Julkisista ja yksityisistä lohkoketjuista

Vitalik Buterinin essee

Kuvalähde: Terry / Unsplash

Kuluneen vuoden aikana “yksityisten lohkoketjujen” käsitteestä on tullut hyvin suosittu laajemmassa lohkoketjuteknologiaa koskevassa keskustelussa. Pohjimmiltaan, sen sijaan, että meillä olisi täysin julkinen ja hallitsematon verkko ja kryptotalouden (esim. työntodiste, varantotodiste) turvaama tilakone, on myös mahdollista luoda järjestelmä, jossa käyttöoikeuksia hallitaan tiukemmin, ja jossa oikeudet muokata tai edes lukea lohkoketjun tilaa on rajoitettu vain harvoille käyttäjille, samalla kun ylläpidetään monenlaisia lohkoketjujen tarjoamia osittaisia takeita aitoudesta ja hajauttamisesta. Tällaiset järjestelmät ovat olleet rahoituslaitosten ensisijainen mielenkiinnon kohde, ja ne ovat osittain johtaneet vastaiskuun niiden toimesta, jotka näkevät tällaisen kehityksen joko vaarantavan hajauttamisen kokonaan tai olevan epätoivoinen veto välikäsitoimintaa pyörittäviltä dinosauruksilta niiden yrittäessä pysyä merkityksellisinä (tai yksinkertaisesti syyllistyvät rikokseen käyttämällä lohkoketjua johonkin muuhun kuin Bitcoiniin). Kuitenkin niille, jotka ottavat osaa taisteluun yksinkertaisesti selvittääkseen, kuinka palvella ihmiskuntaa parhaiten tai edes saavuttaa vaatimattomampi tavoite asiakkaiden palvelemisesta, mitkä ovat näiden kahden eri tyylin väliset käytännön erot?

Ensinnäkin, mitkä tarkalleen ottaen ovat käsillä olevat vaihtoehdot? Yhteenvetona mainittakoon, että lohkoketjun tyyppisiä tietokantasovelluksia on kolmenlaisia:

• Julkiset lohkoketjut: Julkinen lohkoketju on lohkoketju, jota kuka tahansa maailmassa voi lukea, kuka tahansa maailmassa voi lähettää transaktioita ja odottaa niiden tulevan lisätyksi lohkoketjuun, jos ne ovat päteviä, ja kuka tahansa maailmassa voi osallistua konsensusprosessiin — prosessiin sen määrittelemiseksi, mitkä lohkoista lisätään ketjuun ja mikä on nykyinen tila. Keskitetyn tai lähes keskitetyn luottamuksen sijaan julkiset lohkoketjut on suojattu kryptotalouden avulla — yhdistämällä taloudelliset kannustimet ja salausteknisen todentamisen käyttämällä mekanismeja, kuten työntodistetta tai varantotodistetta, jonka mukaan se, missä määrin joku voi vaikuttaa konsensusprosessiin, on verrannollinen kyseisen tahon tehtävään sitouttamien taloudellisten resurssien määrään. Näitä lohkoketjuja pidetään yleensä “täysin hajautettuina”.
• Konsortion lohkoketjut: Konsortion lohkoketju on lohkoketju, jossa konsensusprosessia ohjataan ennalta valitun solmujoukon toimesta. Voidaan esimerkiksi kuvitella 15 finanssilaitoksen konsortio, jossa jokin pyörittää omaa solmuaan ja joista kymmenen on allekirjoitettava jokainen lohko, jotta lohko olisi kelvollinen ja näin ollen pätevä. Oikeus lukea lohkoketjua voi olla julkinen tai rajoittua vain tietylle osallistujajoukolle, ja on myös hybridimalleja, joissa lohkojen juuritiivisteet ovat julkisia yhdessä ohjelmointirajapinnan kanssa, jonka avulla yhteisön jäsenet voivat tehdä rajoitetun määrän kyselyitä ja saada vastauksena salaustekniset todisteet lohkoketjun osien tilasta. Näitä lohkoketjuja voidaan pitää “osittain hajautettuina”.
• Täysin yksityiset lohkoketjut: Täysin yksityinen lohkoketju on lohkoketju, jossa kirjoitusoikeudet pidetään keskitetysti yhden organisaation käsissä. Lukuoikeudet voivat olla julkisia tai mielivaltaisesti rajoitettuja. Todennäköisesti sovelluksiin sisältyvät tietokannan hallinta, auditointi ja muuta vastaavaa yrityksen sisäistä, joten julkinen luettavuus ei välttämättä ole tarpeellista monissa tapauksissa, vaikka muissa tapauksissa julkinen tarkastettavuus on toivottavaa.

