Ero sivun ”Käyttäjä:Tiiliskivi/Bitcoin” versioiden välillä

Bitcoin eroaa perinteisestä virtuaalivaluutasta keskitetyn kirjanpidon puutteensa takia. Tyypillisesti käyttökelpoinen virtuaalivaluutta tarvitsee keskitetyn tahon, joka pitää kirjaa valuutalla tehdyistä tilisiirroista ja vahvistaa niiden oikeellisuuden. Bitcoinilla vastaavaa keskitettyä tahoa ei ole. Sen sijaan kaikki tilisiirrot kirjataan julkiseen tilikirjaan, jota kutsutaan lohkoketjuksi.<ref name=Bradbury/> Uusien tilisiirtojen vahvistamisesta vastaavat bitcoin-ohjelmaa ajavat laitteet, joiden käyttäjiä kutsutaan louhijoiksi. Kopio lohkoketjusta varastoidaan jokaiselle vertaisverkon jäsenlaitteelle riippumatta siitä, onko kyseessä louhija (''full node'') vai tavallinen käyttäjä (''lightweight node'').<ref name=Yaga/>

Lohkoketju on nimensä mukaisesti ketju, joka koostuu useista lohkoina tunnetuista yksiköistä. Jos käyttäjä haluaa lähettää bitcoineja toiselle käyttäjälle, lähetetään tieto tilisiirrosta muille vertaisverkon laitteille. Louhijat keräävät tiedon uusista tilisiirroista lohkoihin, joiden oikeellisuus vahvistetaan erityisellä [[Tiiviste (tietotekniikka)|tiivisteillä]] ({{k-en|hash}}).<ref name=Bradbury/> Yksittäinen lohko sisältää usein tiedon 1500–2500 tilisiirrosta.<ref>{{Verkkoviite | Osoite = https:/www.blockchain.com/charts/n-transactions-per-block | Nimeke = Average Transactions Per Block | Julkaisija = blockchain.com | Viitattu = 6.1.2021 | Kieli = {{en}} }}</ref> Tämän jälkeen tieto uudesta lohkosta lähetetään muille vertaisverkon jäsenille, jossa se liittyy osaksi muita lohkoketjun kopioita. Näin käyttäjien tieto toteutuneista tilisiirroista pysyy samana. Kokonaisuudessaan lohkoketju sisältää tiedon kaikista historiallisista toteutuneista tilisiirroista aina ensimmäiseen, Genesis-lohkona tunnettuun lohkoon saakka.<ref name=Yaga/>

Lohkoketjutekniikan merkittävin kysymys on lohkojen oikeellisuuden varmistaminen. Bitcoin-järjestelmän on siis estettävä väärennettyjen tilisiirtojen hyväksyminen, ja huolehdittava siitä, että vertaisverkon jäsenten keskuudessa vallitsee yksimielisyys oikeasta tilikirjasta. Ongelman ratkaisi Satoshi Nakamoto alkuperäisessä bitcoin-järjestelmän kuvauspaperissaan. Nakamoton ratkaisu perustuu tiivistefunktion ({{k-en|hash function}}) käyttöön sekä erityiseen työntodistemenetelmään, joka tekee väärennettyjen lohkojen lisäämisestä osaksi lohkoketjua toteuttamiskelvotonta, sillä se vaatisi epäkäytännöllisen paljon laskentatehoa.<ref name=Nakamoto/>

Tiivistefunktio tarkoittaa funktiota, joka muuttaa syötteen (esimerkiksi viestin) tiivisteeksi (esimerkiksi numerosarjaksi) niin, että jokaista syötettä vastaa vain yksi tiiviste. Tiivistefunktion erityinen ominaisuus on se, että vaikka tiiviste on helposti selvitettävissä syötteen avulla, ei prosessin kääntämiseen (eli syötteen selvittämiseen tiivisteen perusteella) ole arvaamista tehokkaampaa menetelmää. Lohkoketjun lohkojen varmentamisessa käytetään [[SHA-256]] -tiivistefunktiota, jonka tiiviste voi saada 10⁷⁷ erilaista arvoa.<ref name=Yaga/>

Kun lohkoketjun uusi lohko syntyy, sille määritetään yksilöllinen tiiviste niin, että tiivistefunktion syötteenä käytetään lohkon sisältämää dataa. Tähän dataan kuuluvat luettelo tilisiirroista, lohkon aikamerkintä, lohkoketjun edeltävän lohkon tiiviste sekä erityinen satunnaisluku. Hyväksyttävän tiivisteen on kuitenkin täytettävä tietyt matemaattiset ominaisuudet. Näin ollen vahvistaakseen uusia tilisiirtoja sisältävän lohkon louhijan on ensin löydettävä arvaamalla matemaattisesti soveltuva satunnaisluku. Prosessi vaatii laskentatehoa ja on aikaa vievä.<ref name=Yaga/> Vertaisverkon laskentatehon kasvaessa tiivisteeltä edellytettyjen matemaattisten ominaisuuksien vaikeusastetta säädellään niin, että uuden lohkon syntymiseen kestävä aika (lohkoaika) pysyy noin 10 minuutissa.<ref name=Barber/>

Edellisen lohkon tiivisteen sisällyttäminen uuteen lohkoon estää tehokkaasti väärennettyjen lohkojen liittämisen osaksi lohkoketjua. Oletetaan, että käyttäjä haluaisi muokata lohkoketjua lisäämällä siihen pätemättömän tilisiirron sisältävän väärennetyn lohkon. On teoriassa mahdollista, että käyttäjä voisi arvata tiivistefunktion soveltuvan satunnaisluvun oikein ja lähettää siten tiedon vahvistetusta lohkosta muille vertaisverkon laitteille. Koska jokaisen lohkon tiivisteeseen vaikuttaa edellisen lohkon tiiviste, tulisi lohkoketjua manipuloidakseen käyttäjän kuitenkin löytää myös kaikille seuraaville lohkoille uusi tiiviste. Prosessin epäkäytännöllisyys suojaa lohkoketjua tehokkaasti tahalliselta manipulaatiolta.<ref name=Bradbury/><ref name=Yaga/>