Blockkedjor är distribuerade (d.v.s. utan ett enda arkiv) och decentraliserade digitala redovisningar som är manipuleringssäkra och resistenta. På sin mest grundläggande nivå tillåter de användare att registrera transaktioner i en delad reskontra inom den gruppen. Resultatet är att ingen transaktion kan ändras när den väl har publicerats under standard blockchain-nätverksfunktion.
Blockkedjekonceptet integrerades med många andra teknologier och datorkoncept 2008 för att skapa moderna kryptovalutor:elektroniska kontanter som skyddas av kryptografiska processer snarare än ett centralt arkiv eller myndighet.
Blockchain-implementationer skapas ofta med ett specifikt mål eller funktion i åtanke. Kryptovalutor, smarta kontrakt och distribuerade reskontrasystem för företag är alla exempel på funktionalitet.
Bitcoin var den första blockkedjebaserade kryptovalutan, som gjorde det möjligt för användare att dela data offentligt så att deltagare självständigt kan verifiera transaktionens giltighet. Kryptovalutor bygger på blockchain-teknik, som är uppkallad efter intensiv användning av kryptografiska funktioner.
För att digitalt signera och säkra transaktioner inom systemet använder användarna offentliga och privata nycklar. Användare kan lösa pussel med kryptografiska hashfunktioner i hopp om att få betalt med en fast summa pengar i kryptovalutabaserade blockkedjenätverk som involverar gruvdrift.
Fältet blockchain-teknik har sett en stadig ström av framsteg, med nya plattformar som introduceras regelbundet - miljön förändras ständigt. Förutom kryptovalutor kan blockchain-teknik användas för att upprätta ett permanent, offentligt och transparent reskontrasystem för att samla in försäljningsdata, spåra digital användning och göra betalningar till innehållsskapare som musiker.
Den här artikeln förklarar blockchain-teknik och ger en översikt över hur den fungerar.
Klicka här för att läsa mer om de olika typerna av blockkedjenätverk.
En blockchains grundläggande mål är att låta människor – särskilt de som inte litar på varandra – kommunicera viktig data på ett säkert, manipuleringssäkert sätt.
Hashfunktion, block, noder, gruvarbetare, plånböcker, digitala signaturer och protokoll är de olika huvudkoncepten i blockkedjan.
Låt oss föreställa oss att 10 personer i ett rum bestämde sig för att skapa en ny valuta. De måste följa flödet av medel för att säkerställa myntens giltighet i deras nya monetära ekosystem. En person – låt oss kalla honom Bob – bestämde sig för att föra en lista över alla åtgärder i en dagbok. Men en annan person - låt oss kalla honom Jack - bestämde sig för att stjäla pengar. För att dölja detta ändrade han anteckningarna i dagboken.
Så en dag märkte Bob att någon hade stört hans dagbok. Han bestämde sig för att ändra formatet på sin dagbok för att förhindra framtida manipulation. Han använde ett program som kallas en hash-funktion som förvandlar text till en uppsättning siffror och bokstäver, som visas i tabellen nedan.
Denna process utnyttjar en säker hashalgoritm, eller SHA, som förvandlar bokstäverna till teckensträngar. Bob kan välja olika typer av SHA som var och en varierar i komplexitet och fyller olika behov.
En hash är en sträng av siffror och bokstäver som produceras av hashfunktioner. En hashfunktion är en matematisk funktion som omvandlar ett variabelt antal tecken till en sträng med ett fast antal tecken.
Bara en liten ändring i en sträng skapar en helt ny hash. Efter varje dagboksanteckning infogade Bob en hash. Men sedan bestämde sig Jack för att ändra inlägg igen. Han gick till dagboken, ändrade posten och genererade en ny hash.
Bob märkte att någon hade sållat igenom dagboken igen. Han bestämde sig för att komplicera registreringen av varje transaktion. Efter varje post infogade han en ny hash genererad från den inspelade senaste hashen. Därför beror varje post på den föregående.
