Łańcuch cyfrowej wiarygodności
Jednym z nielicznych walorów, które szybko odbudowały swoją wartość, był bitcoin. Spadek miał raczej charakter korekty niż krachu. Jednostka tej kryptowaluty kosztowała na początku lutego ok. 10 tys. dol.; po tyle samo była w drugim tygodniu maja. Co prawda na początku marca spadła do nieco ponad czterech, ale w połowie czerwca trzymała wartość. A wszystko w sytuacji, gdy z powodu epidemii załamywały się łańcuchy logistyczne, a ludzie, unikając centrów handlowych, obniżali popyt na wszelkie dobra (a tym samym ich produkcję). Cyfrowa waluta wydaje się tzw. bezpieczną przystanią. Niczym frank szwajcarski i złoto stanowi rezerwowy walor dla inwestorów, którzy boją się gwałtownych zjawisk na rynkach.
Aby zrozumieć dlaczego, zapraszam na opowieść o bitcoinie, a wcześniej – o technologii blockchain i kryptowalutach. Jak to się stało, że łańcuch zer i jedynek stał się sposobem przechowywania majątku, jak dokładnie kopie się kryptowaluty oraz czy (i ile) można na tym zarobić lub stracić. To historia pełna matematyki, ekonomii, sekretów, pasji, z odrobiną dreszczy na koniec.
Matematyka łańcucha bloków
Opowieść trzeba zacząć od funkcji skrótu, tzw. hash. To szczególna funkcja matematyczna, pozwalająca stworzyć cyfrowy odcisk palca dowolnego bloku danych. Zmiana któregoś z elementów bloku – nawet jednego znaku – zmienia zasadniczo kod skrótu. Na przykład jedna z popularnych funkcji skrótu SHA- 256 dla zdania „Wiedza i Życie to interesujące artykuły o każdej porze dnia i nocy” ma wartość 16b17639a6d12a0cf83a570d8dfe3892eec80324935c82e4930fa7ad68fc086b. Ta sama informacja zawsze wyprodukuje ten sam skrót. Ale jeżeli zamienimy tylko jedną literkę i „życie” napiszemy małą literą, to SHA-256 zdania zmieni się na a52c482091d3c7b816365447fc41c5fd4245a87e16a205de3b25e18b32e4fa0f.
Hash ma wiele zalet. Policzenie skrótu konkretnego bloku danych jest błyskawiczne. Nie widać żadnego podobieństwa ani regularności; nawet niewielka zmiana zawartości powoduje kompletną zmianę skrótu. Prawdopodobieństwo, że dwa bloki danych będą mieć taką samą wartość skrótu, jest ekstremalnie niskie. Ale sprawdzenie, co należy zmienić w danym bloku, aby funkcja skrótu przyjęła zadaną wartość, staje się praktycznie niemożliwe. Wynika to wprost z matematyki – mnożenie dwóch liczb jest (obliczeniowo) banalnie proste, natomiast rozkład liczby na czynniki pierwsze jest bardzo pracochłonny. Z tej właściwości korzysta właśnie funkcja hash.
Wyobraźmy sobie blok danych, z którego policzono taki skrót. Dołączono go do następnego bloku – i z tego policzono skrót. Następnie dołączono ten skrót do kolejnego bloku – i z tego też policzono skrót. I tak dalej, i tak dalej – do nieskończoności. To właśnie blockchain – technologia, na której opiera się bitcoin i inne kryptowaluty.
Każdy może prosto sprawdzić, czy w takim łańcuchu zmieniono choćby jeden znak. Jeśli tak – obliczenia przestaną się zgadzać. Przypomnijmy sobie przykład ze zdaniem – zmiana tylko jednej litery sprawiła, że skrót wyglądał zupełnie inaczej. Jeśli mamy łańcuch zawierający dane plus skrót poprzedniego bloku, dane plus skrót poprzedniego bloku itd., wszystko przerwie się, gdziekolwiek nastąpi zmiana. Jeśli wielu uczestników jednocześnie oblicza skróty bloków, od razu wiadomo też, kto sfałszował zapis – takiej osobie nikt nie uwierzy, blockchain wykluczy ją z łańcucha zaufania i więcej do niego nie wpuści.
