuje saldo. Wszystkie węzły powinny to zrobić. 

Jeśli Alicja chce wysłać Bobowi 5 BTC, wysyła o tym wiadomość do sieci. Nie zostanie on od razu dodany do blockchaina – będzie widoczny dla węzłów, ale aby transakcja została zatwierdzona, należy podjąć inne działania. Zobacz artykuł „W jaki sposób dodaje się bloki do blockchainu?”

Po dodaniu tej transakcji do łańcucha bloków wszystkie węzły zobaczą, że miała ona miejsce. Zaktualizują swoją kopię łańcucha bloków, aby to odzwierciedlić. Teraz Alicja nie może wysłać Carol tych samych 5 BTC (podwójne wydanie), ponieważ sieć wie, że wydała je już we wcześniejszej transakcji.

Nie ma koncepcji nazw użytkowników i haseł – kryptografia klucza publicznego służy do potwierdzania własności środków. Przede wszystkim, aby otrzymać środki, Bob musi wygenerować klucz prywatny. To po prostu bardzo długa losowa liczba znaków, której praktycznie nikt nie może odgadnąć, nawet mając do dyspozycji setki lat. Jeśli jednak powie komuś swój klucz prywatny, użytkownicy ci będą mogli udowodnić własność jego środków (i dlatego Bob je wyda). Dlatego ważne jest, aby zachował to w tajemnicy.

Jednakże Bob może uzyskać klucz publiczny ze swojego klucza prywatnego. Może następnie przekazać klucz publiczny komukolwiek, ponieważ przeprojektowanie go w celu uzyskania klucza prywatnego jest praktycznie niemożliwe. W większości przypadków wykona inną operację (taką jak hashowanie) na kluczu publicznym, aby uzyskać adresy publiczne.

Poda Alicji publiczny adres, aby wiedziała, gdzie wysłać pieniądze. Tworzy transakcję, która mówi: przekaż te środki na ten adres publiczny. Następnie, aby udowodnić sieci, że nie próbuje wydawać cudzych środków, Alicja generuje podpis cyfrowy przy użyciu swojego klucza prywatnego. Każdy może wziąć podpisaną wiadomość Alicji, porównać ją z jej kluczem publicznym i z całą pewnością stwierdzić, że ma prawo wysłać te środki Bobowi.

Jak dokonywać transakcji Bitcoin

Aby zilustrować, w jaki sposób można dokonywać transakcji Bitcoin, wyobraźmy sobie dwa różne scenariusze. Pierwsza ma miejsce, gdy wypłacasz Bitcoin z Binance, a druga, gdy wysyłasz środki ze swojego TrustWallet do portfela Electrum.

Jak wypłacić Bitcoin z Binance

1. Zaloguj się do swojego konta Binance. Jeśli nie masz jeszcze BTC, zapoznaj się z naszym przewodnikiem Jak kupić BTC.

2. Najedź kursorem na „Portfel” i wybierz „Wyróżnij portfel”.

3. Kliknij przycisk „Usuń” na pasku bocznym po lewej stronie.

4. Wybierz monetę, którą chcesz wypłacić, w tym przypadku BTC.

5. Skopiuj adres, na który chcesz wypłacić swoje Bitcoiny i wklej adres BTC odbiorcy.

6. Wpisz kwotę, którą chcesz wypłacić.

7. Kliknij „Wyślij”.

8. Wkrótce otrzymasz e-mail z potwierdzeniem. Dokładnie sprawdź poprawność adresu. Jeśli wszystko się zgadza, potwierdź transakcję w mailu.

9. Poczekaj, aż transakcja przejdzie przez blockchain. Możesz śledzić jego status w zakładce Historia wpłat i wypłat lub za pomocą Eksploratora bloków.

Jak wysłać Bitcoin z portfela Trust do Electrum

W tym przykładzie wyślemy BTC z Trust Wallet do Electrum.

1. Otwórz aplikację Trust Wallet.

2. Kliknij swoje konto Bitcoin.

3. Kliknij „Wyślij”.

4. Otwórz swój portfel Electrum.

5. Przejdź do zakładki „Odbierz” w Electrum i skopiuj adres.

Alternatywnie możesz wrócić do Trust Wallet i kliknąć ikonę [–], aby zeskanować kod QR prowadzący do Twojego adresu Electrum.

6. Wklej swój adres Bitcoin w polu „Adres odbiorcy” w portfelu zaufania.

7. Wprowadź kwotę.

8. Jeśli wszystko się zgadza, potwierdź transakcję.

9. Wszystko jest gotowe! Poczekaj, aż transakcja zostanie potwierdzona na blockchainie. Możesz śledzić jego status, kopiując swój adres do Eksploratora bloków.

