Šta je blockchain tehnologija: kako radi i čemu služi

Svaki put kad neko pomene kriptovalute, blockchain se pojavi u istoj rečenici. Ali blockchain nije isto što i Bitcoin, niti je samo tehnologija za digitalni novac. Blockchain je način pohrane podataka koji ne zavisi ni od jedne kompanije, vlade ni banke. Ovo je objašnjenje za ljude koji taj pojam čuju svaki dan, ali nikad nisu dobili odgovor koji ima smisla.

Šta je blockchain jednom rečenicom

Blockchain je javna, digitalna knjiga u kojoj su zapisane transakcije i podaci, a čije kopije drže hiljade računara istovremeno, bez ijednog centralnog servera.

Nijedna osoba ne može promijeniti ni obrisati zapis koji je jednom ušao u blockchain, jer bi morao promijeniti isti zapis na svakom od tih hiljada računara u isto vrijeme. To je praktično nemoguće, i upravo to je razlog zašto se blockchain smatra pouzdanom osnovom za digitalni novac i mnoge druge primjene.

Zašto se zove “lanac blokova”

Naziv dolazi direktno iz tehničke arhitekture. Svaka transakcija ili skup podataka se pakuje u blok. Svaki novi blok sadrži matematički otisak prethodnog bloka, što ih čini nerazdvojivima. Ti blokovi se nižu jedan za drugim i tako nastaje lanac blokova, na engleskom blockchain.

Ako neko pokuša promijeniti podatak u jednom bloku, matematički otisak se mijenja i lanac se prekida od tog mjesta nadalje. Svaki računar u mreži to odmah uočava i odbacuje lažnu verziju. Stariji blokovi su tako zaštićeni samom strukturom lanca koji dolazi nakon njih.

Razlika između blockchaina i kriptovalute

Ovo je jedna od najčešćih zabuna. Blockchain je tehnologija, a kriptovaluta je jedna od njenih primjena. Odnos je sličan kao između interneta i e-maila: e-mail ne bi postojao bez interneta, ali internet nije samo e-mail.

Bitcoin je kriptovaluta koja radi na Bitcoin blockchainu. Ethereum je kriptovaluta koja radi na Ethereum blockchainu. Ali isti ti blockchainovi mogu čuvati i pametne ugovore, medicinske podatke, certifikate o vlasništvu i mnogo više. Kriptovaluta je samo jedan od mogućih sadržaja koji se pohranjuje u blockchain. Više o tome šta su kriptovalute i kako funkcioniraju možeš pročitati u uvodu u kriptovalute.

Kako radi blockchain: od transakcije do bloka

Zamislimo da šalješ 0,01 bitcoina prijatelju. Ta radnja u pozadini prolazi kroz nekoliko koraka koji se odvijaju za manje od minute, a razumijevanje tih koraka je razumijevanje blockchaina.

Šta je blok i šta se u njemu čuva

Blok je osnovna jedinica blockchaina. Svaki blok sadrži tri vrste podataka: stvarne transakcije ili zapise, vremenski žig koji bilježi kada je blok nastao, i heš prethodnog bloka, tj. matematički otisak koji ga veže za lanac.

U slučaju Bitcoina, jedan blok sadrži prosječno oko 2.000 transakcija. Kad je blok popunjen, zatvara se i postaje trajan dio lanca. Iza njega se odmah počinje formirati sljedeći blok. Ovaj proces se odvija neprekidno, 24 sata dnevno, 365 dana u godini, bez ijednog odmora ni centralnog servera koji bi ga koordinirao.

Kako nastaje lanac: heš funkcija objašnjena laiku

Heš funkcija je matematički postupak koji od bilo kojeg unosa pravi niz znakova fiksne duljine. Unesi tekst “transakcija Marko-Ana 50 EUR” i dobiješ, recimo, “a3f9b12c”. Unesi isti tekst s jednom slovnom greškom i dobiješ potpuno drugačiji niz, npr. “7d4e9a01”. Nije moguće pogoditi originalni unos gledajući samo izlaz.

