Πώς λειτουργεί το Bitcoin;

Διαφήμιση

Περίπου ένα χρόνο πριν, όταν το τρένο Bitcoin μόλις άρχισε να μαζεύει ατμό, ένας φίλος μου έστρεψε και ρώτησε: "Γιατί λοιπόν δεν μπορείς να αντιγράψεις ένα Bitcoin;"

Αυτή είναι μια σύγχυση που πολλοί άνθρωποι έχουν και μια δίκαιη: η έννοια μιας ψηφιακής οντότητας που δεν μπορεί εύκολα να αντιγραφεί είναι εντελώς απροσδιόριστη. Στην πραγματικότητα, το δίκτυο Bitcoin είναι μια από τις πιο cool και λιγότερο κατανοητές τεχνολογίες στη λαϊκή συνείδηση ​​αυτή τη στιγμή. Αυτό είναι μια ντροπή, επειδή οι υποκείμενοι μηχανικοί του Bitcoin είναι πραγματικά αρκετά απλοί. Δεν χρειάζεστε καν ιδιαίτερα σκληρά μαθηματικά, αν είστε πρόθυμοι να πάρετε μερικά πράγματα στην πίστη.

Έχουμε καλύψει, στο παρελθόν, τι Bitcoin είναι Πώς να εξηγήσει Bitcoin σε οποιονδήποτε Πώς να εξηγήσει Bitcoin σε καθέναν Η έννοια της crypocurrency δεν είναι εύκολα κατανοητή. Πώς μπορεί κάποιος να χρησιμοποιήσει τον υπολογιστή του για να "εξωθεί" νομίσματα; Από πού προέρχονται τα χρήματα; Ποιος το ελέγχει; Διαβάστε περισσότερα, πώς να το χρησιμοποιήσετε με ασφάλεια Πώς να περάσετε και να αποθηκεύσετε Bitcoins με ασφάλεια, εύκολα και δωρεάν Πώς να περάσετε και να αποθηκεύσετε Bitcoins με ασφάλεια, εύκολα και δωρεάν Διαβάστε περισσότερα και έγραψε ακόμη και ένα εγχειρίδιο για το θέμα, αλλά έχουμε ποτέ δεν πήρε πραγματικά πώς λειτουργεί . Σήμερα, θα ασχοληθούμε με αυτό το «πώς», και μιλάμε για τα εργαλεία που είναι απαραίτητα για να κρατήσει τα "μαγικά χρήματα στο Διαδίκτυο" που τρέχουν πίσω από τις σκηνές.

Bitcoin για το Πόκερ

Γιατί λοιπόν δεν μπορείτε να αντιγράψετε ένα Bitcoin; Η απάντηση, για να κάνουμε μια σύντομη ιστορία σύντομη, είναι ότι ένα Bitcoin δεν είναι πραγματικά μια σειρά δεδομένων που πρέπει να αντιγραφούν: είναι μια καταχώρηση σε ένα διανεμημένο βιβλίο που σας λέει πόσα χρήματα έχει κάθε άτομο. Ο λόγος για τον οποίο δεν μπορείτε να αλλάξετε το βιβλίο οφείλεται στην έξυπνη δομή του δικτύου Bitcoin - υπάρχουν πολλά αντίγραφα του ημερολογίου και το ίδιο το βιβλίο έχει σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι δύσκολο να παραβιαστεί.

Για να κατανοήσετε καλύτερα το πρόβλημα, φανταστείτε ότι επρόκειτο να προσπαθήσετε να εφαρμόσετε ένα γραφικό Bitcoin ( WritCoin ) για ένα παιχνίδι πόκερ με τους φίλους σας. Είστε πάρα πολύ φθηνοί για να αγοράσετε μάρκες, αλλά εξακολουθείτε να θέλετε να παρακολουθείτε πόσα χρηματικά έπαθλα έχουν όλοι και αφήστε τους ανθρώπους να το μεταφέρουν μεταξύ τους.

