Mikä on lohkoketju?
Lohkoketjusta puhutaan nykyään paljon ja se tuntuu aiheuttavan paljon vastakkainasettelua. Sillä on vankka kannattajakunta, jotka povaavat sen olevan suurin teknologinen innovaatio internetin jälkeen, kun taas epäilijöiden mielestä se on täysin käyttökelvoton. Mutta mikä ihme lohkoketju on?
Yksinkertaisuudessaan lohkoketju on tietokanta/tilikirja, jota jaetaan vertaisverkossa. Vertaisverkkopohjaisesta (P2P, peer-to-peer) ratkaisusta klassisin esimerkki lienee BitTorrent, joka mahdollistaa tiedostojen jakamisen ilman keskuspalvelinta. BitTorrentissa jokainen verkon käyttäjä toimii sekä asiakkaana että palvelimena. Vertaisverkot mahdollistavat tiedostojen jakamisen nopeasti ja edullisesti, koska enää ei tarvita keskuspalvelinta nopean Internet-yhteyden päähän. Vertaisverkossa tiedoston lataaja voi ottaa suoran yhteyden itse valitsemaansa tiedoston tarjoajaan. Tämä tiedoston lataajan valinnanvapaus mahdollistaa valitsemaan nopeimman ja edullisimman tiedoston lähettäjän. Ensimmäinen lohkoketju-sovellus oli kryptovaluutta Bitcoin, joka julkaistiin vuonna 2009.
Lohkoketju koostuu useista yksittäisistä lohkoista. Lohkot tyypillisesti sisältävät siirtoja (transaction) ja siirroissa voidaan siirtää esimerkiksi varallisuutta tai dataa. Lohkoketjuun syntyy uusia lohkoja enemmän tai vähemmän tasaisin väliajoin. Esimerkiksi Bitcoin-lohkoketjuun syntyy uusi lohko noin kerran kymmenessä minuutissa. Ketjulla tarkoitetaan sitä, että jokainen lohko viittaa edeltävään lohkoon. Poikkeuksena on alkulohko (tai genesislohko), jota ennen kyseisessä lohkoketjussa ei ole ollut lohkoja. Jokaisesta lohkosta luodaan tiiviste eli hash. Tiiviste luodaan nimensä mukaisesti tiivistämällä lohkon data alkuperäistä pienempään muotoon. Tiivisteestä ei kuitenkaan voi palauttaa alkuperäistä dataa. Tiivisteen avulla voidaan varmentaa datan muuttumattomuus, koska datan muuttuessa muuttuu myös tiiviste. Tiivisteet ovat yksilöllisiä, koska kahdella eri lohkolla ei voi olla samaa tiivistettä. Edellisen lohkon tiiviste tallennetaan uuteen lohkoon ja näin lohkot muodostavat lohkoketjun. Alla oleva kuva osoittaa, kuinka lohkoista syntyy lohkoketju tiivisteiden avulla.
Lohkoketjuille on tyypillistä, että niihin voidaan lisätä tietoa, mutta poistaminen ja tiedon muokkaaminen eivät ole mahdollisia. Esimerkiksi rahasiirroissa tämä on toivottava ominaisuus, koska usein halutaan saada varmuus rahan alkuperästä. Konsensus eli yhteisymmärrys saavutetaan ilman luotettuja kolmansia osapuolia konsensusalgoritmien avulla. Esimerkiksi Bitcoin-verkossa konsensus siitä, mitkä siirrot kelpaavat lohkoon, perustuu oletukseen, että hyväntahtoisilla osapuolilla on enemmän laskentatehoa käytössään. Palkintona hyvästä käytöksestä louhijat voivat saada uuteen lohkoon sisältyvän lohkopalkkion ja siirtomaksut, joilla on rahallista arvoa. Louhijoiden tehtävä on luoda uusia lohkoja lohkoketjuun. Pahantahtoinen käytös ei ole Bitcoinin kaltaisessa suuressa verkossa kannattavaa, koska se tulisi paljon kalliimmaksi johtuen erittäin suuresta laskentakapasiteetin tarpeesta.
