Transaksjon
Blokker og blokkjede
En blokkjede er som navnet sier, en kjede av blokker. Hver blokk inneholder transaksjoner (overføring av bitcoin eller annen kryptovaluta fra avsender til mottaker). Blokkene blir kjedet sammen av noe som heter hash-pekere (se egen forklaring av hash-funksjon). Måten blokkene blir kjedet sammen på, gjør at forsøk på å forandre en transaksjon i en tidligere blokk, med en gang vil resultere i et nytt “fingeravtrykk” av blokken og dermed lett oppdages. Merk likevel at det ikke er dette som utgjør sikkerheten i blokkjeder; det er det konsensus-metoden som gjør.
Figur 3.1: Blokker med transaksjoner blir kjedet sammen ved hjelp av hash-verdier (“fingeravtrykk”). Hash Verdien av blokk 98 inngår i blokk 99, og hash verdien av denne igjen, inngår i blokk nr. 100. Og sånn fortsetter det hele veien.
Offentlig nøkkel-kryptografi
Kryptering er en måte å gjøre leselig tekst uleselig, og den omvendte prosessen med å gjøre den krypterte og uleselige teksten leselig igjen. Den kan enten være symmetrisk eller asymmetrisk. En symmetrisk krypteringsmetode vil si at samme nøkkel blir brukt både til kryptering og dekryptering. En asymmetrisk krypteringsmetode vil si at ulike nøkler blir brukt i krypterings- og dekrypteringsprosessen. Metoden kalles også offentlig nøkkel-kryptering fordi de to nøklene kalles privat og offentlig. Informasjonen blir gjerne kryptert med med den private nøkkelen og dekryptert med den offentlige. Den private nøkkelen må holdes hemmelig mens den offentlige nøkkelen, som navnet indikerer, kan deles med hvem som helst. Den private nøkkelen kan betraktes som et passord, mens den offentlige nøkkelen er ment å være offentlig, dvs. synlig for alle.
Digitale signaturer
En digital signatur er en signatur som blir laget ved hjelp av offentlig nøkkel-kryptografi. Signaturen beviser at bare den som kjenner den private nøkkelen, kan ha laget signaturen. Denne signatur-typen er etter hvert innarbeidet i lovverket og like gyldig som en håndskrevet signatur. En digital signatur er i tillegg til å være ikke-benektende (eng. non-repudiation, et komplisert uttrykk for at den som har den private nøkkelen brukt til å lage den digitale signaturen, ikke kan nekte for å laget signaturen) også en garanti for at den signerte meldingen ikke har blitt forandret fra avsender til mottaker.
Hash-funksjon
En hash-funksjon er i motsetning til vanlige krypteringsmetoder bare enveis. En vilkårlig informasjon som mates inn i en hash-funksjon, gir en hash-verdi av en fast lengde. Denne verdien ser ut som tekst, med blanding av tall og bokstaver, men er egentlig et stort tall. Det skal ikke være mulig å finne tilbake til original informasjonen ved hjelp av hash-verdien. Hash-funksjoner brukes derfor blant annet for å bevise at informasjon ikke har blitt forandret under overføring fra avsender til mottaker. En hashverdi av en informasjon, f.eks. et dokument, blir ofte kalt et digitalt “fingeravtrykk” av dokumentet.Hash-verdier kan også brukes til å knytte sammen informasjonselementer, f.eks. blokker i en blokkjede. Dette kalles hash-pekere og er en viktig del av blokkjede teknologien. Figuren under viser hvordan blokker lenkes sammen ved hjelp av hash-pekere (hash verdier som peker tilbake på tidligere hash-verdier).
