Mis on plokiahela tehnoloogia lihtsustatult

Detsentraliseerimine

Plokiahela kui andmebaasi määratlus näeb ette iga võrku ühendatud sõlme autonoomia. Kui analüüsida Bitcoini krüptoraha struktuuri, siis on märgatav, et ükski rahakott ei ole privilegeeritud. Samal ajal võib teiste projektide plokiahelatel olla tsentraliseeritum hierarhia. Mõnes krüptovaluutas on tehingute kinnitamine usaldatud kontrollsõlmedele(sõlmede). Kuid isegi sel juhul on maksete töötlemine detsentraliseeritud ja toimub samaaegselt mitmes seadmes. See omadus on oluline turvalisuse ja kasutajate usalduse seisukohast.

Tavalise panga, vahetuspanga, krediidiasutuse serverisse võib häkkida või selle tööd häirida. Sellisel juhul läheb teave kaduma. Kui klientidel ei ole paberkandjal dokumente, mis kinnitavad nende hoiuse omandiõigust, võivad nende säästud kaduma minna.

Detsentraliseeritud võrkudes ei põhjusta ühe või mitme sõlme rike finantsteabe kadumist: andmed jäävad teistele osalejatele. Isegi kui kogu maailmas langeb internet või elekter, ei hävi plokiahela plokid. Oluline teave jääb füüsilisele andmekandjale ja see taastatakse pärast katkestuse kõrvaldamist.

Plokiahelaplatvorm võib töötada seni, kuni vähemalt üks arvuti on sellega ühendatud. Andmete hävitamiseks või võltsimiseks tuleks enamik sõlmpunkte üle võtta, mis on suurte projektide, nagu Bitcoin, puhul peaaegu võimatu.

Protokoll

Plokiahela projektides kasutatakse erinevaid skeeme võrgustikus osalejate vaheliseks suhtlemiseks. Teabevahetuse järjekord ja tehingute kinnitamise viisid moodustavad rakenduse lähtekoodis kirja pandud protokolli. Seda võib võrrelda tavaliste veebilehtede kaudu tegutsevate ettevõtete reeglitega. Kui te loete mis tahes internetiteenuse kasutajakokkulepet, siis on seal täpsustatud:

• Registreerimistingimused saidil.
• Tellimuse esitamise ja maksmise viisid.
• Kaupade tarnimise või tööde teostamise tähtaeg.
• Vaidluste lahendamise menetlus.

Plokiahela võrgustik on korraldatud sarnaselt. Protokolli abil selles on loodud:

• Tehingu kinnitamise mehhanismid (algoritmid).
• Andmete krüpteerimise tüüp.
• Uute plokkide suurus ja moodustamise sagedus.
• Tingimused kaevandamine ja tehingute kinnitamise eest saadava tasu arvutamise kord.

Plokiahelaprotokolli võtmeparameeter on konsensuse (ülekande kontrollimise) algoritm. See mehhanism aitab kindlaks teha, kas tehing on kehtiv või mitte. Plokiahelasüsteem võib kasutada selliseid algoritme.

Kaevurid

Esimesed krüptovaluutad (sealhulgas Bitcoin) kasutasid Proof-of-Work konsensusalgoritmi. Tasu saamiseks pidi kaevandaja korduvalt probleeme lahendama (arvutama hash-funktsioonid). Seda protsessi võib võrrelda raamatupidaja või audiitoriga, kes kontrollib mitme ettevõtte andmeid:

1. Spetsialist võrdleb mitme ettevõtte raamatupidamisarvestust ja arvutab nende kogubilansi.
2. Kui andmed langevad kokku, tähendab see, et eeskirjade eiramisi ei ole ja tehingud tunnistatakse usaldusväärseks.
3. Kui ühes ettevõttes tekib puudujääk, tekib kahtlus, kas aruande koostanud töötaja on petnud. Kui selline oletus on olemas, tühistatakse nende vastaspoolte vahelised tehingud.