U blockchainu, svaki blok sadrži heš svog sadržaja, ali i heš prethodnog bloka. To znači da svaki blok “pamti” sve što je bilo prije njega. Ako promijeniš jedan podatak u bloku br. 500, heš tog bloka se mijenja, što mijenja heš bloka br. 501, što mijenja heš bloka br. 502, i tako sve do trenutnog bloka. Cijeli lanac se raspada. Svi računari u mreži koji drže ispravnu kopiju odmah vide razliku i odbijaju lažnu verziju.

Ko potvrđuje transakcije: rudari i nodovi

Kad pošalješ bitcoin, transakcija ne odlazi odmah do primatelja. Prva ulazi u mempool, privremeni red čekanja. Odatle je preuzimaju rudari, računari koji pokušavaju riješiti matematički zadatak da bi smjeli dodati novi blok u lanac.

Pored rudara, u mreži postoje i nodovi (čvorovi). Nod je računar koji čuva kopiju cijelog blockchaina i provjerava da li su transakcije ispravne. Nod ne mora rudariti, ali mora potvrditi da su pravila poštovana. Na Bitcoin mreži trenutno postoji više od 15.000 aktivnih nodova diljem svijeta. Zajedno, rudari i nodovi čine mrežu koja funkcionira bez ijedne centralne institucije.

Šta je konsenzus i zašto je bitan

Konsenzus je pravilo kojim se mreža dogovara koja je verzija blockchaina ispravna. Kad hiljade računara drže kopiju iste knjige, mora postojati mehanizam koji osigurava da svi imaju istu verziju.

Najjednostavniji primjer: ako 51% mreže kaže da je neka transakcija valjana, ona prolazi. Ako neko pokuša prevariti mrežu i uvrstiti lažnu transakciju, treba kontrolirati više od polovine svih računara u mreži istovremeno. Kod Bitcoina, to bi zahtijevalo više električne energije nego što je troši cijela Norveška godišnje. Upravo to je razlog zašto je konsenzus temelj sigurnosti blockchaina.

Šta je decentralizacija i zašto je važna

Kad tvoja banka čuva podatke o tvom računu, ti vjeruješ toj banci. Ako banka padne, ako je hakirana ili ako vlada naredi zamrzavanje računa, ti ostaneš bez pristupa novcu. Blockchain pokušava eliminirati tu zavisnost o jednoj instituciji.

Distribuirana baza podataka: razlika od bankovnog servera

Banka čuva podatke na centralnom serveru. Jedan server, jedna tačka koja može biti isključena, hakovana ili izmijenjena. Blockchain je distribuirana baza podataka: iste podatke drže hiljade računara na različitim mjestima i u različitim zemljama istovremeno.

Da bi neko srušio Bitcoin mrežu, trebao bi isključiti više od polovine svih tih računara u isto vrijeme. To nije samo tehnički teško, to je logistički nemoguće jer se ti računari nalaze na svim kontinentima. Isti princip koji štiti Bitcoin štiti i svaki drugi javni blockchain. Kako su veliki vanjski događaji poput propasti FTX-a 2022. uticali na razvoj blockchain mreža možeš pročitati u historiji Solane.

Peer-to-peer mreža bez posrednika

Peer-to-peer znači da računari u mreži komuniciraju direktno jedni s drugima, bez centralnog servera koji bi posredovao. Kad pošalješ bitcoin, transakcija ide direktno u mrežu, a ne kroz Binance, banku ili Paypal. Posrednik ne postoji.

Ovo ima dvije praktične posljedice. Prva: transakciju niko ne može zaustaviti ili odbiti ako je tehnički ispravna. Druga: niko ne naplaćuje posredničku naknadu osim minimalne mreže naknade koja ide rudarima ili validatorima za njihov rad.

Zašto niko ne može falsificirati blockchain

Tri stvari zajedno čine falsifikovanje praktično nemogućim: heš funkcija koja veže blokove u lanac, distribuirana kopija kod hiljada nezavisnih nodova, i konsenzus mehanizam koji zahtijeva suglasnost većine mreže za svaku promjenu. Svaka od ta tri zaštite bi sama bila nedovoljna. Zajedno čine sustav koji do danas nije uspješno probijen u jezgri ni jednog velikog blockchaina. Uspješni napadi na kripto uvijek su bili napadi na berze i novčanike, a ne na sam blockchain.

