Τι είναι το Blockchain;

Εάν παρακολουθείτε πρόσφατα τις ειδήσεις, ίσως έχετε ακούσει για κάτι που ονομάζεται blockchain. Είναι μια έννοια που κάνει τα δεδομένα εξαιρετικά ασφαλή για συγκεκριμένες χρήσεις. Ίσως το έχετε ακούσει σε σχέση με το Bitcoin, αλλά έχει εφαρμογές πολύ πιο πέρα ​​από τα αγαπημένα cryptocurrencies του καθενός. Ακολουθεί μια γρήγορη εξήγηση για το πώς λειτουργεί.

Όλα ξεκινούν με κρυπτογράφηση

Για να κατανοήσετε τα blockchains, πρέπει να κατανοήσετε την κρυπτογραφία. Η ιδέα της κρυπτογραφίας είναι πολύ παλαιότερη από τους υπολογιστές: σημαίνει απλά αναδιάταξη των πληροφοριών με τέτοιο τρόπο ώστε να χρειάζεστε ένα συγκεκριμένο κλειδί για να το καταλάβετε. Το απλό παιχνίδι δαχτυλιδιού αποκωδικοποιητή που βρήκατε στο κιβώτιο των δημητριακών Kix είναι μια μορφή της πιο βασικής κρυπτογράφησης - δημιουργήστε ένα κλειδί (επίσης γνωστό ως κρυπτογράφηση) που αντικαθιστά μια επιστολή με έναν αριθμό, εκτελέστε το μήνυμά σας μέσω του κλειδιού και μετά δώστε το κλειδί σε κάποιον άλλο. Οποιοσδήποτε βρίσκει το μήνυμα χωρίς το κλειδί, δεν μπορεί να το διαβάσει, εκτός αν είναι "ραγισμένο". Ο στρατός χρησιμοποίησε πιο σύνθετη κρυπτογραφία πολύ πριν από τους υπολογιστές (ο Μηχανισμός Enigma κωδικοποίησε και αποκωδικοποίησε μηνύματα κατά τη διάρκεια του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου, για παράδειγμα).

Η σύγχρονη κρυπτογράφηση, ωστόσο, είναι εξ ολοκλήρου ψηφιακή. Οι σημερινοί υπολογιστές χρησιμοποιούν μεθόδους κρυπτογράφησης που είναι τόσο περίπλοκες και τόσο ασφαλείς που θα ήταν αδύνατο να τους σπάσουν με απλά μαθηματικά από ανθρώπους. Η τεχνολογία κρυπτογράφησης υπολογιστών δεν είναι τέλεια. μπορεί ακόμα να "σπάσει" αν αρκετά ευφυή άτομα επιτεθούν στον αλγόριθμο και τα δεδομένα είναι ακόμα ευάλωτα αν κάποιος εκτός από τον ιδιοκτήτη εντοπίσει το κλειδί. Αλλά ακόμη και η κρυπτογράφηση σε επίπεδο καταναλωτή, όπως η κρυπτογράφηση AES 128-bit που είναι πλέον βασική για το iPhone και το Android, αρκεί για να κρατήσει τα κλειδωμένα δεδομένα μακριά από το FBI.

Το blockchain είναι ένας συνεργατικός, ασφαλής κατάλογος δεδομένων

Η κρυπτογράφηση χρησιμοποιείται συνήθως για να κλειδώνει αρχεία, ώστε να μπορούν να έχουν πρόσβαση μόνο συγκεκριμένα άτομα. Αλλά τι γίνεται αν έχετε πληροφορίες που πρέπει να το δουν όλοι-όπως, για παράδειγμα, οι λογιστικές πληροφορίες για μια κρατική υπηρεσία που πρέπει να είναι δημόσια από το νόμο-και πρέπει ακόμα να είναι ασφαλής; Εκεί, έχετε ένα πρόβλημα: όσο περισσότεροι άνθρωποι μπορούν να δουν και να επεξεργαστούν πληροφορίες, τόσο λιγότερο ασφαλείς είναι.

Τα Blockchains αναπτύχθηκαν για να καλύψουν τις ανάγκες ασφαλείας αυτών των συγκεκριμένων καταστάσεων. Σε μια μπλοκ αλυσίδα, κάθε φορά που γίνεται πρόσβαση και ενημέρωση των πληροφοριών, η αλλαγή καταγράφεται και επαληθεύεται, και στη συνέχεια σφραγίζεται, δεν είναι δυνατή η εκ νέου επεξεργασία. Το σύνολο των αλλαγών στη συνέχεια αποθηκεύεται και προστίθεται στο συνολικό αρχείο. Την επόμενη φορά που κάποιος κάνει αλλαγές, ξεκινά ξανά, διατηρώντας τις πληροφορίες σε ένα νέο "μπλοκ" που είναι κρυπτογραφημένο και προσαρτημένο στο προηγούμενο μπλοκ (εξ ου και "μπλοκ αλυσίδα"). Αυτή η επαναλαμβανόμενη διαδικασία συνδέει την πρώτη έκδοση του συνόλου πληροφοριών με την τελευταία, ώστε όλοι να μπορούν να δουν όλες τις αλλαγές που έχουν γίνει ποτέ, αλλά μπορούν να συνεισφέρουν και να επεξεργαστούν την τελευταία έκδοση.

