Blockchain i bitcoin - wszyscy o nich mówią, ale mało kto rozumie, a jeszcze mniej potrafi wyjaśnić ich działanie w prosty sposób. Dziś zejdę do cyfrowej krypty, by dowiedzieć się, o co w tym wszystkim chodzi. Postaram się ustalić, na czym polega kopanie kryptowalut, czy komputery kwantowe zniszczą bitcoina i co się z nim stanie, jeśli pewnego dnia padną prąd i internet.
Słyszałem słowo „blockchain” tysiąc razy. Zazwyczaj padało z ust ludzi we flanelowych koszulach, którzy wyglądali, jakby nie spali od tygodnia i żywili się tylko kawą. Brzmiało to dla mnie jak czarna magia albo zachwalanie towaru przez akwizytora, który chce mi sprzedać garnek za pięć tysięcy złotych.
Jako człowiek, który w życiu widział niejeden kreatywny bilans, miałem swoje wątpliwości, ale słowo się rzekło - audyt trwa. Z informatykiem (kolegą Pawła, mojego siostrzeńca) spotkałem się w jednej z tych modnych kawiarni, gdzie siedzi się na skrzynkach po owocach. Otworzyłem notes i powiedziałem krótko: "Synu, wytłumacz mi co to jest ten blockchain, jakbyś tłumaczył to swojej babci”.
Przeczytaj także
Chłopak uśmiechnął się, poprawił okulary i zaczął rysować na serwetce. Po godzinie wiedziałem już, że blockchain to nie inżynieria rakietowa, tylko sprytna księgowość i kryptografia. Wypunktowałem sobie objaśnienia do niektórych rzeczy.
ReklamaZobacz także
Blockchain, czyli co? Jak działa bitcoin?
- Blockchain (po polsku łańcuch bloków): rozproszona baza danych, rozwiązanie wymyślone przez Satoshiego Nakamoto i wykorzystane po raz pierwszy w bitcoinie. To wirtualna "księga rachunkowa", której identyczne kopie są na tysiącach komputerów na świecie, tworząc sieć.
- Decentralizacja: nie ma tu głównego serwera. Wyłączenie jednego (lub tysiąca) komputerów z tą "księgą rachunkową" nie zatrzymuje sieci. System nie ma "szefa".
- Przejrzystość: każdy może zajrzeć do księgi i sprawdzić historię transakcji, ale nikt nie widzi nazwisk, tylko numery portfeli.
Na wstępie zaczęliśmy od historii. Dowiedziałem się, że chociaż bitcoin jest pierwszym wykorzystaniem technologii blockchain, nie był pierwszą próbą stworzenia cyfrowej waluty, którą można byłoby obracać w Internecie bez banków. Poprzednie próby zawsze natrafiały na problem: jak w środowisku, gdzie każdy tekst, zdjęcie czy plik mogą być łatwo skopiowane, zagwarantować, że nikt nie wyda tych samych środków dwa razy? Jak stworzyć niezależny nośnik wartości w cyfrowym świecie?
- Blockchain odpowiedział na te wyzwania - bitcoin działa dzięki rozproszonej bazie danych, której nikt nie może wyłączyć i nikt nią nie rządzi - stwierdził informatyk - by system działał, wszystkiego pilnuje algorytm, czyli ten... specjalny program komputerowy - poprawił się, widząc moją minę.
By zrozumieć to w praktyce, mój rozmówca kazał mi pomyśleć, jak działały dawniej banki. Była sobie księga rachunkowa, a tam zapisane co kto ma i jakie wykonał transakcje. Blockchain to taka "księga rachunkowa", tylko bez banku. Znajduje się na komputerach użytkowników sieci. Każdy ma zapisy co jest na czyim koncie i jakie wykonano transakcje.
Budowa blockchaina: dlaczego to się nazywa "łańcuch bloków”?
- Blok: to jak pojedyncza strona w naszej "księdze rachunkowej". Mieszczą się na niej informacje o ostatnich przelewach.
