Tehnologia Blockchain: Bitcoin

De Nicolae Sfetcu

Internetul a schimbat complet lumea, cultura şi obiceiurile oamenilor. După o primă fază caracterizată prin transferul liber al informaţiilor, au apărut preocupările pentru siguranţa comunicaţiilor online şi confidenţialitatea utilizatorilor. Tehnologia blockchain asigură ambele aceste deziderate. Relativ nouă, ea are şansa să producă o nouă revoluţie.
Bitcoin este principalul sistem de plată peer-to-peer şi monedă digitală care foloseşte tehnologia blockchain. Bitcoin va avea nevoie de structuri de guvernare pentru a supravieţui, existând deja semne de structuri de guvernanţă emergente. Aceste moduri de guvernare se pot baza pe consens şi, dacă conducerea se opune, comunitatea poate să aleagă un alt curs.
Tehnologiile blockchain au un statut ontologic specific tehnologiilor web emergente, oferind perspective noi în comparaţie cu ceea ce cunoaştem ca realitate. Tehnologiile blockchain nu funcţionează autonom şi discret, ci interconectate cu multe alte aspecte ale concepţiilor noastre despre realitate, atât fizic cât şi virtual. Ele extind aspectele existenţei noastre şi abilităţile noastre de a modela şi de a crea realitatea. Rezultă că blockchain nu este doar o nouă tehnologie, ci chiar un nou tip de tehnologie, putând constitui un mod inovativ şi fundamental al configurării realităţii.

• Limbă: Română
• Editor: Nicolae Sfetcu
• Data lansării: 15 feb. 2019
• ISBN: 9786060331773

Nicolae Sfetcu

Owner and manager with MultiMedia SRL and MultiMedia Publishing House. Project Coordinator for European Teleworking Development Romania (ETD) Member of Rotary Club Bucuresti Atheneum Cofounder and ex-president of the Mehedinti Branch of Romanian Association for Electronic Industry and Software Initiator, cofounder and president of Romanian Association for Telework and Teleactivities Member of Internet Society Initiator, cofounder and ex-president of Romanian Teleworking Society Cofounder and ex-president of the Mehedinti Branch of the General Association of Engineers in Romania Physicist engineer - Bachelor of Science (Physics, Major Nuclear Physics). Master of Philosophy.

Previzualizare carte

Tehnologia Blockchain - Bitcoin

Nicolae Sfetcu

Publicat de MultiMedia Publishing

Copyright 2019 Nicolae Sfetcu

Toate drepturile rezervate.

A doua ediție

Publicat de MultiMedia Publishing, www.telework.ro/ro/editura

ISBN 978-606-033-177-3

Licență text carte: Creative Commons cu Atribuire - Partajare în Condiții Identice 3.0

DECLINARE DE RESPONSABILITATE

Având în vedere posibilitatea existenței erorii umane sau modificării conceptelor științifice, nici autorul, nici editorul și nicio altă parte implicată în pregătirea sau publicarea lucrării curente nu pot garanta în totalitate că toate aspectele sunt corecte, complete sau actuale, și își declină orice responsabilitate pentru orice eroare ori omisiune sau pentru rezultatele obținute din folosirea informațiilor conținute de această lucrare.

Cu excepția cazurilor specificate în această carte, nici autorul sau editorul, nici alți autori, contribuabili sau alți reprezentanți nu vor fi răspunzători pentru daunele rezultate din sau în legătură cu utilizarea acestei cărți. Aceasta este o declinare cuprinzătoare a răspunderii care se aplică tuturor daunelor de orice fel, incluzând (fără limitare) compensatorii; daune directe, indirecte sau consecvente, inclusiv pentru terțe părți.

Înțelegeți că această carte nu intenționează să înlocuiască consultarea cu un profesionist educațional, juridic sau financiar licențiat. Înainte de a o utiliza în orice mod, vă recomandăm să consultați un profesionist licențiat pentru a vă asigura că faceți ceea ce este mai bine pentru dvs.

Această carte oferă conținut referitor la subiecte educaționale. Utilizarea ei implică acceptarea acestei declinări de responsabilitate.

