Architektura a vrstvy blockchainu. Jaké jsou a jaký je jejich význam?

Technologie blockchain přinesla obrovskou revoluci na poli ukládání a přenosu informací. Je všeobecně známá jako jedna z největších inovací 21. století, která má potenciál ovlivnit různé průmyslové obory a odvětví – od financí přes obchod, logistiku, digitální média až po medicínu či oblast digitální identity.

Mnoho lidí si však stále klade otázku, co to vlastně ten blockchain je. Blockchain lze popsat jako druh decentralizované a zároveň distribuované databáze, která umožňuje ukládat a zpracovávat informace v počítačové síti. Hlavní výhodou kromě decentralizace je skutečnost, že blockchainová databáze dokáže uchovávat neustále se zvyšující počet záznamů. Blockchain funguje na principu bloků, kde každý blok obsahuje informace, jako jsou například transakce nebo jiná data. Bloky jsou vzájemně propojeny a tvoří jeden velký řetězec, který známe právě pod názvem Blockchain.

Zdroj: DecBC

Blockchain je zároveň navržen tak, aby byl bezpečný a nezávislý, bez jediného centrálního bodu kontroly. Funguje na principu peer-to-peer systému, takže žádná individuální osoba ani organizace nemá kontrolu nad informacemi uloženými v blockchainu. Místo toho je kontrola rozdělena mezi všechny uzly v síti, čímž se zvyšuje bezpečnost a důvěryhodnost systému jako celku. Blockchain je zároveň transparentní, což znamená, že si kdokoli může zpětně vyhledat a zobrazit jakoukoli transakci provedenou v dané síti.

Jako první veřejně známý případ použití této technologie je Bitcoin, v němž blockchain plní funkci veřejné účetní knihy. Jednotlivé transakce uskutečněné v síti Bitcoin jsou distribuovány mezi uzly sítě, které transakce ověřují, a poté jsou transakce uloženy do bloků a navždy uloženy na blockchainu.

Architektura technologie blockchain

Architektura blockchainové technologie se skládá z pěti základních vrstev. Každá z těchto vrstev plní své specifické funkce, které dohromady tvoří konzistentní a funkční technologické řešení pro ukládání, správu a přenos údajů.

Hardwarová vrstva 

Hardwarová vrstva blockchainu představuje fyzická zařízení a technologie, na kterých se blockchain realizuje a provozuje. Tato vrstva zahrnuje počítače, servery, síťová zařízení a další hardware, které dohromady tvoří síť blockchainu. Údaje uložené na blockchainu jsou hostovány na datových serverech a počítače v blockchainové síti mohou tyto údaje mezi sebou sdílet. To vede k vytvoření sítě P2P, v níž jsou informace ověřovány jednotlivými síťovými uzly.

Síť peer-to-peer si můžeme představit jako velkou síť počítačů rozmístěných po celém světě, které mezi sebou sdílejí data. Blockchain je tedy zjednodušeně síť počítačů typu peer-to-peer, která spořádaně počítá, ověřuje a zaznamenává transakce uspořádaným způsobem ve sdílené účetní knize. Výsledkem je vytvoření distribuované databáze, v níž jsou uložena všechna data, transakce a další relevantní údaje.

Datová vrstva

Datová vrstva blockchainu představuje data, která jsou uložena v blocích na blockchainovém systém. Tato data zahrnují informace o transakcích, smart kontraktech a jiných aplikacích provozovaných na blockchainu.

Datová vrstva je základem blockchainu a zajišťuje jeho decentralizaci, nezávislost, transparentnost a bezpečnost. Všechny transakce se zaznamenávají do bloků v datové vrstvě, přičemž každý blok je propojen s blokem předchozím. Výjimkou je takzvaný Genesis block, který reprezentuje úplně první blok na blockchainu a neobsahuje hash předchozího bloku.

Pro ochranu bezpečnosti a integrity údajů obsažených v blockchainu jsou transakce digitálně podepisovány. K podepisování transakcí se používá soukromý klíč a kdokoli, kdo má veřejný klíč, může ověřit, kdo je podepsal. Jelikož jsou data na blockchainu nejen zašifrována, ale také digitálně podepsána, jakýkoliv pokus o manipulaci s těmito daty způsobí, že bude podpis neplatný. 

Síťová vrstva

Síťová vrstva blockchainu je vrstva, která je zodpovědná za přenos dat a komunikaci mezi jednotlivými uzly v blockchainové síti. Tato vrstva zahrnuje protokoly pro komunikaci mezi jednotlivými uzly v peer-to-peer síti a umožňuje jim vzájemně se informovat o nových blocích a transakcích v systému. Díky ní se mohou navzájem najít a komunikovat, šířit a synchronizovat, aby udržovaly blockchainovou síť v aktuálním a legitimním stavu.

Síťová vrstva je klíčová pro efektivitu a účinnost blockchainového systému, ale také pro bezpečnost systému jako celku. Síťová vrstva se také běžně označuje jako propagační vrstva.

Konsensuální vrstva

Konsensuální vrstva blockchainu představuje mechanismus, pomocí kterého se dosahuje dohody o současném stavu sítě. Cílem konsenzuální vrstvy je zabezpečit, aby všechny uzly v síti byly v souladu s aktuálním stavem blockchainu a aby byly schopny pracovat se stejnými daty.

V praxi existuje mnoho variant konsensuálních algoritmů, které mohou být v rámci blockchainových sítí použity. Mezi ty nejznámější patří Proof of Work (POW), Proof of Stake (POS) a Delegated Proof of Stake (DPoS). Každý z těchto mechanismů má své specifické vlastnosti a určité výhody a nevýhody. Konsensuální algoritmy se většinou vybírají na základě požadavků a potřeb každého konkrétního blockchainu.

