Lohkoketju (englanniksi blockchain) on ollut erittäin pinnalla viimeisten vuosien aikana. Sitä voidaankin pitää todellisena tämän päivän megatrendinä. Lohkoketjuteknologia toimii jokaisen kryptovaluutan selkärankana, joten sen ymmärtäminen on kryptovaluutoista kiinnostuneille todella tärkeää. Tämän artikkelin tärkeimpänä tavoitteena on selvittää lohkoketjuteknologian toimintaperiaate.
Lohkoketjuteknologiaa kohtaan on asetettu viime aikoina erittäin suuria odotuksia. Siitä on tulossa hyvää vauhtia seuraava suuri mullistus sitten internetin ja älypuhelimen keksimisen. Lohkoketjuteknologia on herättänyt maailman suurimpien instituutioiden mielenkiinnon ja ne ovatkin ryhtyneet tosissaan tutkimaan sen tarjoamia mahdollisuuksia. Lohkoketjuteknologian hyötyjen tunnistamiseksi esittelemme artikkelissa ensimmäiseksi perinteisen keskitetyn kirjanpidon.
Keskitetty kirjanpito
Ihmiset ovat jo aikojen alusta pyrkineet varastoimaan ja arkistoimaan tietoa. Tietoa on tyypillisesti varastoitu erinäisiin keskitettyihin arkistoihin. Kun kaikki tieto on yhdessä paikassa, niin se on alttiina erilaisille uhkakuville. Arkistojen tuhoutuessa esimerkiksi tulipalossa, on kaikki tieto hävinnyt, sillä kopioita ei ole useinkaan ollut saatavilla.
Tietotekniikka on kuitenkin kehittynyt vuosien saatossa ja nykyään tietoa on mahdollista varastoida digitaalisesti. Tänä päivänä lähes kaikki tieto onkin varastoitu digitaaliseen muotoon. Perinteisessä digitaalisessa tietojen varastoinnissa on kuitenkin kaksi ongelmaa, jotka nousevat ylitse muiden. Nämä ongelmat ovat luottamus ja turvallisuus. Digitaaliset tietokannat vetävätkin hakkereita puoleensa kuin hunaja mehiläisiä.
Keskitetyssä mallissa ongelmaksi nousee myös luottamus datan haltijaa kohtaan. Suuret instituutiot hallinnoivatkin tänä päivänä suurinta osaa maailman datasta. Kaikki tekemäsi internethaut ovat Googlen omistuksessa, kun taas ostostietosi löytyvät Amazonin hallusta ja katselemasi ohjelmat Netflixiltä. Keskitetyn datan haltija voikin kontrolloida täysin muiden pääsyä informaatioon. Mikäli datan haltija haluaa, niin sen on mahdollista ilman kummempia perusteluita estää muiden pääsy informaatioon.
Yksi alkusysäyksistä Bitcoinin syntymiselle oli heikentynyt luottamus finanssialan toimijoita kohtaan. Bitcoinin syntymisen taustalla oli palava halu luoda järjestelmä, joka ei ollut pankkien tai muiden instituutioiden hallinnassa tai manipuloitavissa. Bitcoinista tuli myös ensimmäinen virtuaalivaluutta, joka hyödynsi lohkoketjuteknologiaa.
Lohkoketjuteknologia eli hajautettu kirjanpito
Lohkoketjuteknologialla tarkoitetaan erilaisia käytäntöjä ja tekniikkaa, jonka avulla eri osapuolten on mahdollista luoda ja ylläpitää luotettavasti hajautettuja ja jaettuja tietokantoja. Sen päällimmäisenä tavoitteena on ratkaista keskitetyn kirjanpidon suurimmat ongelmat: luottamus ja turvallisuus. Käytännössä lohkoketjuun on mahdollista tallentaa mitä tahansa tietoa, jota halutaan ylläpitää hajautetusti. Lohkoketjun tapahtumien väärentämisen mahdottomuus onkin herättänyt suurta mielenkiintoa lohkoketjuteknologiaa kohtaan.
Lohkoketjuteknologian ansiosta lohkoketjun jäsenet voivat luottaa toisiinsa, vaikka eivät tuntisi toisiaan entuudestaan. Lohkoketjun jäsenet voivat harjoittaa liiketoimintaa ilman raskaita valvonnan, auditoinnin ja luottamuksen takaavia prosesseja.
Lohkoketjuteknologian avulla onkin mahdollista saavuttaa ennen kaikkea luottamusta. Lohkoketju perustuu niin sanottuun hajautettuun tietokantaan. Tämän ansiosta se tarjoaa myös huomattavasti aiempaa parempaa avoimuutta ja tietoturvaa. Lohkoketjuteknologiassa data on tallennettuna jokaiselle verkkoa pyörittävälle palvelimelle eli nodelle. Vaikka yksi node sammutettaisiin, niin data ei häviäisi lohkoketjusta mihinkään muiden nodejen jatkaessa sen prosessointia.