Chcesz zacząć handlować kryptowalutą? Kup Bitcoin na Binance!

Kto wynalazł blockchain?

Technologia Blockchain powstała w 2009 roku wraz z wprowadzeniem na rynek Bitcoina, pierwszego i najpopularniejszego blockchaina. Jednak jego twórca, występujący pod pseudonimem Satoshi Nakamoto, czerpał inspirację z wcześniejszych technologii i propozycji.

Blockchainy szeroko wykorzystują funkcje skrótu i ​​kryptografię, które istniały dziesiątki lat przed Bitcoinem. Co ciekawe, początki struktury blockchain sięgają wczesnych lat 90. XX wieku, chociaż używano jej po prostu do oznaczania dokumentów czasem, tak aby nie można było ich później zmienić.

Szczegółowe informacje można znaleźć w artykule „Historia Blockchain”.

Plusy i minusy technologii blockchain

Odpowiednio zaprojektowane blockchainy rozwiązują problem, z którym borykają się interesariusze z różnych branż, od finansów po rolnictwo. Sieć rozproszona ma wiele zalet w porównaniu z tradycyjnym modelem klient-serwer. Ale są też pewne wady.

Plusy

Jedną z bezpośrednich korzyści odnotowanych w „białej księdze Bitcoin” jest to, że płatności można przesyłać bez pośrednika. Kolejne blockchainy poszły jeszcze dalej, umożliwiając użytkownikom przesyłanie wszelkiego rodzaju informacji. Eliminacja kontrahentów oznacza mniejsze ryzyko dla zaangażowanych użytkowników i skutkuje niższymi opłatami, ponieważ pośrednik nie otrzymuje udziału.

Jak wspomnieliśmy wcześniej, publiczna sieć blockchain również ma charakter włączający – nie ma barier wejścia, ponieważ nie ma organu regulacyjnego. Jeśli potencjalny użytkownik będzie mógł połączyć się z Internetem, będzie mógł wchodzić w interakcję z innymi węzłami w sieci.

Wielu twierdzi, że najważniejszą cechą blockchainów jest ich wysoki poziom odporności na cenzurę. Aby spowodować awarię scentralizowanej usługi, osoba atakująca musi jedynie zaatakować serwer. Ale w sieci P2P każdy węzeł działa jako oddzielny serwer. 

System taki jak Bitcoin ma ponad 10 000 widocznych węzłów rozproszonych po całym świecie, co uniemożliwia nawet dysponującemu odpowiednimi zasobami atakującemu złamanie zabezpieczeń sieci. Należy zauważyć, że istnieje wiele ukrytych węzłów, które nie są widoczne dla szerszej sieci.

Ale są pewne powierzchowne zalety. Istnieje wiele konkretnych przypadków użycia, które można zaimplementować w blockchainach. Więcej na ten temat dowiesz się z artykułu „Jak wykorzystuje się blockchain?”

Cons

Blockchainy nie są panaceum na wszystkie problemy. Zoptymalizowane pod kątem korzyści opisanych w poprzedniej sekcji, brakuje im rozwoju w innych obszarach. Najbardziej oczywistą przeszkodą w masowej adopcji łańcuchów bloków jest to, że nie skalują się one zbyt dobrze.

Dotyczy to każdej sieci rozproszonej. Ponieważ wszyscy uczestnicy muszą się synchronizować, nowe informacje nie mogą być dodawane wystarczająco szybko, ponieważ węzły nie mogą za nimi nadążać. Dlatego programiści zwykle celowo ograniczają częstotliwość aktualizacji blockchain, aby zachować zdecentralizowanie systemu.

W przypadku użytkowników sieci może to objawiać się długimi okresami oczekiwania, jeśli zbyt wiele osób próbuje sfinalizować transakcję. Bloki mogą zawierać ograniczoną ilość danych i nie są natychmiast dodawane do łańcucha. Jeśli jest więcej transakcji, niż mieści się w bloku, wszelkie dodatkowe muszą poczekać na następny blok.

Inną możliwą wadą zdecentralizowanych systemów blockchain jest to, że nie można ich łatwo zaktualizować. Jeśli tworzysz własne oprogramowanie, możesz dodawać nowe funkcje według własnego uznania. Nie musisz współpracować z innymi ani prosić o pozwolenie na wprowadzenie zmian.

W środowisku z milionami użytkowników wprowadzanie zmian jest znacznie trudniejsze. Możesz zmienić niektóre ustawienia oprogramowania swojego węzła, ale spowoduje to rozłączenie z siecią. Jeśli zmodyfikowane oprogramowanie jest niekompatybilne z innymi węzłami, rozpoznają to i odmówią interakcji z Twoim węzłem.