Om Jack försöker ändra posten, måste han ändra hash i alla tidigare poster. Jack var dock en bestämd tjuv, så han tillbringade hela natten med att räkna alla hash.
Bob ville inte ge upp, så han lade till ett annat, slumpmässigt nummer efter varje post. Detta nummer kallas en "nonce". Nonces bör väljas på ett sätt som resulterar i att den genererade hashen slutar på två nollor.
För att förfalska poster med Bobs uppdaterade inmatningssystem skulle Jack nu behöva ägna timmar och timmar åt att bestämma nonce för varje rad.
Nonces är svåra för även datorer att räkna ut, men uppgiften är möjlig, eftersom gruvarbetare tävlar om att upptäcka dem som en del av blockchain-brytningsprocessen.
Bobs första kalkylblad med 5 000 transaktioner kallas genesis-blocket – startpunkten för denna blockkedja. Antagandet av denna valuta har spridit sig, så transaktioner kommer snabbt och ofta. Nya block skapas, som också kan innehålla upp till 5 000 transaktioner och har koder som korrelerar med tidigare block, vilket gör dem oförglömliga.
Låt oss anta att den här blockkedjan uppdaterar sig själv var tionde minut med ett nytt block. Det gör det automatiskt. Ingen huvuddator eller centraldator instruerar datorerna att göra detta.
Så fort kalkylarket eller reskontran eller registret har uppdaterats kan det inte längre ändras. Därför är det omöjligt att förfalska det. Du kan bara lägga till nya poster till den. Registret uppdateras på alla datorer i nätverket samtidigt. Ändringar av blockkedjor kräver konsensus från en majoritet av nätverkets deltagare.
En potentiell risk för en blockkedja är en "51% attack", under vilken en part övertar majoriteten av en blockkedjas hashhastighet, vilket gör att de sedan kan diktera nätverket.
I allmänhet innehåller ett block en tidsstämpel, en referens till det tidigare blocket, transaktionerna och beräkningsproblemet som måste lösas innan blocket gick i blockkedjan. Det distribuerade nätverket av noder som måste nå konsensus gör bedrägeri nästan omöjligt inom blockkedjan.
Bob förde dagboken på detta sätt en kort stund. När nya transaktioner fortsatte att inträffa, blev han dock snart belastad av antalet poster, eftersom han såg sitt nuvarande system som ohållbart. Så fort hans dagbok nådde 5 000 transaktioner konverterade han den till ett kalkylblad på en sida. Mary kontrollerade riktigheten av alla transaktioner.
Bob gav sedan sin kalkylarksdagbok till 3 000 olika datorer, var och en belägen i olika regioner globalt. Dessa datorer kallas noder. Varje gång en transaktion inträffar måste den godkännas av dessa noder, som var och en kontrollerar transaktionens giltighet. När varje nod väl har kontrollerat en transaktion sker i huvudsak en typ av elektronisk omröstning. Vissa noder kan tycka att transaktionen är giltig, medan andra kan se den som bedräglig.
Varje nod har en kopia av kalkylarkets dagbok. Varje nod kontrollerar giltigheten av varje transaktion. Om en majoritet av noder säger att en transaktion är giltig, skrivs den in i ett block.
Nu, om Jack vill ändra en post i kalkylarkets dagbok, kommer alla andra datorer att ha den ursprungliga hashen. De skulle inte tillåta förändringen att ske.
Mining är den process genom vilken gruvarbetare lägger till nya block i kedjan. Varje block i en blockkedja har sin unika nonce och hash, men det hänvisar också till hash från föregående block i kedjan, vilket gör det svårt att bryta ett block, särskilt på stora kedjor.
Gruvarbetare använder specialiserad programvara för att lösa det oerhört svåra matematiska problemet med att generera en acceptabel hash med en nonce. Eftersom nonce bara är 32 bitar lång och hash är 256 bitar lång, finns det cirka fyra miljarder nonce-hash-kombinationer att bryta innan du hittar den rätta.
