Hvad er en blockchain?

Hvis du har set nyhederne i det seneste, har du muligvis hørt om noget, der hedder en blokkæde. Det er et koncept, der gør data ultra-sikre til specifikke anvendelser. Du har sikkert hørt det i forbindelse med Bitcoin, men det har applikationer langt ud over alles favorit kryptokurver. Her er en hurtig forklaring på, hvordan det virker.

Det hele begynder med kryptering

For at forstå blokker, skal du forstå kryptografi. Tanken om kryptografi er langt ældre end computere: det betyder blot at omarrangere information på en sådan måde, at du har brug for en bestemt nøgle for at forstå det. Den enkle dekoderring, du har fundet i din kasse med Kix-korn, er en form for den mest grundlæggende kryptografi. Opret en nøgle (også kendt som en kryptering), der erstatter et bogstav med et nummer, kør din besked gennem nøglen, og giv derefter nøglen til en anden. Enhver, der finder meddelelsen uden nøglen, kan ikke læse den, medmindre den er "revnet". Militæret brugte mere kompleks kryptografi længe før computere (Enigma Machine kodede og afkodede meddelelser under anden verdenskrig, for eksempel).

Moderne kryptering er dog helt digital. Dagens computere bruger krypteringsmetoder, der er så komplekse og så sikre, at det ville være umuligt at bryde dem ved simpel matematik udført af mennesker. Computer krypteringsteknologi er dog ikke perfekt; det kan stadig være "sprængt", hvis smarte nok mennesker angriber algoritmen, og dataene er stadig sårbare, hvis nogen bortset fra ejeren finder nøglen. Men selv kryptering på forbrugerniveau, som AES 128-bit kryptering, der nu er standard på iPhone og Android, er nok til at holde låste data væk fra FBI.

The Blockchain er et samarbejde, Secure Data Ledger

Kryptering bruges normalt til at låse filer, så de kun kan fås af bestemte personer. Men hvad nu hvis du har oplysninger, der skal ses af alle, som f.eks. Regnskabsoplysninger for et statsligt organ, der skal være offentligt ved lov - og stadig skal være sikkert? Der har du et problem: Jo flere mennesker der kan se og redigere oplysninger, desto mindre sikkert er det.

Blockkæder blev udviklet for at imødekomme sikkerhedsbehovene i disse specifikke situationer. I en blokchain, hver gang oplysningerne er adgang til og opdateret, registreres ændringen og bekræftes og forsegles derefter ved kryptering, der ikke kan redigeres igen. Sætet af ændringer gemmes derefter og tilføjes til den samlede rekord. Næste gang nogen foretager ændringer, starter det hele tiden igen, og bevarer oplysningerne i en ny "blok", der er krypteret og knyttet til den foregående blok (dermed "blokkæde"). Denne gentagelsesproces forbinder den allerførste version af informationssætet med den nyeste, så alle kan se alle de ændringer, der nogensinde er lavet, men kan kun bidrage med og redigere den nyeste version.

Denne ide er slags modstandsdygtig over for metaforer, men forestil dig at du er i en gruppe på ti personer, der samler et LEGO-sæt. Du kan kun tilføje et stykke ad gangen, og du kan slet aldrig fjerne nogle stykker. Hvert medlem af gruppen skal aftale specifikt, hvor det næste stykke går. På denne måde kan du se alle stykkerne til enhver tid - lige tilbage til det allerførste stykke i projektet - men du kan kun ændre det nyeste stykke.

For noget mere relevant, kan du forestille dig et samarbejdspapir, som et regneark på Google Docs eller Office 365. Alle, der har adgang til dokumentet, kan redigere det, og hver gang de gør det, gemmes ændringen og registreres som et nyt regneark, derefter låst i dokumentets historie. Så du kan gå trin for trin tilbage gennem de foretagne ændringer, men du kan kun tilføje oplysninger til den nyeste version og ikke ændre de tidligere versioner af det regneark, der allerede er låst.

Som du sikkert har hørt, er denne ide om en sikker, konstant opdateret "ledger" for det meste anvendt til økonomiske data, hvor det giver mest mening. Distribuerede digitale valutaer som Bitcoin er den mest almindelige anvendelse af blokkæder - faktisk blev den allerførste til Bitcoin, og ideen spredte derfra.

De tekniske ting: Trin for trin, Bloker for blok

Hvordan spiller alt dette faktisk ud på en computer? Det er en kombination af kryptografi og peer-to-peer-netværk.

Du er muligvis bekendt med fildeling mellem peer-to-peer: tjenester som BitTorrent, som giver brugere mulighed for at uploade og downloade digitale filer fra flere steder mere effektivt end fra en enkelt forbindelse. Forestil dig "filerne" som kernedata i et blockchain, og download processen som kryptografi, der holder den opdateret og sikker.

Eller for at gå tilbage til vores eksempel på Google Dokumenter ovenfor: Forestil dig, at det samarbejdsdokument, du arbejder på, ikke er gemt på en server. I stedet er det på hver enkelt persons computer, som konstant tjekker og opdaterer hinanden for at sikre, at ingen har ændret de tidligere optegnelser. Dette gør det "decentraliseret".

Det er kernen ideen bag blockchain: Det er kryptografiske data, der løbende åbnes og sikres samtidig uden centraliseret server eller opbevaring med en oversigt over ændringer, der inkorporerer sig i hver ny version af dataene.

