Perustiedot
27
kesä
lohkoketjuteknologia

Sivusto sisältää affiliate-linkkejä. Bitcoinkeskus voi olla oikeutettu kompensaatioon, jos vierailet yhteistyökumppaneiden sivuilla linkkiemme kautta. Saat lisätietoja mainoksista info-sivulta.

Lohkoketju – aloittelijan opas

Lohkoketju eli blockchain on yksi viime vuosien kuumimmista trendisanoista. Sen ymmärtäminen on hyvin oleellista myös kryptovaluuttojen maailmassa. Tämä artikkeli on aloittelijan opas lohkoketjuun. Mitä hyötyjä lohkoketjun käyttö tuo verrattuna perinteiseen tietokantaan? Entä mitä tietoa sinne on syytä tallentaa? Saat vastauksen mm. näihin sekä moniin muihin kysymyksiin.

Rekisteröidy Binancelle

Perinteinen tapa tallettaa informaatiota

Lohkoketju mahdollistaa täysin uuden tavan tallettaa tietoa sekä varmistua sen oikeellisuudesta. Ensin on hyvä ymmärtää, miten informaatiota on aiemmin tallennettu.

Tiedon keskitetty varastointi on tuttua jo tuhansien vuosien takaa. Tyypillisiä esimerkkejä ovat kaupunkien, kirkkojen, oppilaitosten sekä kirjastojen arkistot. Tulipalot sekä muut katastrofit ovat tuhonneet arvokasta tietoa aikojen alusta lähtien. Tämä siksi, koska kopioita ei ole ollut olemassa.

Keskitetty tietovarasto on ollut tarpeen oikeellisuuden varmistamiseksi. Kun informaatio on tallennettuna yhteen paikkaan, vältetään ongelmat synkronoinnin kanssa. Ennen digitaalista aikaa kopioiden ylläpito oli myös todella hankala toteuttaa.

Tietotekniikan kehitys on mahdollistanut digitaalisen varastoinnin. Kehittyneessä valtioissa, kuten Suomessa, merkittävä informaatio on tallennettuna nykyään digitaalisesti. Väestötietojärjestelmä ja ajoneuvorekisteri ovat hyviä esimerkkejä valtavista tietovarastoista, joihin on tallennettuna mm. kansalaisten muuttohistoria, ajoneuvojen omistushistoria ym.

Alla kuvakaappaus osoitteesta Digi- ja väestötietoviraston sivuilta.

dvv

Perinteisessä tietojen tallennustavassa on kaksi isoa ongelmaa: luottamus ja turvallisuus.

Keskitetty tietovarasto on houkutteleva kohde hakkereille. Viime vuosina on uutisoitu lukemattomia tietomurtoja ympäri maailmaa, joissa miljoonien ihmisten henkilötietoja on hakkeroitu. Moni muistaa myös Suomesta psykoterapiakeskus Vastaamon tietomurron.

Perinteinen malli vaatii myös luottamusta datan ylläpitäjään. Tärkeät tietovarastot ovat valtiollisten instituutioiden, pankkien sekä globaalien yritysjättien hallussa. Keskitetyn datan haltija voi kontrolloida muiden pääsyä informaatioon ja estää sen halutessaan täysin.

Lohkoketju on hajautettu tietovarasto

Lohkoketjuteknologiaa kutsutaan englanniksi termillä distributed ledger technology – DLT. Kyseisten sanojen suomennos on hajautettu kirjanpitoteknologia. Nämä kolme sanaa tiivistävät hyvin lohkoketjun toimintaperiaatteen.

Tarkastelemme ensin lohkoketjua Bitcoinin näkökulmasta. Myöhemmin käydään läpi myös muita ratkaisuja.

Lohkoketju on siis kaikessa yksinkertaisuudessaan tietokanta. Se on uudenlainen tapa varastoida informaatiota. Lohkoketjun tarkoitus on ratkaista perinteisen (keskitetyn) tietovaraston edellä kuvatut ongelmat – luottamus ja turvallisuus. Miten tämä tapahtuu käytännössä?

Kun informaatio on lohkoketjussa, se on tallennettu verkkoa pyörittäville palvelimille. Näitä kutsutaan englanniksi nimellä node. Suomen kielessä käytetään solmua. Voit tutustua niiden tehtäviin tarkemmin aloittelijan Bitcoin-oppaasta.