Gruvarbetare anses ha upptäckt "gyllene nonce" när detta händer, och deras block läggs till i kedjan. Att göra en ändring av ett block tidigare i kedjan kräver att inte bara det berörda blocket återbryts utan även alla efterföljande block.
Det är därför det är så svårt att manipulera blockchain-teknik. Betrakta det som "säkerhet i matematik" eftersom identifiering av gyllene noncer tar lång tid och mycket beräkningsresurser. När ett block är framgångsrikt bryts, bekräftar alla noder i nätverket ändringen och gruvarbetaren kompenseras ekonomiskt.
Läs mer i artikeln "Hur man bryter Bitcoin?"
För att fortsätta med samma exempel samlade Bob ihop de 10 personerna (de 10 personer som ursprungligen samlades som är en del av den nya valutan). Han behövde förklara det nya digitala mynt- och reskontrasystemet för dem.
Jack erkände sina synder för gruppen och bad om ursäkt. För att bevisa sin uppriktighet gav han Ann och Mary tillbaka sina mynt.
Med allt det där förklarade Bob varför detta aldrig kunde hända igen. Han bestämde sig för att implementera något som kallas en digital signatur för att bekräfta varje transaktion. Men först gav han alla en plånbok.
Om du har digitala pengar behöver du en digital plånbok eller en onlineplattform eller utbyte för lagring.
En plånbok är en sträng med siffror och bokstäver, till exempel:18c177926650e5550973303c300e136f22673b74. Detta är en adress som kommer att dyka upp i olika block inom blockkedjan när transaktioner äger rum. Inga namn eller personligt identifierbar information ingår – bara plånboksnumret.
Offentliga plånboksadresser är teckensträngar som vissa tillgångar kan skickas till. Adressen till varje särskild plånbok genereras från en offentlig nyckel.
Relaterat:Bitcoin-plånböcker för nybörjare:Allt du behöver veta
För att genomföra en transaktion behöver du två saker:en plånbok, som är en adress, och en privat nyckel. Den privata nyckeln är en sträng av slumpmässiga nummer. Till skillnad från adressen måste dock den privata nyckeln hållas hemlig. En privat nyckel kontrollerar pengar som finns i den tillhörande plånboken.
När någon bestämmer sig för att skicka mynt till någon annan måste de använda sin privata nyckel för att signera meddelandet som innehåller transaktionen. Systemet med två nycklar - en privat och en offentlig nyckel - är kärnan i kryptering och kryptografi, och dess användning har länge gått före existensen av blockchain. Det föreslogs först på 1970-talet.
När meddelandet har skickats sänds det till blockchain-nätverket. Nätverket av noder arbetar sedan på meddelandet för att säkerställa att transaktionen som den innehåller är giltig. Om den bekräftar giltigheten placeras transaktionen i ett block. Efter det kan ingen information om det ändras.
En kryptonyckel är en sträng av siffror och bokstäver. Kryptografiska nycklar tillverkas av nyckelgeneratorer eller nyckelgener. Dessa nyckelgener använder mycket avancerad matematik som involverar primtal för att skapa nycklar. Sådana nycklar kan användas för att kryptera eller dekryptera information.
Blockchain-teknik består av individuella beteendespecifikationer, en stor uppsättning regler som är inprogrammerade i den. Dessa specifikationer kallas protokoll. Implementeringen av specifika protokoll gör blockchain till vad det är – en distribuerad, peer-to-peer, säker informationsdatabas.
Blockchain-protokoll säkerställer att nätverket fungerar som det var tänkt av dess skapare, även om det är helt autonomt och inte kontrolleras av någon.
Här är några exempel på protokoll implementerade i blockkedjor:
Indata för varje hashnummer måste inkludera det föregående blockets hashnummer.