Proof of work i proof of stake: kako mreža donosi odluke

Konsenzus mehanizam je konkretno pravilo kojim se biraju rudari ili validatori koji smiju dodati sljedeći blok. Postoje različiti mehanizmi, a najrasprostranjeniji su proof of work i proof of stake.

Proof of work: kako Bitcoin potvrđuje transakcije

Proof of work je mehanizam koji koristi Bitcoin. Rudari troše računarsku snagu da bi riješili matematički zadatak, tzv. zagonetku koja nema prečice i zahtijeva hiljade pokušaja u sekundi. Ko prvi riješi zadatak, objavljuje novi blok i dobiva nagradu u bitcoinima. Trenutna nagrada iznosi 3,125 BTC po bloku od halvinga u aprilu 2024.

Prednost proof of work je što je dokazano siguran kroz 15 godina rada Bitcoin mreže. Nedostatak je energetska zahtjevnost: cijela Bitcoin mreža troši više struje nego neke manje europske države, a obrađuje svega 4,6 transakcija u sekundi. Visa za usporedbu obrađuje prosječno 1.700 transakcija u sekundi.

Proof of stake: kako Ethereum potvrđuje bez rudarenja

Proof of stake koriste Ethereum i mnogi drugi blockchainovi. Umjesto da troše struju, validatori blokiraju određenu količinu kriptovalute kao zalog (eng. stake). Ko ima veći zalog, ima veće šanse da bude izabran za potvrdu sljedećeg bloka i dobivanje nagrade.

Ethereum je prešao s proof of work na proof of stake u septembru 2022. u događaju poznatom kao “Merge”. Potrošnja energije mreže pala je za oko 99,95%. Validator koji pokuša prevariti mrežu gubi dio založenih sredstava, što je dovoljno snažan finansijski poticaj za pošteno ponašanje.

Proof of History: Solanin mehanizam za redanje transakcija

Pored ova dva mehanizma, postoje i drugi pristupi. Proof of History je mehanizam koji koristi Solana i koji rješava problem vremenskog redanja transakcija bez čekanja na potvrdu mreže.

Umjesto da svaka transakcija čeka da mreža postigne konsenzus o vremenu, Proof of History ugrađuje dokaz o redoslijedu direktno u transakciju prije nego što uopće stigne do validatora. Više o tome kako ovaj mehanizam funkcionira u praksi možeš pročitati u tekstu o Proof of History. Rezultat je mreža koja obrađuje hiljade transakcija u sekundi uz naknade od frakcije centa.

Vrste blockchaina: javni, privatni i konzorcijumski

Nije svaki blockchain isti. Razlikuju se po tome ko može čitati podatke, ko može pisati u lanac i ko može pokretati nod. Ove razlike su ključne za razumijevanje zašto kompanije i vlade razvijaju vlastite blockchainove pored javnih.

Javni blockchain: otvoren za svakoga

Javni blockchain je potpuno transparentan. Svako može pregledati svaku ikad izvršenu transakciju, pokrenuti vlastiti nod ili rudariti. Niko ne treba ničiju dozvolu. Bitcoin i Ethereum su primjeri koji su pokrenuti od strane anonimnih osnivača i danas ih ne kontroliše nijedna kompanija.

Ova otvorenost je ujedno i slabost: svi podaci su vidljivi svima, iako uz adrese novčanika umjesto imenima. Ko poveže adresu novčanika s identitetom osobe, može pratiti cijelu historiju njenih transakcija.

Privatni blockchain: za kompanije i institucije

Privatni blockchain funkcionira po istom tehničkom principu kao javni, ali pristup je kontroliran. Kompanija ili institucija određuje ko smije biti nod, ko smije pisati transakcije i ko smije čitati podatke. Ovaj model koriste banke, logistika i zdravstvo jer im treba pouzdanost blockchaina, ali ne i javnost podataka.

Kompromis je u tome što privatni blockchain nije stvarno decentraliziran: jedan subjekt kontroliše pristup, što znači da postoji tačka povjerenja kojoj treba vjerovati. Neke kompanije to smatraju prihvatljivim jer im je važnija efikasnost od cenzurne otpornosti.

Konzorcijumski blockchain: između javnog i privatnog

Konzorcijumski blockchain je kompromis. Umjesto jedne kompanije, kontrolu dijeli unaprijed određena grupa institucija. Primjer: 15 banaka zajedno pokreće blockchain gdje svaka od njih drži nod i svaka mora potvrditi transakciju da bi bila valjana. Podaci mogu biti djelimično javni ili potpuno skriveni.

