Miten lohkoketju toimii: Katsaus lohkoketjuteknologiaan

Lohkoketjuteknologia on noussut esiin tärkeänä innovaationa digitaalisessa maailmassa, mutta miten lohkoketju toimii? Tämä teknologia on jo alkanut ottaa alaa arkielämästämme tuomalla meille digitaalisia maksuvälineitä, kuten Bitcoinin, ja esittelemällä meille metaversen. Pähkinänkuoressa voidaan todeta, että lohkoketju edustaa hajautettujen järjestelmien kehitystä, jotka voivat toimia ilman keskitettyä auktoriteettia, kuten keskuspankkia. Käytännössä lohkoketjuteknologia on digitaalinen tietokanta, joka koostuu lohkoista, joita ketjutetaan aikajärjestyksessä. Näin saadaan aikaan pysyvä ja läpinäkyvä tallennusjärjestelmä, jota voidaan käyttää hyvin monenlaisiin tarkoituksiin.

Yksi lohkoketjuteknologian keskeisistä piirteistä on hajautettu luonne. Perinteisissä keskitetyissä järjestelmissä, kuten pankit tai hallitukset, tiedot ja päätöksenteko keskittyvät tiettyihin elimiin. Lohkoketjussa sen sijaan tieto säilyy monissa solmuissa tai tietokoneissa, jotka toimivat hajautetusti ympäri maailmaa. Tämä estää yhden pisteen vikojen vaikutuksen ja tekee järjestelmästä erittäin turvallisen. Tämän oppaan luettuasi tiedät kaiken, mitä lohkoketjuun liittyen on tänä päivänä hyvä tietää.

Mikä ihme on lohkoketju?

Lohkoketju selitetään usein hajautettuna pääkirjana, mutta mitä tämä itse asiassa tarkoittaa konkreettisesti? No, kuten nimestä voi päätellä, lohkoketju koostuu lohkoista, ja kun lohkoja on ketjussa tarpeeksi, ne luovat oman verkon, joka on verrattavissa Internetiin. Mutta tärkeä ero Internetin ja lohkoketjuverkon välillä on nimenomaan se, että Internet on keskitetysti johdettu verkko, kun taas lohkoketjuverkko on hajautettu.

Lohkoketjussa lohkot ovat nimenomaan sen verkon rakennuspalikoita. Jokainen lohko voi sisältää useita tapahtumia tai tietueita, ja jokainen lohko on linkitetty ennen sitä luotuun lohkoon lohkoketjussa. Lohkoilla on myös ainutlaatuinen tunniste, joka perustuu lohkon sisältöön ja aikaleimaan, mikä varmistaa jokaisen lohkon ainutlaatuisuuden ja eheyden.

Lohkoketjun ketjuttaminen tällä tavoin on ratkaiseva tekijä sen toiminnan saralla. Kun uusi lohko luodaan, se liitetään aiempiin lohkoihin aikajärjestyksessä, jolloin muodostuu ketju. Tämä ketjuuntuva rakenne varmistaa, että lohkoketjun historiaa ei voi muuttaa, koska tällöin pitäisi muuttaa kaikkien lohkojen tietoja, mikä on käytännössä mahdotonta. Tämä ominaisuus tekee lohkoketjusta erittäin turvallisen ja luotettavan tallennusvälineen.

Historiallisesti lohkoketjuverkkojen toiminta on perustunut peräkkäiseen kaavaan. Jokainen lohkon sisältämä transaktio käsitellään yksi toisensa jälkeen, mikä vaatii verkolta kattavaa validointia. Vaikka tämä menetelmä on tukenut lohkoketjuteknologian vankkaa ja turvallista luonnetta, siinä on ollut myös haittoja. 

Uusien rinnakkaistettujen Ethereum Virtual Machines (EVM) käyttöönotto saattaa muuttaa tapaa, jolla lohkoketjuverkot käsittelevät transaktioita. Tämä muutos lupailee suuria mahdollisuuksia lohkoketjuteknologian kehityksessä ja voi vaikuttaa siihen, miten näemme ja käytämme digitaalisia pääkirjoja tulevaisuudessa.

Rinnakkaistetut EVM:t tarjoavat vaihtoehdon nykyiselle tavalle, jolla lohkoketjuverkot hallinnoivat ja käsittelevät transaktioita. Tämä uusi lähestymistapa pyrkii vähentämään ruuhkautumista, erityisesti vilkkaan kysynnän aikoina, mikä taas voi parantaa käyttäjäkokemusta tarjoamalla sujuvamman ja tehokkaamman kokemuksen.