Αυτή η ιδέα είναι ανθεκτική στις μεταφορές, αλλά φανταστείτε ότι βρίσκεστε σε μια ομάδα δέκα ατόμων που συναρμολογεί ένα σύνολο LEGO. Μπορείτε να προσθέσετε μόνο ένα κομμάτι κάθε φορά, και δεν μπορεί ποτέ να αφαιρέσετε κομμάτια καθόλου. Κάθε μέλος της ομάδας πρέπει να συμφωνήσει ειδικά για το πού πηγαίνει το επόμενο κομμάτι. Με αυτόν τον τρόπο, μπορείτε να δείτε όλα τα κομμάτια ανά πάσα στιγμή - ακριβώς πίσω στο πρώτο κομμάτι του έργου - αλλά μπορείτε να τροποποιήσετε μόνο το τελευταίο κομμάτι.

Για κάτι λίγο πιο συναφές, φανταστείτε ένα έγγραφο συνεργασίας, όπως ένα υπολογιστικό φύλλο στα Έγγραφα Google ή στο Office 365. Ο καθένας που έχει πρόσβαση στο έγγραφο μπορεί να το επεξεργαστεί και κάθε φορά που το κάνει, η αλλαγή αποθηκεύεται και καταγράφεται ως νέο υπολογιστικό φύλλο, τότε κλειδωμένο στο ιστορικό του εγγράφου. Έτσι, μπορείτε να πάτε πίσω, βήμα προς βήμα, μέσα από τις αλλαγές που πραγματοποιήσατε, αλλά μπορείτε να προσθέσετε μόνο πληροφορίες στην πιο πρόσφατη έκδοση, να μην τροποποιήσετε τις προηγούμενες εκδόσεις του υπολογιστικού φύλλου που έχουν ήδη κλειδωθεί.

Όπως πιθανότατα έχετε ακούσει, αυτή η ιδέα ενός ασφαλούς, συνεχώς ενημερωμένου «βιβλίου» εφαρμόζεται κυρίως στα οικονομικά δεδομένα, όπου έχει την πιο νόημα. Τα κατανεμημένα ψηφιακά νομίσματα όπως το Bitcoin είναι η πιο συνηθισμένη χρήση μπλοκ αλυσίδων - στην πραγματικότητα, η πρώτη έγινε για το Bitcoin και η ιδέα εξαπλώθηκε από εκεί.

Τα Τεχνικά Στοιχεία: Βήμα-Βήμα, Αποκλεισμός Μπλοκ

Πώς όλα αυτά πραγματικά παίζουν σε έναν υπολογιστή; Είναι ένας συνδυασμός κρυπτογραφίας και δικτύωσης μεταξύ ομότιμων.

Ίσως να είστε εξοικειωμένοι με την κοινή χρήση αρχείων από ομότιμους χρήστες: υπηρεσίες όπως το BitTorrent που επιτρέπουν στους χρήστες να φορτώνουν και να φορτώνουν ψηφιακά αρχεία από πολλαπλές τοποθεσίες πιο αποτελεσματικά από ό, τι από μια ενιαία σύνδεση. Φανταστείτε τα "αρχεία" ως τα βασικά δεδομένα σε ένα blockchain και τη διαδικασία λήψης ως την κρυπτογραφία που την διατηρεί ενημερωμένη και ασφαλή.

Ή, για να επιστρέψετε στο παραπάνω παράδειγμα Google Docs: Φανταστείτε ότι το έγγραφο συνεργασίας στο οποίο εργάζεστε δεν αποθηκεύεται σε ένα διακομιστή. Αντ 'αυτού, είναι στον υπολογιστή του κάθε ατόμου, ο οποίος ελέγχει και επικαιροποιεί συνεχώς ο ένας τον άλλον για να βεβαιωθεί ότι κανείς δεν έχει τροποποιήσει τα προηγούμενα αρχεία. Αυτό το καθιστά "αποκεντρωμένο".

Αυτή είναι η βασική ιδέα πίσω από το blockchain: είναι κρυπτογραφικά δεδομένα που είναι συνεχώς προσβάσιμα και ασφαλισμένα ταυτόχρονα, χωρίς κεντρικό διακομιστή ή αποθήκευση, με ένα αρχείο αλλαγών που ενσωματώνεται σε κάθε νέα έκδοση των δεδομένων.