Kaevurid teevad sarnaseid toiminguid, kuid kuna teabe maht on väga suur, peavad nad kasutama arvutiseadmete (graafika- või keskseadmete) arvutusvõimsust. Plokkide kaevandamisest saadava kasumi suurendamiseks luuakse spetsiaalsed seadmed - ASIC-farmid. See seade näeb välja nagu mesitaru, kuhu mesikärgede asemel on sisestatud videokaardid. Kaevandamiseks mõeldud farmide arvutusvõimsus ületab kaugelt personaalarvutite ja sülearvutite sarnaseid näitajaid.

Sõlmed

Kuna plokiahela projektid on peer-to-peer, ei ole neil peamist (peamist) serverit. Võrguga ühendatud arvuti võib edastada teavet teistele kasutajatele. Sellest tulenevalt on iga seade sõltumatu sõlme (node). Osalejate arvutid ei ole alati võrdsed. Tavaliselt eristatakse selliseid sõlmede tüüpe:

• Täielik. Sisaldab andmeid kõigi kasutajate vahel toimunud tehingute kohta.
• Valgus. See on vajalik kliendi juurdepääsuks võrgu sisesele ülekandele. Ei sisalda täielikke andmeid. Kerge sõlme näide on mobiilne seade, millele on paigaldatud krüptoraha ülekanderakendus. Selle kaudu teeb klient uusi tehinguid, kuid ei näe teavet varasemate ülekannete kohta.
• Privilegeeritud (masternode). Omab laiendatud õigusi tehingu kontrollimisel. Mõnes võrgustikus antakse mastersõlme staatus kõige usaldusväärsematele rahakoti omanikele. Saate saada privilegeeritud osalejaks tasu eest (suur investeering projekti).

Uute plokkide loomine ja kontrollimine

Krüptovaluutade eesmärk on finantsarveldused kasutajate vahel. Seetõttu salvestavad plokid teavet tehtud tehingute kohta. Kui kirjeldada seda protsessi selges keeles, näeb plokiahela loomine välja nii:

1. Kaevandajad valivad teatud arvu uusi tehinguid, mis kantakse plokiahelasse. Kõrgeima tasuga taotlused on eelisjärjekorras.
2. Pärast teatud aja möödumist (umbes 10 minutit Bitcoini puhul) lisatakse valitud tehingud uude plokki.
3. Kaevurid teostavad hash-funktsiooni arvutusi. Kui selgitada sõrmedega, siis tehingu kontrollimise protsessi võib visualiseerida kui erinevate kasutajate plokiahelasse sisestatud andmete võrdlemist. Õige ahelaks tunnistatakse see, mis vastab teistele võrgus osalejatele.
4. Pärast tehingute kontrollimist antakse uuele plokile oma digitaalallkiri (hash). Seda salakirja kasutatakse selles sisalduvate tehingute autentsuse tuvastamiseks.

Plokiahela liigid

Hajutatud pearaamatut saab kasutada erinevates tegevusvaldkondades: rahandus, hääletamine, kasutajate vaheline andmevahetus. Sellega seoses on olemas mitut liiki plokiahelaid:

• Avalikkus. Dummy'de jaoks võib seda tüüpi plokiahelat kirjeldada kui avalikku projekti, millega võivad liituda kõik kasutajad. Näidetena võib tuua Bitcoini, Ethereumi.
• Erakondlik. Lühidalt öeldes on tegemist suletud kogukonnaga, kuhu saab registreeruda ainult kutsetega. Privaatse plokiahela näiteks võib olla detsentraliseeritud hääletusrakendus või eraettevõtte sisevõrk.

Lisaks eristatakse mõnikord ka eksklusiivseid (mitmetasandilisi) plokiahelaid. Sellistes võrkudes on rahakotiomanikel võrdsed õigused ja vaba juurdepääs, kuid ainult privilegeeritud osalejad saavad tehinguid kinnitada.