1. Blockchain

Formarea canalului de blocuri sub forma arborelui Merkle. Lanțul principal (B0...B8) constă din cea mai lungă serie de blocuri pornind de la blocul inițial (B0) până la blocul curent (B8). Toate celelalte blocuri sunt blocuri orfane care se găsesc în afara lanțului principal.

Internetul a schimbat complet lumea, cultura şi obiceiurile oamenilor. După o primă fază caracterizată prin transferul liber al informaţiilor, au apărut preocupările pentru siguranţa comunicaţiilor online şi confidenţialitatea utilizatorilor. Tehnologia blockchain (TB) asigură ambele aceste deziderate. TB, relativ nouă, are şansa să producă o nouă revoluţie, justificând din plin o anchetă filosofică.

Un blockchain, denumit inițial canal de blocuri, este o listă tot mai mare de înregistrări, numite blocuri, care sunt legate prin criptografie. Fiecare bloc conține un hash criptografic al blocului anterior, un marcaj de timp și date de tranzacție (reprezentate în general ca un hash rădăcină al arborelui Merkle).

Prin proiectare, un blockchain este rezistent la modificarea datelor. Este un registru deschis, distribuit, care poate înregistra tranzacțiile între două părți eficient și într-un mod verificabil și permanent. Pentru a fi utilizat ca registru distribuit, un blockchain este de obicei gestionat de o rețea peer-to-peer care aderă colectiv la un protocol pentru comunicarea între noduri și validarea de noi blocuri. După înregistrare, datele dintr-un bloc dat nu pot fi modificate retroactiv fără modificarea tuturor blocurilor ulterioare, ceea ce necesită consensul majorității rețelei. Deși înregistrările blockchain nu sunt inalterabile, blockchain pot fi considerate sigure prin proiectare și exemplifică un sistem computerizat distribuit, cu o toleranță ridicată la erori bizantine. De aceea, consensul descentralizat a fost considerat ca un canal de blocuri.

Blockchain a fost inventat de Satoshi Nakamoto în 2008, pentru a servi drept registru de tranzacții publice pentru criptovaluta bitcoin. Invenția blockchain-ului pentru bitcoin a făcut ca aceasta să fie prima monedă digitală care să rezolve problema cheltuielilor duble fără a avea nevoie de o autoritate de încredere sau de un server central. Designul bitcoin a inspirat și alte aplicații, iar blockchain-urile care sunt citibile de către public sunt utilizate pe scară largă de către criptovalute. Au fost propuse blockchain private pentru utilizarea în scopuri comerciale. Surse precum Computerworld au numit comercializarea unor astfel de blockchain fără un model de securitate adecvat uleiul de șarpe.

(Datele de rețea Bitcoin. Sursa: Matthäus Wander, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Bitcoin_Block_Data.svg, CC Attribution-Share Alike 3.0 Unported license)

Istorie

(Tranzacții Bitcoin (ianuarie 2009 - septembrie 2017. Sursa: Samueldrozdov, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Confirmed_Transactions_Per_Day.png, Attribution-Share Alike 4.0 International license)

Prima lucrare pe un canal de blocuri protejate criptografic a fost descrisă în 1991 de Stuart Haber și W. Scott Stornetta. Ei doreau să pună în aplicare un sistem în care marcajele de timp ale documentelor nu puteau fi modificate. În 1992, Bayer, Haber și Stornetta au încorporat arborii Merkle la proiectare, ceea ce i-a îmbunătățit eficiența, permițând colectarea mai multor certificate de documente într-un singur bloc.

Primul bloc a fost conceptualizat de o persoană (sau un grup de oameni) cunoscută sub numele de Satoshi Nakamoto în 2008. Nakamoto a îmbunătățit designul într-un mod important, folosind o metodă asemănătoare cu Hashcash, pentru a adăuga blocuri în lanț, fără a le cere să fie semnate de o parte de încredere. Designul a fost implementat în anul următor de Nakamoto ca o componentă de bază a bitcoin, unde servește ca registru public pentru toate tranzacțiile din rețea.

