Lohkoketju avaa tulevaisuuden: Paras teknologiaesittely vuonna 2024

Mikä on lohkoketju?

Lohkoketju on hajautettu tietokanta tai pääkirja, joka jaetaan tietokoneverkon solmujen kesken. Ne tunnetaan keskeisestä roolistaan turvallisten ja hajautettujen transaktiotietueiden ylläpitämisessä kryptovaluuttajärjestelmissä, mutta niiden käyttö ulottuu kryptovaluuttojen ulkopuolelle. Lohkoketjut voivat tehdä minkä tahansa toimialan tiedoista muuttumattomia eli niitä ei voi muuttaa.

Koska lohkoja ei voida muuttaa, luottamus on tarpeen vain silloin, kun käyttäjät tai ohjelmat syöttävät tietoja. Tämä vähentää riippuvuutta luotettavista kolmansista osapuolista, usein tilintarkastajista tai muista, jotka aiheuttavat kustannuksia ja virheitä.

Bitcoinin vuonna 2009 tapahtuneen käyttöönoton jälkeen lohkoketjujen käyttö on lisääntynyt voimakkaasti, kun on luotu erilaisia kryptovaluuttoja, hajautettuja rahoitussovelluksia (DeFi), ei-sitovia rahakkeita (NFT) ja älykkäitä sopimuksia.

Lohkoketjua koskevat keskeiset seikat

• Lohkoketju on jaettu tietokanta, joka eroaa tyypillisistä tietokannoista siinä, miten se tallentaa tietoja; se tallentaa tiedot salakirjoitetusti toisiinsa liitettyihin lohkoihin.
• Lohkoketjuun voidaan tallentaa monenlaista tietoa, mutta yleisimmin sitä käytetään transaktioiden pääkirjana.
• Bitcoinin osalta lohkoketju on hajautettu, mikä tarkoittaa, että mikään yksittäinen henkilö tai ryhmä ei hallitse sitä, vaan hallinta jaetaan kaikkien käyttäjien kesken.
• Hajautetut lohkoketjut ovat muuttumattomia, mikä tarkoittaa, että kerran syötettyä tietoa ei voi peruuttaa. Bitcoinin osalta transaktiot kirjataan pysyvästi ja ne ovat kaikkien saatavilla.

Miten se toimii?

Taulukkolaskenta tai tietokannat saattavat olla sinulle tuttuja. Lohkoketju on samankaltainen siinä mielessä, että se on tietokanta tietojen syöttämistä ja tallentamista varten. Suurin ero perinteisten tietokantojen tai taulukkolaskentataulukoiden ja lohkoketjun välillä on kuitenkin rakenteessa ja tiedonsaannissa.

Lohkoketjut koostuvat skripteiksi kutsutuista ohjelmista, jotka suorittavat tehtäviä, jotka tavallisesti tehdään tietokannassa: tietojen syöttäminen ja hakeminen sekä niiden tallentaminen ja tallentaminen jonnekin. Lohkoketjut ovat hajautettuja, eli niistä on useita kopioita monissa koneissa, ja niiden kaikkien on vastattava toisiaan ollakseen päteviä.

Lohkoketjut keräävät transaktiotiedot ja syöttävät ne lohkoon, samaan tapaan kuin taulukkolaskenta sisältää tietoja soluihin. Kun tiedot ovat täynnä, ne käyvät läpi salausalgoritmin, joka luo heksadesimaaliluvun, joka tunnetaan nimellä hash-arvo.

Tämä hash-arvo syötetään sitten lohkon alla olevan lohkon otsikkoon ja salataan käyttäen lohkon muita tietoja. Näin luodaan sarja linkitettyjä lohkoja.