Ovaj model je popularan u finansijskom sektoru, osiguranju i lancima snabdijevanja gdje postoji prirodni skup učesnika koji si međusobno ne vjeruju potpuno, ali im svi trebaju isti izvor istine o podacima.

Pametni ugovori: blockchain koji sam izvršava dogovor

Pametni ugovor je program koji živi na blockchainu i koji se automatski izvršava kada su ispunjeni određeni uslovi. Nema advokata, nema notara, nema arbitraže: kod se izvršava sam kada uslovi budu zadovoljeni. Jednom objavljen na blockchainu, niko ga ne može promijeniti ni zaustaviti.

Kako pametni ugovor funkcionira bez notara i advokata

Zamislimo prodaju stana. U klasičnoj transakciji, kupac uplati novac notaru koji ga drži u depozitu dok se ne završi prijenos vlasništva. Notar je posrednik koji garantuje da ni jedna strana neće biti prevarena.

Pametni ugovor radi isto, bez notara. Kupac uplaćuje sredstva u pametni ugovor. Ugovor čeka dok se u blockchain upišu svi uslovi: potvrda o uknjižbi vlasništva, potvrda o isplati, potvrda o preuzimanju. Kad su svi uslovi ispunjeni, ugovor automatski šalje novac prodavcu. Ako uslovi nisu ispunjeni u roku, novac se automatski vraća kupcu. Ni jedan čovjek ne treba biti uključen u taj proces.

Primjeri pametnih ugovora u stvarnom životu

• Osiguranje: let se zakasni više od 3 sata, oracle (vanjski izvor podataka) potvrdi kašnjenje, pametni ugovor automatski isplati odštetu na novčanik putnika.
• Muzička prava: svaki put kad se pjesma reproducira na platformi, pametni ugovor automatski dijeli prihod između autora, producenta i izdavača prema unaprijed određenom postotku.
• DeFi pozajmice: založiš kripto kao kolateral, pametni ugovor automatski isplaćuje pozajmicu i automatski likvidira zalog ako cijena padne ispod praga.
• Glasovanje: organizacije koriste pametne ugovore za transparentno glasanje čiji rezultati ne mogu biti izmijenjeni nakon zatvaranja glasanja.

DeFi i NFT: gdje pametni ugovori postaju aplikacije

DeFi (decentralizovane finansije) je skup finansijskih usluga izgrađenih od pametnih ugovora: pozajmljivanje, štednja, razmjena valuta, sve bez banke kao posrednika. Ukupna vrijednost zaključana u DeFi protokolima u pojedinim periodima prelazila je 100 milijardi dolara.

NFT (non-fungible token) je pametni ugovor koji certifikuje digitalno vlasništvo nad određenim sadržajem. Kada kupiš NFT, blockchain bilježi da si ti vlasnik tog specifičnog tokena. NFT sam po sebi ne štiti sadržaj od kopiranja, ali dokazuje vlasništvo nad originalnom verzijom na način koji je javno provjerljiv.

Solana je jedna od najpopularnijih mreža za DeFi i NFT projekte zahvaljujući niskim naknadama i brzini. Pregled projekata koji rade na toj mreži možeš naći u tekstu o Solana mreži projekata.

Gdje se blockchain koristi danas

Blockchain nije samo tehnologija za kripto spekulante. U zadnjih deset godina razvio se čitav niz primjena koje koriste distribuiranu nepromjenjivost podataka za rješavanje problema koji nemaju veze s kriptovalutama.

Finansije i kriptovalute

Ovo je najrazvijenija primjena. Kriptovalute poput Bitcoina i Ethera omogućavaju međunarodne transfere bez banke i bez čekanja. SWIFT transferi između banaka traju 1-5 radnih dana. Bitcoin transakcija potvrdi se za 10-60 minuta, Solana transakcija za manje od sekunde. Za korisnike iz zemalja s nestabilnim valutama ili ograničenim bankarskim pristupom, ovo nije teorijska prednost nego praktično rješenje svakodnevnog problema.