Erilaisia lohkoketjuja on periaatteessa kolmea eri tyyppiä: julkisia, yksityisiä ja konsortiolohkoketjuja. Julkisessa lohkoketjussa jokainen verkon solmukone tallentaa koko lohkoketjun ja varmistaa kaikki siirrot. Hyvänä puolena kuka tahansa voi siirtää omistamaansa varallisuutta tai dataa, sekä pääsee lukemaan kaikki tapahtuneet siirrot. Järjestelmä on siis täysin läpinäkyvä. Ongelmapuolia ovat verkon hitaus ja kohonneet siirtokulut. Bitcoin on esimerkki julkisesta lohkoketjusta. Siinä tarkoituksena on päästä eroon maksuliikenteen välikäsistä. Bitcoin ja muut kryptovaluutat mahdollistavat varallisuuden siirtämistä ilman luotettua kolmatta osapuolta, kuten pankkeja. Lisäksi, Bitcoinin ja muiden kryptovaluuttojen ollessa julkisia lohkoketjuja, voi kuka tahansa avata itselleen lompakon, jossa säilyttää kryptovaluuttaa. Lompakon avaaminen on mahdollista luottotietonsa menettäneille, sekä vähävaraisille henkilöille, jotka eivät voi avata pankkitiliä. Kryptovaluutat eivät kuitenkaan ole ainoita julkisen lohkoketjun sovelluksia. Julkisessa lohkoketjussa voidaan toteuttaa lukemattomia erilaisia sovelluksia. Sinne voidaan tallentaa mm. terveys- tai henkilötietoja. Tällöin tarvittavat terveys- tai henkilötiedot ovat aina mukana. Käytännössä tämä helpottaa ulkomailla matkustamista, koska matkustajan joutuessa sairaalaan on sairaalan henkilökunnalla matkustajan aina terveystiedot saatavilla. Lisäksi passin hukkuminen ei ole ongelma, koska myös passin tiedot ovat lohkoketjussa. Tietoja ei kuitenkaan kuka tahansa voi lukea, koska ne ovat salattuina ja niiden lukeminen vaatii tietojen omistajan lupaa. Näiden lisäksi julkisessa lohkoketjussa voidaan vuokrata laskentatehoa ja tallennustilaa. Niiden käyttäminen on usein halvempaa, kuin isojen yritysten tarjoama pilvilaskentateho tai -tallennustila, koska jokainen verkon käyttäjä voi vuokrata käyttämätöntä laskentatehoa ja tallennustilaa vaikkapa omasta tietokoneestaan. Onkin huomioitava, että julkisilla lohkoketjuilla voidaan toteuttaa hyvin erilaisia sovelluksia eikä varojen siirtäminen ole ainoa mahdollinen tapa hyödyntää julkisia lohkoketjuja. Ratkaisut ovat kuitenkin vielä hyvin varhaisessa vaiheessa ja julkisissa lohkoketjuissa on esiintyy haasteita. Suuri haaste lienee skaalautuvuus. Tällä hetkellä julkiset lohkoketjut voivat käsitellä vain murto-osan siirroista, joita perinteisemmät keskitetyt järjestelmät voivat käsitellä. Tämä vaikeuttaa julkisten lohkoketjujen käyttöönottoa. Toinen merkittävä haaste julkisissa lohkoketjuissa on suuri virrankulutus. Suurinosa julkisista lohkoketjuista käyttää konsensusmekanismia, joka kuluttaa huomattavia määriä energiaa. Esimerkiksi Bitcoinin on arvioitu käyttävän lähes yhtä paljon energiaa, kuin Irlanti. Konsensusmekanismeja kehitellään jatkuvasti ja näiden virrankulutus on pienempää, kuin nykyään käytetyissä.
Yksityisessä lohkoketjussa yritys toimii välikätenä, koska se lähettää ja varmistaa kaikki siirrot. Hyviä puolia ovat kustannustehokkuus ja suoritusteho. Ongelmapuolena yksityisissä lohkoketjussa pitää luottaa yrityksen kykyyn hallita lohkoketjun tietoturvaa. Ne sopivatkin parhaiten yrityksen sisäiseen käyttöön. Vaikka lohkoketju onkin vain yrityksen sisäisessä käytössä, voidaan dataa silti pitää kaikkien luettavana.
