Architektura i warstwy blockchaina. Czym są i jakie jest ich znaczenie?

Technologia Blockchain zrewolucjonizowała przechowywanie i przesyłanie informacji. Powszechnie uznaje się ją za jedną z największych innowacji XXI wieku, z potencjałem wpływu na wiele branż i sektorów – od finansów po handel, logistykę, media cyfrowe, medycynę i tożsamość cyfrową.

Jednak wiele osób wciąż zastanawia się, czym w ogóle jest blockchain. Blockchain można opisać jako rodzaj zdecentralizowanej, a zarazem rozproszonej bazy danych, która umożliwia przechowywanie i przetwarzanie informacji w sieci komputerowej. Główną zaletą oprócz decentralizacji jest fakt, że baza danych blockchain może przechowywać stale rosnącą liczbę rekordów. Blockchain działa na zasadzie bloków, gdzie każdy blok zawiera informacje takie jak transakcje lub jakiekolwiek inne dane. Bloki są ze sobą połączone i tworzą jeden wielki łańcuch, czyli to, co znamy jako Blockchain.

Zdroj: DecBC

Blockchain jest również zaprojektowany jako bezpieczny i niezależny, bez jednego centralnego punktu kontroli. Działa w systemie peer-to-peer, więc żadna pojedyncza osoba ani organizacja nie ma kontroli nad informacjami przechowywanymi na blockchainie. Zamiast tego kontrola jest rozłożona na wszystkie węzły w sieci, co zwiększa bezpieczeństwo i wiarygodność systemu jako całości. Blockchain jest również przejrzysty, co oznacza, że każdy może sprawdzić i przejrzeć każdą transakcję dokonaną w sieci.

Pierwszym publicznie znanym przypadkiem użycia tej technologii jest Bitcoin, w którym blockchain pełni rolę księgi publicznej. Poszczególne transakcje dokonywane w sieci Bitcoin są rozdzielane pomiędzy węzły sieci, które weryfikują transakcje, a następnie transakcje są zapisywane w blokach i przechowywane na zawsze w blockchainie.

Architektura technologii blockchain

Architektura technologii blockchain składa się z pięciu podstawowych warstw. Każda z tych warstw realizuje określone funkcje, które razem tworzą spójne i funkcjonalne rozwiązanie technologiczne do przechowywania, zarządzania i przesyłania danych.

Warstwa hardwerowa

Warstwa hardwarowa blockchaina reprezentuje fizyczne urządzenia i technologie, na których blockchain jest wdrażany i obsługiwany. Warstwa ta obejmuje komputery, serwery, urządzenia sieciowe i inny hardware, które razem tworzą sieć blockchain. Dane przechowywane na blockchainie są hostowane przez serwery danych, a komputery w sieci blockchain mogą udostępniać te dane między sobą. Prowadzi to do sieci P2P, w której informacje są weryfikowane przez poszczególne węzły sieci.

O sieci peer-to-peer można myśleć jako o dużej sieci komputerów zlokalizowanych na całym świecie, które wymieniają ze sobą dane. Blockchain jest więc w uproszczeniu siecią komputerów peer-to-peer, która oblicza, weryfikuje i zapisuje transakcje w uporządkowany sposób we wspólnej księdze. W efekcie powstaje rozproszona baza danych, w której przechowywane są wszystkie dane, transakcje i inne istotne dane.

Warstwa danych

Warstwa danych blockchain reprezentuje dane, które są przechowywane w blokach na systemie blockchain. Dane te obejmują informacje o transakcjach, inteligentnych kontraktach i innych aplikacjach działających na blockchain.Warstwa danych blockchain reprezentuje dane, które są przechowywane w blokach na systemie blockchain. Dane te obejmują informacje o transakcjach, inteligentnych kontraktach i innych aplikacjach działających na blockchainie.

Warstwa danych jest podstawą blockchaina i zapewnia jego decentralizację, niezależność, przejrzystość i bezpieczeństwo. Wszystkie transakcje są zapisywane w blokach w warstwie danych, przy czym każdy blok jest powiązany z poprzednim blokiem. Wyjątkiem jest tzw. blok Genesis, który stanowi pierwszy blok na blockchainie i nie zawiera hasha poprzedniego bloku.