Belöningen för att framgångsrikt utvinna ett block minskar med hälften efter att 210 000 block har utvunnits. För Bitcoin (BTC) kallas detta halvering. Vid 10 minuter per block tar det cirka fyra år att bryta 210 000 block; därför Bitcoins halveringshändelse vart fjärde år.
För att hålla den tid som behövs för att bryta ett block på cirka 10 minuter, beräknas gruvsvårigheten var 2 016:e block. Gruvsvårigheter balanserar i huvudsak nätverket för att ta hänsyn till antalet gruvarbetare. Fler gruvarbetare innebär en mer konkurrenskraftig atmosfär, vilket gör blocken svårare att bryta. Färre gruvarbetare betyder att det är förhållandevis lättare att bryta block, vilket lockar gruvarbetare att delta.
De flesta blockkedjor är byggda som en decentraliserad databas som fungerar som en distribuerad reskontra. Dessa blockchain ledgers håller reda på och lagrar data i block som är ordnade i kronologisk ordning och länkade av kryptografiska bevis.
Utvecklingen av blockkedjeteknik har resulterat i många fördelar inom ett brett spektrum av företag, inklusive förbättrad säkerhet i tillförlitliga situationer. Det faktum att det är decentraliserat har dock betydande nackdelar. Blockkedjor har till exempel begränsad effektivitet jämfört med typiskt centraliserade databaser och kräver mer lagringsutrymme.
Olika för- och nackdelar med blockchain inkluderar:
Blockkedjor är i huvudsak typer av distribuerade databaser. Databasen är blockkedjan, och varje nod på en blockkedja har tillgång till hela kedjan. Ingen nod eller dator reglerar informationen den innehåller. Varje nod kan validera blockkedjans poster. Allt detta görs utan att en eller flera mellanhänder har kontroll över allt.
Den är arkitektoniskt decentraliserad, och det finns ingen enskild felpunkt som skulle få blockkedjan att falla, vilket gör den till en kritisk komponent i blockkedjesystem. Emellertid är noderna i en blockkedja logiskt centraliserade, eftersom hela blockkedjan är ett distribuerat nätverk som utför vissa programmerade åtgärder.
I decentraliserad peer-to-peer (P2P)-överföring sker kommunikation alltid direkt mellan peers snarare än via en central nod. Information om vad som händer på blockkedjan lagras på varje nod och skickas sedan vidare till intilliggande noder. På så sätt sprids information genom hela nätverket.
Alla som inspekterar blockkedjan kan se varje transaktion och dess hashvärde. Någon som använder blockkedjan kan agera pseudonymt om de vill, eller så kan de ge sin identifiering till andra. Allt som syns på blockkedjan är en registrering av transaktioner mellan plånboksadresser.
När en transaktion har registrerats i blockkedjan och blockkedjan uppdateras, blir det omöjligt att ändra posten för denna transaktion. Varför? Den specifika transaktionsposten är kopplad till posten för alla föregående, vilket gör den oföränderlig. Blockchain-poster är permanenta, de är ordnade kronologiskt och de är tillgängliga för alla andra noder.
Det är nästan omöjligt att stänga av nätverket. Eftersom många noder finns och verkar globalt kan inte en enda part ta över hela nätverket.
Att fejka ett block är också nästan omöjligt eftersom giltigheten av varje block och, i förlängningen, dess inkludering i blockkedjan bestäms av en elektronisk konsensus av noder. Det finns tusentals av dessa noder, utspridda över hela världen. Som ett resultat skulle fånga nätverket kräva en dator med en praktiskt taget omöjlig mängd ström.
Att använda blockchain-teknik som en normal databas skulle dock visa sig vara svårt. Kan du lagra tre gigabyte filer på blockkedjan på samma sätt som att använda databasplattformar som Microsoft Access, FileMaker eller MySQL? Detta skulle inte vara en bra idé. De flesta blockkedjor är inte lämpliga för detta av design eller saknar helt enkelt den kapacitet som krävs.