Konsortiolohkoketju on osittain yksityinen. Tällaisessa ratkaisussa ennalta määritetyille tahoille on annettu lupa osallistua siirtojen verifiointiin. Tämä ratkaisumalli voi olla yhtä nopea kuin puhtaasti yksityinen lohkoketju ilman, että kaikki hallinto keskittyy yhdelle yritykselle. Konsortiolohkoketjuilla on erityisen paljon liiketoimintapotentiaalia, koska ne mahdollistavat eri yritysten yhteisen tietokannan tai tilikirjan. Esimerkiksi IBM ja varustamo Maersk ovat yhdessä luoneet lohkoketjun. Sen avulla rahdin laivakuljetusajat ovat lyhentyneet 40%. Aikaisemmin laivat seisoivat satamissa pitkiä aikoja odottamassa paperitöitä. Nyt kaikki tiedot ovat välittömästi kaikkien osapuolten saatavilla ja turhalta paperityöltä vältytään. Seurauksena laivat viettävät vähemmän aikaa satamissa.
Alla olevassa taulukossa on avattu tarkemmin erilaisten lohkoketjujen eroja.
Kuten taulukosta huomataan, konsortiolohkoketjut ja yksityiset lohkoketjut ovat lähes samankaltaisia. Näiden suurimpana erona on, että yksityinen lohkoketju soveltuu yhden toimijan sisäiseen käyttöön, konsortiolohkoketjun soveltuessa paremmin usean toimijan väliseen käyttöön. Näillä lohkoketjuilla on tällä hetkellä paljon pilottivaiheen ratkaisuja ja uusia kehitellään jatkuvasti. Julkinen lohkoketju mahdollistaa kenen tahansa toimijan liittymisen lohkoketjuun. Julkisten lohkoketjujen mahdollisuudet ovat valtavat, mutta niiden teknisen kehityksen takia niillä tehdyt ratkaisut odottavat vielä itseään. Ainoa poikkeus on Bitcoin, joka on jo todistanut olevansa toimiva ratkaisu.
Lohkoketjujen suuresta huomiosta huolimatta ne eivät sovi jokaiseen tilanteeseen. Alla olevan kuva avulla voit itse pohtia, onko lohkoketju sopiva ratkaisu kulloiseen tarpeeseen.
Kuten kuvasta näkyy lohkoketjut ovat loppujen lopuksi sopivia vain tiettyihin toimiin. Lohkoketju saattaa olla hitaampi kuin perinteinen tietokanta, mutta muuttumattoman datan ja läpinäkyvyytensä ansiosta se soveltuu moniin tilanteisiin perinteistä tietokantaa paremmin. Lohkoketju on perinteistä tietokantaa parempi vaihtoehto tilanteissa, joissa useat osapuolet käyttävät samaa tietokantaa, mutta eivät voi luottaa toisiinsa. On myös tärkeää huomata, että osapuolten tarvitessa luotettua kolmatta osapuolta ylläpitämään tietokantaa, he eivät tarvitse lohkoketjua. Lisäksi lohkoketjuilla voidaan toteuttaa ratkaisuja jotka ovat mahdottomia toteuttaa perinteisillä tietokannoilla ja tilikirjoilla. Todetessa, että lohkoketju on perinteistä tietokantaa parempi vaihtoehto, tulee vielä päättää millainen lohkoketju sopii tarpeiseen parhaiten. Jos datan ei tarvitse pysyä salaisena ja kenellä tahansa on oikeus liittyä lohkoketjuun, sekä kirjata sinne siirtoja, on julkinen lohkoketju oikea ratkaisu. Yksityinen lohkoketju on paras vaihtoehto, jos kaikki data täytyy pitää salaisena ja yritys haluaa kontrolloida kuka voi tehdä siirtoja, sekä kaikki lohkoketjun tapahtumat ovat yrityksen sisällä. Konsortiolohkoketju on toimivin tilanteessa, jossa kaiken datan tulee pysyä salaisena ja lohkoketjun perustajat haluavat kontrolloida kenellä on oikeus tehdä siirtoja, mutta lohkoketju toimii silti useamman toimijan välillä.