Transaktioprosessi

1. Transaktiot noudattavat tiettyä prosessia riippuen lohkoketjusta, jossa transaktio tapahtuu. Esimerkiksi Bitcoinin lohkoketjussa transaktion käynnistäminen kryptovaluuttalompakolla (sovellus, joka tarjoaa rajapinnan lohkoketjuun) käynnistää sarjan tapahtumia.
2. Bitcoinissa tapahtuma lähetetään mempooliin, jossa se tallennetaan ja jonotetaan, kunnes louhija tai validoija poimii sen. Kun se on kirjattu lohkoon ja lohko on täynnä transaktioita, se suljetaan ja salataan kryptografisella algoritmilla. Sitten louhinta alkaa.
3. Koko verkko työskentelee samanaikaisesti ”ratkaistakseen” hash-ongelman. Kukin luo satunnaisen hashin, lukuun ottamatta ”noncea”, joka on lyhenne kerran käytetylle numerolle.
4. Kukin louhija aloittaa nollalla, joka liitetään satunnaisesti luotuun hashiin. Jos tämä luku ei ole yhtä suuri tai pienempi kuin tavoiteltu hash-arvo, nonceen lisätään 1 ja luodaan uusi lohkon hash-arvo. Tätä jatketaan, kunnes louhija luo kelvollisen hash-arvon, voittaa kilpailun ja saa palkkion.
5. Satunnaisten hash-arvojen luominen, kunnes tietty arvo löytyy, on se, mitä usein kutsutaan ”työn todisteeksi” – se ”todistaa”, että louhija on tehnyt työn. Hash-arvon todentamiseen tarvittava työmäärä on syy siihen, miksi Bitcoin-verkko kuluttaa niin paljon laskentatehoa ja energiaa.
6. Kun lohko on suljettu, transaktio on valmis. Lohkoa ei kuitenkaan pidetä vahvistettuna ennen kuin viisi muuta lohkoa vahvistaa sen. Verkon vahvistaminen kestää noin tunnin, koska kukin lohko kestää keskimäärin alle 10 minuuttia (ensimmäinen transaktioita sisältävä lohko ja viisi seuraavaa lohkoa kerrottuna 10:llä on noin 60 minuuttia).
7. Kaikki lohkoketjut eivät noudata tätä prosessia. Esimerkiksi Ethereum-verkko valitsee satunnaisesti kaikkien Ethereumin panostavien käyttäjien joukosta vahvistajan vahvistamaan lohkon, minkä jälkeen verkko vahvistaa sen. Tämä on nopeampaa ja kuluttaa vähemmän energiaa kuin Bitcoinin prosessi.

Mitä on hajauttaminen

Lohkoketjun avulla tietokannassa olevat tiedot voidaan hajauttaa useisiin verkon solmuihin (tietokoneet tai laitteet, joissa on lohkoketjuohjelmisto). Tämä ei ainoastaan luo redundanssia, vaan myös säilyttää tietojen uskollisuuden. Jos esimerkiksi joku yrittää muuttaa tietuetta yhdessä tietokannan instanssissa, muut solmut estävät sen. Näin yksikään verkon yksittäinen solmu ei voi muuttaa siihen tallennettuja tietoja.

Tämän jakelun ja suoritetun työn kryptografisen todisteen ansiosta tiedot ja tietueet (kuten kryptovaluutan transaktiot) ovat peruuttamattomia. Tällaiset tietueet voivat olla luettelo transaktioista (kuten kryptovaluutoissa), mutta lohkoketjuihin voidaan tallentaa myös monenlaista muuta tietoa, kuten laillisia sopimuksia, henkilöllisyystodistuksia tai yritysten inventaarioita.

Avoimuus

Bitcoin-lohkoketjun hajautetun luonteen vuoksi kaikkia transaktioita voi tarkastella avoimesti omistamalla henkilökohtaisen solmun tai käyttämällä lohkoketjuetsintä, jonka avulla kuka tahansa voi tarkastella transaktioita reaaliajassa. Jokaisella solmulla on oma kopionsa ketjusta, jota päivitetään vahvistamalla ja lisäämällä uusia lohkoja. Tämä tarkoittaa, että voit halutessasi seurata Bitcoinia missä tahansa se kulkee.