Bitcoinin verkko koostuu kymmenistä tuhansista nodeista, jotka sijaitsevat ympäri maailmaa. Verkossa ei ole yhtä keskuspalvelinta tai muuta kriittistä pistettä, joka voitaisiin lamauttaa vihamielisen tahon toimesta.

salamaverkko

Node-palvelinten muodostama peer-to-peer verkko ratkaisee siis turvallisuusongelman. Bitcoinin lohkoketjua ei voida tuhota tai kytkeä pois päältä. Kymmenen, sadan, tai edes tuhannen palvelimen lamauttaminen ei hyödyttäisi mitään.

Bitcoinin lohkoketjussa olevaa dataa on myös mahdoton hakkeroida eli muokata. Tämä johtuu louhijoiden valtavasta laskentatehosta, johon palaamme hetken kuluttua tarkemmin.

Hajautettu verkko ratkaisee myös toisen ongelman eli luottamuksen. Tämä on lohkoketjuteknologian suuri saavutus ja innovaatio. Bitcoinin lohkoketjua ei hallitse mikään yksittäinen taho. Kukaan ei voi kytkeä lohkoketjua pois päältä tai estää muita käyttämästä sitä.

Bitcoinin verkko on lisäksi kaikille avoin (engl. permissionless). Kuka tahansa voi ladata Bitcoin-ohjelmiston, liittyä solmuksi verkkoon ja alkaa tallentamaan lohkoketjun informaatiota. Nodet pitävät myös huolen siitä, että lohkoketjuun lisätään vain sääntöjen sallimaa dataa.

Lohkoketjun sisältämä informaatio

Bitcoinin lohkoketju on siis hajautettu tietokanta, joka on tallennettuna kymmeniin tuhansiin tietokoneisiin. Mitä informaatiota lohkoketjuun sitten tallennetaan? Tässä kohtaa syntyy eroja eri toteutusten (kryptovaluuttojen) välillä. Tietyt periaatteet ovat kuitenkin universaalisti voimassa.

Vaikka lohkoketjuteknologia on mullistava ratkaisu, siinä on myös omat rajoituksensa. Selkein ero keskitettyyn vaihtoehtoon tulee tietoverkkojen sekä palvelinten kapasiteetista. Koska lohkoketju on synkronoitava kymmenille tuhansille palvelimille internetin välityksellä, tietoliikenteelle on selvät rajat.

Lohkoketjuun ei kannata tallettaa ylimääräistä tai turhaa tietoa. Tähän on kaksi hyvää syytä.

  1. Jos lohkojen koko on suuri ja lohkojen välinen aika pieni, verkon palvelimet eivät ehdi käsitellä kaikkea tietoa.
  2. Mitä enemmän lohkoketjussa on dataa, sitä enemmän sen varastointi vie tilaa palvelinten kiintolevyltä.

Bitcoinin tapauksessa puhutaan vain parista megatavusta per lohko. Lisäksi lohkoaika on keskimäärin kymmenen minuuttia. Tämä mahdollistaa sen, että verkon ylläpitäjäksi voi ryhtyä myös hyvin vaatimattomalla laitteistolla. Se on ollut alusta asti yksi Bitcoinin tärkeimmistä arvoista.

Alla olevalla videolla esitellään Bitcoin-noden asennus Raspberry Pi -minitietokoneelle.

Mitä Bitcoinin lohkoketjuun sitten tallennetaan? Kyse on transaktiodatasta eli Bitcoin-verkossa tehdyistä siirroista. Koska Bitcoinin lohkoketju on tyypiltään avoin, transaktiodata on kaikkien nähtävillä. Yksi suosittu palvelu tiedon selaamiseen on on Blockchain.com Explorer.

Jokainen transaktio sisältää mm. seuraavat tiedot:

  1. Tiiviste eli transaktion yksilöivä tunnus
  2. Lähettäjän osoite
  3. Vastaanottajan osoite
  4. Lähetetty summa (bitcoineja)
  5. Transaktiomaksu (bitcoineja)

Tämän lisäksi transaktiosta tallennetaan myös muita detaljeja, mutta yllä olevassa listassa ovat tärkeimmät palaset. Voit katsoa esimerkkitransaktion tietoja tästä linkistä.