Έχουμε λοιπόν τρία στοιχεία που πρέπει να εξετάσουμε σε αυτή τη σχέση. Ένα, το δίκτυο των χρηστών peer-to-peer που αποθηκεύουν όλα τα αντίγραφα του blockchain record. Δύο, τα δεδομένα που προσθέτουν αυτοί οι χρήστες στο πιο πρόσφατο "μπλοκ" πληροφοριών, επιτρέποντάς τους να ενημερώνονται και να προστίθενται στο συνολικό αρχείο. Τρεις, οι κρυπτολογικές αλληλουχίες που δημιουργούν οι χρήστες για να συμφωνήσουν στο τελευταίο μπλοκ, κλειδώνοντάς το στη θέση του με την ακολουθία των δεδομένων που αποτελούν το αρχείο.

Είναι το τελευταίο κομμάτι που είναι η μυστική σάλτσα στο σάντουιτς μπλοκ. Χρησιμοποιώντας την ψηφιακή κρυπτογραφία, κάθε χρήστης συμβάλλει στη δύναμη του υπολογιστή του, προκειμένου να βοηθήσει στην επίλυση μερικών από αυτά τα εξαιρετικά περίπλοκα μαθηματικά προβλήματα που διατηρούν το αρχείο ασφαλή. Αυτές οι εξαιρετικά πολύπλοκες λύσεις - γνωστές ως "κατακερματισμοί" - επιλύουν τα βασικά μέρη των δεδομένων στο αρχείο, όπως ο λογαριασμός που προσθέτει ή αφαιρεί τα χρήματα σε ένα βιβλίο λογιστικής και όπου αυτά τα χρήματα πήγαν ή ήρθαν. Όσο πιο πυκνά είναι τα δεδομένα, τόσο πιο σύνθετη είναι η κρυπτογραφία και η περισσότερη δύναμη επεξεργασίας είναι απαραίτητη για την επίλυσή της. (Αυτή είναι η ιδέα της "εξόρυξης" στο Bitcoin, εν πάση περιπτώσει).

Έτσι, για να συνοψίσουμε, μπορούμε να σκεφτούμε ένα blockchain είναι ένα κομμάτι των δεδομένων που είναι:

1. Συνεχής ενημέρωση. Οι χρήστες Blockchain μπορούν να έχουν πρόσβαση στα δεδομένα ανά πάσα στιγμή και να προσθέτουν πληροφορίες στο νεότερο μπλοκ.
2. Διανέμονται. Αντίγραφα των δεδομένων blockchain αποθηκεύονται και ασφαλίζονται από κάθε χρήστη και όλοι πρέπει να συμφωνούν σε νέες προσθήκες.
3. Επαληθεύτηκε. Και οι δύο αλλαγές σε νέα μπλοκ και αντίγραφα παλαιών μπλοκ πρέπει να συμφωνηθούν από όλους τους χρήστες μέσω κρυπτογραφικής επαλήθευσης.
4. Ασφαλής. Η παρεμπόδιση των παλαιών δεδομένων και η τροποποίηση της μεθόδου εξασφάλισης νέων δεδομένων αποτρέπεται τόσο από τη κρυπτογραφική μέθοδο όσο και από την μη κεντρική αποθήκευση των ίδιων δεδομένων.

Και το πιστεύετε ή όχι, καθίσταται ακόμη πιο περίπλοκο από αυτό ... αλλά αυτή είναι η βασική ιδέα.

Το Blockchain σε δράση: Δείξε μου τα (ψηφιακά) χρήματα!

Ας εξετάσουμε λοιπόν ένα παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο αυτό ισχύει για μια κρυπτογράφηση όπως το Bitcoin. Πείτε ότι έχετε ένα Bitcoin και θέλετε να το ξοδέψετε σε ένα νέο αυτοκίνητο. (Ή μια μοτοσυκλέτα ή ένα σπίτι ή ένα μικρό νησί με μεσαίου μεγέθους νησιωτικό έθνος - αν και αξίζει τον κόπο αυτό το Bitcoin την εβδομάδα.) Συνδέεστε με το αποκεντρωμένο blockchain Bitcoin με το λογισμικό σας και στέλνετε το αίτημά σας για να μεταφέρετε Bitcoin στον πωλητή του αυτοκινήτου. Στη συνέχεια, η συναλλαγή σας μεταδίδεται στο σύστημα.

Κάθε άτομο στο σύστημα μπορεί να το δει, αλλά η ταυτότητά σας και η ταυτότητα του πωλητή είναι μόνο προσωρινές υπογραφές, μικροσκοπικά στοιχεία των τεράστιων μαθηματικών προβλημάτων που αποτελούν την καρδιά της ψηφιακής κρυπτογραφίας. Αυτές οι τιμές είναι συνδεδεμένες στην εξίσωση blockchain και το ίδιο το πρόβλημα λύνεται από τα μέλη στο δίκτυο peer-to-peer που παράγει κρυφές μαρτυρίες.