Esimerkiksi pörsseihin on aiemmin murtauduttu, minkä seurauksena on menetetty suuria määriä kryptovaluuttaa. Vaikka hakkerit saattavat olla anonyymejä (muutoin kuin lompakko-osoitteidensa perusteella), heidän poimimansa kryptovaluutta on helppo jäljittää, koska lompakko-osoitteet julkaistaan lohkoketjussa.

Bitcoin-lohkoketjuun (ja useimpiin muihin lohkoketjuihin) tallennetut tietueet ovat tietenkin salattuja. Tämä tarkoittaa, että vain osoitteen antanut henkilö voi paljastaa henkilöllisyytensä. Siksi lohkoketjun käyttäjät voivat pysyä anonyymeinä ja säilyttää samalla avoimuuden.

Onko lohkoketju turvallinen?

Lohkoketjuteknologialla saavutetaan hajautettu turvallisuus ja luottamus monin tavoin. Ensinnäkin uudet lohkot tallennetaan aina lineaarisesti ja kronologisesti. Toisin sanoen ne lisätään aina lohkoketjun ”loppuun”. Kun lohko on lisätty lohkoketjun loppuun, on hyvin vaikeaa palata takaisin ja muuttaa lohkon sisältöä, ellei verkoston enemmistö ole päässyt yksimielisyyteen asiasta.

Kaikki lohkon tietojen muutokset muuttaisivat sen hash-arvoa. Koska jokainen lohko sisältää edellisen lohkon hash-arvon, yksi muutos vaikuttaisi kaikkiin seuraaviin lohkoihin. Verkko hylkäisi kaikki muutetut lohkot, koska hash-arvot eivät täsmäisi.

Kaikki lohkoketjut eivät ole 100-prosenttisesti läpäisemättömiä. Ne ovat hajautettuja pääkirjoja, joissa käytetään koodia tunnetun turvallisuustason luomiseksi. Jos koodissa on haavoittuvuuksia, niitä voidaan käyttää hyväksi.

Oletetaan esimerkiksi, että hakkeri käyttää lohkoketjuverkon solmua ja haluaa muuttaa lohkoketjua varastamaan kryptovaluuttaa muilta. Jos hän muuttaisi omaa kopiotaan, hänen pitäisi vakuuttaa muut solmut siitä, että hänen kopionsa on oikea.

Heidän olisi hallittava enemmistöä verkosta, jotta he voisivat tehdä tämän ja lisätä sen oikealla hetkellä. Tätä kutsutaan 51 prosentin hyökkäykseksi, koska hyökkäyksen yrittäminen edellyttää yli 50 prosentin hallintaa verkosta.

Tämäntyyppisissä hyökkäyksissä ajoitus on kaikki kaikessa – verkko on todennäköisesti siirtynyt ohi lohkon, jota yritetään muuttaa, kun hakkeri tekee siirtoja. Tämä johtuu siitä, että nämä verkot hakkeroivat uskomattoman nopeasti – 21. huhtikuuta 2023 Bitcoin-verkon hakkerointinopeus oli 348,1 exahashia sekunnissa (eli 18 nollaa).

Bitcoin ja lohkoketju

Lohkoketjuteknologian hahmottelivat ensimmäisen kerran vuonna 1991 tutkijat Stuart Haber ja W. Scott Stornetta, jotka halusivat toteuttaa järjestelmän, jossa asiakirjojen aikaleimoja ei voisi peukaloida. Lohkoketjua käytettiin kuitenkin ensimmäisen kerran reaalimaailmassa vasta lähes kaksi vuosikymmentä myöhemmin, kun Bitcoin lanseerattiin tammikuussa 2009.

Bitcoin-protokolla on rakennettu lohkoketjun varaan. Digitaalista valuuttaa esittelevässä tutkimuspaperissa Bitcoinin salanimellä tunnettu luoja Satoshi Nakamoto kuvaili sitä ”uudeksi sähköiseksi rahajärjestelmäksi, joka on täysin vertaisverkkopohjainen ilman luotettavaa kolmatta osapuolta”.