Μια λύση είναι να επιλέξετε κάποιον που να είναι αξιόπιστος για να είναι κάτοχος ρεκόρ για το παιχνίδι: σημειώνουν κάθε συναλλαγή όπως συμβαίνει, σας ενημερώνουν εάν η συναλλαγή πέτυχε (δηλαδή δεν πήρε κανέναν σε αρνητικό υπόλοιπο) και μπορεί να προσθέσει όλες τις επιτυχημένες συναλλαγές για να υπολογίσετε πόσα χρήματα έχει ο καθένας ανά πάσα στιγμή. Αυτό είναι παρόμοιο με το πώς λειτουργεί το PayPal και άλλα κεντρικά συστήματα πληρωμών. Όπως βλέπετε, η ιδέα της αντιγραφής μιας νομισματικής μονάδας δεν έχει νόημα σε αυτό το σύστημα - ο κάτοχος εγγραφής δεν θα το επιτρέψει. Σημειώστε ότι ο κάτοχος του ρεκόρ βρίσκεται σε θέση σε ισχύ σε αυτό το σενάριο και μπορεί να επιλέξει να παραδώσει πολλά χρήματα, να κλέψει ένα μικρό μέρος του συνόλου των χρημάτων που ξοδεύτηκε ή να κακοποιήσει με άλλο τρόπο τη θέση του.

Τώρα, φανταστείτε ότι αντί να παίζετε πόκερ με τους φίλους σας, είστε παγιδευμένοι σε ένα παιχνίδι πόκερ υψηλού στοιχήματος, όπου κανείς στο τραπέζι δεν εμπιστεύεται κανέναν άλλον να είναι καταγραφέας (αλλά είστε όλοι πολύ φθηνοί για να αγοράσετε μάρκες).

Τώρα έχετε πρόβλημα: επειδή δεν υπάρχει εμπιστοσύνη, η κεντρική αρχή δεν θα λειτουργήσει πια. Έτσι, καταλήγετε στην έξυπνη ιδέα να αφήσετε οποιονδήποτε στο τραπέζι να γίνει ανεξάρτητος κάτοχος αρχείων, αν το θέλουν. Κάθε μία από αυτές θα λάβει υπόψη όλες τις συναλλαγές. Με αυτόν τον τρόπο, όταν έρχεται χρόνος για να μάθετε πόσα χρήματα έχει κάποιος, αν κάποια μειοψηφική ομάδα αποφασίσει να ψέμα για τα αρχεία του, η πλειοψηφία θα τα βγάλει. Για να διατηρήσετε τα πράγματα δίκαια, όλοι συμφωνείτε να πληρώσετε μια μικρή ανταμοιβή στους κατόχους αρχείων με αντάλλαγμα τις υπηρεσίες τους. Αυτό υποτιμά λίγο τα χρήματά σας, αλλά ενθαρρύνει τους ανθρώπους να γίνουν καταγραφείς και να αποτρέψουν την απάτη - και, σε αντίθεση με έναν μοναδικό κάτοχο ρεκόρ, η υποτίμηση του χρήματος μπορεί να ελεγχθεί σε ένα διαχειρίσιμο επίπεδο. Αυτό είναι, με λίγα λόγια, το κύριο περιεχόμενο του δικτύου Bitcoin. Ένα δίκτυο ανεξάρτητων υπολογιστών που λειτουργούν με ειδικό λογισμικό (Bitcoin ανθρακωρύχοι 5 τρόποι που μπορείτε να κάνετε και ορυχείο Bitcoin νόμισμα 5 τρόποι μπορείτε να κάνετε και ορυχείο Bitcoin νόμισμα Η επαναστατική και αμφιλεγόμενη μέθοδος πληρωμής έχει κάνει πρωτοσέλιδα.Υπάρχουν πολλοί λόγοι για τους οποίους μπορεί να θέλετε για να αρχίσετε να πραγματοποιείτε συναλλαγές χρησιμοποιώντας το Bitcoins, αλλά πρώτα, θα πρέπει να κερδίσετε μερικές μονάδες για σας.) Διαβάστε ανεξάρτητα την κάθε συναλλαγή που έγινε ποτέ στο δίκτυο. Σε αντάλλαγμα, έχουν την ευκαιρία να ανταμείβονται κάθε φορά που επιβεβαιώνουν μια ομάδα συναλλαγών. Για να ξοδέψετε χρήματα, μιλάτε στο δίκτυο και ενημερώστε τους για την επιθυμία να το κάνουν. Σημειώνουν τη συναλλαγή στα αρχεία καταγραφής τους (αν έχετε αρκετά χρήματα για να τα καταφέρετε με επιτυχία) και προχωρήστε.