- Hash (skrót): stempel, który zabezpiecza bloki i łączy je ze sobą, tak aby tworzyły łańcuch. To unikalny cyfrowy "odcisk palca" konkretnej strony w "księdze rachunkowej", którym stempluje się ją po zapełnieniu transakcjami.
- Bardzo wysoka odporność na manipulacje: każdy nowy blok (strona w księdze rachunkowej) zawiera w sobie hash (pieczęć) poprzedniego bloku. Próba zmiany danych wstecz sprawia, że łańcuch bloków ulega zerwaniu i fałszywa wersja księgi jest odrzucana.
To nurtowało mnie najbardziej - skoro każdy ma kopię blockchaina u siebie na komputerze, to czemu ktoś nie może ukradkiem dopisać u siebie kilku zer na koncie?
Wracając do metafory księgi rachunkowej, informatyk wytłumaczył mi, że jej każda strona (blok) jest ostemplowana specjalnym kodem (hash). Wygląd tego kodu zależy od każdego znaku na stronie. Dodatkowo hash, którym ostemplowało się stronę, jest powtarzany na górze kolejnej strony. Tworzy się łańcuch - łańcuch bloków.
Jeśli ktoś spróbuje zmienić transakcję sprzed roku (np. wymazać, że wydał pieniądze), to natychmiast zmieni się kod tamtej strony. A skoro zmieni się kod tamtej strony, to "nie pasuje" on do zapisu na kolejnej stronie i cały łańcuch się sypie.
W ułamku sekundy sieć widzi, że ktoś majstrował przy rejestrze (jak już wiemy rozproszonym na tysiącach komputerów) i automatycznie odrzuca fałszywą wersję księgi. Skąd wiadomo, która jest prawdziwa? System automatycznie uznaje za nią tą, która znajduje się u większości osób.
Bitcoinowy dyktat większości: bizantyjscy generałowie i Atak 51%
- Atak 51%: teoretyczna możliwość przejęcia kontroli nad blockchainem, jeśli posiada się większość mocy obliczeniowej, która go chroni (w przypadku bitcoina - niewyobrażalnie drogie i trudne).
Tu jednak zapaliła mi się czerwona lampka Zapytałem przytomnie:
- Zaraz, zaraz. A co jeśli fałszerz przekupi ponad połowę ludzi, którzy mają księgę? Przecież w demokracji większość ma rację, nawet jak kłamie. W tym blockchainie też prawdziwa wersja to ta u większości. Informatyk uśmiechnął się:
- Trafił pan w sedno. Ma to nawet własne określenie - "dylemat bizantyjskich generałów". Jak ufać rozproszonej grupie, w której mogą być zdrajcy? Scenariusz, w którym wygrywają, nazywamy w krypto Atakiem 51%. Jeśli oszust przejmie ponad połowę głosów (mocy obliczeniowej sieci bitcoina), może pisać historię na nowo.
- No właśnie! - triumfowałem, czując, że złapałem go za rękę - czyli jednak da się to sfałszować, wystarczy przekabacić większość.
- W normalnym świecie tak - przyznał - ale tutaj zabezpiecza nas matematyka i ekonomia. Przekupienie większości w przypadku bitcoina oznaczałoby, że trzeba zdobyć więcej mocy obliczeniowej, niż mają wszyscy inni razem wzięci. To po prostu byłoby zbyt drogie, żeby mogło się komukolwiek opłacić.
W tym miejscu dowiedziałem się o tym kim są górnicy kryptowalut i jak kopią bitcoiny.
Górnicy kryptowalut i bezpieczeństwo oparte na... chciwości
- Górnik (miner): osoba lub firma udostępniająca moc obliczeniową komputera do zabezpieczania sieci bitcoina ("stemplowania” stron w księdze rachunkowej).
- Proof-of-Work (dowód pracy): mechanizm konsensusu wykorzystywany przez bitcoina. Aby ostemplować nową stronę dołączaną do księgi rachunkowej (blok), trzeba zużyć prąd i rozwiązać skomplikowaną zagadkę matematyczną (wygenerować hash).