Traditionella onlinedatabaser använder vanligtvis en klient-server-nätverksarkitektur. Detta innebär att användare med åtkomsträttigheter kan ändra poster lagrade i databasen, men den övergripande kontrollen ligger kvar hos administratörer. När det kommer till en blockchain-databas är varje användare ansvarig för att underhålla, beräkna och uppdatera varje ny post. Varje enskild nod måste samarbeta för att se till att de alla kommer till samma slutsatser.
Blockchain-teknikarkitektur innebär också att varje nod måste arbeta självständigt och jämföra resultaten av sitt arbete med resten av nätverket, så att nå en konsensus kan vara mycket tidskrävande. På grund av detta har blockchain-nätverk historiskt sett ansetts vara långsamma jämfört med traditionell digital transaktionsteknik. Framsteg har ökat blockchain-relaterade transaktionshastigheter i vissa fall, vilket kan ses i vissa kryptotillgångar, projekt och lösningar.
Med det sagt finns det experiment med att producera databaser med blockchain-teknik. Dessa plattformar syftar till att ta en distribuerad databas i företagsklass och bygga på den samtidigt som de lägger till de tre nyckelattributen för blockchain:decentralisering, oföränderlighet och förmågan att registrera och överföra tillgångar.
Även om blockchain inte är immun mot hacking, ger dess decentraliserade karaktär den en starkare säkerhetslinje. En hackare eller brottsling skulle behöva kontroll över mer än hälften av alla maskiner i en distribuerad reskontra för att ändra den.
De mest kända och största blockkedjenätverken, som Bitcoin och Ethereum (ETH), är öppna för alla med dator och internetuppkoppling. Att ha fler deltagare i ett blockchain-nätverk tenderar att öka säkerheten snarare än att skapa ett säkerhetsproblem. Fler noder som deltar innebär att fler individer granskar varandras arbete och rapporterar dåliga aktörer. Det är en anledning till att, kontraintuitivt, privata blockkedjenätverk som kräver en inbjudan att gå med kan vara mer sårbara för hacking och manipulation.
Dessutom är blockchain fördelaktigt för att bekämpa "dubbla utgifter"-attacker vid betalningar och penningöverföringar. Kryptovalutaattacker är en betydande källa till oro. En användare kommer att spendera sin kryptovaluta mer än en gång i en attack med dubbla utgifter. Det är ett problem som inte finns när man har att göra med kontanter.
Om du spenderar 3 USD på en kopp kaffe har du inte längre 3 USD att spendera på något annat. Men när det kommer till krypto finns det en chans att en användare kommer att spendera kryptovalutan flera gånger innan nätverket märker det.
Detta är något som blockchain kan hjälpa till med. Inom en kryptovalutas blockkedja måste hela nätverket komma överens om transaktionssekvensen, bekräfta den senaste transaktionen och publicera den offentligt, vilket hjälper till att bevara nätverkets säkerhet.
Låt oss förstå hur Bitcoin och blockchain är två olika saker:
Den sista delen av den här artikeln kommer att diskutera några av blockchains många applikationer. Blockchain-teknik är särskilt idealisk för det som kallas "smarta kontrakt". Så, exakt vad är smarta kontrakt?
Smarta kontrakt definierar reglerna och påföljderna kring ett specifikt avtal, liknande funktionen hos traditionella kontrakt. Den stora skillnaden är dock att smarta kontrakt automatiskt upprätthåller dessa skyldigheter. Tack vare deras kodning löses smarta kontrakt på uppfyllandet av specifika kriterier.
Decentraliserad finans, eller DeFi, är användningen av blockchain-teknik som ger deltagarna tillgång till funktioner som liknar de vanliga i den vanliga finansvärlden, förutom på ett decentraliserat sätt. Genom att använda olika DeFi-lösningar kan deltagarna låna och låna pengar – samt få tillgång till andra möjligheter – som styrs av blockkedjan utan kontroll från en central myndighet.