Începând din 2014 s-au dezvoltat noi aplicaţii ale tehnologiei, cunoscute generic ca blockchain 2.0, pentru contracte inteligente mai sofisticate, care partajează documente sau trimit automat dividendele proprietarilor dacă profiturile ajung la un anumit nivel. În Ingineria filosofică: spre o filosofie a webului, Halpin şi Monnin au pus în discuţie anumite aspecte filosofice ale acestei tehnologii emergente, precum relaţia dintre lumea fizică şi lumea virtuală, individul şi societatea, conceptele de materialitate, întrupare, temporalitate, spaţialitate şi posibilitate. Ontologic ne putem întreba ce este această tehnologie, cum ar putea fi caracterizată, cum se creează, se implementează şi se adoptă, şi cum funcţionează; definiţii, clasificări, posibilităţi şi limitări. Din punct de vedere epistemologic ne preocupă ce cunoaştere se poate obţine prin TB, cum se situează ea în raport cu realitatea, ce cunoştinţe implică utilizarea tehnologiei, etc. De asemenea ne interesează modul în care TB poate fi valorificată, ce aspecte permit o evaluare, ce norme comportamentale implică, aspecte estetice şi morala implicată de folosirea acestei tehnologii. Filosofia TB poate fi văzută ca o resursă conceptuală pentru înţelegerea acestor evoluţii în lumea noastră modernă. Metaforele conceptuale ne pot ajuta să abordăm şi să înţelegem noile idei.

În august 2014, mărimea fișierului blockcain bitcoin, care conține înregistrări ale tuturor tranzacțiilor care au avut loc în rețea, a atins 20 GB (gigabytes). În ianuarie 2015, dimensiunea a crescut la aproape 30 GB, iar din ianuarie 2016 până în ianuarie 2017, blocul de biți a crescut de la 50 GB la 100 GB.

Cuvintele bloc și canal au fost utilizate separat în lucrarea originală a lui Satoshi Nakamoto, dar au fost în cele din urmă popularizate ca un singur cuvânt, blockcain, din 2016. Termenul blocchain 2.0 se referă la noile aplicații ale bazei de date distribuite, începând din 2014. The Economist a descris o implementare a acestui blockchain programabil din a doua generație ca fiind un limbaj de programare care permite utilizatorilor să scrie contracte inteligente mai sofisticate, creând astfel facturi care se plătesc singure atunci când un transport ajunge sau partajează certificate care le trimit automat dividendele ăproprietarilor dacă profiturile ajung la un anumit nivel.

Începând cu anul 2016, implementările blocchain 2.0 necesită în continuare o bază de date oracle off-chain pentru a accesa orice date sau evenimente externe bazate pe condițiile de timp sau de piață [care au nevoie] să interacționeze cu blockchain.

IBM a deschis un centru de cercetare pentru inovații în Singapore în iulie 2016. Un grup de lucru pentru Forumul Economic Mondial s-a întrunit în noiembrie 2016 pentru a discuta despre dezvoltarea modelelor de guvernare legate de blockchain.

Potrivit lui Accenture, o aplicație a teoriei difuzării inovațiilor sugerează că blockchain au atins o rată de adoptare de 13,5% în cadrul serviciilor financiare în 2016, ajungând astfel la faza adoptatorilor inițiali. Grupurile de comerț din industrie s-au alăturat pentru a crea Forumul Global Blockchain în 2016, o inițiativă a Camerei de Comerț Digital.

În mai 2018, Gartner a constatat că doar 1% dintre CIO-uri au indicat în organizațiile lor vreun tip de adoptare de blockchain, și doar 8% dintre CIO-uri au planificat (sau prevăzut) pe termen scurt experimentarea activă cu blockchain.

Structura

Un blockchain este un registru digital descentralizat, distribuit și public care este folosit pentru înregistrarea tranzacțiilor pe mai multe computere, astfel încât înregistrarea să nu poată fi modificată retroactiv fără modificarea tuturor blocurilor ulterioare și a consensului rețelei. Acest lucru permite participanților să verifice și să evalueze tranzacțiile la prețuri nesemnificative. O bază de date de tip blockchain este gestionată autonom folosind o rețea peer-to-peer și un server distribuit de marcaje de timp. Acestea sunt autentificate de o colaborare în masă alimentată de interese colective. Rezultatul este un flux de lucru robust în care incertitudinea participanților în ceea ce privește securitatea datelor este marginală. Utilizarea unui blockchain elimină caracteristica reproductibilității infinite dintr-un material digital. Aceasta confirmă faptul că fiecare unitate de valoare a fost transferată o singură dată, rezolvând problema de lungă durată a cheltuielilor duble. Blockchain au fost descrise ca un protocol de schimb valutar. Acest schimb de valori bazat pe blockchain poate fi finalizat mai rapid, mai sigur și mai ieftin decât în ​​cazul sistemelor tradiționale. Un blockchain poate atribui drepturi de titlu deoarece, atunci când este setat corespunzător pentru a detalia acordul de schimb, acesta oferă o înregistrare care fixează oferta și acceptarea.

