Co je to vlastně ten blockchain?

Co je blockchain – OBSAH

1. Co je to blockchain?
2. K čemu je blockchain užitečný?
3. Jak to zařídit, aby zbyl jen jeden digitální hamburger
4. Kdo bude kontrolovat účetního?
5. Nechme všechno na uživatelích
6. Ekonomický experiment, který nemá ve světě obdoby
7. Kouzla s virtuálními hamburgery
8. Příklady využití blockchainu

Co je blockchain?

O blockchainu se často hovoří jako o distribuované databázi (představte si třeba obří excelovou tabulku zkombinovanou s Bittorrentem), ve které jsou navždy uloženy veškeré záznamy, které jsme do ní vložili. Ještě lepší analogie je ale nekonečná kniha účetních záznamů. Ani jedno pojetí však zdaleka nevysvětluje, v čem je blockchain tak jedinečný. Blockchain vlastně není ani tak úplně novou revoluční technologií, jak se někdy soudí – všechny prvky, které využívá, tedy internet, kryptografii a přenosový protokol jsou tu s námi již desítky let (kryptografie dokonce mnohem déle). Revoluční na blockchainu tedy nejsou technologie samotné, ale způsob, jakým stávající technologie využívá.

K čemu je blockchain užitečný?

Blockchain umožnil lidem, kteří si vzájemně nedůvěřují, prostřednictvím internetu vyměňovat nebo vytvářet záznamy zcela bezpečnou cestou, a to bez nějakého prostředníka (například notáře, banky, správce databáze nějaké MMO hry). Na jeho provozu se totiž podílejí místo centrálního správce přímo jeho uživatelé. Každý se může zapojit jak přímo do ověřování transakcí (těžby kryptoměn), tak do hlídání těch, kdo v daném blockchainu transakce ověřuje. Stačí k tomu provozovat takzvaný nod, což není nic jiného než aktuální kopie blockchainové databáze.

Ve zkratce blockchain představuje velmi specifickou formu databáze. Je distribuovaná, nemá centrálního správce, může ji číst kdokoli, ale zapisovat do ní lze jen na základě konsenzu. Ten vzniká prostřednictvím hlasování finančně motivovaných účastníků sítě (tedy alespoň v případě veřejného blockchainu, existují totiž i jiné koncepty). Díky tomu je možné bezpečně a trvale uchovávat data nebo transakce bez nutnosti centrální dohledové autority, a tím pádem také bez jediného snadno zranitelného místa.

Jak je to s blockchainem a kryptoměnami?

O validaci se stará samotná síť. Uživatelé, kteří se na validaci transakcí svým hlasováním podílejí, jsou za svoji aktivitu odměňováni v podobě síťových tokenů daného blockchainu (známější jsou zpravidla pod označením kryptoměny, jako je například bitcoin, ethereum, litecoin nebo třeba monero). Tyto tokeny jsou dnes často snadno směnitelné na specializovaných burzách za státem vydávané peníze (příznivci kryptoměn označovaný jako fiat). Problém je trochu v tom, že jejich reálná hodnota je velmi obtížně stanovitelná a jejich současná cena je proto do velké míry spekulativní. Blockchain tak vlastně nahrazuje sítě trhy. Mezi jeho důležité stránky z technického hlediska patří stabilita, jednoduchost specifikace a trvalá povaha v čase (je extrémně obtížné jej zfalšovat).

Blockchain jako nástroj v boji proti cenzuře

Zní to tak trochu jako pohádka. Ve veřejném decentralizovaném blockchainu není možné provádět nedovolené úpravy záznamů správci databáze, ani hackerům. Navíc umožňuje dvěma stranám, které si navzájem nedůvěřují, provádět prakticky libovolné myslitelné transakce, a to bez nutnosti mít důvěryhodného prostředníka. Transakce prováděné pomocí blockchainu nejsou napadnutelné ani prostřednictvím cenzury, jako se to stalo například ve světě tradičního finančnictví, když v roce 2010 společnosti Visa, MasterCard a PayPal začaly blokovat dárcovské příspěvky na účty Wikileaks. Oproti tradičním databázím na centrálním serveru také netrpí „downtimem“, neboli výpadky (z důvodu údržby sítě, vypadlého proudu atd.)