Aby chronić bezpieczeństwo i integralność danych zawartych w blockchainie, transakcje są podpisywane cyfrowo. Do podpisywania transakcji używany jest klucz prywatny, a każdy, kto posiada klucz publiczny, może zweryfikować podpisującego. Ponieważ dane w blockchainie są nie tylko zaszyfrowane, ale również podpisane cyfrowo, każda próba manipulowania tymi danymi spowoduje unieważnienie podpisu.

Warstwa sieciowa

Warstwa sieciowa blockchaina to warstwa, która odpowiada za przesyłanie danych i komunikację między węzłami w sieci blockchain. Warstwa ta obejmuje protokoły komunikacji między węzłami w sieci peer-to-peer i umożliwia im wzajemne informowanie się o nowych blokach i transakcjach w systemie. Pozwala im znaleźć się nawzajem i wchodzić w interakcje, propagować i synchronizować, aby utrzymać aktualność i legalność sieci blockchain.

Warstwa sieciowa ma kluczowe znaczenie dla sprawności i efektywności systemu blockchain, ale także dla bezpieczeństwa całego systemu. Warstwa sieciowa jest również potocznie nazywana warstwą promocji.

Warstwa konsensualna

Warstwa konsensusu blockchaina to mechanizm, za pomocą którego osiąga się porozumienie w sprawie aktualnego stanu sieci. Celem warstwy konsensusu jest zapewnienie, że wszystkie węzły w sieci są zgodne z aktualnym stanem blockchaina i że są w stanie operować z tymi samymi danymi.

W praktyce istnieje wiele wariantów algorytmów konsensusu, które mogą być stosowane w ramach sieci blockchain. Do najbardziej znanych należą Proof of Work (POW), Proof of Stake (POS) oraz Delegated Proof of Stake (DPoS). Każdy z tych mechanizmów ma specyficzne cechy oraz pewne zalety i wady. Algorytmy konsensusu są najczęściej wybierane w oparciu o wymagania i potrzeby każdego konkretnego blockchaina.

Warstwa konsensusu jest kluczowa dla utrzymania bezpieczeństwa systemu i zapewnienia, że wszystkie węzły w sieci mają ten sam i aktualny stan blockchaina. Warstwa ta jest również bardzo ważna dla utrzymania decentralizacji systemu, której istotą jest to, że żaden węzeł nie ma kontroli nad siecią.

Warstwa aplikacyjna

Warstwa aplikacyjna blockchaina reprezentuje warstwę, która umożliwia wykorzystanie blockchaina do jego konkretnych zastosowań w praktyce. Warstwa ta zapewnia interfejs programistyczny dla twórców aplikacji, którzy mogą tworzyć aplikacje na blockchainie do różnych celów.

Warstwa aplikacyjna może być wykorzystywana do różnych przypadków użycia, takich jak handel elektroniczny, tożsamość i autentyfikacja, opieka zdrowotna, usługi finansowe i inne. Warstwa aplikacyjna pozwala programistom wykorzystać cechy blockchain, takie jak przejrzystość, bezpieczeństwo lub decentralizacja, aby opracować aplikacje i usługi nowej generacji.

Zdroj: Cointelegraph

Warstwy blockchaina

W świecie kryptowalut użytkownicy często spotykają się z takimi terminami jak blockchain warstwy zerowej, warstwy pierwszej czy warstwy drugiej. Jakie są różnice między nimi i co jest ich istotą?

Warstwa 0

O samej technologii blockchain można myśleć jako o warstwie zerowej, zapewniającej infrastrukturę bazową dla blockchainów warstwy pierwszej. Warstwa ta obejmuje elementy niezbędne do tego, aby na przykład Bitcoin lub Ethereum faktycznie działały. Obejmuje to na przykład internet, niezbędny hardware i inne połączenia, które umożliwią sprawne działanie blockchainów warstwy pierwszej.