Bitcoin και κρυπτογραφία

Φυσικά, δεν είναι τόσο απλό στην πράξη. Φανταστείτε τα προβλήματα προσπαθώντας να μετακινήσετε το WritCoin στο Internet. Τώρα, ξαφνικά, χρειάζεστε έναν τρόπο να αποδείξετε ότι πραγματικά πραγματοποιείτε μια συναλλαγή (στην πραγματική ζωή, μπορείτε να δείτε ποιος κάνει αιτήσεις συναλλαγών - όχι τόσο στο Διαδίκτυο). Επίσης, στο Διαδίκτυο, με ένα μεγάλο δίκτυο, είναι δύσκολο να συμβουλευτείτε κάθε υπάρχοντα ανθρακωρύχο Bitcoin για να μάθετε πόσα χρήματα έχει ο καθένας. Θα ήταν ωραίο αν μπορούσατε να μιλήσετε με μερικούς από αυτούς και να είστε σε θέση να πείτε ποιοι από αυτούς ήταν ειλικρινείς. Υπάρχουν δύο κρυπτογραφικά εργαλεία που καθιστούν αυτά τα πράγματα δυνατά στο διαδίκτυο: ψηφιακές υπογραφές και απόδειξη εργασίας .

Υπογεγραμμένες συναλλαγές

Μια κρυπτογραφική υπογραφή είναι μια έξυπνη εφαρμογή ασύμμετρης κρυπτογράφησης και λειτουργεί έτσι: από ένα μυστικό κομμάτι πληροφοριών, μπορείτε να κάνετε μια σειρά μαθηματικών πράξεων που παράγουν δύο δευτερεύουσες πληροφορίες (που ονομάζονται δημόσιο και ιδιωτικό κλειδί) όπως ότι οτιδήποτε κρυπτογραφημένο (κωδικοποιημένο σε ακαταστασία) από το ιδιωτικό κλειδί μπορεί να αποκρυπτογραφηθεί (αποκρυπτογραφηθεί) μόνο από το δημόσιο κλειδί. Επιπλέον, όταν αυτά τα κλειδιά παράγονται σωστά, δεν υπάρχει τρόπος να μάθετε ποιο είναι το ιδιωτικό κλειδί, ακόμα κι αν γνωρίζετε το δημόσιο κλειδί. Εξηγώντας τον τρόπο με τον οποίο λειτουργούν αυτά τα μαθηματικά απαιτεί αφηρημένη άλγεβρα και είναι πέρα ​​από το πεδίο εφαρμογής αυτού του άρθρου. Αν θέλετε να μάθετε περισσότερα, ανατρέξτε στο άρθρο της Wikipedia σχετικά με την κρυπτογράφηση ελλειπτικής καμπύλης, το κρυπτοσυστημα που χρησιμοποιείται από τον Bitcoin.