Załóżmy, że chcesz zmienić regułę dotyczącą wielkości bloków (z 1 MB na 2 MB). Możesz spróbować wysłać ten blok do węzłów, z którymi jesteś połączony, ale tam obowiązuje zasada „nie akceptuj bloków większych niż 1 MB”. Jeśli otrzymają większy blok, nie uwzględnią go w swojej kopii blockchainu.

Jedynym sposobem na przeforsowanie zmian jest zaakceptowanie ich przez większość ekosystemu. Może minąć miesiące, a nawet lata intensywnych dyskusji na forach, zanim możliwe będzie skoordynowanie zmian w podstawowych łańcuchach bloków. Aby uzyskać szczegółowe informacje, zobacz artykuł „Hard forki i soft forki”.

Rozdział 2 - Jak działa blockchain?

Treść

• W jaki sposób bloki są dodawane do łańcucha bloków?

• Górnictwo (dowód pracy)

  • Plusy dowodu pracy

  • Wady dowodu pracy

• Стейкінг (Dowód stawki)

  • Plusy dowodu stawki

  • Wady dowodu stawki

• Inne algorytmy konsensusu

• Czy można anulować transakcję Bitcoin?

• Czym jest skalowalność blockchainu?

• Dlaczego blockchain wymaga skalowania?

• Co to jest fork blockchain?

  • Miękki widelec

  • Twardy widelec

W jaki sposób bloki są dodawane do łańcucha bloków?

Do tej pory rozmawialiśmy o wielu sprawach. Wiemy, że węzły są ze sobą połączone i przechowują kopie łańcucha bloków. Przekazują sobie nawzajem informacje o transakcjach i nowych blokach. Omówiliśmy już, czym są węzły, ale być może zastanawiasz się, w jaki sposób do łańcucha bloków dodawane są nowe bloki?

Nie ma jednego źródła, które mówiłoby użytkownikom, co mają robić. Ponieważ wszystkie węzły mają równą moc, potrzebny jest sprawiedliwy mechanizm decyzyjny określający, kto może dodawać bloki do łańcucha bloków. Potrzebujemy systemu, który sprawia, że ​​oszukiwanie użytkowników jest kosztowne, ale nagradza ich za uczciwość. Każdy rozsądny użytkownik będzie chciał działać ekonomicznie dla siebie.

Ponieważ sieć ma charakter inkluzywny, tworzenie bloków powinno być dostępne dla każdego. Protokoły często to zapewniają, wymagając od użytkownika udziału w grze, co wiąże się z pewnym ryzykiem. Umożliwi im to udział w tworzeniu bloku, a jeśli utworzy prawidłowy blok, zostanie nagrodzony.

Jeśli jednak spróbują oszukać system, reszta sieci się o tym dowie. Jakakolwiek stawka, którą górnik wniesie do sieci, zostanie utracona. Mechanizmy te nazywamy algorytmami konsensusu, ponieważ pozwalają one uczestnikom sieci osiągnąć konsensus co do tego, który blok powinien zostać dodany jako następny.

Górnictwo (dowód pracy)

Wydobywanie jest zdecydowanie najpopularniejszym algorytmem konsensusu. Wydobywanie wykorzystuje algorytm Proof of Work (PoW). Wiąże się to z poświęceniem przez użytkowników mocy obliczeniowej, aby spróbować rozwiązać problem opisany w protokole.

Zagadka wymaga od użytkowników zaszyfrowania transakcji i innych informacji zawartych w bloku. Aby jednak skrót został uznany za ważny, musi być mniejszy niż określona wartość. Ponieważ nie da się przewidzieć, jaki będzie ten lub inny wynik, górnicy muszą hashować nieco zmienione dane, dopóki nie znajdą prawidłowego rozwiązania.

Oczywiście wielokrotne hashowanie danych wymaga dużych zasobów obliczeniowych. W blockchainach Proof of Work stawką, jaką stawiają użytkownicy, są pieniądze zainwestowane w zakup urządzeń wydobywczych oraz energia elektryczna wykorzystywana do ich zasilania. Robią to w nadziei na otrzymanie nagrody za blok. 

Pamiętasz, jak wspominaliśmy, że uzyskanie oryginalnej wartości z hasha jest prawie niemożliwe, ale czy łatwo jest zweryfikować jej poprawność? Kiedy górnik wysyła nowy blok do reszty sieci, wszystkie pozostałe węzły wykorzystują go jako dane wejściowe funkcji mieszającej. Muszą jedynie przekazać jego skrót przez funkcję, aby upewnić się, że blok jest ważny i wydobywany zgodnie ze wszystkimi zasadami blockchain. Jeżeli tak nie jest, górnik nie zostanie nagrodzony i będzie marnował energię elektryczną.