Eraldi

Hajutatud andmebaase kasutatakse mitte ainult maksevahendina, vaid ka muudes tööstusharudes. Plokiahela tehnoloogiate abil viivad nad läbi hääletusi, edastavad faile, sõlmivad arukad lepingud. Suletud (privaatsed) plokiahelad sobivad nendeks eesmärkideks. Juurdepääs registriandmetele antakse ainult üksikutele klientidele. Sellises võrgus kontrollivad tehinguid nii kõik osalejad kui ka üks peamine server. Privaatsetel registritel on mitmeid eeliseid:

• Konfidentsiaalsus. Kui võrku on vaja väärtusliku teabe (isiklikud dokumendid, kirjavahetus) edastamiseks, peaks ahelale olema juurdepääs ainult kogukonna liikmetel.
• Tehingute töötlemise kiirus. Ülekannet saab koheselt kinnitada eraldi mastersõlme poolt.
• Madalad kulud. Kui võrgus ei ole erakaevandajaid, ei ole vaja kehtestada neile atraktiivseid komisjonitasusid.

Avalik

Avalik plokiahel on korraldatud täielikult detsentraliseeritud võrguna. Rahakotiomanikel on võrdsed õigused ja nad saavad osaleda tehingute kontrollimisel ja uute plokkide kaevandamisel. Seda tüüpi registril on mitmeid eeliseid:

• Kaitse administratsiooni kiirustamata otsuste eest. Iga rahakoti omanik võib nõustuda või tagasi lükata arendajate poolt pakutud muudatused lähtekoodis. See tagab võrgu stabiilsuse.
• Laialdane juurdepääs. Makseväravad, krüptovahetused ja investeerimisprojektid võivad ligi meelitada kasutajaid erinevatest riikidest ja laiendada pidevalt kliendibaasi.
• Usaldus. Avaliku plokiahela põhiolemus on võime kontrollida iga tehingu digitaalallkirja (hash). Kliendid asendavad kõik pettused ahelas.

Blokiahela tehnoloogia turvalisus

Hajutatud registrite eelis on see, et kõrvalised isikud ei saa olulist teavet muuta. See tähendab, et ründajatel ei ole juurdepääsu juba kaevandatud plokkidele. Isegi kui üks sõlmpunkt sisestab ahelasse ebausaldusväärseid andmeid (võltsitud tehing), võtab võrk vastu ainult need plokid, mis vastavad 51% arvutitel. Hashimise olemus seisneb selles, et kui vähemalt üks märk asendatakse, arvutatakse funktsioon uuesti erineva tulemusega. Selle tulemusena langeb võltsitud plokk lihtsalt ahelast välja ja plokiahelas taastub eelmine seisund.

Rakendamine Bitcoini süsteemis

Ülevaade hajutatud võrkudest tehakse tavaliselt kõige kuulsama plokiahela Bitcoini näitel. Bitcoini keskkonnas on järgmised parameetrid:

• Tehingute andmed on avalikult avaldatud. Mõned saidid salvestavad täielikke tehinguandmeid.
• Tehingud valideeritakse PoW-meetodit kasutades. Makseid kontrollivad teised kasutajad (kaevurid), kes pakuvad selleks arvutusvõimsust (ASIC-farmid või videokaardid).
• Digitaalsed sõrmejäljed (hashid) genereeritakse SHA-256 funktsiooniga.
• Uus plokk kaevandatakse umbes iga 10 minuti järel. Genereerimisaeg ei sõltu tehingute arvust. Pärast järgmist 2016 plokki suureneb arvutuslik keerukus. See kaitseb võrku selle eest, et suured kaevandajate kogud ei saaks seda üle võtta.

Bitcoini protokollile on iseloomulikud sellised plussid ja miinused.

