Lohkoketju

Lohkoketju (eng. blockchain) on digitaalisen kaupankäynnin tai vaihdannan tietoa rekisteröivä tietokantateknologia. Teknologia poikkeaa tavallisesta tietokannasta siten, että datasta kootaan lohkoja, jotka liitetään yhtenäiseksi ketjuksi. Data voi olla mitä tahansa tietoa, mutta yleisimmin sitä on käytetty kryptovaluuttojen osto- ja myyntitapahtumien, eli transaktioiden rekisteröimiseen. Toinen kuuluisa sovellutus on NFT.

Jokaisella lohkoketjuteknologiaa hyödyntävällä vaihdon välineellä on oma verkko, jossa se toimii. Esimerkiksi bitcoin oli ensimmäinen lohkoketjuteknologiaa hyödyntävä kryptovaluutta, jonka verkko on hajautettu, eikä sitä omista kukaan vaan kontrolli on sen kaikilla käyttäjillä. Nykyisin lohkoketjuteknologioita on useita erilaisia, mutta perusperiaate on sama. Verkko voi olla omistettu, tai hajautettu.

Lohkoketjun keksi alun perin kaksi tutkijaa vuonna 1991 dokumenttien ajalliseen todentamiseen.

Lohkoketju selitettynä

Ennen kuin transaktio hyväksytään, sisältyy siihen useita vaiheita aina vahvistamisesta ja siirtopyynnöstä lopulliseen hyväksymiseen. Kun henkilö A haluaa maksaa henkilö B:lle 100 bitcoinia, niin vaiheet ovat pääpiirteittäin:

1. Henkilön vahvistaminen (authentication). Käyttäjällä on yksityinen avain ja julkinen avain, eli yksityinen salasana, joka antaa käyttäjälle pääsyn virtuaaliseen lompakkoonsa ja julkinen verkolle näkyvä salasana, joka mahdollistaa transaktiot. Molempien käyttö vahvistaa käyttäjän digitaalisesti ja mahdollistaa näin transaktion suorittamisen.
2. Transaktion oikeutus (authorisation). Kun henkilöt ovat sopineet maksusta, on verkon, eli muiden käyttäjien hyväksyttävä tuore transaktiosta luotu lohko liitettäväksi lohkoketjuun. Verkon käyttäjiä kannustetaan hyväksymään siirto tarjoamalla palkkio todentamisesta, eli esimerkissä bitcoineina.
3. Transaktion todentaminen (proof of work). Verkon käyttäjien koneiden on ratkaistava monimutkaisia matemaattisia ongelmia, jotta uusi valuuttatransaktio eli lohko voidaan liittää lohkoketjuun. Tätä ratkontaa kutsutaan myös kryptovaluutan louhimiseksi, eli palkkioksi todentamisesta.
4. Transaktion hyväksyminen (approval). Kun suurin osa verkon käyttäjistä on todentanut transaktion, on se liitetty lohkoketjuun eli hyväksytty.

Transaktiotietoja ei voi peruuttaa tai tuhota, vaan lohkoketju kasvaa koko ajan. Uusi lohko syntyy esimerkiksi bitcoin-verkossa muutaman minuutin välein. Lohkolla on tietty kapasiteetti, jonka täyttyessä tämän jälkeen tuleva tieto kootaan seuraavaan lohkoon. Lohkot ovat salattu, eli "kryptattu" (josta nimi kryptovaluutta) ja niillä on aikaleima milloin kukin on lisätty lohkoketjuun.

Koska lohkoketju kasvaa koko ajan ja siihen liittyy enemmän toimijoita, on sitä erittäin vaikea hakkeroida tai väärentää, koska matemaattisen ongelman ratkaisu vaikeutuu samalla koko ajan. Ratkonta eli louhinta tapahtuu automaattisesti verkossa olevien toimijoiden kesken.

Kryptovaluuttojen louhinta on vaikeaa muille kuin erittäin suurille toimijoille, koska louhinta vie valtavasti konetehoa ja tuo näin suuret energiakustannukset. Siten todentaminen on käytännössä muutamien suurten louhijoiden vallassa. Uudemmissa lohkoketjuverkoissa todentamista on muutettu säännellymmäksi todentamisprotokollalla, joka ei vaadi välttämättä enää louhimista. Jos verkko on omistettu, niin todentamisen tekee omistaja, eli lohkoketju on keskitetty.