Pierwszym blockchainem typu Proof of Work był Bitcoin. Od samego początku wiele innych łańcuchów bloków przyjęło mechanizm PoW.

Plusy dowodu pracy

• Niezawodność. Jak dotąd Proof of Work jest najbardziej dojrzałym algorytmem konsensusu, który zabezpiecza setki miliardów dolarów.

• Włączalność. Każdy może dołączyć do wydobycia lub po prostu uruchomić węzeł sprawdzający.

• Decentralizacja. Górnicy konkurują ze sobą w produkcji bloków, co oznacza, że ​​moc obliczeniowa nigdy nie jest kontrolowana przez jedną ze stron.

Wady dowodu pracy

• Wysoki koszt usługi. Górnictwo zużywa ogromne ilości energii elektrycznej.

• Wysoka bariera wejścia. W miarę jak coraz więcej górników przyłącza się do sieci, protokoły utrudniają zadanie wydobycia. Aby zachować konkurencyjność, użytkownicy muszą inwestować w lepszy sprzęt. To może zatrzymać wielu górników.

• Atak 51%. Chociaż wydobycie sprzyja decentralizacji, istnieje możliwość, że większość mocy obliczeniowej otrzyma pojedynczy górnik. Jeśli to zrobi, teoretycznie mógłby anulować transakcje i podważyć bezpieczeństwo blockchainu.

Стейкінг (Dowód stawki)

W systemach Proof of Work motywacją do uczciwego działania są pieniądze, które zapłaciłeś za komputery wydobywcze i prąd. Jeśli nie będziesz wydobywał bloków prawidłowo, nie otrzymasz zwrotu z inwestycji.

Dzięki Proof of Stake (PoS) nie ma żadnych kosztów zewnętrznych. Zamiast górników mamy walidatory oferujące bloki. Mogą używać normalnego komputera do tworzenia nowych bloków, ale aby uzyskać ten przywilej, muszą postawić na szali dużą część swoich środków. Stakowanie odbywa się za pomocą z góry określonej ilości natywnej kryptowaluty typu blockchain, zgodnie z zasadami każdego protokołu. 

Różne implementacje mają różne warianty, ale gdy walidator zacznie tyczyć swoje jednostki, może to być losowo wybrany protokół ogłaszający następny blok. Jeśli wykonają je poprawnie, otrzymają nagrodę. Alternatywnie może być kilku walidatorów, którzy zgadzają się na kolejny blok, a nagroda jest rozdzielana proporcjonalnie do środków postawionych przez każdego z nich.

„Czyste” łańcuchy bloków PoS są mniej powszechne niż łańcuchy bloków DPoS (Delegated Proof of Stake), które wymagają od użytkowników głosowania na węzły (świadków) w celu weryfikacji bloków całej sieci.

Ethereum, wiodący blockchain inteligentnych kontraktów, wkrótce przejdzie na Proof of Stake w ramach przejścia na ETH 2.0. 

Plusy dowodu stawki

• Zielony – w porównaniu do wydobycia PoW ślad węglowy PoS jest niezwykle mały. Staking eliminuje potrzebę operacji mieszania danych wymagających dużej ilości zasobów.

• Szybkie transakcje. Ponieważ nie ma potrzeby wydatkowania dodatkowej mocy obliczeniowej na dowolne zadania narzucone przez protokół, niektórzy zwolennicy PoS argumentują, że może to zwiększyć przepustowość transakcji.

• Stawianie nagród i odsetek. Nagrody za bezpieczeństwo sieci są wypłacane bezpośrednio posiadaczom tokenów, a nie górnikom. W niektórych przypadkach PoS umożliwia użytkownikom zarabianie pasywnego dochodu w postaci zrzutów lub odsetek, po prostu poprzez stakowanie swoich środków.

Wady dowodu stawki

• Nie w pełni przetestowany. Protokoły PoS nie zostały jeszcze przetestowane na dużą skalę. Mogą występować pewne niewykryte luki w jego implementacji lub kryptoekonomii.

• Plutokracja. Istnieją obawy, że systemy PoS stanowią ekosystem w postaci „bogaci stają się bogatsi”, gdyż walidatorzy z większym udziałem aktywów zwykle otrzymują więcej nagród.

