O co chodzi z tymi kryptowalutami? Cz. I

Bitcoin, Litecoin, Ethereum, Ripple, Dash… to tylko kilka z dziesiątek powstałych w ostatnim czasie kryptowalut. Z pewnością temat jest bardzo medialny. O skokach cen bitcoina mówią już nie tylko specjalistyczne portale finansowe, ale również mainstreamowe media. Inwestowanie w kryptowaluty stało się nowym trendem, do którego zachęcają niezliczone konferencje i reklamy kusząc klientów takimi hasłami jak „kryptowaluta X od początku roku urosła już 5.000%.” Przyjrzyjmy się zatem z czym się to wszystko je – tak, abyśmy decyzja o inwestowaniu w kryptowaluty nie odbiła nam się finansową czkawką. Jako, że mnogość kryptowalut sprawia, że opisanie, jak i przeanalizowanie ich wszystkich różnic z powodzeniem wystarczyłoby, aby zapełnić stronice pokaźnej książki, przyjrzyjmy się bliżej tej najpopularniejszej z kryptowalut – bitcoinowi. Warto zaznaczyć, że aby prawidłowo przedstawić mechanizm działania bitcoina należałoby się posłużyć olbrzymią ilością specyficznej wiedzy informatycznej, kryptograficznej i matematycznej, więc prezentowane przykłady są bardzo uproszczone – oddają one jednak to, co najważniejsze, aby zrozumieć na jakich zasadach oparte są kryptowaluty.

Łańcuch bloków – podstawa funkcjonowania Bitcoina

Aby lepiej zrozumieć czym jest bitcoin konieczne jest najpierw zrozumienie jak działa. Tutaj istotne jest poruszenie tematu łańcucha bloków (ang.: Blockchain). Mechanizm działania blockchainu najłatwiej wyjaśnić na przykładzie sieci WiFi. Wyobraźmy sobie, że mamy w domu router sieci bezprzewodowej. Do tego jednego centralnego punktu dostępu podłączamy kilka urządzeń – telefon, tablet, drukarkę, komputer, konsolę do gier, telewizor smart, itp. Co się stanie, gdy „padnie” nam router? Stracimy połączenie we wszystkich urządzeniach. To właśnie przykład sieci scentralizowanej – takiej, w której wszystkie odnogi połączone są z jednym punktem centralnym.

A jeśli w domu mamy nie jeden, a powiedzmy 2 routery i do pierwszego podłączymy komputer, telewizor i drukarkę, do drugiego telefon, tablet i konsolę do gier? Wtedy awaria jednego punktu dostępowego nie spowoduje, że stracimy połączenie we wszystkich urządzeniach – dalej będziemy mieć dostęp do Internetu – nie w takim zakresie, jak do tej pory, ale dalej możemy z niego korzystać. Nadal jednak istnieje ryzyko, że zepsuje się na przykład hub gdzieś u naszego dostawcy Internetu – wtedy niezależnie od tego, ile mamy routerów – tracimy połączenie we wszystkich punktach dostępu. Tak skonstruowana sieć jest siecią zdecentralizowaną. Odnogi połączone są w grupy, które to grupy łączą się z jakimś punktem centralnym.

A gdyby tak połączyć wszystkie urządzenia ze sobą wzajemnie? Drukarkę podłączyć bezpośrednio do komputera i telewizora, telefon do konsoli, konsolę do drukarki, telewizor do telefonu – tworząc sieć, w której każde z urządzeń podłączone jest do wszystkich pozostałych – i każde z tych urządzeń ma niezależny dostęp do Internetu – Część urządzeń miałaby Internet satelitarny, część Internet przewodowy, a część mobilny. Wtedy awaria nawet kilku urządzeń nie będzie miała wpływu na funkcjonowanie takiej rozproszonej sieci. Z takiej właśnie koncepcji korzysta blockchain. Każdy z bloków w łańcuchu posiada wszystkie informacje dotyczące wszystkich pozostałych elementów sieci.

Sieć scentralizowana, zdecentralizowana i rozproszona

Teraz przyjrzyjmy się mechanizmowi działania pojedynczego bloku. Bloki składają się z kilku elementów – Nagłówka (Block Header), Hashu poprzedniego bloku, oraz zahashowanych danych dotyczących wszystkich operacji w ramach danego bloku (merkle root). Tutaj zaczynają się przysłowiowe „schody”. Każdy blok zawiera informacje o pozostałych. Nietrudno sobie wyobrazić, że oznacza to ogromną ilość informacji zawartą w każdym jednym elemencie. Jak to zatem możliwe, że jeden blok ma około 1 megabajta? Rozwiązaniem jest wspomniany hash – w kryptografii jest to wynik tak zwanej funkcji skrótu, czyli matematycznego algorytmu przypisującemu dowolnie dużej liczbie lub porcji danych krótką, quasi losową wartość o stałej wielkości.

Wiedząc już czym jest hash spójrzmy ponownie na blok: Mamy zahashowane informacje dotyczące poprzednich bloków. Mamy listę transakcji – dane każdej z nich są zahashowane w pewną strukturę. Tym sposobem mamy bardzo wiele informacji w bardzo małym elemencie. Gdy zahashujemy te informacje raz jeszcze – tworzymy zahashowany nagłówek – element, który wbudowany jest w kolejny blok łańcucha (patrz schemat) Tym sposobem możliwe jest „upakowanie” w każdym bloku informacji o całym łańcuchu. Co ważne taki proces sprawia, że sieć jest bardzo bezpieczna – gdy spojrzymy na schemat sieci rozproszonej zauważymy, że wszystkie bloki zawierają informacje o wszystkich pozostałych. Sprawia to, że wszystkie transakcje są publiczne (w formie zaszyfrowanej, lecz posiadając odpowiedni klucz prywatny –kod –możliwe jest odszyfrowanie danych), a próba zmiany informacji o jednej transakcji w sieci okaże się nieskuteczna – pozostałe bloki w sieci wykryją próbę ingerencji (nie zgodzą się wartości hash) i ingerencja taka zostanie odrzucona. Z punktu widzenia bezpieczeństwa blockchain jest zatem bardzo bezpieczny. Co więcej pozwala on na prześledzenie całej historii operacji od początku istnienia sieci.