Alla olevassa kuvassa on Bitcoinin node-palvelinten jakauma 3.2.2020. Palvelimia on yli 10.000 ja suurin osa niistä on niistä sijaitsee Euroopassa, Yhdysvalloissa, Singaporessa, Kiinassa sekä Venäjällä. Node-palvelinten tilannetta voit seurata bitnodes.io -sivustolta.
Lohkoketjua voidaankin kuvata eräänlaiseksi verkoksi, jossa mahdollisesti jopa kymmenet tuhannet nodet ovat yhteydessä toisiinsa. Toisin kuin internetissä, niin lohkoketjussa ei ole olemassa keskuspalvelimia tai muita kriittisiä pisteitä, jotka lamauttamalla verkon toimintaa olisi mahdollista häiritä.
Lohkoketjuteknologia korjaa erinomaisesti keskitetyn järjestelmän turvallisuusongelmat. Minkään yksittäisen tahon ei ole mahdollista sulkea tai muokata Bitcoinin lohkoketjua. Bitcoinin hajautetun lohkoketjun ansiosta se on myös täysin immuuni palvelimien hakkeroinnille. Kenen tahansa on milloin tahansa mahdollista pistää oma node pystyyn ja hajauttaa verkkoa entisestään. Mitä hajautuneempi verkko on, eli mitä isompi määrä nodeja sitä pyörittää, sitä turvallisempi se on. Bitcoinin lohkoketju on myös täysin avoin järjestelmä, joten kaikki sen transaktiot ovat nähtävissä aina verkon alkuajoista tähän päivään.
Bitcoinin transaktioita on mahdollista tutkia blockchain.com -sivustolla
Hajautetun kirjanpitomallin ehdottomasti suurin saavutus on se, että se poistaa osapuolten välisen luottamuksen tarpeen. Nykyisin rahan siirtäminen vaatii aina luottamusta järjestelmän ylläpitäjään (esimerkiksi PayPal). Lohkoketjua ei puolestaan hallitse mikään yksittäinen taho. Lohkoketjuteknologia mahdollistaakin sen, että ihmisillä on täydellinen omistus omalle varallisuudelleen ja ihmiset voivat hallita sitä mistä päin maailmaa tahansa. Lohkoketjuteknologia ja Bitcoin ovatkin mullistaneet pysyvästi ihmisten tavan hallita omaa varallisuuttaan ja lähettää sitä toisille.
Lohkoketjua on kuitenkin teoriassa mahdollista peukaloida. Tämä kuitenkin vaatii toteuttajaltaan aivan älyttömän määrän laskentatehoa. Laskentatehon haalimisen kustannukset etenkin Bitcoinin lohkoketjun tapauksessa kasvaisivat kuitenkin niin suuriksi, että sen toteuttaminen ei ole kovinkaan helppoa. Yleisesti ottaen voidaankin todeta, että lohkoketjut ovat erittäin turvallisia.
Louhijat
Lohkoketjun ylläpitotyötä kutsutaan louhinnaksi. Käytännössä louhijat ovat todella tehokkaita tietokoneita. Kuten aikaisemmin tekstissä on mainittu, niin lohkoketjulla tarkoitetaan lukuisten tietokoneiden muodostamaa verkkoa. Kun henkilö haluaa suorittaa transaktion Bitcoinilla, niin hän käytännössä kuuluttaa sen verkkoon. Mikäli henkilöllä on siirtoon tarvittava määrä Bitcoineja tilillään, niin nodet toimittavat transaktion paikkaan, jota kutsutaan englanniksi nimellä memory pool (lyhennettynä mempool). Mitä enemmän mempooliin kertyy transaktioita, niin sitä suurempi on verkon kuormitus. Kun transaktio on toimitettu mempooliin, niin louhijat astuvat esiin.
Käytännössä louhijat poimivat mempoolista tarjouksia ja muodostavat niistä uuden lohkon. Lukematon määrä louhijoita ratkoo jatkuvasti monimutkaista matemaattista kaavaa, jonka avulla selvitetään, kenen louhima lohko pääsee osaksi Bitcoinin lohkoketjua. Mitä enemmän louhijoita verkossa on, niin sitä haastavampaa on louhintapalkkiota saada. Mikäli louhijan lohko valitaan Bitcoinin lohkoketjuun, niin saa tämä louhintapalkkioksi transaktion lähetyspalkkion lisäksi tietyn summan Bitcoineja. Uudet Bitcoinit syntyvät siis maailmaan louhijoiden louhintapalkkioina.