Bitcoinin lohkoketjun koko on artikkelin kirjoitushetkellä (6/2022) noin 413 gigatavua. Se on kasvanut viime vuosina noin 65 gigatavua per vuosi.

Louhijat ovat lohkoketjun ylläpitäjiä

Nyt kun lohkoketjun toiminta ja sen hyödyt on käyty läpi, voidaan siirtyä datan ylläpitoon.

Bitcoinin kohdalla informaatio päätyy lohkoketjuun kahdessa vaiheessa. Edellä mainitut nodet välittävät verkkoon lähetetyt transaktiot mempooliin. Tämän voi ajatella olevan kuin postin lajittelukeskus. Mempoolissa voi olla kymmeniä tai satoja tuhansia transaktioita odottamssa käsittelyä. Seuraavaksi mukaan astuvat louhijat.

Louhijoilla on kaksi oleellista tehtävää.

  1. Poimia mempoolista uudet transaktiot.
  2. Yrittää voittaa muut louhijat matemaattisessa laskutoimituksessa ja saada oikeus luoda seuraava lohko.

Louhijat ovat erikoisvalmisteisia tietokoneita eli ns. ASIC-laitteita. Ne keskitetään nykyisin valtaviin louhintafarmeihin, jotka voivat sisältää (kymmeniä) tuhansia ASIC-mainereita. Yksi kone maksaa tyypistä riippuen useita tuhansia dollareita. Bitcoin-louhinta on nykyisin miljardiluokan bisnestä.

Katso lisää alla olevalta videolta.

Kaikki maailman louhijat kilpailevat keskenään jokaisen lohkon luomisesta. Prosessin voi ajatella olevan kuin oikean lottorivin arvaaminen. Joku onnekas osuu oikeaan keskimäärin kerran 10 minuutissa, jonka jälkeen työ alkaa alusta.

Koska louhijat ovat kalliita ja käyttävät valtavasti energiaa, niiden on saatava työstään myös palkinto. Tässä mukaan tulevat lohkopalkkiot. Jokaisen lohkon yhteydessä luodaan uusia bitcoineja – tällä hetkellä (6/2022) 6,25 BTC per lohko.

Lohkopalkkioiden määrä puolittuu aina neljän vuoden välein. Tätä tapahtumaa kutsutaan halvingiksi. Noin 120 vuoden päästä ne putoavat nollaan. Tässä kohtaa kaikki 21 miljoonaa bitcoinia on louhittu. Lohkopalkkion lisäksi louhijat saavat itselleen kaikki lohkon sisältämät transaktiomaksut.

Edellä kuvattu palkkio toimii insentiivinä louhintafarmien rakentamiselle. Bitcoin-verkon louhintateho onkin noussut vuosien saatossa valtavasti. Voit tsekata ajankohtaisen datan tästä linkistä. Bitcoin-verkko on maailman ylivoimaisesti tehokkain supertietokone mitä tulee laskentatehoon.

Juuri valtavan laskentatehon vuoksi Bitcoinin lohkoketjua ei voi peukaloida. Vihamielisen tahon pitäisi suorittaa ns. 51 % hyökkäys eli saada itselleen enemmän laskentatehoa kuin ei-vihamieliset louhijat yhteensä. Tällaisen rakentaminen olisi niin kallista, että saavutettu hyöty ei olisi sen arvoista.

Lue Bitcoinkeskuksen kattava opas Bitcoinin louhinnasta, jos haluat oppia aiheesta lisää.

Lohkoketjun ylläpito muissa järjestelmissä

Bitcoin on tällä hetkellä yksi harvoista tunnetuista kryptovaluutoista, joka käyttää Proof of Work -konsensusalgoritmia. Juuri PoW vaatii toimiakseen fyysisiä louhintalaitteita. Ethereum on toinen, mutta sekin on siirtymässä suurta suosiota saaneeseen Proof of Stake -konsensukseen. Voit lukea tarkemmin tästä prosessista Ethereum 2.0 -artikkelista.

Karkeasti sanottuna 90 prosenttia top 100 -kryptovaluutoista toimii Proof of Stake -konsensuksella. Markkinoille ei ole tullut viiteen vuoteen yhtään merkittävää Proof of Work -kryptovaluuttaa. Tämä johtuu siitä, että uudet projektit ovat alkaneet panostaa yhä enemmän lohkoketjun skaalautuvuuteen.