Górnicy kryptowalut nie zjeżdżają pod ziemię i nie kują w skałach. Podpinają do sieci bitcoina swoje komputery (a raczej specjalnie skonstruowane do tego urządzenia złożone z kart graficznych (GPU) i chłodzenia, które nazywa się koparkami). Ten sprzęt wykonuje gigantyczną pracę obliczeniową, która zużywa ogromne ilości prądu.
Górnik bitcoina to taki cyfrowy notariusz. To on "stempluje" strony w księdze rachunkowej - pamiętacie jeszcze bloki i hash? W zamian za tę pracę, liczy na to, że dostanie nagrodę w bitcoinach - świeżą porcję wygenerowanych cyfrowych monet w zamian za dbanie o działanie systemu. Tak powstały wszystkie bitcoiny, które znajdują się obecnie w obiegu.
- System jest tak skonstruowany, że jest bezpieczny dzięki ludzkiej chciwości. Złodziejowi bardziej opłaca się grać uczciwie i zarabiać na "wykopywaniu” nowych monet, niż wydać majątek na atak, który i tak prawdopodobnie zostanie wykryty po kilku minutach - wyjaśnił informatyk.
To mnie trochę uspokoiło. Chciwość to ja rozumiem doskonale. To silniejsza motywacja niż uczciwość. W tym miejscu musiałem pożegnać znajomego Pawła, który po godzinie maglowania coraz częściej patrzył tęsknym wzrokiem w stronę wyjścia i sprawdzał zegarek.
Gdy porządkowałem później nowe informacje, zaczęło gryźć mnie, czy informatyk polecony przez Pawła na pewno wyjaśnił mi wszystko dobrze. Jak wiadomo, kontrola to najwyższa forma zaufania, więc wykręciłem do jednego z moich biegłych, czyli Mateusza Jamiołkowskiego i poprosiłem, by jeszcze raz powiedział mi jak jest z tym kopaniem bitcoinów.
Górnictwo bitcoina
"Kopanie" polega na tym, że komputery próbują rozwiązać zadanie, które jest celowo trudne obliczeniowo i bardzo energochłonne.
To zadanie nie jest trudne do sprawdzenia, każdy komputer w sieci może w sekundę potwierdzić, że wynik jest poprawny.
Ale znalezienie poprawnego rozwiązania wymaga ogromnej liczby prób, mocy obliczeniowej i prądu. Ten wysiłek jest potrzebny po to, aby uporządkować i zatwierdzić czekające transakcje. Dopiero po wykonaniu tej pracy transakcje trafiają do wspólnej historii transakcji i są uznawane za zrealizowane. Komputer, który wykonał tę pracę jako pierwszy, dostaje prawo dopisania kolejnego fragmentu tej historii oraz nagrodę w bitcoinach.
Nowe bitcoiny nie są "drukowane", są nagrodą za realną pracę wykonaną przez maszyny, która pozwala całemu systemowi działać bez centralnej instytucji.
Klucze do bitcoina. Co decyduje o tym, ze posiadasz linijkę kodu?
- Klucz publiczny: twój adres, który figuruje w księdze rachunkowej (jak numer konta IBAN). Służy do przyjmowania wpłat. Można go udostępniać każdemu. Jest widoczny na blockchainie.
- Klucz prywatny: twoje hasło i podpis w jednym. Daje pełną kontrolę nad środkami przypisanymi do twojego klucza publicznego.
- Seed (fraza odzyskiwania): zazwyczaj 12 lub 24 słowa, które są czytelną formą klucza prywatnego. Ich utrata to definitywna utrata środków.
Mamy więc księgę rachunkową, której bezpieczeństwa pilnują górnicy, których praca jest nagradzana bitcoinami. Ale co sprawia, że bitcoin, który później trafi do obiegu i dajmy na to, zostanie przeze mnie kupiony, będzie mój? Tym czymś są klucze - publiczne i prywatne.
