Jeśli ostatnio oglądałeś wiadomości, być może słyszałeś o czymś, co nazywa się blockchainem. To koncepcja, która sprawia, że dane są wyjątkowo bezpieczne do określonych zastosowań. Prawdopodobnie słyszałeś o tym w związku z Bitcoinem, ale ma on zastosowania znacznie wykraczające poza ulubioną przez wszystkich kryptowaluty. Oto krótkie wyjaśnienie, jak to działa.
Wszystko zaczyna się od szyfrowania
Aby zrozumieć łańcuchy bloków, musisz zrozumieć kryptografię. Idea kryptografii jest znacznie starsza niż komputery: oznacza jedynie przeorganizowanie informacji w taki sposób, że do jej zrozumienia potrzebny jest określony klucz. Prostyzabawka w kształcie pierścienia z dekoderem które znalazłeś w swoim pudełku płatków Kix to forma najbardziej podstawowej kryptografii — utwórz klucz (znany również jako szyfr), który zastępuje literę cyfrą, przeprowadź wiadomość przez klucz, a następnie przekaż klucz komuś innemu . Każdy, kto znajdzie wiadomość bez klucza, nie może jej przeczytać, chyba że jest „złamana”. Wojsko używało bardziej złożonej kryptografii na długo przed komputerami (Maszyna Enigmyna przykład zaszyfrowane i odszyfrowane wiadomości podczas II wojny światowej).
Jednak współczesne szyfrowanie jest całkowicie cyfrowe. Dzisiejsze komputery używają metod szyfrowania, które są tak złożone i tak bezpieczne, że nie dałoby się ich złamać prostą matematyką wykonaną przez ludzi. Technologia szyfrowania komputerowego nie jest jednak idealna; nadal może zostać „złamany”, jeśli wystarczająco sprytni ludzie zaatakują algorytm, a dane nadal są podatne na ataki, jeśli ktoś inny niż właściciel znajdzie klucz. Ale nawet szyfrowanie na poziomie konsumenckim, takie jak 128-bitowe szyfrowanie AES, które jest teraz standardem w iPhone’ach i Androidzie, wystarczy, aby zablokować dane z dala od FBI.
Blockchain to wspólna, bezpieczna księga danych
Szyfrowanie jest zwykle używane do blokowania plików, dzięki czemu dostęp do nich mają tylko określone osoby. Ale co, jeśli masz informacje, które muszą być widoczne dla wszystkich – na przykład informacje księgowe agencji rządowej, które zgodnie z prawem muszą być publiczne – i nadal muszą być bezpieczne? Tutaj masz problem: im więcej osób może przeglądać i edytować informacje, tym są one mniej bezpieczne.
Blockchainy zostały opracowane w celu zaspokojenia potrzeb bezpieczeństwa w tych konkretnych sytuacjach. W łańcuchu blokowym za każdym razem, gdy informacje są uzyskiwane i aktualizowane, zmiana jest rejestrowana i weryfikowana, a następnie zaszyfrowana i nie można jej ponownie edytować. Zestaw zmian jest następnie zapisywany i dodawany do całego rekordu. Następnym razem, gdy ktoś dokona zmian, wszystko zaczyna się od nowa, zachowując informacje w nowym „bloku”, który jest zaszyfrowany i dołączony do poprzedniego bloku (stąd „łańcuch bloków”). Ten powtarzający się proces łączy pierwszą wersję zbioru informacji z najnowszą, dzięki czemu każdy może zobaczyć wszystkie wprowadzone zmiany, ale może jedynie współtworzyć i edytować najnowszą wersję.
Ten pomysł jest dość odporny na metafory, ale wyobraź sobie, że jesteś w grupie dziesięciu osób składających zestaw LEGO. Możesz dodać tylko jeden kawałek na raz i nie możesz w ogóle usunąć żadnych kawałków. Każdy członek grupy musi uzgodnić konkretnie, dokąd zmierza następny kawałek. W ten sposób możesz zobaczyć wszystkie elementy w dowolnym momencie — aż do pierwszego elementu w projekcie — ale możesz modyfikować tylko najnowszy element.