W ten sposób wszyscy wszystkich kontrolują i nie potrzeba jednej centralnej instytucji do uwiarygodniania zapisów i autorytatywnego stwierdzania: ten ma rację, tamten nie. I to jest główna zaleta tej technologii: budowanie wiarygodności bez centralnego autorytetu. Aby to osiągnąć, trzeba jeszcze tylko jednej rzeczy: czyjejś chęci do nieustannego weryfikowania integralności łańcucha przy poświęceniu mocy obliczeniowej własnego komputera na nieustanne liczenie i porównywanie skrótów. Za chwilę wrócimy do tematu takiej weryfikacji i motywacji tych, którzy jej dokonują – ale najpierw omówmy kryptowaluty.
Bitcoin i inne e-monety
Mamy więc mechanizm, który pozwala na przechowywanie informacji oraz jej nieustanną weryfikację – bez konieczności ustanowienia i utrzymywania centralnej instytucji, która stanowi źródło prawdy. Do czego go zastosować? Otóż pierwszym poważnym zastosowaniem był bitcoin – czyli cyfrowa waluta.
Dlaczego waluta? Ekonomiści powiedzą, że główną wartością waluty są możliwość jej wymiany na inne dobra połączona z wiarygodnością oraz ograniczona dostępność. W przypadku monet i (zwłaszcza) banknotów zastosowano wiele mechanizmów zapewniających, że podrabianie się nie opłaca – zabezpieczenia są na tyle mocne, że koszt dobrego sfałszowania gotówki jest większy od wartości podrabianego nominału, a kiepski fałszerz szybko wyląduje za kratkami na minimum 5 lat (art. 310 § 1). Jednocześnie waluta ma inne zalety, np. anonimowość. Sprzedający nam jakieś dobro nie wie, czy stuzłotówkę zarobiliśmy, naprawiając czyjś rower, na handlu warzywami, czy może opiekując się seniorami. Nie wie, w czyich rękach była, zanim położyliśmy ją na ladzie. Pieniądz to pieniądz: płynny, anonimowy, dający możliwość natychmiastowej wymiany na towary i usługi.
Stąd właśnie pierwszym wielkoskalowym zastosowaniem blockchain był elektroniczny pieniądz. Twórca technologii bitcoin wolał pozostać anonimowy.
Przyjął pseudonim „Satoshi Nakamoto”. Istnieją różne teorie na temat tego, kto faktycznie ukrywa się za tą tożsamością. Wiadomo, że osoba ta (lub grupa osób) jest autorem pierwszej implementacji bitcoina oraz jednocześnie pierwszego bloku. Wynagrodzeniem za pracę nad technologią były właśnie bitcoiny, w szczycie gorączki kryptowalut warte 19 mld dol.
Wróćmy teraz do pytania, które zadaliśmy kilka akapitów temu: dlaczego właściwie ktoś miałby nieustannie poświęcać moc obliczeniową swojego komputera na to, aby weryfikować integralność łańcucha bloków? Po to w kryptowalutach obecny jest mechanizm kopania. To niewielkie wynagrodzenie, proporcjonalne do poświęcanej mocy obliczeniowej. Właściciele komputerów, kopiąc, weryfikują poprawność łańcucha – a jednocześnie raz na jakiś czas powiększają swój stan posiadania o nową jednostkę kryptowaluty. Była to działalność na tyle rentowna, że w szczycie gorączki na kopanie kryptowalut szedł nawet 1% (!!!) całej światowej mocy obliczeniowej.