Ale teď stop! Chtěl jsem objasnit, co to blockchain vlastně je, a zatím to spíše komplikuji zaváděním pojmů jako nod, těžba, kryptografie, distribuovaná databáze. Zkusme to nyní úplně jinak – pomocí analogie. Analogií k blockchainu existuje mnoho, kryptograf Nick Szabo, který je podezřívaný ze spoluautorství bitcoinu, například přirovnává blockchain k jantaru ve kterém v druhohorách uvízla vážka a již v něm zůstala uvězněna navždy. Ve srovnání se záznamovými médii je také často přirovnáván ke kameni – co je vytesáno do kamene, je velice obtížné a nákladné zničit a rozhodně to nelze provést bez zanechání stop. My ale použijeme úplně jinou analogii, mnohem jednodušší.  

Jak to zařídit, aby zbyl jen jeden digitální hamburger

Představme si tu úplně nejjednodušší transakci ve fyzickém světě. Já si koupil k obědu hamburger, potkal jsem vás (starého známého), a protože vypadáte hladově, tak jsem vám půlku nabídl. Byli jste tu vy, já a hamburger, z nějž mi na konci transakce zbyla půlka. Ani já, ani vy jste k transakci nepotřebovali nějakého prostředníka, který by na poctivost celého procesu dohlížel.

Tak a teď si představte, že se celý proces má odehrát v digitálním světě. Koupil jsem si tedy digitální hamburger a nastal problém. Pokud si má i digitální podoba hamburgeru uchovat svou transakční hodnotu, nesmí být snadno zkopírovatelná. Respektive musíme nějak zajistit, že bude vždy existovat jenom jedna jeho kopie (do té doby, než jej někdo sní a zmizí úplně). V opačném případě si totiž mohu hamburger namnožit a stejnou půlku, jako jsem dál vám, věnovat někomu dalšímu, prodat ji nebo si ji sníst sám, a nikdo by nic nepoznal, protože by každý měl svou půlku hamburgeru. Dostáváme se zde k tzv. problému dvojité útraty – někdo by mohl platit úplně stejným aktivem dvakrát.

Blockchain a problém dvojité útraty

Kdo má představu, jak třeba fungují například počítačové sítě, musí být nyní na pozoru, neboť je mu jasné, před jak zásadním problémem právě stojíme. Data se totiž běžně přesouvají právě kopírováním. Pokud například někomu pošleme e-mail, vytvoříme jeho odesláním celou řadu jeho kopií – jedna se vytvoří na každém mailserveru, přes který naše zpráva putuje, a na konci se další kopie ocitne ve schránce příjemce, na pevném disku a tak dále.

Problémem neplánovaného kopírování digitálních předmětů, které měly těžit svoji hodnotu ze své vzácnosti, mimochodem často trpí virtuální ekonomiky v MMORPG hrách. V jednom z vůbec prvních titulů tohoto druhu (ve hře Meridian 59) došlo díky chybě, která umožňovala snadno množit digitální jablka a ta následně směňovat za herní měnu, k totálnímu zhroucení celé herní ekonomiky. Nechtěným množením digitálních předmětů trpěl také například multiplayer dnes legendárního Diabla. Náš tradiční finanční systém řeší problém prostřednictvím centrálních dohledových autorit, které v případě pokusu o podobný podvod zasáhnou. To ale z mnoha důvodů také není úplně ideální řešení.

Kdo bude kontrolovat účetního?

Zpět ale k naší transakci. Co kdybychom měli nějakou účetní knihu (blockchain), která by obsahovala všechny transakce prováděné s vydanými digitálními hamburgery, a někoho, kdo by na správnost záznamů dohlížel? Každý přesun vlastnictví hamburgeru nebo jeho části by tak šlo snadno dohledat a ověřit a za správnost by svojí hlavou ručil náš účetní. Problém vyřešen?

Bohužel ne tak docela, problém totiž je v samotné důvěře v bezúhonnost a přesnost našeho účetního. Dejme tomu, že si ze začátku bude dávat dobrý pozor, ale později může v ostražitosti polevit. Když si pak svoji chybu uvědomí a zjistí, že si jí kromě něho nikdo jiný nevšiml, může být později náchylnější například přijmout úplatek, aby někde přimhouřil oko a dvojitou útratu umožnil. Může také ve svůj prospěch editovat starší záznamy. Další problém může nastat, když si náš správce začne hrát na cenzora a z transakčního procesu dle své libovůle tu a tam vyloučí někoho, kdo mu zrovna pije krev. Jak toto řeší blockchain?

Nechme všechno na uživatelích

Co kdybychom dali účetní knihu (blockchain), respektive její aktuální kopii k dispozici všem a samotný zápis transakcí také nechali na uživatelích? Ti budou ověřovat transakce tak dlouho, až se jedna stránka zápisu v knize zcela zaplní, pak ji založí, zapečetí unikátním klíčem, na němž se všichni účetní ve skupině dohodnou, a tak zajistí, že do jejího obsahu nebude moci nikdo do budoucna zasahovat. Tento klíč bude také zajišťovat kontinuitu, neboť každá následující stránka bude muset obsahovat otisk klíče té předchozí. Pokud se takto vytvoří celá řada takto na sebe navazujících stránek, bude prakticky nemožné podvrhnout do starších záznamů stránky s falešnými transakcemi (klíče by totiž nenavazovaly).