W bitcoinie nie ma opcji "przypomnij hasło”. Nie ma miłej pani na infolinii jak banku, do której można zadzwonić z prośbą o pomoc. Masz dwa klucze. Jeden możesz dać każdemu (publiczny) i każdy będzie go widział na blockchainie z przyporządkowanymi do niego środkami, ale drugi (prywatny) musisz chronić bardziej niż własnych nerek. To właśnie przy pomocy prywatnego klucza, może przesłać swoje bictoiny na drugi koniec świata o dowolnej porze dnia i nocy.
Jeśli zgubisz klucz prywatny, twoje bitcoiny przepadają na wieki wieków. Są zapisane w blockchainie, wszyscy je widzą w księdze, ale nikt ich nigdy nie ruszy. To jak zatrzasnąć kluczyki w niezniszczalnym Mercedesie, którego nie da się otworzyć żadnym wytrychem, a serwis fabryczny nie istnieje. Jeśli ktoś ci ukradnie to hasło, złodziej wypłaci środki w sekundę i nie zawrócisz tej transakcji żadną reklamacją. Jak było mówione - blockchain nie ma szefa.
Hasło fanów kryptowalut "nie twoje klucze, nie twoje krypto”, to nie jest żaden slogan reklamowy. To brutalne ostrzeżenie. Jesteś swoim własnym bankiem, ale musisz być też swoją własną ochroną, działem IT i skarbcem. I to mnie, inwestora, któremu zdecydowanie bliżej do emerytury niż do matury, najbardziej w tym wszystkim niepokoi. Zanim pójdę dalej, będę musiał dowiedzieć się, jak trzymać bezpiecznie te klucze, żeby nie obudzić się z ręką w pustym, cyfrowym nocniku.
Prądożerność, brak Internetu i kwanty. Co zagraża bitcoinowi?
Porządkując notatki dotyczące blockchaina, naszło mnie kilka wątpliowości, którymi postanowiłem od razu obarczyć, swoją radę ekspertów. Ten cały Proof-of-Work brzmi solidnie, ale przeraża mnie jego koszt. Żeby wysłać przysłowiowe 100 zł, sieć podobno zużywa tyle prądu, co dom jednorodzinny przez trzy miesiące. Czy w dobie kryzysu energetycznego, rosnących cen energii i walki o klimat świat nie zakaże bitcoina jako „brudnej technologii”? Albo po prostu porzuci go, bo prąd będzie zbyt drogi dla zwykłego śmiertelnika? O to musiałem zapytać profesora Krzysztofa Piecha.
Energochłonność bitcoina
Sieć bitcoina rzeczywiście zużywa dużo energii, ale robiłaby to nawet wtedy, gdyby w danym dniu nie było ani jednej transakcji. "Kopanie" polega na tym, że tysiące komputerów na całym świecie rywalizują ze sobą, rozwiązując zagadki matematyczne - zwycięzca zatwierdza grupę transakcji (ich blok) i dostaje za to nagrodę. Dzięki temu sieć jest bezpieczna tak bardzo, że jej zabezpieczenia nigdy dotąd nie zostały złamane.
Owszem, pojedyncza transakcja zużywa dużo więcej energii niż przelew bankowy, czy transakcja kartą, ale też coraz większa część tej energii pochodzi ze źródeł odnawialnych (szacuje się, że od 50 do 70%). Co więcej, niekiedy sieć bitcoina odbiera nadwyżki energii np. z elektrowni wodnych, którą i tak by produkowano, a jeśli jest niewystarczające zużycie energii - to by się po prostu marnowała.
Raczej nie zobaczymy globalnego zakazu "kopania" bitcoina - podobnie jak nikt nie zakazuje dziś centrów danych dla AI, mimo że one także "pożerają” ogromne ilości prądu, a z czasem ma to być jeszcze więcej.