O tome kako kupiti prvu kriptovalutu u Bosni i Hercegovini i regionu, koje platforme rade i koliko košta, možeš pročitati u vodiču kako kupiti kripto.

Lanci snabdijevanja i provjera porijekla robe

Svaki korak u lancu snabdijevanja može biti zapisan u blockchain. Kada lanac supermarketa napiše porijeklo mesa, možeš skenirati QR kod na pakovanju i vidjeti farmu, datum klanja, rashladni lanac i datum isporuke, sve zapisano u blockchain koji prodavac ne može naknadno izmijeniti.

Walmart koristi blockchain za praćenje salate i lisnatog povrća od farme do police. Maersk i IBM zajedno su razvili blockchain za praćenje kontejnerske robe u međunarodnom prijevozu. Dijamantska industrija koristi blockchain za certifikovanje porijekla dijamanata i sprječavanje prodaje “krvnih dijamanata”.

Zdravstvo i čuvanje medicinskih podataka

Pacijentov medicinski karton raspršen je po desetinama ustanova koje ne komuniciraju jedna s drugom. Blockchain može biti zajednička baza podataka kojoj svaka ustanova dodaje zapise, a pacijent kontroliše pristup. Niko ne može obrisati ni izmijeniti stari zapis, ali svaki ljekar može vidjeti potpunu historiju bolesti uz odobrenje pacijenta.

Estonija je najdalje otišla u ovom smjeru: blockchain čuva zdravstvene podatke svih 1,3 milijuna građana i svaki pristup pacijentovom kartonu ostaje trajno zabilježen. Pacijent može provjeriti ko je i kada pregledao njegove podatke.

Digitalni identitet i e-uprava

Centralizirane baze podataka s osobnim podacima su mete napada: jedna hakirana baza znači milione ukradenih identiteta. Blockchain identitet funkcionira obrnuto: ti kontroliraš vlastite podatke i selektivno dokazuješ atribute (dob, državljanstvo, obrazovanje) bez predaje cijelog dokumenta instituciji kojoj treba samo jedna informacija.

Švicarski kanton Zug uveo je blockchain baziranu digitalnu osobnu kartu. UN World Food Programme koristi blockchain za verifikaciju identiteta izbjeglica bez dokumenata pri isplati pomoći. Ovi projekti tek su u začetku, ali pokazuju smjer u kojem ide digitalna uprava.

Ograničenja i izazovi blockchaina

Blockchain nije rješenje za sve probleme i nije bez mana. Svaka od navedenih prednosti dolazi s kompromisom koji treba razumjeti.

Skalabilnost: zašto je Bitcoin sporiji od Vise

Bitcoin obradi 4,6 transakcija u sekundi. Visa obradi prosječno 1.700 transakcija u sekundi i tvrdi da je sposobna za 56.000 u sekundi pri maksimalnom opterećenju. Ova razlika nije slučajna ni privremena: ona proizlazi iz same arhitekture proof of work blockchaina.

Da bi blockchain bio siguran i decentraliziran, svaki nod mora validirati svaku transakciju. To zahtijeva komunikaciju između hiljada računara za svaki blok. Centralizirana baza podataka nema taj problem jer jedan server donosi odluku sam. Sigurnost, decentralizacija i brzina su tri svojstva od kojih blockchain teško može imati sva tri istovremeno. Ovo se u tehničkoj zajednici naziva “blockchain trilemom”.

Energetska potrošnja proof of work mreža

Bitcoin mreža godišnje troši oko 120-150 teravat-sati električne energije, što je otprilike jednako godišnjoj potrošnji Norveške ili Bangladeša. Ovaj broj je tačan i ne treba ga ni umanjivati ni preuveličavati: to je cijena sigurnosti koju proof of work kupuje potrošnjom energije.

Proof of stake mreže poput Ethereuma troše više od 99% manje energije uz sličan nivo sigurnosti na aplikacijskom sloju. Problem energetske potrošnje nije inherentan blockchainu kao tehnologiji, nego specifičnom mehanizmu konsenzusa koji koristi Bitcoin. Kritičari blockchaina koji navode energetsku potrošnju najčešće miješaju Bitcoin s blockchainima općenito. O problemu zagušenja mreže i tehničkim ograničenjima u praksi možeš pročitati na primjeru zagušenja Solana mreže.