• Nic nie jest zagrożone. W przypadku PoW użytkownicy mogą „obstawiać” tylko na jeden łańcuch, który ich zdaniem odniesie największy sukces. Podczas hard forku nie mogą licytować wielu monet o tej samej mocy mieszania. Jednakże walidatory w PoS mogą współpracować z wieloma łańcuchami przy niewielkim obciążeniu, co może powodować problemy ekonomiczne.

Inne algorytmy konsensusu

Proof of Work i Proof of Stake to najpopularniejsze algorytmy konsensusu, ale jest ich znacznie więcej. Niektóre z nich mają charakter hybrydowy i łączą w sobie elementy obu systemów, inne natomiast wykorzystują zupełnie inne metody. 

Nie będziemy ich szczegółowo omawiać, ale jeśli jesteś zainteresowany, zapoznaj się z poniższymi artykułami:

• Wyjaśnienie opóźnionego dowodu wykonania pracy

• Wyjaśnienie wynajętego dowodu porozumienia w sprawie udziałów

• Wyjaśnienie dowodu upoważnienia

• Wyjaśnienie dowodu poparzenia

Czy można anulować transakcję Bitcoin?

Blockchainy są z natury bardzo bezpiecznymi bazami danych. Ich nieodłączne właściwości sprawiają, że niezwykle trudno jest usunąć lub zmienić zapisane dane blockchain. Jeśli chodzi o Bitcoin i inne duże sieci, jest to prawie niemożliwe. Zatem po dokonaniu transakcji na blockchainie jest ona nieodwracalna.

Biorąc to pod uwagę, istnieje wiele różnych implementacji blockchain, a zasadniczą różnicą między nimi jest sposób, w jaki osiągają konsensus w sieci. Oznacza to, że w niektórych wdrożeniach stosunkowo niewielka grupa uczestników może zyskać w sieci wystarczającą moc, aby skutecznie odwracać transakcje. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku altcoinów działających w małych sieciach (z niskimi hashratami ze względu na słabą konkurencję w branży wydobywczej).

Czym jest skalowalność blockchainu?

Skalowalność Blockchain jest powszechnie używana jako ogólny termin odnoszący się do zdolności systemu Blockchain do zaspokojenia rosnącego popytu. Chociaż łańcuchy bloków mają pożądane właściwości (takie jak decentralizacja, odporność na cenzurę, niezmienność), mają swoją cenę.

W przeciwieństwie do systemów zdecentralizowanych, scentralizowana baza danych może działać z większą szybkością i przepustowością. Ma to sens, ponieważ nie ma potrzeby, aby tysiące węzłów rozproszonych po całym świecie synchronizowało się z siecią za każdym razem, gdy zmienia się zawartość. Nie dotyczy to jednak blockchainów. W rezultacie skalowanie jest od wielu lat przedmiotem ostrej debaty wśród twórców blockchain.

Zaproponowano lub wdrożono szereg różnych rozwiązań w celu złagodzenia niektórych niedociągnięć w wydajności łańcuchów bloków. Jednak obecnie nie ma jasnego, najlepszego podejścia. Prawdopodobnie trzeba będzie wypróbować wiele różnych rozwiązań, dopóki nie zostaną znalezione prostsze odpowiedzi na problem skalowalności.

Na szerszym poziomie pojawia się zasadnicze pytanie dotyczące skalowalności: czy powinniśmy poprawić wydajność samego łańcucha bloków (skalowanie w łańcuchu), czy też pozwolić na przeprowadzanie transakcji bez rozdęcia bazowego łańcucha bloków (skalowanie poza łańcuchem)? 

Obydwa mogą mieć oczywiste zalety. Rozwiązania umożliwiające skalowanie on-chain mogą polegać na zmniejszeniu rozmiaru transakcji lub nawet optymalizacji przechowywania danych w blokach. Z drugiej strony rozwiązania poza łańcuchem polegają na grupowaniu transakcji z głównego łańcucha bloków i dodawaniu ich później. Niektóre z bardziej znanych rozwiązań poza łańcuchem nazywane są łańcuchami bocznymi i kanałami płatności.

Jeśli chcesz zgłębić ten temat, przeczytaj artykuł „Skalowalność Blockchain – Sidechains i kanały płatności”.

Dlaczego blockchain wymaga skalowania?

Jeśli systemy blockchain mają konkurować ze swoimi scentralizowanymi odpowiednikami, muszą być co najmniej tak samo wydajne jak te drugie. Jednak w rzeczywistości prawdopodobnie będą musiały się postarać jeszcze lepiej, aby zachęcić programistów i użytkowników do przejścia na platformy i aplikacje oparte na blockchainie. 