Za bitcoinem poszły inne kryptowaluty, takie jak ethereum, XRP, monero i kilka innych. Każda ma swoją specyfikę – jedna służy do rozliczania transakcji, druga jest bardzo szybka, trzecia pozwala na prawdziwą anonimowość. Szczyt szaleństwa kryptowalutowego to lata 2017 i 2018. Różnych elektronicznych monet powstało wówczas prawie tysiąc. W tym np. dogecoin, oparty na popularnym memie tzw. pieseła. Zrobiony dla żartu, w szczycie osiągnął kapitalizację rynku 2 mld dolarów (!!!), wpędzając autora w coś pomiędzy euforią a depresją. W styczniu 2020 r. polski UOKiK uznał kryptowalutę DasCoin za piramidę finansową i złożył wniosek o ściganie jej założycieli.
Tymczasem technologia blockchain była wykorzystywana do emisji akcji bez przechodzenia przez procedurę, na której straży stoi Komisja Nadzoru Finansowego. Tak zwane ICO (ang. initial coin offerring, pierwotna emisja monet) pozwalało zakupić udziały w przyszłych zyskach poprzez nabycie kryptowaluty. Niestety, badanie Satis Group z 2018 r. pokazało, że ponad 80% ICO to zwykłe oszustwa.
Od roku 2018 kryptowalutami interesują się też rządy. Wenezuela, kraj z załamaną gospodarką, ale ciągle posiadający wielkie zasoby ropy, próbowała odzyskać wiarygodność za pomocą kryptowaluty petro, zabezpieczonej rzekomo wartością pól naftowych i kontraktami wydobycia. Niestety inwestorzy w to nie uwierzyli, a zasoby naturalne państwa przejęli za twardą gotówkę Rosjanie i Chińczycy.
Szaleństwo kryptowalut to także wiele historii modeli biznesów, które na nim wyrosły. Najpopularniejszy to własna giełda: wpłać, kliencie, swoje pieniądze na tradycyjne konto bankowe, my zaoferujemy ci wirtualny kapitał i portfel, dzięki któremu możesz sprzedawać i kupować poszczególne monety na rynku. Wiele z tych biznesów osiągnęło popularność, ale część rozwiała się jak poranna mgła, kiedy więcej klientów chciało wypłacić zdeponowane środki, niż wpłacić nowe. Polska giełda Bitmarket „zgubiła” gdzieś 100 mln zł; właściciel wydał oświadczenie, że został okradziony, a pieniędzy nie ma. W maju ub.r. zatrzymano także posiadaczy farmy tzw. koparek kryptowalut – czyli bardzo szybkich komputerów przeliczających blockchain za wynagrodzenie w kryptowalucie. Okazało się jednak, że przedsiębiorcza trójka, zamiast przeznaczać powierzone im pieniądze na szybkie komputery, grała nimi na giełdzie.
Nieco poważniej do sprawy podchodzą banki centralne. Ten ze strefy euro (EBC) rozważa emisję własnej kryptowaluty opartej na euro i przeznaczonej do rozliczeń transgranicznych, ale przede wszystkim zamierza się przyglądać inicjatywom rynkowym. Bardziej zdecydowanie działa bank centralny Chin: z jednej strony zabronił obrotu kryptowalutami z zagranicą, z drugiej – sam przygotowuje emisję własnej. Można się domyślać, że w tym przypadku obie instytucje utrzymają zdolność potwierdzania poprawności bloku, aby zachować cały system pod kontrolą. Własną kryptowalutę zapowiedział też Facebook – nazwał ją libra, założył w Szwajcarii fundację i stara się przekonać rządy i banki centralne, że nowy środek płatniczy, wspierany przez technologicznych gigantów, to dobry i bezpieczny pomysł.