Yleisesti ottaen toistaiseksi konsortion lohkoketjujen ja täysin yksityisistä lohkoketjujen välistä eroa ei ole riittävästi korostettu, vaikka se on tärkeä asia: ensimmäinen on hybridi julkisten lohkoketjujen “matalasta luottamuksesta” ja yksityisten lohkoketjujen “yhden erittäin luotettavan toimijan” -mallista, kun taas jälkimmäistä voidaan kuvata paremmin perinteisenä keskitettynä järjestelmänä, johon on liitetty jonkinasteinen kryptografinen tarkastettavuus. Tietyssä määrin on kuitenkin syytä keskittyä konsortioon yksityisen sijaan: täysin yksityisessä tapauksessa lohkoketjujen pohjimmainen arvo, toistettujen tilakonetoimintojen lisäksi, on kryptografinen todennus, eikä ole syytä uskoa, että optimaalinen muoto koostuisi sarjasta tiivisteellä toinen toisiinsa kytkettyjä datapaketteja, jotka sisältävät Merkle-puun juuret. Yleistetty nollatietotodisteteknologia tarjoaa paljon laajemman valikoiman jännittäviä mahdollisuuksia sellaisista salausvarmuuksista, joita sovellukset voisivat tarjota käyttäjilleen. Yleisesti ottaen väittäisin jopa, että yleistetyt nollatietotodisteet eivät ole saaneet finanssimaailmassa ansaitsemaansa huomiota yksityisiin lohkoketjuihin verrattuna.

Toistaiseksi keskityn siis yksinkertaisempaan “yksityinen vai julkinen” väliseen vastakkainasetteluun lohkoketjukeskustelussa. Yleensä ajatus siitä, että lohkoketjuissa on “yksi oikea tapa” elää, olla ja toimia, on väärä ajattelutapa, ja molemmilla kategorioilla on omat etunsa ja haittansa.

Tarkastellaan ensin yksityisiä lohkoketjuja. Julkisiin lohkoketjuihin verrattuna niillä on useita etuja puolellaan:

1. Konsortio tai yritys, joka ylläpitää yksityistä lohkoketjua, voi helposti halutessaan muuttaa lohkoketjun sääntöjä, peruuttaa transaktioita, muuttaa saldoja ja niin edelleen. Joissakin tapauksissa, esimerkiksi kansallisten maarekisterien tapauksessa, tällainen toiminnallisuus on välttämätön; mikään järjestelmä ei salli sitä, että Dread Pirate Robertsilla voi olla laillinen omistusoikeus suureen määrään maata, ja täten yritys luoda valtiovallan vaikutusvallan ulkopuolinen maarekisteri muuttuisi käytännössä nopeasti sellaiseksi, jota valtiovalta ei enää itse asiassa tunnusta. Tietysti voidaan väittää, että tämä voidaan toteuttaa myös julkisessa lohkoketjussa. Tässä tapauksessa valtiolle annetaan avain sopimuksen takaoveen; vastaväite on se, että tällainen lähestymistapa on käytännössä rubeholdbergilainen vaihtoehto tehokkaammalle yksityisen lohkoketjun ratkaisulle, vaikkakin tälle on osittainen vastaväite, jota kuvaan myöhemmin.
2. Validoijat ovat tiedossa, joten mitään kiinalaisten louhijoiden salaisen yhteistyön luomaa enemmistöhyökkäyksen riskiä ei ole olemassa.
3. Transaktiot ovat edullisempia, koska vain muutaman riittävän suuren käsittelytehon omaavan solmun tarvitsee varmistaa ne, eikä kymmenien tuhansien läppärien tarvitse tarkistaa niitä. Tämä on erittäin merkittävä huolenaihe tällä hetkellä, koska julkisten lohkoketjun transaktiomaksut ylittävät 0,01 dollaria per tx, mutta on tärkeää huomata, että tämä voi muuttua pitkällä aikavälillä skaalattavissa olevan lohkoketjuteknologian avulla. Teknologian, joka lupaa alentaa julkisen lohkoketjun kustannukset yhden tai kahden kertaluokan verran optimaaliseen yksityiseen lohkoketjujärjestelmään verrattuna.
4. Solmujen voidaan luottaa olevan erittäin hyvin toisiinsa liittyneitä, ja bugit voidaan nopeasti korjata manuaalisin toimin, jonka ansiosta voidaan käyttää konsensusalgoritmeja, jotka muodostavat toimituksen lopullisuuden paljon lyhyemmin lohkoajoin. Julkisen lohkoketjuteknologian parannukset, kuten Ethereum 1.0:n ajatus setälohkoista (engl. uncle block) ja varantotodisteesta, voivat tuoda julkiset lohkoketjut paljon lähemmäs “välittömän vahvistuksen” ihannetta (esimerkiksi tarjoamalla täydellisyyden lopullisuuden 15 sekunnissa, eikä 99,9999 %:in lopullisuutta kahden tunnin kuluessa niin kuin Bitcoinissa), mutta silti yksityisetkin lohkoketjut ovat aina nopeampi ja latenssiero ei koskaan eroa, koska valonnopeus ei valitettavasti kaksinkertaistu kahden vuoden välein Mooren lain tavoin.
5. Jos lukuoikeuksia rajoitetaan, yksityiset lohkoketjut voivat tarjota korkeamman tason yksityisyyttä.

Kaiken tämän vuoksi saattaa vaikuttaa siltä, että yksityiset lohkoketjut ovat kiistatta parempi vaihtoehto eri instituutioille. Kuitenkin jopa institutionaalisessa tilanteessa julkiset lohkoketjut ovat edelleen hyvin arvokkaita, ja tämä arvo on itse asiassa huomattavissa määrin julkisten lohkoketjujen kannattajien edistämissä filosofisissa hyveissä, joista tärkeimpiä ovat vapaus, puolueettomuus ja avoimuus. Julkisten lohkoketjujen edut jakautuvat yleensä kahteen pääluokkaan:

1. Julkiset lohkoketjut tarjoavat keinon suojata sovelluksen käyttäjiä kehittäjiltä. Julkisissa lohkoketjuissa on vahvistettu, että on olemassa tiettyjä asioita, joita kehittäjillä ei ole lupa tehdä. Naiivista näkökulmasta voi olla vaikea ymmärtää, miksi sovelluskehittäjä haluaisi vapaaehtoisesti luopua vallasta ja tukahduttaa itsensä. Kehittyneempi taloudellinen analyysi tarjoaa kuitenkin kaksi syytä, miksi Thomas Schellingin sanoin heikkous voi olla vahvuus. Ensinnäkin, jos olet nimenomaisesti tehnyt tiettyjen asioiden tekemisen vaikeammaksi tai mahdottomaksi itsellesi, niin muut luottavat sinuun ja tekevät yhteistyötä kanssasi, koska he luottavat siihen, että et voi tehdä edellä mainittuja vaikeampia tai mahdottomia asioita heille. Toiseksi, jos joku pakottaa tai painostaa sinua tekemään jotain, niin silloin sen sanominen, että “minulla ei ole valtaa tehdä tätä, vaikka haluaisin” on tärkeä neuvottelukikka, koska tällöin vihamielisillä tahoilla ei ole halua yrittää pakottaa sinua. Tärkein painostuksen tai pakon muoto, joka on sovelluskehittäjien vaarana, tulee valtiovallan taholta, joten “sensuroimattomuus” liittyy vahvasti tällaiseen argumenttiin.
2. Julkiset lohkoketjut ovat avoimia, ja siksi niitä todennäköisesti käyttävät hyvin nopeat tahot ja niihin liittyy täten joitakin verkostovaikutuksia. Tietyn esimerkin antamiseksi, harkitse verkkotunnukseen perustuvaa escrow-ratkaisua. Tällä hetkellä, jos A haluaa myydä verkkotunnuksen B:lle, on olemassa tavanomainen vastapuoliriskiin liittyvä ongelma, joka on ratkaistava: jos A lähettää ensin, B ei välttämättä lähetä rahaa, ja jos B lähettää ensin, A ei välttämättä lähetä verkkotunnusta. Tämän ongelman ratkaisemiseksi on kehitetty keskitettyjä sulkutilien välityspalveluita, mutta ne veloittavat kuluja kolmesta kuuteen prosenttiin. Kuitenkin, jos meillä on verkkotunnusjärjestelmä lohkoketjussa ja valuutta samassa lohkoketjussa, voimme leikata kustannukset lähelle nollaa älykkään sopimuksen avulla: A lähettää verkkotunnuksen ohjelmalle, joka lähettää sen heti ensimmäiselle henkilölle, joka lähettää ohjelmalle rahaa, ja ohjelmaan luotetaan, koska se toimii julkisessa lohkoketjussa. Huomaa se, että tällaisen järjestelmän tehokas toiminta edellyttää kahden täysin heterogeenisen omaisuusluokan, jotka ovat peräisin täysin eri toimialoilta, on oltava samassa tietokannassa — tilanne, jota ei helposti synny yksityisessä tilikirjassa eli lohkoketjussa. Toinen samankaltainen esimerkki ovat maarekisterit ja omistusvakuutus, vaikka on tärkeää huomata, että toinen tapa yhteen toimivuuteen on yksityinen ketju, jonka julkinen ketju voi tarkistaa, btcrelay-tyylisesti, ja suorittaa tapahtumia ristiin ketjujen välillä.

Joissakin tapauksissa nämä edut ovat tarpeettomia, mutta toisissa tapauksissa ne ovat melko merkittäviä — riittävän merkittäviä kolme kertaa pidemmästä vahvistusajasta ja 0,03 dollarin maksusta transaktiota kohden (tai kun skaalautuvuus on sisällytetty mukaan, niin 0,0003 dollaria tapahtumaa kohden). Huomaa, että luomalla yksityisesti hallinnoituja älykkäitä sopimuksia julkisiin lohkoketjuihin tai julkisten ja yksityisten lohkoketjujen välisiin ketjujen vaihtokerroksiin, voidaan saada aikaan monenlaisia näiden ominaisuuksien hybridiyhdistelmiä. Tietyn toimialan kannalta optimaalinen ratkaisu riippuu hyvin vahvasti siitä, mikä tuo toimiala tarkalleen ottaen on. Joissakin tapauksissa julkinen lohkoketju on selvästi parempi; toisissa tapauksissa yksityinen hallinta on yksinkertaisesti välttämätöntä. Se riippuu monista asioista, kuten on usein asioiden laita reaalimaailmassa.

Suomennos Vitalik Buterinin (Twitter) kirjoittamasta artikkelista “On Public and Private Blockchains”. Artikkeli on alun perin julkaistu Ethereum Blogissa 6.8.2015

Vitalik Buterin on venäläis-kanadalainen ohjelmistokehittäjä. Hänet tunnetaan parhaiten yhtenä Ethereumin luojista, vaikka Vitalik kuvasi Ethereumin perusperiaatteet jo vuoden 2013 lopulla. Vitalik oppi Bitcoinista isältään 17-vuotiaana ja perusti Bitcoin Magazine -verkkojulkaisun joulukuussa 2011 Mihai Alisien kanssa. Myöhemmin hän jätti opintonsa kesken Waterloon yliopistossa saatuaan Thiel Fellowship -palkinnon vuonna 2014.

Kirjoituksen on suomentanut Thomas Brand (Twitter).