Rakendused ühiskonnas

Plokiahela tehnoloogiaid ei kasutata mitte ainult digitaalrahade alusena. Jaotatud registritel on need rakendused:

• Automaatne lepingu jõustamine. Detsentraliseeritud võrku saab tuua algoritmi, mis näeb ette kahe osapoole vahelise tehingu tingimused. Sellist lepingut, mida nimetatakse arukaks lepinguks, töödeldakse ilma halduri (vahendaja) kaasamiseta, mis tagab kohustuste täitmise. Näiteks võivad pooled ette näha algoritmi, mille kohaselt kantakse raha müüja kontole alles pärast seda, kui ta on ostjale programmi või muu vara üle andnud.
• Elektrooniline hääletamine. Detsentraliseeritud hääletusrakendused on usaldusväärselt kaitstud pettuste ja huvitatud isikute sekkumise eest. Kodaniku rahakotti kantakse virtuaalne münt, mida rakendatakse hääletussedelina. Andmete krüpteerimine muudab osaleja tuvastamise võimatuks, kuid samal ajal saab igaüks näha valimistulemusi.
• Autoriõiguse registreerimine. Maali, rakenduse või muu immateriaalse vara digiteeritud koodi saab salvestada plokiahelas. Seda tehnoloogiat nimetatakse NFT (mittesüütamiskõlblik märgid).
• Aktsiate varadega kauplemine. Digitaliseeritud aktsiate, võlakirjade ja muude väärtpaberitega saab kaubelda detsentraliseeritud võrgus.

Blockchain-tehnoloogia eelised

Jaotatud andmebaasidel on järgmised eelised:

• Turvalisus. Registrikannet ei saa muuta. Häkkimine nõuab kontrolli ühendatud arvutite 51% üle. Isegi suurema häire korral (näiteks loodusõnnetuse korral) ei lähe väärtuslik teave kaduma.
• Automatiseerimine. Detsentraliseeritud võrgud toimivad ilma administraatorite kaasamiseta. Ülekandeid töödeldakse automaatselt.
• Madalad tasud. Tasu suurus ei sõltu ülekande summast. Kuna tehingu maht ei mõjuta tehingu järgmisesse plokki lisamise kiirust, on kasutajatele kasulik kasutada krüptovaluutasid suurte tehingute tegemiseks.
• Anonüümsus. Krüptoraha rahakoti loomiseks ei ole vaja kinnitada isikuandmeid. Samas ei ole plokiahelad täiesti anonüümsed: teave tehingute kohta on vabalt kättesaadav. Saatja või saaja saab tuvastada erinevate parameetrite, sealhulgas IP-aadressi järgi.
• Teabe ainulaadsus.

Turvalisus

Tsentraliseeritud projektidel on haavatav koht - peaserver. Mõnikord piisab administraatori salasõna varastamisest ja säästude ülekandmisest isiklikele kontodele, et varastada raha pangast või börsilt. Krüptovaluutades hoiab iga rahakott eraldi koopiat plokiahelast. Tehinguid ei töötle mitte server, vaid teised kasutajad, ja õigusi digitaalsele valuutale ei kinnita mitte parool, vaid privaatne võti. Sellistes tingimustes saavad kurjategijad häkkida ainult üksikut arvutit, kuid mitte kogu keskkonda.

Automatiseerimine

Digitaaltehnoloogia arenedes on võimalik paljudes valdkondades üle minna plokiahelale. Klientide ühtse andmebaasi asemel on mugavam ühendada need detsentraliseeritud võrku. Nende taotlusi töödeldakse automaatselt, ilma et oleks vaja koguda isikuandmeid.

Vähendatud tasud

Mõnes plokiahela projektis ei osale kaevurid tehingute kinnitamises. Vastaspooled maksavad minimaalset tasu haldusserverite (sõlmede) toetamiseks. Erinevalt pankadest ja eraõiguslikest finantsettevõtetest ei ole krüptovaluutadel omanikku. Seetõttu võivad mõned detsentraliseeritud võrgud toimida mittekaubanduslikul alusel ja võimaldada vastaspooltel raha peaaegu tasuta üle kanda.