Lohkoketjuja hyödynnät myös näin:

1. Älysopimukset
2. Tietoverkon suojaaminen
3. Finanssipalvelut
4. Petostentunnistus
5. Videopelit

Lue myös: MetaMask Wallet Arvostelu – Analyysi ja kokemuksia 2023

Miten lohkoketju toimii?

Lohkoketjun toiminnan kannalta se keskeinen osa on sen konsensusalgoritmi. Konsensusalgoritmi on joukko sääntöjä tai protokolla, johon perustuen verkko päättää, mitkä verkon tapahtumat hyväksytään ja mitkä hylätään. Yksi tunnetuimmista konsensusmekanismeista on Proof of Work (PoW), joka tunnetaan erityisesti Bitcoinin yhteydessä.

PoW edellyttää solmuilta, eli erittäin tehokkailta tietokoneilta laskentatehoa suorittaakseen monimutkaisia matemaattisia tehtäviä, jotka vaativat aikaa ja resursseja. Ensimmäinen solmu, joka ratkaisee tehtävän, saa oikeuden lisätä uuden lohkon ketjuun, ja vastaanottaa palkkion työstään kryptovaluutassa. Tämä mekanismi takaa sen, että uudet lohkot lisätään ketjuun vain, kun solmut ovat suorittaneet riittävän määrän laskentatyötä, mikä tekee verkon manipuloinnista erittäin vaikeaa.

Konsensusmekanismeja on kuitenkin erilaisia, ja jotkut, kuten Proof of Stake (PoS), eivät vaadi laskentatehoa, kuin PoW. PoS:ssa ei ole solmuja, vaan validoijia, joilla on painoarvo ketjussa perustuen niiden omistamaan kryptovaluutan määrään. Ne, joilla on eniten kyseisen lohkoketjun kryptovaluuttaa hallussaan, voivat lukita osan kryptoista kyseiseen lohkoketjuun, ja saavat vastineeksi oikeuden äänestää lohkoketjun kehityksestä, sekä vahvistaa tapahtumia. Tämä edistää energiatehokkuutta ja skaalautuvuutta.

Konsensusalgoritmin valinta riippuu lohkoketjun käyttötarkoituksesta ja sen yhteisön tarpeista. Yleisesti ottaen voidaan kuitenkin todeta, että valtaosa kryptovaluutoista perustuu PoS-pohjaiseen lohkoketjuun, sillä PoW on liian kallis ja hidas tapa luoda uusia lohkoja. Lohkoketjuteknologian toiminta perustuu siis lohkoihin, ketjuun ja konsensusalgoritmiin. Nämä elementit yhdessä mahdollistavat lohkoketjun hajautetun, turvallisen ja luotettavan toiminnan, mikä on tehnyt siitä vallankumouksellisen teknologian useille eri aloille. Seuraavaksi tarkastellaan lohkoketjun sovelluksia ja sen vaikutusta eri sektoreilla.

Lohkoketjun toiminta

Lohkoketjuteknologia ei ole pelkästään teoreettinen käsite vaan myös käytännöllinen järjestelmä, joka perustuu konkreettiseen toimintaan ja prosesseihin. Tämä osio artikkelistamme keskittyy syvemmin lohkoketjun toimintaan ja miten se mahdollistaa hajautetun ja turvallisen tietojen tallennuksen ja jakamisen. Sukelletaan siis asiaan ja katsotaan seuraavaksi, miten lohkoketju toimii.

Uuden lohkon luominen

Lohkoketjun toiminta alkaa, kun uusi lohko luodaan. Tämä voi tapahtua eri tavoin riippuen käytetystä lohkoketjusta, sen konsensusalgoritmista ja sen käyttötarkoituksesta. Yleisesti ottaen uusi lohko sisältää tietoa, kuten tapahtumien tiedot, jotka halutaan tallentaa lohkoketjuun. Tämä tieto voi olla esimerkiksi rahansiirtoja, äänestyksiä, älysopimuksia tai muita digitaalisia tapahtumia.

Konsensusmekanismi ja lohkon hyväksyminen

Kun uusi lohko on luotu, se tarvitsee konsensusmekanismin hyväksynnän riippuen siitä, onko kyseessä edellä mainittu PoW- vai PoS-algoritmi. Konsensusmekanismi määrittelee säännöt siitä, miten solmut tai validoijat verkossa päättävät, hyväksytäänkö uusi lohko vai hylätäänkö se. Konsensusmekanismi varmistaa sen, että lohkoketjuun voidaan lisätä vain oikeita ja päteviä tietueita.