Aby uzyskać coś bardziej istotnego, wyobraź sobie wspólny dokument, taki jak arkusz kalkulacyjny w Dokumentach Google lub Office 365. Każdy, kto ma dostęp do dokumentu, może go edytować, a za każdym razem zmiana jest zapisywana i rejestrowana jako nowy arkusz kalkulacyjny, następnie zablokowana w historii dokumentu. Możesz więc cofnąć się krok po kroku przez wprowadzone zmiany, ale możesz dodawać informacje tylko do najnowszej wersji, a nie modyfikować poprzednich wersji arkusza kalkulacyjnego, które zostały już zablokowane.
Jak zapewne słyszeliście, idea bezpiecznej, stale aktualizowanej „księgi” ma zastosowanie głównie do danych finansowych, gdzie ma to największy sens. Rozproszone waluty cyfrowe, takie jak Bitcoin, są najczęstszym zastosowaniem łańcuchów bloków — w rzeczywistości pierwsza z nich została stworzona dla Bitcoina i stamtąd rozprzestrzenił się pomysł.
Kwestie techniczne: krok po kroku, blok po bloku
Jak to wszystko wygląda na komputerze? Jest to połączenie kryptografii i sieci peer-to-peer.
Możesz być zaznajomiony z udostępnianiem plików peer-to-peer: usługami takimi jak BitTorrent, które umożliwiają użytkownikom przesyłanie i pobieranie plików cyfrowych z wielu lokalizacji wydajniej niż za pomocą jednego połączenia. Wyobraź sobie „pliki” jako podstawowe dane w łańcuchu bloków, a proces pobierania jako kryptografię, która zapewnia jego aktualizację i bezpieczeństwo.
Lub, wracając do powyższego przykładu Dokumentów Google: wyobraź sobie, że dokument grupowy, nad którym pracujesz, nie jest przechowywany na serwerze. Zamiast tego znajduje się na komputerach każdej osoby, które stale sprawdzają i aktualizują się nawzajem, aby upewnić się, że nikt nie zmodyfikował poprzednich rekordów. To sprawia, że jest „zdecentralizowany”.
To jest główna idea blockchaina: to dane kryptograficzne, do których dostęp jest stale i jednocześnie zabezpieczony, bez żadnego scentralizowanego serwera lub pamięci, z zapisem zmian, który włącza się do każdej nowej wersji danych.
Mamy więc do rozważenia trzy elementy w tej relacji. Po pierwsze, sieć użytkowników peer-to-peer, którzy przechowują kopie rekordu blockchain. Po drugie, dane, które ci użytkownicy dodają do najnowszego „bloku” informacji, umożliwiając ich aktualizację i dodanie do całości rekordu. Po trzecie, sekwencje kryptologiczne generowane przez użytkowników w celu uzgodnienia najnowszego bloku, blokującego go w sekwencji danych tworzących rekord.
To ten ostatni kawałek jest sekretnym sosem w kanapce blockchain. Wykorzystując kryptografię cyfrową, każdy użytkownik wykorzystuje moc swojego komputera, aby pomóc rozwiązać niektóre z tych bardzo złożonych problemów matematycznych, które zapewniają bezpieczeństwo danych. Te niezwykle złożone rozwiązania — znane jako „hasz” — rozwiązują kluczowe części danych w rekordzie, na przykład, które konto dodało lub odjęło pieniądze w księdze księgowej oraz skąd te pieniądze trafiły lub skąd pochodziły. Im gęstsze dane, tym bardziej złożona kryptografia i tym więcej mocy obliczeniowej jest potrzebne do jej rozwiązania. (Nawiasem mówiąc, w tym miejscu pojawia się pomysł „kopania” w Bitcoin).
Podsumowując, możemy pomyśleć, że blockchain to fragment danych, który jest:
- Stale aktualizowana.Użytkownicy Blockchain mogą uzyskać dostęp do danych w dowolnym momencie i dodawać informacje do najnowszego bloku.
- Rozpowszechniane.Kopie danych blockchain są przechowywane i zabezpieczane przez każdego użytkownika, a wszyscy muszą zgodzić się na nowe dodatki.
- Zweryfikowany. Zarówno zmiany w nowych blokach, jak i kopie starych bloków muszą zostać uzgodnione przez wszystkich użytkowników poprzez weryfikację kryptograficzną.
- Bezpieczne. Manipulacji przy starych danych i zmiany metody zabezpieczania nowych danych zapobiega zarówno metoda kryptograficzna, jak i niescentralizowane przechowywanie samych danych.