Φανταστείτε, για μια στιγμή, ότι έχετε ιδιωτικό κλειδί και δημόσιο κλειδί που χρησιμοποιείτε τακτικά. Θα μπορούσατε να δημοσιεύσετε το δημόσιο κλειδί (το οποίο μοιάζει με μια τυχαία σειρά κτυπημάτων) και να το συνδέσετε με την ταυτότητά σας. Στη συνέχεια, κάθε φορά που δημοσιεύσατε κάτι στο διαδίκτυο, μπορείτε να λάβετε το μήνυμά σας, να το κρυπτογραφήσετε με το μυστικό ιδιωτικό κλειδί και να δημοσιεύσετε τόσο την κρυπτογραφημένη έκδοση όσο και το αρχικό μήνυμα δίπλα στο παράθυρο. Στη συνέχεια, εάν κάποιος ήθελε να δει αν το γράψατε πραγματικά, θα μπορούσαν απλά να χρησιμοποιήσουν το δημόσιο κλειδί για να αποκρυπτογραφήσουν την κρυπτογραφημένη έκδοση και να τα συγκρίνουν με το μήνυμα. Εάν δεν ταιριάζουν, ο αναγνώστης θα ήξερε ότι το μήνυμά σας είχε παραβιαστεί. Με άλλα λόγια, εάν ένα κακόβουλο συμβαλλόμενο μέρος ήθελε να αντικαταστήσει το μήνυμά σας με το δικό του, δεν θα είχαν τρόπο να δημιουργήσουν μια κρυπτογραφημένη έκδοση του κειμένου, επειδή δεν γνωρίζουν το ιδιωτικό κλειδί σας. Η κρυπτογραφημένη έκδοση του μηνύματος (ή, συνηθέστερα, ένα κρυπτογραφημένο hash του μηνύματος, το οποίο θα συζητήσουμε σε λίγο), που επισυνάπτεται στο ίδιο το μήνυμα, ονομάζεται ψηφιακή υπογραφή .

Οι ψηφιακές υπογραφές είναι πώς επαληθεύονται οι συναλλαγές στο Bitcoin. Μπορεί να έχετε ακούσει ένα "πορτοφόλι Bitcoin". Το πορτοφόλι Bitcoin είναι απλά ένα συγκεκριμένο ζεύγος δημόσιου / ιδιωτικού κλειδιού. Αν θέλετε ένα πορτοφόλι Bitcoin, απλά επιλέγετε ένα μυστικό κομμάτι πληροφοριών (μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια φράση πρόσβασης ή να δημιουργήσετε έναν υπολογιστή χωρίς συμβιβασμούς) και, στη συνέχεια, να το χρησιμοποιήσετε για να δημιουργήσετε το δημόσιο και ιδιωτικό κλειδί σας. Το ζευγάρι δημόσιου / ιδιωτικού κλειδιού σας είναι το πορτοφόλι σας - εάν οι χρήστες θέλουν να σας στείλουν χρήματα, τους δώστε το δημόσιο κλειδί και ενημερώνουν το δίκτυο ότι θα ήθελαν να στείλουν χρήματα στο πορτοφόλι που αντιστοιχεί σε αυτό το δημόσιο κλειδί. Εάν θέλετε να στείλετε χρήματα από το πορτοφόλι σας, απλά πείτε στο δίκτυο ότι - και υπογράψτε το με το αντίστοιχο ιδιωτικό κλειδί. Έτσι, αν κάποιος δεν παίρνει το ιδιωτικό σας κλειδί ή το αρχικό σας μυστικό, δεν υπάρχει τρόπος να φανταστούν συναλλαγές από εσάς.

Απόδειξη της εργασίας

Στην κρυπτογραφία, υπάρχει επίσης ένα εργαλείο που ονομάζεται λειτουργία hash. Μια συνάρτηση κατακερματισμού παίρνει απλά μια μεγάλη ποσότητα πληροφοριών ως είσοδο και ανακατεύει σε μια σύντομη σειρά ανοημάτων (το μήκος της εξόδου είναι πάντα το ίδιο και εξαρτάται από τη λειτουργία που χρησιμοποιείτε). Οι λειτουργίες Hash είναι ευαίσθητες, καθώς κάθε δευτερεύουσα αλλαγή στα αρχικά δεδομένα αλλάζει εντελώς και δεν αναγνωρίζει τη σειρά των ανοημάτων (το "hash"). Ως αποτέλεσμα αυτού, οι λειτουργίες κατακερματισμού έχουν την μοναδική ιδιότητα να είναι μονόδρομες - με δεδομένη μια πληροφορία, μπορείτε εύκολα να το κατακερματιστείτε, αλλά με δεδομένο ένα συγκεκριμένο hash, δεν υπάρχει τρόπος να εργαστούμε προς τα πίσω για να καταλάβουμε ποια πληροφορία ήταν χτύπησε για να το δημιουργήσει, εκτός από να μαντέψει τυχαία. Για να μάθετε περισσότερα, δείτε το άρθρο της Wikipedia σχετικά με τις λειτουργίες κατακερματισμού.