Μόλις επαληθευτεί η συναλλαγή, μεταφέρεται ένα Bitcoin από εσάς στον πωλητή και καταγράφεται στο τελευταίο μπλοκ της αλυσίδας. Το μπλοκ τελειώνει, σφραγίζεται και προστατεύεται με κρυπτογραφία. Η επόμενη σειρά συναλλαγών ξεκινά και η μπλοκ αλυσίδα μεγαλώνει για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, που περιέχει ένα πλήρες αρχείο όλων των συναλλαγών κάθε φορά που ενημερώνεται.

Τώρα, όταν σκέφτεστε ένα blockchain ως "ασφαλές", είναι σημαντικό να κατανοήσετε το πλαίσιο. Οι μεμονωμένες συναλλαγές είναι ασφαλείς και το συνολικό αρχείο είναι ασφαλές, εφόσον οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τη διασφάλιση της κρυπτογράφησης παραμένουν "ανοιγμένες". (Και θυμηθείτε, αυτά τα πράγματα είναι Πραγματικά είναι δύσκολο να σπάσει - ακόμα και το FBI δεν μπορεί να το κάνει με απλούς υπολογιστικούς πόρους μόνο του.) Αλλά ο πιο αδύναμος κρίκος στο blockchain είναι, εσύ, ο χρήστης.

Εάν επιτρέπετε σε κάποιον άλλο να χρησιμοποιήσει το προσωπικό σας κλειδί για να αποκτήσει πρόσβαση στην αλυσίδα ή αν το βρείτε απλά χάκερ στον υπολογιστή σας, μπορεί να κάνει προσθήκες στο blockchain με τις πληροφορίες σας και δεν υπάρχει τρόπος να τους σταματήσετε. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο η Bitcoin αποκτάται "κλαπεί" σε επιθέσεις που έχουν μεγάλη δημοσιότητα στις μεγάλες αγορές: οι εταιρείες που λειτουργούσαν τις αγορές, και όχι το μπλοκ αλυσίδα Bitcoin, ήταν συμβιβασμένες. Και επειδή οι κλεμμένοι Bitcoins μεταφέρονται σε ανώνυμους χρήστες, μέσω μιας διαδικασίας που επαληθεύεται από το blockchain και καταγράφονται για πάντα, δεν υπάρχει τρόπος να βρεθεί ο εισβολέας ή ανακτήσετε το Bitcoin.

Τι άλλο μπορεί να μπλοκάρει?

Η τεχνολογία Blockchain ξεκίνησε με το Bitcoin, αλλά είναι τόσο σημαντική η ιδέα ότι δεν παρέμεινε εκεί για πολύ. Ένα σύστημα που ενημερώνεται συνεχώς, είναι προσιτό σε οποιονδήποτε, έχει εξακριβωθεί από ένα μη κεντρικό δίκτυο και είναι εξαιρετικά ασφαλές, έχει πολλές διαφορετικές εφαρμογές. Τα χρηματοπιστωτικά ιδρύματα όπως η JP Morgan Chase και το Australian Stock Exchange αναπτύσσουν συστήματα blockchain για την εξασφάλιση και τη διανομή οικονομικών δεδομένων (για συμβατικά χρήματα, όχι για κρυπτογράφηση όπως το Bitcoin). Το ίδρυμα Bill & Melinda Gates ελπίζει να χρησιμοποιήσει συστήματα blockchain για την παροχή δωρεάν, κατανεμημένων τραπεζικών υπηρεσιών σε δισεκατομμύρια ανθρώπους που δεν μπορούν να αντέξουν οικονομικά έναν τακτικό τραπεζικό λογαριασμό.

Τα εργαλεία ανοικτού κώδικα όπως το Hyperledger προσπαθούν να αποκτήσουν τεχνικές blockchain σε μια ευρύτερη γκάμα ανθρώπων, σε ορισμένες περιπτώσεις το κάνουν χωρίς να χρειάζονται τα τερατώδη ποσά επεξεργασίας που χρειάζονται για να εξασφαλίσουν άλλα σχέδια. Τα συνεργατικά συστήματα εργασίας μπορούν να επαληθευτούν και να καταγραφούν με τεχνικές blockchain. Πολύ οτιδήποτε χρειάζεται να καταγράφεται συνεχώς, να προσεγγίζεται και να ενημερώνεται μπορεί να χρησιμοποιηθεί με τον ίδιο τρόπο.

Πιστωτική εικόνα: posteriori / Shutterstock, Lewis Tse Pui Lung / Shutterstock, Zack Copley