W praktyce jednak niektóre projekty kryptowalutowe określane są jako Layer-0 blockchains. Należą do nich Polkadot czy Cosmos, które pomagają rozwiązać problemy, z jakimi borykają się sieci warstwy pierwszej zbudowane w oparciu o monolityczne architektury, takie jak sieci Bitcoin czy Ethereum. Projekty te mają na celu stworzenie bardziej elastycznej infrastruktury bazowej, która pozwoli deweloperom na tworzenie interoperacyjnych (komunikujących się ze sobą) blockchainów celowych.

Warstwa 1

Do blockchainów pierwszej warstwy należą Bitcoin, Ethereum i Cardano. Te blockchainy wykonują podstawowe czynności, takie jak rejestrowanie transakcji, produkcja bloków czy zapewnienie odpowiedniego bezpieczeństwa sieci. Ponadto te blockchainy odpowiadają za procesy związane z konsensusem, blokowaniem lub zasadami i parametrami, które określają funkcjonalność sieci blockchain.

Blockchainy warstwy pierwszej są często projektowane w celu rozszerzenia funkcjonalności i możliwości blockchainów warstwy zerowej, takich jak wspieranie inteligentnych kontraktów, umożliwienie tworzenia zdecentralizowanych aplikacji (dApps) lub zamiennych (fungible) i niezmiennych (non-fungible) tokenów.

Warstwa 2

Wcześniejsze blockchainy, takie jak Bitcoin lub Ethereum, z natury nie skalują się dobrze, co może znaleźć odzwierciedlenie w wolniejszej produkcji bloków, dłuższym czasie transakcji lub wyższych opłatach.

Z tego powodu coraz większą popularność zyskują tzw. rozwiązania drugiej warstwy (Layer-2 solutions), takie jak Lightning Network na Bitcoinie czy Optimism na blockchainie Ethereum. Te rozwiązania drugiej warstwy funkcjonują jako samodzielne blockchainy, które usuwają ograniczenia blockchainów warstwy pierwszej, takie jak niska skalowalność i wysokie opłaty. Osiągają to poprzez przetwarzanie transakcji poza bazowym blockchainem (off-chain), przy czym do bazowego blockchaina przesyłane są jedynie dane o poszczególnych transakcjach.

Blockchainy drugiej warstwy regularnie komunikują się z bazowym blockchainem podczas wykonywania swoich czynności, aby zapewnić, że oba blockchainy mają takie same gwarancje bezpieczeństwa i decentralizacji. Dzięki temu nie ma potrzeby wprowadzania zmian w blockchainach warstwy 1, ponieważ warstwa 1 zadba o bezpieczeństwo, dostępność danych i decentralizację, natomiast blockchainy warstwy 2 rozwiążą problem skalowania i prześlą do niej gotowe dowody transakcji. Przyczynia się to również do tego, że blockchainy warstwy 1 stają się mniej zatłoczone.

Warstwa 3

Określany jako warstwa aplikacyjna blockchainów. Składają się na nią różne aplikacje oparte na blockchainie, z którymi możemy dziś wejść w interakcję, takie jak Uniswap, Balancer czy Decentraland.

Zdroj: Medium

Uwagi końcowe

Pomimo faktu, że technologia blockchain jest bardzo złożona i być może skomplikowana dla kogoś do zrozumienia, przy odrobinie wysiłku każdy może zdać sobie sprawę z jej wielkich korzyści i przydatności w codziennym życiu. Dlatego też wiele firm, w tym Visa, IBM i Walmart, wykorzystuje obecnie technologię blockchain w swojej działalności. Z czasem coraz więcej światowej sławy firm niemal na pewno do nich dołączy.

Dzięki Fumbi praktycznie każdy może inwestować w kryptowaluty. Nasz zdywersyfikowany Fumbi Index Portfolio łączy to, co najlepsze we wszystkich obszarach świata kryptowalut – od blockchainów warstwy zerowej po blockchainy warstwy trzeciej. Index Portfolio sprawia, że inwestowanie w kryptowaluty jest proste, bezpieczne i intuicyjne.

INWESTUJ W FUMBI