Οι λειτουργίες Hash είναι πολύ χρήσιμες! Η εφαρμογή που σχετίζεται περισσότερο με το Bitcoin ονομάζεται "proof-of-work", που είναι ένας τρόπος να αποδειχθεί σε κάποιον άλλον ότι δαπανήθηκε ένα ορισμένο ποσό υπολογιστικής εργασίας. Αν κάποιος επιλέξει τυχαία μια λέξη (ας πούμε "doppelganger") και απαντάτε με ένα κομμάτι πληροφοριών του οποίου η κατακερματισμός είναι "doppelganger" (ή μια σειρά αρκετά παρόμοια με αυτή) τότε ξέρουν ότι έχετε περάσει πολλά να μαντέψετε χρόνο πριν βρεθείτε τελικά ένα κομμάτι πληροφοριών που δούλεψε. Έτσι, έχουν απόδειξη ότι εκτελέσατε ένα ορισμένο ποσό υπολογιστικής εργασίας. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποτροπή ανεπιθύμητης αλληλογραφίας μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου, αναγκάζοντας οποιονδήποτε προσπαθεί να σας στείλει ένα μήνυμα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου για να συμπληρώσει μια μικρή απόδειξη εργασίας με βάση τη διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου, τη διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου σας και την ώρα. Αυτή η απόδειξη εργασίας μπορεί να είναι πολύ εύκολη, έτσι ώστε να μην υπάρχει καμία ενόχληση για τους απλούς ανθρώπους που στέλνουν μερικά μηνύματα την ημέρα, αλλά γίνεται υπερβολικά δαπανηρός για τους μαζικούς αποστολείς.

Στο Bitcoin, η απόδειξη της εργασίας χρησιμοποιείται για να αποτρέψει τους ανθρώπους από το ψέμα. Λειτουργεί έτσι: όταν ένας ανθρακωρύχος θέλει να προσθέσει ένα μπλοκ συναλλαγών στο βιβλίο του, παίρνει ολόκληρη την αλυσίδα μπλοκ (μια λίστα με όλες τις συναλλαγές που έχουν συμβεί μέχρι σήμερα που ο ορυχείο μπορεί να επαληθεύσει ότι ήταν έγκυρες) και να προσθέσει τις τελευταίες ομάδα συναλλαγών σε αυτήν. Στη συνέχεια, τα κατατάσσουν όλα μαζί και αρχίζουν να κάνουν την απόδειξη εργασίας για την τιμή - να μαντεύουν τις τιμές σε κατακερματισμό για να προσπαθήσουν να βρουν μια νέα τιμή που να είναι αρκετά κοντά στην τιμή-στόχο. Ενώ κάνουν αυτό, οι ανθρακωρύχοι σε όλο τον κόσμο κάνουν ακριβώς το ίδιο πράγμα, ανταγωνίζονται για να είναι οι πρώτοι που βρίσκουν μια απόδειξη εργασίας που είναι "αρκετά καλή" (ένα πρότυπο που αυξάνεται αυτόματα για να συμβαδίσει με το νόμο του Moore και ανάπτυξη του δικτύου). Ο πρώτος που θα φτάσει εκεί παίρνει ένα απροσδόκητο (σήμερα 25 Bitcoins ή περίπου 15.600 δολάρια κατά τη στιγμή της γραφής) σε αντάλλαγμα για την υπηρεσία τους, και επιτυχημένη μπλοκ τους διανέμεται σε όλους τους άλλους ανθρακωρύχους, και γίνεται μια μόνιμη προσθήκη στην αλυσίδα μπλοκ.