Bitcoinin alkuaikoina louhintaa oli vielä mahdollista suorittaa tavallisten kotikoneiden näytönohjaimilla ja prosesseilla. Louhinta on kuitenkin vaikeutunut ajan kuluessa ja tänä päivänä louhintaa suoritetaan varta vasten siihen tarkoitukseen suunnitelluilla ASIC-koneilla. Nämä koneet eivät ole mitään halpoja, sillä ne voivat maksaa jopa useita tuhansia euroja kappaleelta.
Bitcoineja syntyy maailmaan koko ajan vähenevällä tahdilla. Bitcoinin suunnittelija Satoshi Nakamoto suunnitteli Bitcoinin niin, että Bitcoinien tarjonta puolittuu aina 210 000 louhitun lohkon jälkeen. Tarjonta putoaa lopulta nollaan ja viimeinenkin Bitcoin louhitaan vuoden 2140 paikkeilla. Bitcoinin lohkoketjun käynnistyessä jokaisesta louhitusta lohkosta sai palkkioksi 50 Bitcoinia.
Vuonna 2012 tapahtui ensimmäinen puoliintuminen, joka pudotti palkkion 25 Bitcoiniin lohkolta. Bitcoinin toinen puoliintuminen tapahtui vuonna 2016. Toisen puoliintumisen seurauksena louhintapalkkio putosi 12,5 Bitcoiniin lohkolta. Bitcoinin historian kolmas puoliintuminen tapahtuu näillä näkymin toukokuussa 2020. Kolmannen puoliintumisen jälkeen uusia Bitcoineja syntyy enää 6,25 lohkolta. Puoliintuminen tarkoittaa siis sitä, että markkinoille tulee päivittäin 50 prosenttia vähemmän Bitcoineja kuin aikaisemmin.
Proof of Work ja kritiikki
Artikkelissa on kuvattu tähän asti Bitcoinin lohkoketjun toimintaa. Bitcoinin lohkoketjun ytimessä on konsensus algoritmi nimeltään Proof of Work. Proof of Work vaatii toimiakseen louhintalaitteita. Nykyisellään Bitcoinin lohkoketjua louhii ennätysmäärä louhijoita ja tämä näkyy myös ennätysmäisessä sähkönkulutuksessa. Bitcoinin louhinnan sähkönkulutus onkin vuositasolla suurempi kuin esimerkiksi Tanskan valtiolla. Monien kriitikoiden mielestä Bitcoinin lohkoketjun käyttämä sähkön määrä on kestämättömällä tasolla. Proof of Work on käytössä tänä päivänä useilla suurilla kryptovaluutoilla, kuten Bitcoinilla, Litecoinilla ja Bitcoin Cashilla.
Lohkoketjuteknologia kehittyy kuitenkin jatkuvasti, eikä tänä päivänä ketjun ylläpito vaadi enää välttämättä suurta louhintalaitteiden armeijaa. Toisen ja kolmannen sukupuolen kryptovaluutoissa ei ole käytössä vastaavanlaista louhintaa kuin Bitcoinissa. Näissä Proof of Work -algoritmi on korvattu erittäin suositulla Proof of Stake -konseptilla tai sitä läheisesti muistuttavilla vaihtoehdoilla. Toisen ja kolmannen sukupolven kryptovaluutat ovat usein huomattavasti Bitcoinia nopeampia, eikä niiden lohkoketju vaadi pyöriäkseen yhtä raskasta infrastruktuuria.
Vaikka Bitcoinin Proof of Work -infrastruktuuria kohtaan onkin esitetty paljon kritiikkiä etenkin sen sähkönkulutuksen osalta, niin sillä on myös omat vankkumattomat puolustajansa. Monien mielestä louhinnan poistavat ratkaisut eivät ole yhtä turvallisia. Lisäksi valtava tehon tarve luo myös Bitcoinille arvoa, sillä yhden Bitcoinin luominen vaatii erittäin paljon energiaa. Yhden Bitcoinin louhintakustannukset vaihtelevat erittäin paljon eri maiden sähkönhintojen mukaan. Tästä johtuen Bitcoinin louhinta onkin lähtökohtaisesti kaikkein kannattavinta maissa, joissa sähkönhinta on alhainen.
Lohkoketjuteknologian käyttö kasvaa kiihtyvällä vauhdilla. Se tarjoaa rajattomasti erilaisia mahdollisuuksia, joista yksi on sen pohjalla toimivat kryptovaluutat. Lohkoketjuteknologiaa on mahdollista hyödyntää tulevaisuudessa lähes rajattomasti. Lohkoketjuteknologia ratkaisee jo tänä päivänä lukuisia sellaisia ongelmia, joihin muut teknologiat eivät kykene. Lohkoketjuteknologia haastaa tulevaisuudessa perinteiset toimintamallit ja yhteiskunnalliset instituutiot. Voimmekin vain arvailla kuinka lohkoketjuteknologia tulee muuttamaan maailmaa tulevaisuudessa.
Kuva: Launchpresso from Pexels