Itse lohkoketju toimii Proof of Stake -järjestelmässä täysin samalla idealla kuin Bitcoinin tapauksessa. Riippuu hieman kryptovaluutasta, mitä informaatiota tarkalleen tallennetaan. Perusperiaatteet ovat kuitenkin samat: turhaa tietoa ei ole järkevää tallentaa tuhansille koneille. Pääasiassa kyse on transaktiodatasta.

Jokaiselle lohkoketjulle löytyy myös omat explorerinsa. Alla olevassa kuvassa on Etherscanin etusivu. Etherscanin avulla voi tutkia Ethereumin lohkoketjun dataa.

etherscan-2

Proof of Stake -järjestelmässä on louhijoiden sijasta validaattoreita. Nämä ovat palvelinkoneita, jotka steikkaavat tietyn määrän kyseistä kryptovaluuttaa. Ne ansaitsevat statuksen verkon ylläpitäjinä kantamalla riskiä tätä kautta. Riippuu kryptovaluutasta, onko validaattoreita kymmeniä vai satoja.

Validaattorin palvelinkone kuluttaa vain murto-osan louhintafarmin tehonkulutuksesta (99,99+ prosenttia vähemmän). Tämän vuoksi ei haittaa, vaikka lohkopalkkiot olisivat todella pieniä. Joissain tapauksissa ne voivat puuttua kokonaan. Validaattoreilla voi silti olla insentiivejä tukea verkon ylläpitoa.

Aloittelijan on hyvä ymmärtää Bitcoinin toimintaperiaatteet. Sen lisäksi on syytä muistaa, että muut kryptovaluutat toimivat eri tavalla. On myös olemassa kryptovaluuttoja, jotka eivät käytä lainkaan lohkoketjua vaan DAG-teknologiaa. Tällaisia ovat mm. IOTA sekä Fantom.

Lohkoketjuteknologia ja hajautettu verkko

Käsitellään lopuksi aihetta, joka nousee tapetille tasaisin väliajoin. Kysymys kuuluu: onko suljettua eli privaattia lohkoketjua järkevä rakentaa?

Kuten aiemmin tuli jo mainittua, lohkoketjussa on omat haasteensa. Se ei ole missään nimessä tehokkain tai optimaalisin tapa tiedon varastoimiseen. Vaikka Bitcoinin lohkoketju ei ole optimaalinen kirjanpitomalli, se on ainoa tapa luoda aidosti hajautettu, turvallinen ja korruptiosta vapaa digitaalisen rahan tietokanta.

Internetin nopeus, palvelinten prosessoriteho sekä kiintolevyjen kapasiteetti asettavat lohkoketjuille rajoitteita. Lohkoketjuun on nykyisellään järkevä tallettaa vain tietyn tyyppistä dataa. Digitaalinen, hajautettu, raha on paras sovellus. Siinä päästään kiinni lohkoketjun tuomiin hyötyihin eikä ylitetä käytännön rajoitteita.

Lohkoketjuteknologiaa hyödynnetään ja pilotoidaan myös muissa yhteyksissä. Esimerkkejä ovat tuotantoketjun seuraaminen ja äänestäminen. Aika näyttää, tuoko lohkoketjun käyttö todella merkittäviä etuja muihin vaihtoehtoihin nähden.

Jos lohkoketjun dataa ei tallenneta hajautetusti ja/tai sen ylläpito on yhden toimijan hallinnassa, menetetään teknologian tuomat edut. Perinteinen tietokantamalli olisi silloin kenties fiksumpi ratkaisu. Desentralisaatio liityy siis hyvin olennaisesti koko lohkoketjun konseptiin.

Photo by NASA on Unsplash, Pixabay, Pexels


Oletko jo tilannut Bitcoinkeskuksen uutiskirjeen? Jos et, niin klikkaa tästä ja liity postituslistalle! Tarjolla on joka viikko teknistä analyysia sekä katsauksia tärkeimpiin tapahtumiin!

Disclaimer: Kryptovaluutat ovat korkean riskin sijoituskohde. Tutustu huolella riskeihin ja verotukseen ennen sijoittamista. Bitcoinkeskus.comin informaatiota ei pidä tulkita sijoitusneuvoksi. Lue lisää info-sivulta.

Ei kommentteja

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.