Oznacza to, że w porównaniu z systemami scentralizowanymi korzystanie z blockchainów powinno być szybsze, tańsze i łatwiejsze zarówno dla programistów, jak i użytkowników. Nie da się tego łatwo osiągnąć przy zachowaniu głównych cech blockchainów, o których mówiliśmy wcześniej. 

Co to jest fork blockchain?

Jak każde oprogramowanie, łańcuchy bloków wymagają aktualizacji, aby naprawić problemy, dodać nowe reguły lub usunąć stare. Ponieważ większość oprogramowania blockchain to oprogramowanie typu open source, teoretycznie każdy może zaproponować nowe aktualizacje, które można dodać do oprogramowania obsługującego sieć. 

Należy pamiętać, że łańcuchy bloków są sieciami rozproszonymi. Po aktualizacji oprogramowania tysiące węzłów rozproszonych po całym świecie musi mieć możliwość wymiany danych i wdrożenia nowej wersji. Ale co się stanie, jeśli uczestnicy nie będą mogli zgodzić się na to, którą aktualizację wdrożyć? Zwykle nie ma organizacji z ustaloną procedurą podejmowania decyzji. W rezultacie powstaje miękki i twardy widelec.

Miękki widelec

Jeśli panuje powszechna zgoda co do tego, jak powinna wyglądać aktualizacja, jest to dość prosta sprawa. W takim scenariuszu oprogramowanie jest aktualizowane za pomocą zmian zgodnych wstecz, co oznacza, że ​​zaktualizowane węzły mogą nadal komunikować się z węzłami, które nie zostały zaktualizowane. Jednak w rzeczywistości oczekuje się, że prawie wszystkie węzły zostaną ostatecznie zaktualizowane. Nazywa się to miękkim widelcem. 

Twardy widelec

Z hard forkiem będzie trudniej. Po wdrożeniu nowe przepisy będą niezgodne ze starymi przepisami. Dlatego też, jeśli węzły korzystające z nowych reguł będą próbowały komunikować się z węzłami obsługującymi stare reguły, będzie to niemożliwe. W rezultacie blockchain jest podzielony na dwie części – w jednej działa stare oprogramowanie, a w drugiej nowe zasady.

Po hard forku istnieją zasadniczo dwie różne sieci obsługujące równolegle dwa różne protokoły. W momencie forku salda natywnej jednostki blockchain są klonowane ze starej sieci. W ten sposób, jeśli w momencie forku posiadałeś saldo w starej sieci, będziesz mieć także saldo w nowej sieci. 

Aby uzyskać szczegółowe informacje, zobacz artykuł „Hard forki i soft forki”.

Rozdział 3. Jak wykorzystuje się blockchain?

Treść

• Blockchain dla łańcuchów dostaw

• Blockchain i branża gier

• Blockchain dla opieki zdrowotnej

• Transfery Blockchain

• Blockchain i tożsamość cyfrowa

• Blockchain i Internet rzeczy (IoT)

• Blockchain do zarządzania

• Blockchain na cele charytatywne

• Blockchain do spekulacji

• Crowdfunding na blockchainie

• Blockchain i rozproszone systemy plików

Technologia Blockchain może mieć szerokie zastosowanie. Przejrzyjmy niektóre z nich. 

Blockchain dla łańcuchów dostaw

Efektywne łańcuchy dostaw stanowią podstawę wielu odnoszących sukcesy przedsiębiorstw i obejmują przepływ towarów od dostawcy do konsumenta. Koordynacja wielu interesariuszy w tej dziedzinie była tradycyjnie trudnym zadaniem. Jednak technologia blockchain może zapewnić nowy poziom przejrzystości w wielu branżach. Funkcjonalny ekosystem łańcucha dostaw obracający się wokół niezmiennej bazy danych jest dokładnie tym, czego wiele branż potrzebuje, aby stać się bardziej niezawodnymi.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej, przeczytaj artykuł Przypadki użycia Blockchain: Łańcuchy dostaw.

Blockchain i branża gier

Branża gier stała się jedną z największych gałęzi przemysłu rozrywkowego na świecie, a technologia blockchain może przynieść jej ogromne korzyści. Z reguły gracze są w mocy twórców gier. W większości gier online gracze zmuszeni są polegać na przestrzeni serwerowej twórców i przestrzegać ich stale zmieniających się zestawów zasad. W tym kontekście blockchain może pomóc w decentralizacji zasilania, zarządzania i konserwacji gier online.

Jednak największym problemem może być to, że przedmioty w grze nie mogą istnieć poza grami, co eliminuje ryzyko faktycznej własności i istnienie rynków wtórnych. Dzięki zastosowaniu podejścia opartego na blockchain gry mogą stać się bardziej zrównoważone w dłuższej perspektywie, a przedmioty w grach udostępniane jako krypto-przedmioty kolekcjonerskie mogą zyskać realną wartość.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej, przeczytaj artykuł „Zastosowania Blockchain: Gaming”.