Anonüümsus

Pangad ja finantsettevõtted kontrollivad klientide identiteeti. See teave võib jõuda ründajate kätte. Lisaks muutuvad finantsalased õigusaktid järk-järgult rangemaks. Mitmed riigid on võtnud vastu seadused, mis näevad ette blokeerida kõik ülekanded, kui nende olemus tundub kontrollijale kahtlane. Krüptovaluutad vabastavad kasutajad piirangutest ja võimaldavad neil raha üle kanda ilma tähelepanu äratamata.

Teabe ainulaadsus

Hashimismehhanism takistab juba kaevandatud plokkide muutmist. See kaitseb kogukonda häkkimiste ja pettuste eest. Plokiahel kui krüptoraha alus muudab iga mündi ainulaadseks. Mündi omaniku vaatenurgast võib tunduda, et rahakotis on tavaline elektrooniline raha. Kuid kuna iga tehing allkirjastatakse hash-funktsiooniga, on kõik krüptomündid kantud jaotatud pearaamatusse.

Tehnoloogia puudused

Selle aja jooksul, mil hajutatud pearaamatuid on kasutatud, on välja töötatud 3 põlvkonda detsentraliseeritud protokolle. Hoolimata pidevatest uuendustest ei ole plokiahela tehnoloogia ilma puudusteta:

• Tehniline keerukus. Kõige lihtsam tarkvara sobib tsentraliseeritud andmebaasi täitmiseks. Hajutatud sõlmede ühine töö on võimalik ainult siis, kui on olemas protokoll, mis reguleerib andmete krüpteerimise ja plokkide kontrollimise järjekorda.
• Võimatus tehinguid tühistada. Isegi kui tehingu teevad ründajad, ei saa kogukonna liikmed ülekannet peatada. Ahelasse sisestatud teave jääb sinna igaveseks.
• Kõrged elektrikulud võrgu toimimiseks. See puudus on iseloomulik projektidele, mis kasutavad tehingu kinnitamist Proof-of-Work algoritmi abil.
• Õiguskindlusetus. Paljude riikide õigusaktides puudub plokiahela tehnoloogia ja digitaalrahade kirjeldus. See tekitab riski, et detsentraliseeritud makseteenused võidakse tulevikus keelata. Kasutajad leiavad end ilma riigipoolse kaitseta rahakoti häkkimise või mündivarguse korral.
• Skaleeritavuse probleem. Mitmete ekspertide sõnul on plokiahela tehnoloogiad nüüdseks jõudnud skaalumisvõime piirini. Nende kasutamine majapidamistehingutes on võimatu tehingute aeglase töötlemise, plokiahela suure mahu tõttu. Näitena võib tuua Bitcoinis tehtud ülekannete keskmise päevase arvu: see näitaja ei muutunud 2018. aastast 2021. aastani peaaegu üldse.

Kokkuvõte

Jaotatud registreid on teabe säilitamiseks kasutatud umbes alates 1991. aastast. Hash-funktsioonide avastamine võimaldas luua digitaalseid sõrmejälgi, mis on vajalikud andmete kaitsmiseks võltsimise eest. 2008. aastal käivitati esimene plokiahela projekt, krüptoraha Bitcoin.

Andmete detsentraliseeritud säilitamise ja töötlemise eelised:

• Turvalisus.
• Anonüümsus.
• Tehingute automaatne kinnitamine.

Sõlmede samaaegne töö võrdõigusvõrgus suurendab energiatarbimist kaevandamise ajal. Kasutajad on mures ka tehingute taastamatuse pärast, isegi kui need on tehtud pärast häkkimist või digitaalse raha vargust.

Korduma kippuvad küsimused