Co je BLOCKCHAIN? Jaký význam má tato technologie a jaké jsou její výhody/nevýhody?

Co je to blockchain a jaký má význam?

Na úvod vynecháme všechny cizí pojmy a vysvětlíme si podstatu blockchainu velmi jednoduše. Blockchain můžete chápat jako účetní knihu pro platební sítě. Do blockchainu se zaznamenávají informace o všech platbách včetně podrobností (částka, datum, čas, odesilatel, příjemce), přičemž jednou zapsané informace již nelze měnit. Blockchain je uložen v počítačích, nemá fyzickou podobu, a pravidelně se aktualizuje, aby jeho údaje byly platné. Pomocí blockchainu lze dohledat, kolik peněz jste obdrželi nebo utratili, takže lze snadno dopočítat zůstatek na vašem účtu.

Do blockchainu se zaznamenávají údaje o všech platbách

V souvislosti s blockchainem jsou důležité dva pojmy. Transakce a blok. Pokud někomu posíláte kryptoměny, tak mu neposíláte žádné mince. Kryptoměny jsou virtuální, fyzicky neexistují. Posíláte pouze informaci o tom, kolik digitálních mincí a na jaký účet převádíte. Tato informace je transakce. Aby byla transakce platná, musíte nejprve prokázat, že vlastníte potřebné množství kryptoměny. Tuto kontrolu zajišťují samotní uživatelé v síti (tzv. těžaři).

Těžaři mají počítače připojené k dané kryptoměnové síti a zaznamenávají nové transakce. Tyto transakce ověřují a platné transakce uloží do souboru (tzv. blok) za což jsou odměněni novými digitálními mincemi. Jednou za čas (u Bitcoinu jednou za deset minut) se blok uzavře a přidá se do blockchainu s unikátním klíčem, který znemožní změnu uzavřeného bloku. Tím se celý blockchain aktualizuje a vše začíná znovu. Název blockchain mimochodem znamená „řetězec bloků“, což jasně vystihuje podstatu celého systému.

Blockchain pod lupou

Blockchain je složitá technologie, a ne každý si vystačí s výše uvedeným vysvětlením. Pro náročné proto začneme ještě jednou, ovšem podrobně. Jak už bylo uvedeno, blockchain je databáze pro ukládání dat. Těmito daty mohou být fotografie, videa, soubory nebo právě informace o platbách. Nejedná se ovšem o klasickou centralizovanou databázi, kterou řídí jeden člověk či jedna společnost. Blockchain označuje databázi, která je nejen decentralizovaná (nemá centrální server), ale je navíc distribuovaná (sdílená mezi uživateli).

Je-li řeč o platebních systémech, pak typickými zástupci centralizované platební sítě jsou například VISA nebo PayPal. V těchto sítích platby validuje centrální autorita (nebo chcete-li centrální server). Tato autorita zná vaše jméno, příjmy i výdaje, může systém kdykoliv změnit, může si účtovat nesmyslné poplatky atd. Vyřazením centrálního serveru ovšem dojde ke ztrátě všech dat a platební systém přestane fungovat.

Síť bez správce

Blockchain je veřejně dostupná databáze a nemá centrální systém, který by platnost transakcí kontrolovat. Jedná se o distribuovanou databázi, takže na jejím provozu a uchování se podílí samotní uživatelé. Stát se „správcem sítě“ je dobrovolné a snadné. Stačí si stáhnout databázi a připojit počítač k síti, aby ověřoval transakce. Takový počítat se označuje jako uzel (nod) a uživatelé se označují jako těžaři. Aby měli uživatelé motivaci propůjčit výkon svého počítače ve prospěch sítě, mohou získat nové digitální mince, které se v síti generují.

Těžba kryptoměn – princip

Zatímco číst z databáze může každý, zapisování nových informací se provádí na základě shody většiny těžařů (konsenzus). Při pokusu obejít systém či pozměnit záznamy by si ostatní těžaři pokusu všimli a falešný blok by zamítli.

Dvojí utrácení

Jedním z hlavních úkolů blockchainu bylo zamezit takzvanému dvojímu utrácení. Představte si situaci, že všechny své Bitcoiny odešlete v ten stejný okamžik dvěma různým příjemcům (platby A a B). Informace o platbách se v síti šíří postupně, takže část těžařů by zaznamenala nejprve platbu A (tu by přijali a zamítli by v pořadí duhou platbu B) a část by jako první přijala platbu B (a zamítli by platbu A). Tím by došlo k neshodě a ve vzniku dvou různých bloků, popřípadě k namnožení digitálního předmětu. Účet odesilatele by se tak dostal do záporných hodnot a síť by bleskově ztratila důvěru uživatelů.

Blockchainové sítě řeší tuto výzvu více způsoby. Nejznámějším řešením jsou algoritmy PoW (Proof-of-Work, hlasování na základě výpočetního výkonu uživatelů) a PoS (Proof-of-Stake, hlasování na základě vlastnictví dané kryptoměny). Algoritmy zajistí, že aktualizaci blockchainu provede vždy jen jeden uživatel, který pak dostane odměnu v podobě nově vygenerovaných digitálních mincí. Do poslední chvíle ovšem není známo, kdo bude tímto „šťastlivcem“.