Blockchain dla opieki zdrowotnej

Bezpieczne przechowywanie dokumentacji medycznej ma kluczowe znaczenie dla każdego systemu opieki zdrowotnej, a poleganie na scentralizowanych serwerach naraża poufne informacje. Przejrzystość i bezpieczeństwo technologii blockchain sprawiają, że jest to idealna platforma do przechowywania dokumentacji medycznej.

Dzięki kryptograficznemu zabezpieczeniu zapisów w łańcuchu bloków pacjenci mogą zachować swoją prywatność, a jednocześnie mogą udostępniać swoje dane medyczne dowolnej placówce opieki zdrowotnej. Gdyby wszyscy uczestnicy obecnego rozdrobnionego systemu opieki zdrowotnej mogli połączyć się z bezpieczną globalną bazą danych, przepływ informacji między nimi byłby szybszy.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej, przeczytaj artykuł „Zastosowania Blockchain: Opieka zdrowotna”.

Transfery Blockchain

Przesyłanie pieniędzy za granicę stanowi wyzwanie w przypadku tradycyjnych usług bankowych. Głównie ze względu na zawiłą sieć pośredników, opłaty i czas rozliczeń sprawiają, że korzystanie z tradycyjnych banków jest drogie i zawodne w przypadku pilnych transakcji.

Kryptowaluty i blockchainy eliminują ten ekosystem pośredników i mogą umożliwić tanie i szybkie przelewy na całym świecie. Chociaż łańcuchy bloków z pewnością poświęcają wydajność na rzecz niektórych ze swoich pożądanych właściwości, wiele projektów wykorzystuje tę technologię, aby zapewnić tanie i niemal natychmiastowe transakcje.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej, przeczytaj artykuł „Opcje wykorzystania Blockchain: Transfery”.

Chcesz zacząć handlować kryptowalutą? Kup Bitcoin na Binance!

Blockchain i tożsamość cyfrowa

Bezpieczne zarządzanie tożsamością w Internecie pilnie potrzebuje szybkiego rozwiązania. Nadzwyczajna ilość naszych danych osobowych jest przechowywana na scentralizowanych serwerach i analizowana przez algorytmy uczenia maszynowego bez naszej wiedzy i zgody. 

Technologia Blockchain pozwala użytkownikom wziąć odpowiedzialność za swoje dane i selektywnie udostępniać informacje podmiotom trzecim tylko wtedy, gdy jest to konieczne. Ten rodzaj magii kryptograficznej może zapewnić płynniejsze korzystanie z Internetu bez naruszania prywatności.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej, przeczytaj artykuł „Zastosowania Blockchain: Tożsamość cyfrowa”.

Blockchain i Internet rzeczy (IoT)

Niesamowita liczba urządzeń fizycznych jest podłączonych do Internetu i liczba ta będzie tylko rosnąć. Niektórzy spekulują, że komunikację i współpracę między tymi urządzeniami można znacznie poprawić dzięki technologii blockchain. Zautomatyzowane mikropłatności typu maszyna do maszyny (M2M) mogą stworzyć nową gospodarkę zależną od bezpiecznego rozwiązania bazodanowego o dużej przepustowości.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej, przeczytaj artykuł Przypadki użycia Blockchain: Internet rzeczy.

Blockchain do zarządzania

Sieci rozproszone mogą definiować i stosować własne formy regulacji w postaci kodu komputerowego. Nic więc dziwnego, że blockchain może mieć szansę na wyeliminowanie pośredników w różnych procesach zarządzania na poziomie lokalnym, krajowym, a nawet międzynarodowym. 

Co więcej, mogłoby rozwiązać jeden z największych problemów, z jakimi borykają się obecnie środowiska programistyczne open source – brak niezawodnego mechanizmu dystrybucji środków. Zarządzanie blockchainem gwarantuje, że wszyscy uczestnicy mogą uczestniczyć w podejmowaniu decyzji i zapewnia przejrzysty przegląd wdrażanych polityk.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej, przeczytaj artykuł „Zastosowania Blockchain: Zarządzanie”.

Blockchain na cele charytatywne

Organizacjom charytatywnym często przeszkadzają ograniczenia dotyczące sposobu przyjmowania środków. Szkoda również, że trudno jest dokładnie prześledzić ostateczne przeznaczenie przekazywanych środków, co niewątpliwie wielu zniechęca do wspierania tych organizacji.