Lohkoketjuilla voi olla suuria vaikutuksia tulevaisuudessa maailmaan, jossa elämme. Toisiinsa luottamattomat tahot voivat ylläpitää yhteistä tietokantaa ja tarjota läpinäkyvyyttä. Lisäksi älysopimuksilla voidaan automatisoida useita erilaisia toimintoja. Yksinkertaisuudessaan ne ovat itse itseään toteuttavia ohjelmistoja, jotka toteuttavat niihin ohjelmoidut toiminnot määriteltyjen ehtojen täyttyessä. Seuraavaksi esitellään muutama ala, jossa lohkoketjut voivat tehdä suurta muutosta.
Pankit ja maksut. Lohkoketjut voivat parantaa varojen siirtämisen nopeutta, tehokkuutta ja turvallisuutta. Tämänkaltaista hyötyä tarjoavat erilaiset kryptovaluutat, mutta lisäksi pankit ovat alkaneet tutkimaan lohkoketjuja parantaakseen siirtojaan.
Kyberturvallisuus. Kaikki data todennetaan ja salataan lohkoketjussa kryptograafisilla ratkaisuilla, joka luo resistanssia luvattomille muutoksille ja hakkeroinnille. Keskitetyt serverit ovat herkkiä datan katoamiselle, korruptiolle, inhimillisille virheille ja hakkeroinnille. Lohkoketjun hajautettavuus luo jykevyyttä ja suojaa hyökkäyksiä vastaan.
Internet of Thing (IoT). Koska kaikki IoT-laitteet toimivat keskitetyn yksikön kautta, hakkerit voivat saada laitteen hallintaansa. Lohkoketjulla on potentiaalia parantaa näitä kriittisiä turvallisuusuhkia hajauttamalla kaiken informaation ja datan.
Koordinoitu kommunikointi. Lohkoketjut voivat tarjota nopeampia, turvallisempia ja luotettavampia kommunikaatioita. Automatisoitua ja digitaalista kommunikointia on aiemminkin toteutettu. Tästä hyvänä esimerkkinä on sähköposti. Lohkoketjussa tapahtunut viestintä on muuttumatonta ja tämän takia se luo lisää turvallisuutta kommunikointiin ja keskusteluja voi luotettavammin lukea myös myöhemmin.
Valtio. Lohkoketjulla voidaan vähentää byrokratiaa ja kasvattaa turvallisuutta, toiminnallisuutta ja läpinäkyvyyttä. Muun muassa erilaisilla älysopimuksilla voidaan tarjota parantaa toiminnallisuutta automatisoimalla toimintoja. Käytännön esimerkkinä valtion jakamat tuet olisi helpompi jakaa älysopimuksien kautta.
Hyväntekeväisyys. YK:n World Food Programme implementoi tällä hetkellä lohkoketjua, jossa pakolaiset voivat tunnistautua iiriksen skannaamisella ruuan ostotilanteessa. Aikaisemmin pakolaiset ovat saaneet muun muassa kuponkeja, joilla ruokaa on voinut ostaa. Kuponkien ongelma on niiden varastaminen ja katoaminen. Tämän lisäksi lohkoketjuilla voitaisiin tuoda läpinäkyvyyttä lahjoituksiin, jolloin lahjoittaja tietää mihin hänen rahojaan käytetään.
Terveyspalvelut. Kaikki terveystiedot voivat olla samassa paikassa, jolloin terveydenhuollon palveluita tarjoavalla taholla on aina oikeat ja ajantasaiset tiedot saatavilla
Vuokraaminen. Uber ja Airbnb voivat vaikuttaa hajautetuilta, mutta niilläkin on keskitetyt serverit ja yritys ottaa jokaisesta vuokrauksesta oman osuutensa. Lohkoketjut mahdollistavat hajautettuja palveluita, joissa vuokraaja voi helpommin vuokrata suoraan vuokraajalta pelkillä lohkoketjun siirtomaksuilla.
Lohkoketjut avaavat valtavan määrän uusia mahdollisuuksia parantaen toimijoiden välistä luottamusta ja tietoturvaa.