I wierzcie lub nie, to jest jeszcze bardziej skomplikowane… ale to jest podstawowa idea.
Blockchain w akcji: pokaż mi (cyfrowe) pieniądze!
Rozważmy więc przykład, w jaki sposób odnosi się to do kryptowaluty, takiej jak Bitcoin. Powiedzmy, że masz jednego Bitcoina i chcesz go wydać na nowy samochód. (Lub rower, dom lub mały lub średni kraj wyspiarski – bez względu na to, ile jeden bitcoin jest wart w tym tygodniu). Bitcoin do sprzedawcy samochodu. Twoja transakcja jest następnie przesyłana do systemu.
Każda osoba w systemie może to zobaczyć, ale Twoja tożsamość i tożsamość sprzedawcy to tylko tymczasowe podpisy, maleńkie elementy ogromnych problemów matematycznych, które stanowią serce kryptografii cyfrowej. Wartości te są dołączane do równania blockchain, a sam problem jest „rozwiązany” przez członków sieci peer-to-peer generujących skróty kryptograficzne.
Po zweryfikowaniu transakcji jeden bitcoin jest przenoszony od Ciebie do sprzedawcy i zapisywany w najnowszym bloku w łańcuchu. Blok jest wykończony, zapieczętowany i zabezpieczony kryptografią. Rozpoczyna się kolejna seria transakcji, a łańcuch bloków wydłuża się, zawierając pełny zapis wszystkich transakcji za każdym razem, gdy jest aktualizowany.
Teraz, kiedy myślisz o blockchainie jako o „bezpiecznym”, ważne jest, aby zrozumieć kontekst. Poszczególne transakcje są bezpieczne, a cały zapis jest bezpieczny, o ile metody stosowane do zabezpieczenia kryptografii pozostają „niezłamane”. (I pamiętaj, te rzeczy są naprawdę trudne do złamania—nawet FBI nie może tego zrobić z samymi zasobami obliczeniowymi.) Ale najsłabszym ogniwem w łańcuchu bloków jest, cóż, ty — użytkownik.
Jeśli zezwolisz komuś innemu na użycie Twojego osobistego klucza w celu uzyskania dostępu do łańcucha lub jeśli znajdzie go po prostu włamując się do Twojego komputera, może on uzupełnić łańcuch bloków o Twoje informacje i nie ma sposobu, aby go powstrzymać. W ten sposób Bitcoin zostaje „skradziony” w bardzo nagłośnione ataki na główne rynki: to firmy, które działały na rynkach, a nie sam blockchain Bitcoin, zostały naruszone. A ponieważ skradzione Bitcoiny są przekazywane anonimowym użytkownikom w procesie, który jest weryfikowany przez łańcuch bloków i rejestrowany na zawsze, nie ma możliwości znalezienia atakującegolubpobrać Bitcoin.
Co jeszcze może zrobić Blockchain?
Technologia Blockchain zaczęła się od Bitcoina, ale jest to tak ważny pomysł, że nie utrzymał się tam na długo. System, który jest stale aktualizowany, dostępny dla każdego, weryfikowany przez niescentralizowaną sieć i niewiarygodnie bezpieczny, ma wiele różnych aplikacji. Instytucje finansowe, takie jak JP Morgan Chase i Australijska Giełda Papierów Wartościowych, opracowują systemy blockchain do zabezpieczania i dystrybucji danych finansowych (dla konwencjonalnych pieniędzy, a nie kryptowalut, takich jak Bitcoin). Fundacja Bill & Melinda Gates ma nadzieję wykorzystać systemy blockchain do świadczenia darmowych, rozproszonych usług bankowych miliardom ludzi, których nie stać na zwykłe konto bankowe.
Narzędzia typu open source, takie jak Hiperksięga staramy się udostępnić techniki blockchain szerszemu gronu ludzi, w niektórych przypadkach robiąc to bez konieczności wykorzystywania monstrualnych ilości mocy obliczeniowej, jakiej potrzeba do zabezpieczenia innych projektów. Współpracujące systemy robocze mogą być weryfikowane i rejestrowane za pomocą technik blockchain. Prawie wszystko, co musi być stale rejestrowane, dostępne i aktualizowane, może być używane w ten sam sposób.
Kredyt obrazu: a posteriori/Shutterstock, Lewis Tse Pui Lung/Shutterstock,Zack Copley