Představte si tuto pomyslnou stránku jako samostatný blok, který je prostřednictvím klíče předchozího bloku svázaný s celou transakční historií, a dostanete hrubou představu o tom, jak blockchain vypadá, a kde se jeho název vlastně vzal (naši účetní knihu tvoří řetězec bloků).

Najednou už nemůžete tak snadno darovat hamburger, který jste mezitím prodali, neboť pokus o takový záznam se nesesynchronizuje s databázovými kopiemi všech ostatních členů sítě. Respektive, čím je záznam o vámi prodaném hamburgeru zanesený hlouběji v historii blockchainu, tím je podobná úprava méně pravděpodobná. Nad systémem navíc nedohlíží jedna centrální autorita, která by mohla rozhodovat o tom, kdo se bude moci transakcí účastnit nebo se v rozporu s pravidly obohatit o pár hamburgerů, ale mohou tak činit všichni účastníci.

Ekonomický experiment, který nemá ve světě obdoby

Jak ale zajistit dostatečnou motivaci členů sítě na tom, aby se stali aktivními účetními systému a kontrolovali a aktualizovali záznamy? V prvním případě je to trochu jednodušší, neboť pro potvrzení pravdivosti starších záznamů nám stačí vlastnit platnou kopii naší digitální účetní knihy neboli blockchainu. Kontrolovat poctivost těch, kdo záznamy ověřují, je pak dobré k zajištění uchování hodnoty našich vlastních digitálních hamburgerů.

Ověřování nových transakcí

Co se ale týče ověřování nových transakcí v blockchainu, zde je již třeba vynaložit určitou práci. Co kdyby se třeba mezi jednotlivé účetní za každou popsanou stránku knihy rozdělovala malá odměna v podobě, řekněme, 12 a 5 virtuálních hamburgerů, a zároveň by to byl také jediný způsob, jak přidávat další digitální hamburgery do systému? Tím se zajistí nejen ochota k vytváření záznamů, ale také by mohl trochu poklesnout počet pokusů o podvod, neboť málokdo si bude chtít znehodnocovat vlastní bohatství.

Jak ale ještě zajistit, aby jeden supervýkonný účetní neshromažďoval a nepodepisoval většinu transakcí? To bychom pak totiž byli zpátky u problému centrální autority. A co takhle zapojit do celého procesu ještě trochu náhody? Účetní by například mohli losovat, kdo bude moci hotovou stránku s transakcemi podepsat. Nikdo by tak dopředu neměl jistotu, že to bude právě on.   

Aby takový systém mohl podobně jako blockchain fungovat v praxi, zbývá samozřejmě ještě vyřešit pár technických úskalí. Jak například zajistit platnou synchronizaci našich lokálních kopií „účetních knih“? Jak dosáhnout distribuované shody v případě konfliktních záznamů, když nad systémem nedohlíží centrální autorita, která by v případě neshody řekla: „Platí tahle varianta, a komu se to nelíbí, ehm, má prostě smůlu.“ A jak včas odhalit a eliminovat v síti podvodníka?

Co na to bitcoin?

Naštěstí to ale nemusíme dělat úplně od začátku, neboť takový systém již ve skutečnosti existuje. Jmenuje se Bitcoin protokol, je plně open source a místo hamburgerů využívá digitální token známý pod označením bitcoin. Celkový počet digitálních tokenů v bitcoinovém protokolu je limitně omezen na necelých 21 milionů, což z něj dělá v dlouhodobém horizontu značně deflační aktivum a největší ekonomický experiment v novodobé historii. Jinak ale všechno funguje podobně jako v našem výše popsaném hamburgerovém blockchainu. Mimochodem, všechny tři v předchozím odstavci nadhozené problémy asi nejelegantněji řeší takzvaný důkaz prací – proof of work, se kterým nepřišel nikdo jiný než tajemný vynálezce bitcoinu Satoshi Nakamoto, ale to je spíše téma na samostatný článek.