No dobrze, a co jeśli ten cały "cyfrowy skarbiec" po prostu zgaśnie? Bitcoin żyje w kablu. Co się stanie, jeśli wybuchnie wojna i stracimy dostęp do Internetu albo w Ziemię uderzy burza słoneczna? Czy moje bitcoiny wyparują jak obietnice polityków po wyborach, czy po prostu "zastygną" i będą nie do ruszenia? Ponownie wezwałem na pomoc Mateusza Jamiołkowskiego.
Wyłącznik do bitcoina
Bitcoiny nie wyparują. One nie są zapisane "na/w kablu", tylko w kopiach tej samej bazy danych, rozsianych po całym świecie.
Jeśli Internet padnie lokalnie, nic się nie dzieje, sieć działa gdzie indziej.
Jeśli padnie globalnie, bitcoin po prostu się zatrzyma, jak banki, giełdy i karty płatnicze.
Gdy łączność wróci, system rusza dalej tam, gdzie skończył. Twoje bitcoiny nadal tam są, tylko czasowo nie możesz nimi ruszyć, dokładnie jak pieniędzmi na koncie w banku bez prądu. W praktyce bitcoin działał już przy blackoutach, wojnach i sankcjach. Nie jest odporny na koniec świata, ale na realne kryzysy, zaskakująco tak.
Po rozmowie z profesorem i Mateuszem, została mi ostatnia kwestia, którą postanowiłem obarczyć Łukasza Mikułę - mój głos rozsądku w sprawach cyberbezpieczeństwa.
Ten cały blockchain brzmi solidnie. Działa bez zarzutów kilkanaście lat, niedługo stuknie mu wręcz osiemnastka. Tyle tylko, że w swoim niekrótkim życiu obserwowałem już niewiarygodny postęp technologiczny od połączeń po kablu, po smartfony w powszechnym użyciu. Niedawno przeczytałem natomiast, że komputery kwantowe będą kiedyś w stanie złamać każdy szyfr. Skąd mam mieć zatem pewność, że za 5 lat ktoś nie zhakuje bitcoina i nie okaże się, że blockchain był dobrym rozwiązaniem, ale tylko na chwilę?
Kwantowa zagłada kryptowalut?
Rozwiązanie tego problemu jest już w toku. Istnieje dziedzina zwana kryptografią postkwantową, która zajmuje się przyszłością informatyki w świecie komputerów kwantowych. Celowo mówię o informatyce jako całości, a nie tylko o bitcoinie, ponieważ algorytmy, które komputery kwantowe teoretycznie mogłyby łamać, są dziś fundamentem całej infrastruktury cyfrowej. Dotyczy to szyfrowanych połączeń, podpisów cyfrowych, aktualizacji oprogramowania i systemów uwierzytelniania.
Gdyby doszło do ich realnego złamania, cały cyfrowy świat, w tym również bitcoin musiałby zniknąć lub przejść na inne algorytmy zaprojektowane z myślą o komputerach kwantowych.
Blockchain nie taki trudny?
Podsumujmy - blockchain to nie żadna czarna magia zza siedmiu gór i Krzemowej Doliny. To po prostu sprytna księgowość, gdzie zaufanie do człowieka zastąpiono matematyką i prądem. Święty Graal tysięcy programistów, którzy myśleli przez lata i nie mogli wymyślić, jak stworzyć nośnik wartości w Internecie, w którym da się spiracić (niemal) wszystko.
Dla mnie brzmi to nawet solidnie, ale czy ja jestem gotowy być własnym bankiem? Tego jeszcze nie wiem.
W kolejnym odcinku weźmę na tapet słownik kryptowaluciarzy. Muszę wiedzieć, co to jest ten HODL i dlaczego wszyscy boją się jakiegoś FOMO i wyciągania dywanu. Zanim zdecyduję, czy w ogóle wyłożę w to choćby jeden grosz z mojej krwawicy, chcę rozumieć, co w ogóle mówią do mnie ci młodzi.
Do zobaczenia wkrótce
Wasz Janusz