Så vi har tre elementer til at overveje i dette forhold. En, netværket af peer-to-peer-brugere, der alle gemmer kopier af blockchain-posten. To, de data, som disse brugere tilføjer til den seneste "blok" af oplysninger, så den kan opdateres og tilføjes til den samlede rekord. Tre, de kryptologiske sekvenser, som brugerne genererer for at blive enige om den seneste blok, låse den på plads i den rækkefølge af data, der danner pladen.

Det er den sidste bit, der er den hemmelige sauce i blockchain sandwich. Ved hjælp af digital kryptering bidrager hver bruger til deres computers magt for at hjælpe med at løse nogle af de superkomplekse matematiske problemer, der holder arkivet sikkert. Disse ekstremt komplekse løsninger, kendt som en "hash" -opløsning, er kernedele af dataene i posten, ligesom hvilken konto tilføjet eller subtraherede penge i en regnskabsbogger, og hvor pengene gik til eller kom fra. Jo mere tæt dataene er, desto mere komplekse kryptografi, og jo mere forarbejdningseffekt er nødvendig for at løse det. (Det er her, ideen om "minedrift" i Bitcoin kommer i spil, forresten.)

Så for at opsummere, kan vi tænke på en blockchain er et stykke data, der er:

1. Konstant opdateret. Blockchain-brugere kan til enhver tid få adgang til dataene og tilføje oplysninger til den nyeste blok.
2. Distribueret. Kopier af blockchain-dataene gemmes og sikres af hver bruger, og alle skal være enige om nye tilføjelser.
3. Verified. Begge ændringer til nye blokke og kopier af gamle blokke skal aftales af alle brugere gennem kryptografisk verifikation.
4. Sikker. Tampering med de gamle data og ændring af metoden til sikring af nye data forhindres af både kryptografisk metode og ikke-centraliseret lagring af dataene selv.

Og tro det eller ej, det bliver endnu mere kompliceret end dette ... men det er den grundlæggende ide.

The Blockchain in Action: Vis mig de (digitale) penge!

Så lad os overveje et eksempel på, hvordan dette gælder for en kryptokurrency som Bitcoin. Sig, du har et Bitcoin, og du vil bruge det på en ny bil. (Eller en cykel eller et hus eller en lille til mellemstore ø nation - hvor meget en Bitcoin er værd denne uge.) Du forbinder til den decentrale Bitcoin blockchain med din software, og du sender din anmodning om at overføre din Bitcoin til bilens sælger. Din transaktion overføres derefter til systemet.

Hver person på systemet kan se det, men din identitet og sælgerens identitet er kun midlertidige signaturer, små elementer af de enorme matematiske problemer, der danner hjertet i digital kryptografi. Disse værdier er plugget i blockchain-ligningen, og selve problemet er "løst" af medlemmerne på peer-to-peer-netværket, der genererer kryptografiske hash'er.

Når transaktionen er bekræftet, flyttes en Bitcoin fra dig til sælgeren og registreres på den seneste blok i kæden. Blokken er færdig, forseglet og beskyttet med kryptografi. Den næste serie af transaktioner begynder, og blockchain vokser længere og indeholder en komplet oversigt over alle transaktioner, hver gang den opdateres.

Nu, når du tænker på en blockchain som "sikker", er det vigtigt at forstå konteksten. Individuelle transaktioner er sikre, og den samlede rekord er sikker, så længe de metoder, der bruges til at sikre kryptografien, forbliver "uncracked." (Og husk, at disse ting er virkelig svær at bryde - selvom FBI ikke kan gøre det alene med kun databehandlingsressourcer.) Men det svageste led i blokkæden er, godt du, brugeren.

Hvis du tillader, at en anden bruger din personlige nøgle til at få adgang til kæden, eller hvis de finder det ved blot at hacke ind i din computer, kan de tilføje til blokkeringen med dine oplysninger, og der er ingen måde at stoppe dem på. Sådan får Bitcoin "stjålet" i stærkt publicerede angreb på store markeder: Det er de virksomheder, der opererede markederne, ikke selve Bitcoin-blokkæden selv, der blev kompromitteret. Og fordi de stjålne Bitcoins overføres til anonyme brugere, gennem en proces, der er verificeret af blockchain og optaget for evigt, er der ingen måde at finde angriberen på. eller hent Bitcoin.

Hvad andet kan blokkerer?

Blockchain-teknologien startede med Bitcoin, men det er sådan en vigtig ide, at den ikke blev der for længe. Et system, der løbende opdateres, tilgængeligt for alle, verificeret af et ikke-centraliseret netværk, og utrolig sikkert, har mange forskellige applikationer. Finansielle institutioner som JP Morgan Chase og den australske børs udvikler blockchainsystemer til at sikre og distribuere finansielle data (for konventionelle penge, ikke kryptocurrency som Bitcoin). Bill & Melinda Gates fundamentet håber at bruge blockchainsystemer til at levere gratis, distribuerede banktjenester til milliarder af mennesker, der ikke har råd til en almindelig bankkonto.

Open source-værktøjer som Hyperledger forsøger at gøre blockchain teknikker tilgængelige for en bredere vifte af mennesker, i nogle tilfælde gør det uden at behøve de uhyre mængder af forarbejdningseffekt, der kræves for at sikre andre designs. Samarbejdssystemer kan verificeres og registreres med blockchain teknikker. Næsten alt, hvad der skal registreres, få adgang til og opdateres konstant, kan bruges på samme måde.

Billedkredit: posteriori / Shutterstock, Lewis Tse Pui Lung / Shutterstock, Zack Copley