Blockchain w służbie wiarygodności
Czy w takim razie blockchain i kryptowaluty to tylko świat przestępczy i wielomilionowe trudne do wykrycia przekręty, ale – jak zwykle – zapewniające bogactwo cwaniakom, a biedaków pozostawiające z niczym? Nic podobnego. Przypomnijmy: blockchain to technologia zapewniająca rozproszoną wiarygodność w sytuacji braku centralnej instytucji lub niedostatecznego zaufania, a kryptowaluty to jedynie obszar jej zastosowania. Świetnie można pokazać to na przykładzie administracji i rejestrów państwowych. Gruzja i Honduras pracują nad systemami ksiąg wieczystych opartych na blockchain. W ten sposób chronią się przed korupcją. Bo nawet jeśli przekupiony urzędnik sfałszuje księgę, wpisując innego właściciela ziemi, pozostali uczestnicy łańcucha szybko obliczą, że doszło do przekłamania, i zidentyfikują winowajcę. I nie muszą w tym celu – przypomnijmy – posiadać kopii samej księgi; wystarczy, że będą mieli jej cyfrowy odcisk palca, czyli skrót.
Interesujące obszary zastosowań blockchain pokazuje energetyka. Zdecentralizowana sieć energetyczna, w której coraz częściej pojawiają się nie tylko konsumenci, ale także producenci posiadający własne panele, wiatraki czy biogazownie, to idealny ekosystem dla blockchain. Dzięki zastosowaniu tej technologii cały układ jest bardziej odporny na nielegalne „poprawianie” wskazań liczników, a rozliczenia zachodzą szybciej i są pewniejsze. Podobnie w łańcuchach dostaw, gdzie kluczowe znaczenie ma zaufanie pomiędzy stronami (ja płacę, ty dostarczasz; ja dostarczyłem, więc zapłać), zastosowanie blockchain daje możliwość wyeliminowania niepotrzebnej biurokracji i dodatkowych kosztów (np. gwarancji i ubezpieczeń), o likwidacji częstej, nawet dzisiaj, konieczności wysyłania dokumentów faksem nie wspominając. Z technologii blockchain przy zarządzaniu dostawami korzysta m.in. Boeing. Każda część ma swój cyfrowy odcisk palca i składanie ich w samolot odbywa się właśnie pod kontrolą blockchain.
Jedna z firm spedycyjnych wpadła na genialny w swojej prostocie pomysł: oferuje wolne miejsce w kontenerach opłaconych przez klientów posiadaczom małych ładunków. Wysyłasz z Szanghaju do Gdyni zakupiony okazyjnie sprzęt AGD i wypełniłeś tylko 80% kontenera? Nie ma problemu – sprzedaj resztę komuś, kto przesyła drobne zakupy z Aliexpress! Technologia, która to umożliwi i jednocześnie uwiarygodni kontrolę w całym łańcuchu, to właśnie blockchain.
Interesującym obszarem zastosowań blockchain są media. Technologia deep fake pozwala sfałszować wygląd lub wypowiedź osoby (np. biznesmena albo polityka) – możemy dosłownie włożyć w jego usta słowa, których nigdy nie powiedział, albo dorobić jego twarz do kompromitujących scen lub nagrań. Przykłady takich prowokacji znajdziemy w internecie, np. scenę z filmu „Terminator”, gdzie zamiast Arnolda Schwarzeneggera gra Sylvester Stallone. Blockchain pozwala uwiarygodnić nagrania oraz rozproszyć odpowiedzialność za to wśród użytkowników internetu. Obliczenie i zweryfikowanie skrótu takiej informacji to mechanizm obronny umożliwiający zidentyfikowanie fejku i wyeliminowanie źródła, które go rozpowszechnia.
Firma Parity Technologies dostarczyła technologię kryptowalut do obozów dla syryjskich uchodźców. Dzięki temu realizowane w sklepach kartki żywnościowe programu żywieniowego ONZ (World Food Programme) nie mogły zostać sprzedane na czarnym rynku ani przeznaczone na towary inne niż żywność.