Blocuri

Blocurile dețin loturi de tranzacții valide care sunt rulate și codificate într-un arbore Merkle. Fiecare bloc include hash-ul criptografic al blocului anterior din bloc, legând cele două blocuri. Blocurile legate formează un lanț. Acest proces iterativ confirmă integritatea blocului precedent, pe tot drumul spre blocul original de start.

Uneori, blocuri separate pot fi produse simultan, creând o furcă temporară. În plus față de istoricul bazat pe hash, oriceblockchain are un algoritm specificat pentru notarea diferitelor versiuni ale istoricului, astfel încât unul cu o valoare mai mare să poată fi selectat în funcție de altele. Blocurile care nu sunt selectate pentru a fi incluse în lanț se numesc blocuri orfane. Perechile care susțin baza de date au versiuni diferite ale istoriei din când în când. Ei păstrează numai versiunea cu cel mai mare scor al bazei de date cunoscute. Ori de câte ori un bloc dintr-o pereche primește o versiune mai mare (de obicei vechea versiune cu un singur bloc nou adăugat), acestea își extind sau suprascriu propria bază de date și retransmit modificarea la perechile lor. Nu există niciodată o garanție absolută că o anumită intrare va rămâne în cea mai bună versiune a istoriei pentru totdeauna. Blockchain sunt de obicei construite pentru a adăuga scorul de blocuri noi pe blocuri vechi și li se oferă stimulente pentru a se extinde cu blocuri noi, în loc să suprascrie blocurile vechi. Prin urmare, probabilitatea ca o intrare să devină înlocuită scade exponențial, deoarece mai multe blocuri sunt construite deasupra acesteia, devenind, în cele din urmă, foarte scăzută. De exemplu, într-un blockchain folosind sistemului proof-of-work, lanțul cu cea mai cumulată proof-of-work este considerat întotdeauna cel validat de către rețea. Există o serie de metode care pot fi folosite pentru a demonstra un nivel suficient de calcul. Într-un blockchain, calculul se face redundant, mai degrabă decât în ​​modul tradițional separat și paralel.

Timpul blocurilor

Timpul blocurilor este timpul mediu necesar pentru ca rețeaua să genereze un bloc suplimentar în blockchain. Unele blockchain creează un bloc nou la fiecare cinci secunde. Până la finalizarea blocului, datele incluse devin verificabile. În criptovalute, aceasta se întâmplă practic când tranzacția are loc, astfel că un timp de blocare mai scurt înseamnă tranzacții mai rapide. Timpul de blocare pentru Ethereum este stabilit între 14 și 15 secunde, în timp ce pentru bitcoin este de 10 minute.

Furci grele

O furcă grea este o modificare a regulii, astfel încât software-ul care validează conform regulilor vechi va vedea blocurile produse conform noilor reguli ca nevalide. În cazul unei furci grele, toate nodurile menite să funcționeze în conformitate cu noile reguli trebuie să-și actualizeze software-ul.

Dacă un grup de noduri continuă să utilizeze software-ul vechi, în timp ce celelalte noduri utilizează noul software, poate apărea o împărțire. De exemplu, Ethereum a fost bifurcat greu pentru a face întregi investitorii în DAO, care a fost penetrat exploatând o vulnerabilitate în codul său. În acest caz, furca a avut ca rezultat o divizare care creează lanțurile Ethereum și Ethereum Classic. În 2014, comunitatea Nxt a trebuit să ia în considerare o furcă grea care ar fi dus la o revigorare a înregistrărilor de blocuri pentru a diminua efectele unui furt de 50 de milioane de NXT de la o casă de schimb importantă de criptovalută. Propunerea de furcă grea a fost respinsă, iar unele fonduri au fost recuperate după negocieri și plata răscumpărării.