Konsenzuální vrstva je klíčová pro zachování bezpečnosti systému a pro zabezpečení toho, aby všechny uzly v síti měly stejný a aktuální stav blockchainu. Tato vrstva je také velmi důležitá pro zachování decentralizace systému, jejíž podstata spočívá v tom, že žádný uzel nemá nad sítí kontrolu.

Aplikační vrstva

Aplikační vrstva blockchainu představuje vrstvu, která umožňuje využití blockchainu pro jeho konkrétní aplikace v praxi. Tato vrstva poskytuje programovací rozhraní pro vývojáře aplikací, kteří mohou na blockchainu vytvářet aplikace pro různé účely.

Aplikační vrstva může být použita pro různé případy použití, jako například pro elektronické obchodování, identitu a ověřování, zdravotnictví, finanční služby a další. Aplikační vrstva umožňuje vývojářům využívat vlastnosti blockchainu, jako je transparentnost, bezpečnost nebo decentralizace, k vývoji aplikací a služeb nové generace.

Zdroj: Cointelegraph

Vrstvy blockchainu

Uživatelé se ve světě kryptoměn často setkávají s pojmy jako blockchain nulté, první nebo druhé vrstvy. Jaké jsou mezi nimi rozdíly a co je jejich podstatou?

Vrstva 0

Samotnou technologii blockchainu je možné považovat za nultou vrstvu, která poskytuje základní infrastrukturu pro blockchainy první vrstvy. Tato vrstva zahrnuje komponenty nezbytné k tomu, aby mohl například Bitcoin nebo Ethereum skutečně fungovat. Patří sem například internet, nezbytný hardware a další připojení, která umožní bezproblémové fungování blockchainů první vrstvy.

V praxi se však některé krypto projekty označují jako Layer-0 blockchainy. Patří mezi ně například Polkadot nebo Cosmos, které pomáhají řešit problémy, s nimiž se potýkají sítě první vrstvy postavené na monolitické architektuře, jako jsou sítě Bitcoin nebo Ethereum. Cílem těchto projektů je vytvořit flexibilnější základní infrastrukturu, která umožní vývojářům vytvářet interoperabilní (vzájemně komunikující) účelové specifické blockchainy.

Vrstva 1

Mezi blockchainy první vrstvy patří napříkad Bitcoin, Ethereum a Cardano. Tyto blockchainy vykonávají základní činnosti, jako je zaznamenávání transakcí, vytváření bloků nebo zajišťování přiměřeného zabezpečení sítě. Kromě toho mají tyto blockchainy na starosti procesy související s konsensem, blokováním nebo pravidly a parametry, které definují funkčnost blockchainové sítě.

Blockchainy první vrstvy jsou často navrženy tak, aby rozšířily funkcionalitu a možnosti blockchainů nulté vrstvy, jako je podpora inteligentních kontraktů, umožnění vytváření decentralizovaných aplikací (dApps) nebo zaměnitelných (fungible) a nezaměnitelných (non-fungible) tokenů.

Vrstva 2

Dřívější blockchainy, jako je Bitcoin nebo Ethereum, ze své podstaty nejsou dobře škálovatelné, což se může projevit pomalejší tvorbou bloků, delšími transakčními časy nebo vyššími poplatky.

Také z tohoto důvodu se stávají stále populárnějšími takzvaná řešení druhé vrstvy (Layer-2 solutions), jako je například Lightning Network na Bitcoinu nebo Optimism na blockchainu Ethereum. Tato řešení druhé vrstvy fungují jako samostatné blockchainy, které odstraňují omezení blockchainů první vrstvy, jako je například nízká škálovatelnost a vysoké poplatky. Dosahují toho zpracováváním transakcí mimo základní blockchain (off-chain), přičemž do základního blockchainu se posílají již pouze údaje o jednotlivých transakcích.

Blockchainy druhé vrstvy při provádění svých činností pravidelně komunikují se základním blockchainem, aby se zajistilo, že oba blockchainy mají stejné záruky bezpečnosti a decentralizace. Díky tomu není nutné provádět změny na blockchainech první vrstvy, protože 1. vrstva se postará o bezpečnost, dostupnost údajů a decentralizaci, zatímco blockchainy druhé vrstvy vyřeší problém škálování a pošlou do ní hotové důkazy o transakcích. To přispívá také k tomu, že se blockchainy první vrstvy stávají méně přetížené.

Vrstva 3

Označuje se jako aplikační vrstva blockchainu. Tvoří ji různé aplikace založené na technologii blockchain, se kterými můžeme dnes interagovat, jako například Uniswap, Balancer nebo Decentraland.

Zdroj: Medium

Závěrečné myšlenky

I přesto, že je technologie blockchain velmi komplexní a pro někoho možná složitá na pochopení, s trochou snahy si každý dokáže uvědomit její velký přínos a užitečnost v každodenním životě. I proto v současné době již využívá technologii blockchain ve svém podnikání mnoho společností, včetně společností Visa, IBM a Walmart. Postupem času se k nim téměř jistě přidají další a další světoznámé společnosti.

Díky Fumbi může do kryptoměn investovat prakticky každý. Naše diverzifikované Fumbi Index Portfolio v sobě spojuje to nejlepší ze všech oblastí ze světa kryptoměn – od blockchainů nulté vrstvy až po blockchainy třetí vrstvy. Investování do kryptoměn je díky Index portfoliu velmi jednoduché, bezpečné a intuitivní.

INVESTOVAT S FUMBI