Esimerkiksi Bitcoinin tapauksessa käytetään Proof of Work (PoW) -konsensusmekanismia. Tämä tarkoittaa sitä, että solmujen on suoritettava tietyt laskentatehtävät, ja ensimmäinen solmu, joka ratkaisee tehtävän, saa oikeuden lisätä uuden lohkon ketjuun. PoW tekee lohkoketjusta erittäin turvallisen, koska sen manipulointi vaatisi valtavaa laskentatehoa ja resursseja.

Lohkon liittäminen lohkoketjuun

Kun uusi lohko on saanut solmujen tai validoijien hyväksynnän, se liitetään aiempiin lohkoihin ketjun muodostamiseksi. Tämä ketjuuntuva rakenne on lohkoketjun peruspiirre, ja se takaa sen, että tieto tallennetaan järjestelmään kronologisessa järjestyksessä. Lohkoketjun historia on siis jatkuva ja muuttumaton.

Lohkoketjun hajautettu luonne

Kun lohkoketju on muodostettu ja uusi lohko liitetty siihen, tieto tästä tallennetaan kaikille solmuille verkossa. Tämä hajautettu luonne tarkoittaa, että lohkoketju ei ole yhden ainoan auktoriteetin hallinnassa. Sen sijaan se on hajautettu tuhansiin tai jopa miljooniin tietokoneisiin ympäri maailmaa.

Tällainen hajautus tekee lohkoketjusta erittäin turvallisen ja immuunin yhden pisteen vikoihin. Jos yksi solmu epäonnistuu tai joutuu hyökkäyksen kohteeksi, muut solmut jatkavat toimintaansa normaalisti. Tämä tekee lohkoketjusta erinomaisen tietojen säilytyspaikan, joka on turvattu ulkoisia uhkia vastaan.

Lohkoketjun immuunius muutoksille

Yksi lohkoketjun merkittävimmistä piirteistä on sen muuttumattomuus. Kun tieto on tallennettu lohkoketjuun ja vahvistettu konsensuksen avulla, sitä ei voi muuttaa. Tämä on erityisen tärkeää liiketoiminnan, sopimusten ja muiden kriittisten tietojen osalta, sillä se takaa tietojen eheyden ja luotettavuuden.

Yhteenvetona voidaan todeta, että se, miten lohkoketju toimii, perustuu uusien lohkojen luomiseen, konsensusmekanismin hyväksyntään, lohkon liittämiseen ketjuun sekä hajautettuun tallennukseen. Tämä prosessi luo turvallisen, luotettavan ja muuttumattoman tietojen tallennusjärjestelmän, joka voi palvella monenlaisia käyttötarkoituksia eri aloilla. Seuraavaksi tarkastellaan tarkemmin lohkoketjun sovelluksia ja niiden vaikutusta eri sektoreilla.

Lohkoketjun käyttötapaukset

Lohkoketjuteknologia on osoittautunut erittäin monipuoliseksi ja tehokkaaksi teknologiaksi, jolla on laaja kirjo sovelluksia eri aloilla. Tässä osiossa käsitellään tarkemmin joitain merkittäviä lohkoketjun sovelluksia, jotka ovat muuttaneet tapaa, jolla liiketoimintaa ja yhteiskuntaa hoidetaan.

• Bitcoin ja kryptovaluutat
• Toimitusketjun hallinta
• Äänestysjärjestelmät

 

Bitcoin ja kryptovaluutat

Bitcoinin synty vuonna 2009 merkitsi lohkoketjuteknologian suurta läpimurtoa. Bitcoin, ensimmäinen ja tunnetuin kryptovaluutta, perustuu lohkoketjuteknologiaan. Se tarjoaa hajautetun ja turvallisen tavan siirtää digitaalista omaisuutta ilman keskitettyä välikättä, kuten pankkeja. Tämä on mullistanut rahoitusmaailman jo nyt.

Lohkoketju tallentaa kaikki Bitcoinin tapahtumat, mukaan lukien rahansiirrot ja lompakoiden omistajat. Tämä mahdollistaa täyden jäljitettävyyden ja varmuuden siirroille. Jokainen lohko sisältää useita tapahtumia, ja kun uusi lohko lisätään ketjuun, se vahvistaa kaikki sen sisältämät tapahtumat. Tämä estää petokset ja kaksinkertaiset kulutukset.