Η συνέπεια αυτού του γεγονότος είναι ότι, αν θέλετε να δημιουργήσετε ένα ψεύτικο Blockchain, θα πρέπει να αναπαραγάγετε όλες τις αποδείξεις εργασίας που κάνει το δίκτυο, το οποίο είναι ακριβό. Όσο πιο πίσω θέλετε να επεξεργαστείτε κάτι, τόσο περισσότερες αποδείξεις εργασίας βασίζονται σε αυτές τις πληροφορίες που πρέπει να κάνετε ξανά. Είναι πολύ απίθανο ο καθένας να μπορεί να παράγει καλύτερες και ταχύτερες αποδείξεις εργασίας από ό, τι το νόμιμο δίκτυο εξόρυξης Bitcoin, πράγμα που σημαίνει ότι, γενικά, η αλυσίδα μπλοκ που έχει το μεγαλύτερο μέρος της απόδειξης εργασίας που δαπανάται σε αυτό είναι νόμιμη. Ένας άλλος τρόπος για να πούμε αυτό είναι ότι βρίσκεται στο δίκτυο Bitcoin είναι δύσκολο, επειδή χρειάζεται πολλή υπολογιστική ισχύ για να δημιουργήσει ένα σωστά δομημένο ψέμα. Αυτό σημαίνει ότι, αν θέλετε ένα ακριβές blockchain, δεν χρειάζεται να μιλάτε σε κάθε ανθρακωρύχο του Bitcoin και να τον αφήσετε να ψηφίσει - μπορείτε απλώς να μιλήσετε με λίγους τυχαίους ανθρακωρύχους, να αποκτήσετε τα blockchains τους και, αν υπάρχει σύγκρουση, έκδοση με τις πιο δυνατές αποδείξεις εργασίας και υπάρχει πολύ καλή πιθανότητα να είναι η πραγματική.

Bitcoin σε ένα Nutshell

Συνοψίζοντας: Τα πορτοφόλια Bitcoin είναι ζεύγη δημόσιων / ιδιωτικών κλειδιών. Οποιοδήποτε δημόσιο κλειδί μπορεί να στείλει χρήματα σε οποιοδήποτε άλλο δημόσιο κλειδί, πραγματοποιώντας δήλωση στο δίκτυο, υπογεγραμμένο με το αντίστοιχο ιδιωτικό κλειδί. Αυτή η δήλωση μεταδίδεται από ομότιμους, μεταξύ όλων των ανθρακωρύχων, όλοι προσπαθούν να δημιουργήσουν αποδείξεις για όλες τις συναλλαγές που έχουν καταγράψει μέχρι σήμερα. Κάθε φορά που ένας από αυτούς δημιουργεί μια επαρκώς καλή απόδειξη εργασίας, απονέμονται με κάποιους Bitcoins και το μπλοκ τους γίνεται μέρος του επίσημου, κατανεμημένου βιβλίου. Με την προσθήκη των συναλλαγών σε όλα τα μπλοκ, μπορείτε να υπολογίσετε πόσα χρήματα έχετε - ή οποιοσδήποτε άλλος. Το αρχείο είναι δύσκολο να παραβιαστεί, λόγω της δυσκολίας να αποδειχθεί η απόδειξη εργασίας πιο γρήγορα από ό, τι το υπόλοιπο δίκτυο.

Αυτό είναι (λίγο πολύ). Μόλις καταλάβετε τα κρυπτογραφικά πρωτόγονα στο παιχνίδι, η ιδέα είναι πραγματικά πολύ απλή. Αυτό όμως δεν πρέπει να σημαίνει ότι δεν είναι αξιοσημείωτο. Η κατασκευή ενός πρωτοκόλλου που αναγκάζει χιλιάδες ανθρώπους σε όλο τον κόσμο να αντιμετωπίσουν ειλικρινά, παρά τις καλύτερες προσπάθειές τους για το αντίθετο, αποτελεί μια τεράστια νίκη για την κρυπτογραφία και μια από τις πιο ισχυρές ιδέες των τελευταίων ετών.

Image credits: Σκυλιά Waterloo που παίζουν πόκερ, ασύμμετρη κρυπτογραφία, λειτουργία Hash, ευγένεια του Wikimedia, Reservoir Dogs, από την EW.com