Być może najważniejszym obszarem, w którym blockchain znajdzie zastosowanie, są wybory i elektroniczne głosowanie. Proces wyborczy ma wiele momentów ułatwiających sfałszowanie (rejestracja wyborców, sam akt głosowania, liczenie głosów, weryfikacja protokołów itd.), a kiedy zostanie przeniesiony do świata cyfrowego, stanie się tym bardziej narażony na interwencję. Wiemy na pewno, że w amerykańskie i estońskie wybory próbowały ingerować służby „nieokreślonego państwa” (można się domyślać jakiego). Blockchain to mechanizm niemal idealny – zapewnia tajność głosowania, a jednocześnie umożliwia kontrolę nad procesem (każdy głosuje tylko raz, jego głos został policzony, głosy zostały poprawnie zsumowane itd.) i nie wymaga centralnej instytucji (podatnej na polityczne albo elektroniczne manipulacje), tylko rozproszonej technologii i rozproszonej mocy obliczeniowej.
Last but not least, blockchain może zabezpieczać obrót gospodarczy. Informacja o niesolidnych i nieuczciwych uczestnikach rynku, opóźniających się z płatnościami albo spłatą udzielonego kredytu kupieckiego, może lotem błyskawicy rozchodzić się między przedsiębiorcami – zabezpieczając wszystkich przed utratą płynności i nadmiernym kredytowaniem jednego podmiotu.
Rozproszone zaufanie, rozproszona kontrola
Na koniec prognozy. W najbliższych latach pewnie należy spodziewać się dużych emocji związanych z łańcuchem rozproszonego zaufania i kryptowalutami. Kto miał zapłacić frycowe, już chyba zapłacił; kto miał być oszukany – już chyba został. Przed nami era produktywności.
Kryptowaluty będą zapewne coraz powszechniejsze; śmielej będą je stosować zarówno firmy, jak i rządy. Nie mają przecież wielkiego wyboru: bitcoin i ethereum pokazują, że nie potrzeba banków centralnych ani nawet państw, żeby emitować waluty i rozliczać płatności. Jeśli rządy nie wezmą się za kryptowaluty, kryptowaluty wezmą się za nie – i sprawią, że ich władza (przynajmniej w gospodarce) zostanie ograniczona jeszcze bardziej. Ani kraje, ani organizacje ponadnarodowe (Unia Europejska i strefa euro) nie mogą sobie na to pozwolić. Bitcoin był poniekąd zemstą matematyków i inżynierów na bankierach i finansistach za kryzys roku 2008. Jeśli bankierzy nie przejmą inicjatywy, władza nad pieniądzem przejdzie całkowicie w ręce ukrytych przed opinią publiczną speców w okularach i kraciastych koszulach, którzy świetnie znają się na obliczeniach i potrafią wykorzystać moc superkomputerów, aby kontrolować obrót gospodarczy.
Technologia blockchain będzie coraz śmielej wypuszczała się na nowe wody. Dorośnie i obrośnie w piórka, znajdując obszary zastosowań w energetyce, transporcie, ubezpieczeniach, opiece zdrowotnej oraz handlu – czyli wszędzie tam, gdzie do sprawniejszego działania potrzeba zaufania, ale trudno znaleźć jeden podmiot, który by to zaufanie gwarantował.
Szczególnym obszarem zastosowań stanie się szeroko pojęta władza publiczna i administracja. Blockchain będzie coraz częściej wykorzystywany przez obywateli do kontroli władzy oraz sprawowania jej bezpośrednio. Kontrola integralności tekstów ustaw, zamówienia publiczne, jawność procesu stanowienia prawa oraz podejmowania decyzji, praktyczna realizacja prawa do informacji publicznej, wreszcie kontrola integralności rejestrów publicznych (księgi wieczyste, podatki, ewidencja ludności, rejestry gospodarcze) – to wszystko coraz częściej będzie polegać na obliczeniach łańcuchów bloków w rozproszonym środowisku.
Blockchain ma szansę zmienić wiele na lepsze, choć na ekspozycję jego zastosowań na każdym kroku przyjdzie nam jeszcze trochę poczekać.
Jakub Chabik
inżynier informatyk, nieuleczalny geek nowych technologii