Proof of Work nebo Proof of Stake

U sítě s PoW aktualizuje blockchain uživatel, jehož počítač jako první vyřeší speciální matematickou úlohu. Počítače tuto úlohu řeší metodou pokus-omyl, protože nedokáží spočítat výsledek, ale dokáží ověřit, zda byl výsledek správný. Počítače tedy testují miliony náhodných řešení každou sekundu, aby našli správný výsledek.

Pokud někdo najde správné řešení, tak uzamkne transakce, které mezitím zaznamenal, a pošle řešení do sítě. Ostatní těžaři řešení úlohy i transakce v bloku zkontrolují a pokud je vše v pořádku, tak se blockchain aktualizuje. V tu chvíli začíná celý cyklus znova. U PoW tedy platí, že čím výkonnější počítač vlastníte, tím rychleji můžete odhalit správný výsledek. Obtížnost úlohy se upravuje automaticky tak, aby doba mezi vytvořením dvou bloků byla konstantní.

U algoritmu PoS nerozhoduje výkon počítače, ale počet digitálních mincí, které uživatel vlastní. I zde platí, že čím více mincí člověk vlastní, tím větší je šance na získání odměny.

Algoritmus PoW je často kritizován, protože není efektivní ani ekologický (tisíce počítačů řeší zbytečnou úlohu ve stejný okamžik, což má znatelný dopad na spotřebu energie). Přesná čísla sice neznáme, ale energetická náročnost těžby Bitcoinu se přirovnává ke spotřebě malého státu. I kvůli tomu se těžba bez drahého hardwaru a bez vysoké vstupní investice už dávno nevyplatí.

51 % útok

Blockchain znemožňuje hackerům i tvůrcům sítě zpětně přepisovat záznamy, cenzurovat platby či dokonce vytvářet nové mince. Na každé změně blockchainu se musí shodnout většina těžařů. Každý nový blok navíc obsahuje „otisk“ bloku předchozí, aby nebylo možné změnit starší bloky.

Existuje ovšem teoretická hrozba útoku, pokud by většina těžařů schválila falešný blok. K tomu by mohlo dojít v případě, že by někdo vlastnil nadpoloviční těžební výkon sítě. Nebo zjednodušeně řečeno, pokud by někdo vlastnil více než polovinu všech počítačů, které se podílejí na těžbě. Tento hypotetický scénář se označuje jako 51% útok.

Uskutečnit 51% útok ovšem vyžaduje astronomickou vstupní investici. Těžba kryptoměn je totiž silně konkurenční byznys, takže ovládnou nadpoloviční výkon je téměř nemožné. Některé kryptoměnové sítě navíc podporují decentralizaci těžby a znevýhodňují velké těžaře. Také se nabízí otázka, proč by 51% útok někdo dělal. Kryptoměna by ihned ztratila nejen důvěru uživatelů, ale především svoji hodnotu. Útočník by tedy neprávem získal miliony digitálních mincí, ale ty by neměly žádnou hodnotu.

Současné nedostatky blockchainu

Až doposud se mohlo zdát, že blockchain je unikátní technologie, která nemá vady. Jenže tak tomu bohužel (zatím) není. Problémů je hned několik a na mnoho z nich doplatil Bitcoin v roce 2017, kdy poptávka po této kryptoměně bleskově vzrostla. Tak například rychlost zápisů do blockchainu se ukázala jako reálný problém. Pokud se blockchain aktualizuje přibližně jednou za deset minut, tak stejnou dobu musíte čekat na potvrzení platby (třeba u automatu na kafe). To je ve srovnání s platebními systémy VISA či MasterCard poměrně nepraktické.

Jenže nárůst plateb v síti zapříčinil i další problémy. Maximální velikost bloku nebyla dostačující, takže se začaly hromadit nepotvrzené transakce, zvyšovaly se transakční poplatky pro těžaře a doba pro potvrzení transakcí dramaticky narůstala. A zde blockchain narazil na jednu ze svých předností – absenci centrálního systému. Pokud by se něco podobného stalo bance, pak by mohla ihned konat. Jenže blockchain a jeho pravidla lze měnit jen v případě, že se shodne většina těžařů. Kvůli tomu se na řešení čekalo celé týdny.

Škálovatelnost (schopnost přizpůsobit se aktuálnímu vytížení) je stále jedním z hlavních problémů blockchainu. Nechceme síť, kde platby trvají celé minuty, a stejně tak nechceme neefektivní síť, kde kvůli jedné platbě pracují tisíce počítačů. Technologie blockchainu je ovšem stále v plenkách, takže není důvod se znepokojovat.

Využití blockchainu

Blockchain má skutečně široké možnosti využití a kryptoměnové sítě jsou toho důkazem. Tato technologie umožnila výměnu informací, digitálních aktiv a záznamů s lidmi, které neznáme a nemůžeme jim tedy plně důvěřovat. U blockchainu navíc neexistují výpadky, protože pokud jeden těžař obměňuje svůj hardware nebo řeší problémy s dodávkou elektřiny, další tisíce pilně pracují.

Bitcoin je jako internetová měna pouhým začátkem. Například síť Ethereum vyžívá blockchain k vytvoření obří databáze, kde najdete užitečné aplikace, stovky digitálních tokenů pro platby, chytré kontrakty atd. Na bázi blockchainu existují také online směnárny, kasina, hry, systémy pro ověření identity, komplexní finanční systémy, databáze pro kontrolu původu zboží atd. Pomocí blockchainu by bylo možné zajistit také decentralizované online volby nebo třeba zápisy do katastru nemovitostí. Možnosti jsou takřka neomezené.