Blockchain

Definicja

Podstawowe rodzaje

• Blockchain publiczny: Dostępny dla każdego, kto chce wziąć udział w sieci. Transakcje są widoczne i weryfikowane przez wszystkich uczestników (np. Bitcoin, Ethereum).
• Blockchain prywatny: Zarezerwowany dla wybranej grupy użytkowników, zwykle stosowany w firmach do zarządzania danymi wewnętrznymi, z ograniczonym dostępem i kontrolą nad weryfikacją transakcji.
• Blockchain konsorcjalny: Typ hybrydowy, gdzie grupa organizacji współdzieli zarządzanie siecią i weryfikację transakcji, co pozwala na zwiększenie transparentności przy jednoczesnej ochronie danych.

Główne role

• Do zastosowań blockchain możemy zaliczyć:
• przetwarzanie płatności i transferów pieniężnych – przyspieszenie rozliczania i ograniczenie (lub eliminacja) opłat za transfery;
• monitorowanie łańcuchów dostaw – zapewnienie pełnego śledzenia aktywów;
• cyfrowa tożsamość – kontrola cyfrowych tożsamości oraz dostępu do danych;
• współdzielenie danych – bezpieczne przechowywanie i przenoszenie danych przedsiębiorstwa;
• ochrona praw autorskich i tantiem – zapewnienie artystom zachowania praw do ich dzieł, przejrzysta dystrybucja tantiem (w czasie rzeczywistym);
• zarządzanie siecią IoT – funkcja regulatora sieci IoT (identyfikacja podłączonych urządzeń, monitorowanie aktywności, uwierzytelnianie urządzeń dodawanych do sieci);
• służba zdrowia – zarządzanie danymi z badań klinicznych i elektroniczną dokumentacją medyczną zgodnie z przepisami RODO.

Podstawowe elementy

• Blok: Blok to podstawowa jednostka przechowująca informacje o transakcjach. Każdy blok zawiera dane transakcyjne, znacznik czasu oraz odnośnik do poprzedniego bloku, co tworzy niezmienny łańcuch. Bloki mogą zawierać różne rodzaje danych, w zależności od zastosowania blockchainu.
• Łańcuch bloków: Łańcuch bloków to sekwencja połączonych bloków, w której każdy blok jest powiązany z poprzednim poprzez kryptograficzny odnośnik. Ta struktura gwarantuje, że żadna transakcja nie może zostać zmieniona lub usunięta bez unieważnienia wszystkich kolejnych bloków.
• Hash: Hash to unikalny identyfikator wygenerowany dla każdego bloku na podstawie jego zawartości. Każda zmiana w bloku powoduje zmianę jego hash, co zapewnia integralność danych. Algorytmy haszujące, takie jak SHA-256, sprawiają, że dane są trudne do sfałszowania.
• Inteligentne kontrakty (Smart Contracts): Smart contracts to samoegzekwujące się kontrakty zapisane w kodzie, które automatycznie wykonują określone czynności po spełnieniu ustalonych warunków. Wykorzystywane są w wielu aplikacjach, od płatności po zarządzanie łańcuchem dostaw.
• Węzły (Nodes): Węzły to komputery uczestniczące w sieci blockchain, które przechowują kopie całego łańcucha bloków i weryfikują nowe transakcje. Węzły mogą być pełne (pełna kopia blockchaina) lub lekkie (przechowujące jedynie kluczowe dane).
• Mechanizm konsensusu: Mechanizm konsensusu to sposób, w jaki węzły w sieci blockchain osiągają porozumienie co do aktualnego stanu bazy danych. Popularne mechanizmy konsensusu to Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS) oraz Delegated Proof of Stake (DPoS). Mechanizmy te zapewniają, że tylko zweryfikowane transakcje są dodawane do łańcucha bloków.
• Portfele kryptograficzne (Crypto Wallets): Portfele służą do zarządzania kluczami prywatnymi i publicznymi, które umożliwiają przeprowadzanie transakcji na blockchainie. Klucz prywatny pozwala na podpisywanie transakcji, natomiast klucz publiczny umożliwia ich weryfikację.
• Kryptografia asymetryczna: System kryptografii wykorzystywany do zabezpieczania transakcji na blockchainie, który używa pary kluczy: prywatnego i publicznego. Ten system pozwala na autoryzację transakcji i zapewnia bezpieczeństwo danych.

Mechanizm działania

• Tworzenie transakcji: Użytkownik inicjuje transakcję, która jest następnie przesyłana do sieci blockchain, gdzie zostaje zaszyfrowana za pomocą kryptografii asymetrycznej.
• Walidacja transakcji: Transakcja jest weryfikowana przez węzły w sieci za pomocą mechanizmu konsensusu, np. PoW lub PoS. Węzły sprawdzają, czy transakcja jest zgodna z zasadami sieci i czy środki są dostępne.
• Dodanie transakcji do bloku: Zatwierdzone transakcje są grupowane w bloki. Blok jest następnie dodawany do łańcucha bloków i otrzymuje unikalny hash, który identyfikuje jego zawartość.
• Łączenie bloków: Każdy nowy blok jest powiązany z poprzednim poprzez swój hash, co tworzy łańcuch bloków. Ta struktura zapewnia, że zmiana jakiegokolwiek bloku unieważniłaby wszystkie następujące po nim bloki, co chroni przed manipulacją.
• Rozproszenie kopii w sieci: Zaktualizowany blockchain jest rozsyłany do wszystkich węzłów w sieci, które przechowują pełne kopie łańcucha bloków. W ten sposób dane są dostępne i zabezpieczone na wielu węzłach.
• Wykonanie inteligentnych kontraktów (opcjonalnie): W przypadku blockchainów obsługujących smart contracts, po spełnieniu określonych warunków zapisanych w kontrakcie kod automatycznie wykonuje działania, np. przelew środków lub aktualizację danych.
• Monitorowanie i audyt: Blockchain pozwala na transparentne monitorowanie wszystkich transakcji. Każda transakcja jest trwała i niezmienialna, co umożliwia audyt oraz zwiększa zaufanie użytkowników do systemu.