Icke-fungibla tokens, eller NFT:er, fungerar som en tillämpning av blockkedjeteknologi med stor potential i flera olika användningsfall. Sådana tokens är bevisligen unika och kan inte bytas en mot en med andra för samma värde. Ett potentiellt användningsfall för NFT:er är autentisering av konstverk, med konstverk knutna till NFT:er, som kan verifiera deras äkthet och ägande.
Att tillämpa blockchain-teknik på en leveranskedja kan ge möjligheten att spåra ingredienser, livsmedel, material och mer tillbaka till källan för att bevisa deras ursprung, samt att tillhandahålla annan relevant information om en given leveranskedja .
Att reglera garantianspråk kan vara dyrt, tidskrävande och ofta svårt för dem som gör anspråket. Det är möjligt att implementera smarta kontrakt med blockkedjeteknik, vilket oundvikligen kommer att göra processen avsevärt enklare.
Med smarta kontrakt skulle en viss uppsättning kriterier för specifika försäkringsrelaterade situationer kunna fastställas. I teorin, med implementeringen av blockchain-teknik, kan du bara skicka in ditt försäkringsanspråk online och få en omedelbar automatisk utbetalning – i avvaktan på att ditt anspråk uppfyller alla nödvändiga kriterier.
Med blockchain och dess decentraliseringsaspekt kan verifieringen av identitet online vara mycket snabbare och potentiellt säkrare. Att förvara onlineidentitetsdata på en central plats kan bli en praxis från det förflutna med användningen av blockchain, vilket innebär att datorhackare inte längre skulle ha centraliserade punkter av sårbarhet för attacker.
IoT är länkat samman via internet i interaktionssyfte och är ett ekosystem av mjukvaruvänliga föremål, såsom fordon och enheter, som inkluderar vissa tekniska specifikationer som gör sådan interaktion möjlig.
Blockchain-teknik kan spela en roll i framtiden för IoT, delvis genom att tillhandahålla potentiella metoder för att skydda sig mot hackare. Eftersom blockchain är byggd för decentraliserad kontroll bör ett säkerhetssystem baserat på det vara tillräckligt skalbart för att täcka utbyggnaden av IoT.
Google Drive, Dropbox och andra har grundligt utvecklat den elektroniska arkiveringen av dokument med hjälp av centraliserade metoder. Centraliserade webbplatser är frestande för hackare. Blockchain och dess smarta kontrakt erbjuder sätt att minska detta hot avsevärt.
I takt med att tekniken får mer allmän uppmärksamhet, har blockchain och dess smarta kontrakt potential att hjälpa till i kampen mot penningtvättstaktik.
Blockchain ger en mer omfattande analys av systemet snarare än att bara övervaka ingångs- och utgångspunkter. Eftersom blockchain är ett decentraliserat nätverk där varje användare eller nod ansvarar för att validera uppdateringar, ökar det nätverkets säkerhet.
Röstning i val och liknande processer skulle kunna förbättras avsevärt med smarta kontrakt och blockchain. Olika relaterade applikationer har kommit till med tiden.
Potentialen med blockkedjeteknik är praktiskt taget obegränsad, och de senaste framstegen har fört oss närmare ett decentraliserat, tillitslöst internet, transparens i transaktioner och mer.
När vi går bort från pandemiperioden och in i det "nya normala" eran kommer blockkedjor sannolikt att ligga i framkant av våra framsteg när det gäller att ta itu med dessa nya samhällsutmaningar och omdefiniera den verkliga innebörden av rikedom i den modiga nya världen av digitala pengar.
Framtiden för blockkedjeteknik verkar ljus, och med tanke på att den redan visar potential inom nästan alla områden, verkar det som att det bästa är att komma.
Under tiden kommer det att bli spännande att se vart blockkedjeteknologin tar vägen i framtiden, särskilt när det gäller banktjänster, penningöverföringar, decentraliserade marknader och andra områden.