Layer 2 rješenja: kako se skalabilnost pokušava riješiti

Layer 2 je rješenje koje gradi drugu mrežu na vrhu glavnog blockchaina (layer 1). Umjesto da se svaka transakcija zapisuje na glavni blockchain, stotine ili hiljade transakcija se obrade na layer 2, a na blockchain se u jednom koraku zapiše samo konačni rezultat. Glavni blockchain tada ne mora obrađivati svaku individualnu transakciju.

Bitcoinov Lightning Network je layer 2 koji omogućava gotovo trenutne mikro-transakcije sa naknadama od djelića centa. Ethereum ima više layer 2 rješenja, od kojih su najpopularniji Arbitrum i Optimism. Solana pristupa skalabilnosti drugačije: njena arhitektura na layer 1 dizajnirana je da obradi hiljade transakcija u sekundi bez layer 2 posrednika. Kako je Solana izgrađena i čemu sve služi možeš pročitati u uvodu u Solanu.

Česta pitanja o blockchain tehnologiji

Je li blockchain isto što i Bitcoin?

Nije. Blockchain je tehnologija pohrane i verifikacije podataka. Bitcoin je kriptovaluta koja radi na Bitcoin blockchainu. Isto tako, Ethereum radi na Ethereum blockchainu, Solana na Solana blockchainu. Svaka od tih mreža je poseban blockchain s vlastitim pravilima. Blockchain kao tehnologija postoji i izvan kriptovaluta, u zdravstvu, logistici i e-upravi.

Može li se blockchain hakovati?

Jezgra velikih javnih blockchainova do danas nije uspješno hakovana. Uspješni kripto napadi uvijek su bili usmjereni na berze, novčanike ili pametne ugovore s greškama u kodu, a ne na sam blockchain. Teoretski napad na Bitcoin zahtijevao bi kontrolu nad više od 50% ukupne rudarskih resursa mreže, što bi koštalo stotine milijardi dolara i uništilo vrijednost samog Bitcoina koji napadač nastoji ukrasti.

Ko kontroliše blockchain?

Javni blockchain ne kontroliše niko posebno i kontrolišu ga svi zajedno. Pravila su zapisana u kodu koji svako može pročitati. Promjena pravila zahtijeva konsenzus većine učesnika mreže: rudara, nodova i developera. Ovaj proces je spor i težak, što je namjerna osobina, a ne bug. Privatni i konzorcijumski blockchainovi imaju jasno određen skup kontrolora.

Šta je blockchain explorer?

Blockchain explorer je web alat koji ti omogućava da pretražuješ sve transakcije na nekom blockchainu. Uneseš adresu novčanika ili ID transakcije i vidiš sve prihode, izdatke i trenutno stanje. Za Bitcoin je to blockchain.com/explorer, za Solanu je to Solscan. Svaka transakcija na javnom blockchainu javno je vidljiva svima.

Koliko košta transakcija na blockchainu?

Zavisi od mreže i opterećenja. Bitcoin naknade kreću se od 1 do 50 dolara po transakciji zavisno od zagušenosti mreže. Ethereum naknade su bile i nekoliko stotina dolara u periodu visokog prometa. Solana naknade su oko 0,00025 dolara po transakciji, bez obzira na opterećenje. Naknade ne idu platformi, nego idu rudarima ili validatorima kao nagrada za potvrdu transakcija. Kako SOL token funkcionira kao gorivo za naknade na Solana mreži objašnjeno je u posebnom tekstu.

Koja je razlika između Bitcoina i Ethereuma?

Bitcoin je dizajniran primarno kao digitalni novac: čuvanje vrijednosti i prijenos sredstava bez posrednika. Ethereum je dizajniran kao programabilna platforma na kojoj se mogu pokretati pametni ugovori i aplikacije. Bitcoin ima fiksnu ponudu od 21 milion jedinica i njegovi programeri namjerno sporije uvode promjene da bi sačuvali stabilnost. Ethereum je fleksibilniji, prešao je na proof of stake 2022. i stalno se nadograđuje novim mogućnostima. Obje mreže su javne i decentralizovane, ali su izgrađene za različite svrhe. Detaljnu tehničku i praktičnu usporedbu možeš pročitati u tekstu o razlikama između Solane i Ethereuma.