Tärkeintä on ymmärtää, että Bitcoin käyttää lohkoketjua keinona tallentaa avoimesti osapuolten välisiä maksuja tai muita tapahtumia koskeva kirja.

Lohkoketjuun voidaan tallentaa pysyvästi mikä tahansa määrä datapisteitä. Näitä voivat olla esimerkiksi transaktiot, vaaliäänet, tuoteinventaariot, valtion tunnukset, talokirjat ja paljon muuta.

Tällä hetkellä kymmenet tuhannet hankkeet pyrkivät toteuttamaan lohkoketjua eri tavoin yhteiskunnan avuksi, ei vain transaktioiden tallentamiseen vaan esimerkiksi keinona äänestää turvallisesti demokraattisissa vaaleissa.

Lohkoketjun muuttumattomuus tarkoittaa, että vilpillinen äänestäminen olisi huomattavasti vaikeampaa. Äänestysjärjestelmä voisi esimerkiksi antaa jokaiselle maan kansalaiselle yhden kryptovaluutan tai tokenin.

Kukin ehdokas saisi tietyn lompakko-osoitteen, ja äänestäjät lähettäisivät tokeninsa tai kryptovaluutan sen ehdokkaan osoitteeseen, jota he haluavat äänestää. Lohkoketjun läpinäkyvä ja jäljitettävissä oleva luonne poistaisi manuaalisen ääntenlaskennan tarpeen ja huonojen toimijoiden mahdollisuuden peukaloida fyysisiä äänestyslippuja.

Miten lohkoketjua käytetään?

On hyvin tiedossa, että Bitcoin-lohkoketjun lohkot tallentavat transaktiotietoja. Nykyään yli 23 000 muuta kryptovaluuttajärjestelmää toimii lohkoketjussa. On kuitenkin käynyt ilmi, että lohkoketju on luotettava tapa tallentaa tietoja myös muuntyyppisistä transaktioista.

Lohkoketjua kokeilevia yrityksiä ovat muun muassa Walmart, Pfizer, AIG, Siemens ja Unilever. Esimerkiksi IBM on luonut Food Trust -lohkoketjun, jolla seurataan ruoan matkaa määränpäähän.

Miksi tehdä näin? Elintarviketeollisuudessa on esiintynyt lukemattomia E. coli -bakteerin, salmonellan ja listerian tautitapauksia; joissakin tapauksissa elintarvikkeisiin on tahattomasti joutunut haitallisia aineita. Aiemmin saattoi kestää viikkoja löytää näiden tautipesäkkeiden lähde tai tautien aiheuttaja siitä, mitä ihmiset söivät.

Lohkoketjun avulla tuotemerkit voivat jäljittää ruoan reitin sen alkuperästä jokaisen pysäkin kautta toimitukseen. Sen lisäksi nämä yritykset näkevät nyt kaiken muun, minkä kanssa elintarvike on voinut joutua kosketuksiin, jolloin ne voivat tunnistaa ongelmat nopeammin ja mahdollisesti pelastaa ihmishenkiä. Tämä on yksi esimerkki lohkoketjusta käytännössä, mutta lohkoketjutoteutuksia on monia muitakin.

Lopputulos

Lohkoketjuteknologia on jo toteutettu ja tutkittu monissa käytännön sovelluksissa, ja se on viimein päässyt oikeuksiinsa pitkälti Bitcoinin ja kryptovaluuttojen ansiosta. Lohkoketju on kaikkien sijoittajien kielellä koko maassa, ja sen avulla voidaan tehdä yritysten ja hallitusten toiminnasta entistä tarkempaa, tehokkaampaa, turvallisempaa ja halvempaa, kun välikäsiä on vähemmän.

Lohkoketjujen kolmannelle vuosikymmenelle tultaessa kysymys ei ole enää siitä, saavuttavatko perinteiset yritykset teknologiaa, vaan milloin. Nykyään näemme NFT:iden ja omaisuuserien tokenisoinnin vyöryn. Tulevat vuosikymmenet tulevat siis olemaan lohkoketjuille merkittävä kasvukausi.

Viitteet

wikipedia