Bitcoinin menestys on innoittanut koodaajia luomaan lukuisia muita kryptovaluuttoja, kuten Ethereumin ja Litecoinin, jotka perustuvat samoihin lohkoketjuteknologian periaatteisiin. Nämä kryptovaluutat ovat avanneet uusia mahdollisuuksia digitaaliselle omaisuuden hallinnalle ja siirrolle myös ihan peruskuluttajille.

Tunnetuimmat kryptovaluutat:

Nimi	Tunnus
Bitcoin	BTC
Ethereum	ETH
Litecoin	LTC
Dogecoin	DOGE
XRP	XRP

 

Toimitusketjun hallinta

Toimitusketjun hallinta on toinen ala, jossa lohkoketjuteknologialla on ollut merkittävää vaikutusta. Toimitusketjuun kuuluu monia vaiheita, kuten tuotannon, kuljetuksen ja varastoinnin hallinta, ja se voi olla monimutkainen prosessi, joka on altis virheille. Lohkoketju voi auttaa seuraamaan tuotteiden alkuperää ja varmistamaan niiden aitouden.

Esimerkiksi ruokatuotteiden kohdalla lohkoketjuteknologia mahdollistaa sen, että kuluttajat voivat tarkistaa tuotteen matkan tuotantolaitokselta kaupan hyllylle. Jokainen vaihe, kuten sadonkorjuu, pakkaus, kuljetus ja varastointi tallennetaan lohkoketjuun. Tämä tuo läpinäkyvyyttä ja lisää kuluttajien luottamusta siihen, että se, mitä he ostavat, on oikeasti juuri sitä, mitä alunperin myytiin.

Lisäksi, jos ilmenee ongelmia tuotteen laadussa tai turvallisuudessa, lohkoketju mahdollistaa nopean jäljittämisen ja takaisinkutsujen hallinnan. Tämä voi säästää aikaa ja rahaa, kun ongelmia havaitaan, ja parantaa tuotteiden turvallisuutta ja laadunvalvontaa.

Äänestysjärjestelmät

Kuten tiedämme, demokratiassa äänestysjärjestelmät ovat hyvin tärkeä tekijä valtaapitävien valitsemisen saralla. Mutta lisäksi tiedämme, että nykyiset äänestysjärjestelmät ovat helposti manipuloitavia. Se, miten lohkoketju toimii asian ratkaisemisessa, on nimenomaan sen kyky tuoda yhtälöön luotettava, muuttamaton verkko, joka on paljon avoimempi.

Jokainen lohkoketjuun tallennettu ääni on aina muuttamaton ja jäljitettävissä. Tämä tarkoittaa, että kuka tahansa voi tarkastella annettuja ääniä lohkoketjussa ilman, että kukaan voisi kosekea niihin tai muuttaa niitä. Tämä tekee äänestyksestä täysin läpinäkyvän.

Lisäksi tämä tottakai auttaa esätämään vaalipetoksia, sillä vaalitulosta tai äänien määrää ja laatua on mahdotonta manipuloida. Mitä tulee äänestäjien tunnistamiseen, lohkoketjussa voidaan toimia suhteellisen nimettömästi, mutta esimerkiksi äänestyksen järjestäjällä voi olla lupa tai mahdollisuus nähdä eri äänestäjien tiettyjä tunnistetietoja. 

Lohkoketjun haasteet ja tulevaisuus

Nyt sinulla pitäisi olla suhteellisen kokonaisvaltainen kuva siitä, miten lohkoketju toimii. Mutta kuten aina uuden teknologian kohdalla, lohkoketjukaan ei ole täydellinen, vaikka se tuo paljon positiivisia vaihtoehtoja keskitetyille järjestelmillemme. Pureudutaan seuraavaksi tasapainon vuoski lohkoketjuteknologian haasteisiin, sekä sen tulevaisuuden näkymiin.

Energiatehokkuus

Aiemmin tässä artikkelissa esittelimme lohkoketjuteknologian käyttämät kaksi konsensusalgoritmia: Proof-of-Work (PoW) ja Proof-of-Stake (PoS). Näistä kahdesta PoW:n suurin haaste liittyy sen käytön vaatimaan valtavaan energian kulutukseen. Yhden lohkon louhiminen esimerkiksi Bitcoinin lohkoketjuun vaatii valtavaa laskentatehoa ja erittäin tehokkaita laitteistoja, mitkä taas kuluttavat paljon sähköä. Tämä on herättänyt huolta louhinnan ympäristövaikutuksista, erityisesti kun suuret Bitcoin-kaivoslaitokset käyttävät energiaa saman verran, kuin kokonaiset valtiot.