Ca alternativă, pentru a împiedica divizarea permanentă, majoritatea nodurilor care utilizează noul software se pot reîntoarce la vechile reguli, ca și în cazul divizării bitcoinilor pe 12 martie 2013.

Descentralizare

Prin stocarea datelor prin intermediul rețelei peer-to-peer, blockchain elimină o serie de riscuri care vin împreună cu datele deținute la nivel central. Blockchain descentralizat poate utiliza transmiterea mesajelor ad-hoc și rețeaua distribuită.

Rețelele de blockchain peer-to-peer nu dispun de puncte de vulnerabilitate centralizate pe care le pot exploata crackerii de calculator; de asemenea, nu există nici un punct central de eșec. Metodele de securitate a blocului includ utilizarea criptografiei cu chei publice. O cheie publică (un șir de numere lungi și aleatorii) este o adresă în blockchain. Tokenurile de valoare trimise prin rețea sunt înregistrate ca aparținând acelei adrese. O cheie privată este ca o parolă care îi oferă proprietarului accesul la activele digitale sau mijloacele de a interacționa în alt mod cu diferitele capabilități pe care le susțin acum blockchain. Datele stocate în blockchain sunt considerate, în general, incoruptibile.

Fiecare nod dintr-un sistem descentralizat are o copie a blockchain. Calitatea datelor este menținută de replicarea masivă a bazelor de date și de încrederea în calcul. Nu există o copie oficială centralizată și niciun utilizator nu este de încredere mai mult decât oricare altul. Tranzacțiile sunt difuzate în rețea utilizând software. Mesajele sunt livrate pe baza celor mai bune eforturi. Nodurile miniere validează tranzacțiile, le adaugă la blocul pe care îl construiesc și apoi difuzează blocul completat la alte noduri. Blockchain utilizează diverse scheme de marcaje temporale, cum ar fi proof-of-work, pentru a serializa schimbările. Metodele alternative de consens includ proof-of-work. Creșterea unui blockchain descentralizat este însoțită de riscul centralizării, deoarece resursele informatice necesare procesării unor cantități mai mari de date devin mai scumpe.

Deschidere

Blockchain deschise sunt mai ușor de utilizat decât unele înregistrări tradiționale proprietare, care, deși sunt deschise publicului, necesită în continuare acces fizic pentru vizualizare. Deoarece toate blocurile timpurii au fost fără permisiune, au apărut controverse asupra definiției blocului. O problemă în această dezbatere continuă este dacă un sistem privat cu verificatori însărcinați și autorizați (aprobați) de o autoritate centrală ar trebui să fie considerat un blockchain. Susținătorii lanțurilor autorizate sau private susțin că termenul blockchain poate fi aplicat oricărei structuri de date care stochează date în blocuri marcate temporal. Aceste blocuri funcționează ca o versiune distribuită a controlului de concurență multiversiune (MVCC) în bazele de date. La fel cum MVCC împiedică două tranzacții de la modificarea simultană a unui singur obiect într-o bază de date, blockchain împiedică două tranzacții de a folosi aceeași ieșire unică într-un blockchain. Oponenții spun că sistemele aprobate seamănă cu bazele de date tradiționale corporative, nesuportând verificarea datelor centralizate, și că astfel de sisteme nu sunt întărite împotriva manipulării și revizuirii operatorului. Nikolai Hampton de la Computerworld a spus că multe soluții in-house de tip blockchain nu vor fi decât baze de date greoaie și fără un model clar de securitate, blockchain proprietare ar trebui să fie privite cu suspiciune.

Fără permisiune

Marele avantaj al unei rețele deschise, fără permisiune, sau publică, este că nu este necesară paza împotriva actorilor răi și nu este nevoie de controlul accesului. Aceasta înseamnă că aplicațiile pot fi adăugate în rețea fără aprobarea sau încrederea altora, folosind blockchain ca nivel de transport.

Bitcoin și alte criptovalute securizează în prezent blockchain prin