„Kryptofilantropia” zajmuje się wykorzystaniem technologii blockchain w celu obejścia tych ograniczeń. Opierając się na nieodłącznych właściwościach technologii, aby umożliwić większą przejrzystość, globalne zaangażowanie i redukcję kosztów, nowa branża stara się maksymalizować wpływ organizacji charytatywnych. Jedną z takich organizacji jest Charytatywna Fundacja Blockchain.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej, przeczytaj artykuł Zastosowania Blockchain: Działalność charytatywna.

Blockchain do spekulacji

Bez wątpienia jednym z najpopularniejszych zastosowań technologii blockchain jest spekulacja. Bezproblemowe transfery między giełdami, rozwiązania w zakresie handlu niepowierniczego i rosnący ekosystem produktów pochodnych sprawiają, że jest to idealne pole działania dla wszystkich typów spekulantów.

Ze względu na swoje nieodłączne właściwości blockchain jest doskonałym narzędziem dla osób chcących podjąć ryzyko korzystając z tej klasy aktywów. Niektórzy zwolennicy uważają nawet, że gdy technologia i odpowiednie regulacje dojrzeją, wszystkie światowe rynki spekulacyjne będą mogły zostać tokenizowane na blockchainie.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej, przeczytaj artykuł „Zastosowania Blockchain: Rynki predykcyjne”.

Crowdfunding na blockchainie

Internetowe platformy finansowania społecznościowego kładą podwaliny pod gospodarkę P2P od prawie dekady. Sukces tych stron pokazuje, że istnieje prawdziwe zainteresowanie rozwojem produktów w ramach finansowania społecznościowego. Platformy te pełnią jednak funkcję depozytariuszy środków, znaczną ich część mogą otrzymać w formie prowizji. Ponadto każdy z nich będzie miał swój własny zestaw zasad ułatwiających porozumienie pomiędzy różnymi uczestnikami.

Technologia Blockchain, a właściwie inteligentne kontrakty, może zapewnić bezpieczniejsze, zautomatyzowane finansowanie społecznościowe, w którym warunki transakcji definiowane są w kodzie komputerowym. 

Innym zastosowaniem finansowania społecznościowego typu blockchain są początkowe oferty monet i początkowe oferty wymiany (IEO). Podczas tej sprzedaży tokenów inwestorzy zbierają fundusze w nadziei, że sieć odniesie sukces w przyszłości i otrzymają zwrot z inwestycji.

Blockchain i rozproszone systemy plików

Rozproszone przechowywanie plików w Internecie ma wiele zalet w porównaniu z tradycyjnymi, scentralizowanymi alternatywami. Większość danych przechowywanych w chmurze zależy od scentralizowanych serwerów i dostawców usług, którzy są bardziej podatni na ataki i utratę danych. W niektórych przypadkach użytkownicy mogą doświadczyć problemów z dostępnością z powodu cenzury na scentralizowanych serwerach.

Z punktu widzenia użytkownika rozwiązania do przechowywania plików oparte na technologii blockchain działają tak samo, jak inne rozwiązania do przechowywania plików w chmurze – możesz przesyłać, przechowywać i uzyskiwać dostęp do plików. Jednak to, co dzieje się w tle, jest zupełnie inne.

Kiedy przesyłasz plik do magazynu blockchain, jest on dystrybuowany i duplikowany pomiędzy wieloma węzłami. W niektórych przypadkach każdy węzeł będzie przechowywać różne części pliku. Z kolei węzły nie będą mogły nic zrobić z tymi fragmentami danych, ale później możesz poprosić je o przekazanie Ci każdego z tych fragmentów w celu ich połączenia i odzyskania kompletnego pliku.

Pamięć masowa pochodzi od członków, którzy przekazują swoją pamięć masową i przepustowość sieci. Zazwyczaj uczestnicy ci są motywowani ekonomicznie, aby zapewnić te zasoby i ponoszą kary, jeśli nie przestrzegają zasad lub nie prowadzą i nie utrzymują dokumentacji.

Możesz myśleć o tego typu sieci jak o Bitcoinie. Jednak w tym przypadku głównym celem sieci nie jest obsługa przekazów pieniężnych, ale zapewnienie zdecentralizowanego przechowywania plików chronionego przed cenzurą.

Inne protokoły typu open source, takie jak InterPlanetary File System (IPFS), już torują drogę tej nowej, trwałej i rozproszonej technologii sieciowej. Chociaż IPFS jest protokołem i siecią P2P, nie jest to dokładnie blockchain. Stosuje jednak niektóre zasady technologii blockchain w celu poprawy bezpieczeństwa i wydajności.