Kouzla s virtuálními hamburgery

Zopakujme si ale raději ještě jednou, co nám výše popisovaný systém modelovaný podle blockchainu umožnil:

1. Zachovat i v digitálním světě vzácnost.
2. Všechny transakce jsou trvalé a nevratné – pokud se svým hamburgerem provedu nějakou transakci, dojde k trvalé a velmi dobře zdokumentované změně. Hamburger už například není můj, nebo přinejmenším ne celý, a všichni to vědí.
3. Nepotřebujeme žádnou třetí stranu, která by na poctivost transakčního procesu dohlížela.

To ale není zdaleka všechno, mnohé další výhody vyplývají ze samotné digitální povahy našeho statku. Najednou nejsme vůbec vázáni fyzickými omezeními našeho světa. Hamburger můžeme například téměř po libosti slučovat a dělit a věnovat někomu třeba jen 0,00000001 jeho kousku. Nebo můžeme vytvářet další digitální statky nad naším hamburgerem (například speciální hamburger sloužící jako poznávací znamení) a ten využít naopak jen jako podkladovou vrstvu.

Také můžeme k zasílanému hamburgeru připojit třeba vzkaz. Když už je řeč o připojování textu, proč rovnou nepřipojit k hamburgeru nějaký užitečnější kód? Například certifikát o vlastnictví jedné akcie sítě rychlého občerstvení, digitální ID nebo třeba kód s chytrým kontraktem, který se vyplní až po splnění všech navržených podmínek? Blockchain v digitálním světě, kde se data přenášejí vlastním kopírováním, umožnil vlastnit data zcela unikátní. Zdánlivě drobná věc, ale možností aplikace takového vynálezu je nepřeberně. 

Příklady využití blockchainu

Jaké konkrétní výhody přináší blockchain v porovnání s tradičními databázemi? Popravdě je jich opravdu hodně. Já jsem pro zjednodušení vybral dvě:

1. decentralizovaná a sdílená kontrola
2. nezkorumpovatelnost a nezměnitelnost záznamů

Ochrana autorských práv

Sdílená kontrola a praktická nezkorumpovatelnost umožňuje dvěma soupeřícím stranám spolupracovat k oboustranné spokojenosti. Toho využívají například Open Music Initiative nebo UjoMusic, což jsou blockchainové projekty, které zjednodušují hlídání práv a kompenzace hudebníkům a držitelům práv k hudebním nahrávkám (není přitom u toho potřeba žádná OSA).

Bankovní konsorcium R3

Blockchainová řešení mohou významně snižovat napětí a mocenské třenice například při vytváření oborového konsorcia, neboť zúčastněné strany nemusejí svěřovat kontrolu nad infrastrukturou do rukou jedné entity. Konkrétním případem, kdy se tak děje v praxi, je bankovní konsorcium R3, které dnes sjednocuje 43 jinak soupeřících bankovních domů.

WWW, bitcoin a ethereum

Pokud je síť decentralizovaná a dostatečně otevřená pro všechny, zbývá již jen krůček (dostatečný network efekt), aby se stala novou veřejnou službou, podobně jako se to stalo internetu a WWW. Pro příklady nemusíme chodit daleko, bitcoin jako „internetové peníze“, ethereum jako jednoduchý světový decentralizovaný superpočítač.

Zápisy v katastru nemovitostí

Zapsat data do (veřejného) blockchainu je podobné jako vytesat je do kamene. To je užitečné, například pokud jde o zápisy v katastru nemovitostí (BenBen, Bitfury, Velox.re), které umožňují eliminovat podvody (neoprávněné nakládání s nemovitostmi, zpronevěry finančních záloh – platbu je možné zahrnout rovnou do smart kontraktu) a snížit celkové náklady na zápis a provoz databáze.

Akademické certifikáty

Jednoduchou, a přitom efektivní aplikaci představují akademické certifikáty. Ty jsou v blockchainu snadno dohledatelné a ověřitelné a také trvalé (není třeba vystavovat úředně potvrzované kopie jako v případě ztráty papírové verze).

Blockchain zkrátka nabízí nesmírně širokou aplikační vrstvu a disponuje potenciálem naprosto změnit internet či celosvětovou ekonomiku. Přestože může tato technologie zůstat v očích mnoha investorů, uživatelů a finančních odborníků nepochopena, jedno je jisté – blockchain se tučným písmem zapíše do historie moderních technologií.

Karel Wolf

Autor je redaktorem serveru Roklen24.cz a specialistou na kryptoměny ve společnosti Roklen Holding a.s. Ke kryptoměnám se poprvé dostal v roce 2010 během hledání možných řešení problémů virtuálních ekonomik v MMORPG hrách, hlouběji pronikat do králičí nory a naplno doceňovat výhody veřejného blockchainu ale začal až v roce 2013. O blockchainu a kryptoměnách píše do českých médií a poskytuje o nich také konzultace pro byznys.