Edellä mainittu PoS-konsensusalgoritmi itse asiassa luotiin nimenomaan vastaamaan tähän ongelmaan. PoS-algoritmi ei vaadi ulkoisia solmuja hyväksymään tapahtumia, vaan ne hyväksytään sisäisesti lohkoketjun käyttäjien, eli validoijien toimesta. Validoijat saavat äänestysvaltaa sen mukaan, kuinka paljon kyseisen lohkoketjun kryptovaluuttaa heillä on hallussaan, ei sen mukaan, kuinka tehokkaita laitteistoja heillä on käytössään. Tämä tekee PoS-lohkoketjusta huomattavasti energiatehokkaamman vaihtoehdon.

Skaalautuvuus

Skaalautuvuus on toinen lohkoketjuja kohdannut haaste. Lohkoketjuteknologian suosion kasvaessa eri verkot tietenkin ruuhkautuvat, mikä hidastaa tapahtumien hyväksyntää, mikä taas voi vuorostaan nostaa tapahtumien kustannuksia kyseisessä lohkoketjussa. 

Tähän on kuitenkin jo luotu erilaisia ratkaisuja, kuten lohkoketjujen kerrostaminen, sekä erityyppisten lohkoketjujen luominen. Eri tyyppisiä lohkoketjuja edustavat esimerkiksi julkiset lohkoketjut (kuten Bitcoin), jotka ovat tehokkaita helppojen transaktioiden käsittelyssä (kuten maksutapahtumat), ja yksityiset lohkoketjut. Yksityiset lohkoketjut voivat tarjota nopeampia ja monipuolisempia ratkaisuja rajoitetulle joukolle käyttäjiä. Myös lohkoketjujen kerrostaminen (layer 2) on yksi tapa lisätä skaalautuvuutta.

Yhteentoimivuus

Yksi suurimmista haasteista, kun mietitään miten lohkoketju toimii, on niiden yhteentoimivuus. Pitkään oli niin, että esimerkiksi Bitcoinin ja Ethereumin lohkoketjuverkoilla ei ollut mitään mahdollisuutta toimia yhteen, eli esimerkiksi kryptovaluutan lähettäminen verkosta toiseen ei ollut mahdollista. Sittemmin on kuitenkin luotu lohkoketjuja, jotka toimivat eri verkkojen yhdistäjinä. Lisäksi jo olemassa olevat lohkoketjut ovat alkaneet rakentaa niin sanottuja siltoja, joiden myötä ne voidaan yhdistää muihin lohkoketjuihin ja siirtää kryptovaluuttaa tai dataa eri ketjujen välillä. Tämä on valtava edistysaskel lohkokejtuteknologian saralla ja laajentaa niiden käyttömahdollisuuksia. 

Lainsäädännölliset haasteet

Lohkoketjuteknologian laillinen ja sääntelyyn liittyvä ympäristö on vielä kehitysvaiheessa. Erityisiä haasteita, joita eri valtiot ovat korostaneet tämän uuden teknologian saralla, liittyvät erityisesti kuluttajan- ja sijoittajansuojaan. Lisäksi kysymysmerkkejä ovat aiheuttaneet verotuskysymykset, henkilötietojen suoja, ja laillisuuskysymykset. 

Tähänkin on jo tulossa erityyppisiä ratkaisuja, sillä esimerkiksi EU on vastikään julkaisuut kryptovaluuttoja koskevan sääntelykehyksen, minkä lisäksi Suomessa kryptovaluuttoihin sijoittaminen on ollut pääomatuloverotuksen alaista jo vuosien ajan. Lue lisää kryptovaluuttojen verotuksesta Vero.fi-sivustolta. 

Yhteenveto

Lohkoketjuteknologia on digitaalisen aikakauden vallankumouksellinen innovaatio, joka tarjoaa hajautetun ja turvallisen tavan tallentaa, hallita ja jakaa monenlaista tietoa digitaalisessa muodossa. Tässä oppaassa olemme perehtyneet siihen miten lohkoketju toimii, millaisia käyttötapauksia sillä voisi olla, sekä sen haasteisiin ja tulevaisuuden näkymiin. Lohkoketjua käytetään jo nyt monella eri alalla esimerkiksi toimitusketjujen hallinnoinnin tehostamiseen, minkä lisäksi ne mahdollistavat jo kryptovaluuttojen, kuten Bitcoinin käytön maksuvaluuttana verkkokaupoissa.