Merkle-tre
En trestruktur er en vanlig struktur i dataverdenen. Det spesielle med tre-strukturer innen datavitenskapen er at de er snudd opp ned, med de ytterste grenene og bladene nederst, og roten på toppen. Et Merkle-tre er en samling av hash-verdier i et tre der man til slutt står igjen med en hash-verdi, roten, på toppen. Strukturen er oppkalt etter oppfinneren Ralph Merkle. I et Merkle-tre blir to og to hash-verdier hashet sammen til en ny verdi, og slik fortsetter det helt til vi står igjen med bare en verdi. Denne metoden og strukturen er nyttig fordi et forsøk på forandring av en verdi i treet med en gang vil slå ut i en ny rot-verdi. I tillegg gjør strukturen det mye enklere og raskere å finne fram til spesielle verdier.
Figur 3.2: Et Merkle-tre som tar utgangspunkt i transaksjonene TA - TH. Hashverdier av transaksjonene (HA - HH) hashes så parvis til vi ender opp med én hashverdi på toppen; Merkle-roten.
FullnodeEt blokkjede-nettverk består av mange noder (= datamaskiner) som er koblet sammen ved hjelp av programvaren de kjører. De nodene som har en kopi av hele blokkjeden, blir kalt full noder. Det er som oftest pc-er som lagrer hele blokkjeden og deltar i validering av nye transaksjoner og blokker. Det finnes også lettvekts-klienter. Det er noder som ikke har en kopi av blokkjeden, men som likevel kan overføre og ta i mot verdier i blokkjeden.
Lettvekts Node
Motsatsen til en full node er en lettvekts node. I Bitcoin vil det si en node som ikke har lagret hele blokkjeden, men bare de innledende feltene i hver blokk (“blokk-hode” eller “block header”). Mobil-apper er typiske lettvekts noder og de som er vanligst i bruk for bruk av kryptovaluta. De kan sammenlignes med lommeboken (som snart er et historisk fenomen!), og på samme måte som med lommeboken bør du ikke oppbevare mer penger der enn du kan tåle å tape om du mister den. Storparten av pengene dine oppbevarer du et annet sted.
Lommebok (“wallet”)
All samhandling (interaksjon) med en blokkjede foregår ved hjelp av en lommebok. Lommebok-metaforen ble laget for Bitcoin og skulle illustrere at du hadde bitcoin i den digitale lommeboken. Men en lommebok for kryptovaluta, eller for et blokkjede system generelt, er bare et program som administrerer nøklene dine (private og offentlige nøkler). Det er derfor et noe misvisende navn. En Bitcoin-lommebok inneholder ikke bitcoin, bare nøklene som beviser eierskapet til bitcoin eller annen kryptovaluta/annen informasjon på blokkjeden.
Mellomlager
Når en avsender i et blokkjede-nettverk sender en transaksjon, f.eks. sender bitcoin til en annen, blir transaksjonen først lagret i et mellomlager i påvente av å bli behandlet. Dette mellomlageret finnes hos alle full noder, men ikke alle full nodene har nødvendigvis de samme transaksjonene i sitt mellomlager.
Proof of Work (PoW)
Proof of work, ofte forkortet til PoW, er bevis for at et stykke arbeid er utført. I datasammenheng er det datamaskiner som utfører arbeidet, og det er som regel utregninger av ymse slag. I blokkjede-sammenheng er PoW knyttet til hash-funksjoner og å prøve å finne en hash-verdi som oppfyller visse krav. I blokkjeder basert på PoW er dette en prøve-og-feile-metode. Det er bare gjennom prøving og feiling man kan finne en gyldig verdi. Denne tilfeldigheten er en essensiell egenskap.
PoW-delen av Bitcoin og andre blokkjeder som er basert på denne metoden, blir kalt “graving” (eng. “mining”), og uttrykket er hentet fra gullgraving. De som deltar i arbeidet blir kalt “gravere” (“miners”). PoW er blitt den digitale gullgravingen.
Gravere (“miners”)
Bitcoin-terminologien er hentet fra gullgraving, og de som sørger for sikkerheten i systemet kalles gravere. Begrepet kommer av at de “graver fram bitcoin”, omtrent som gullgravere graver fram gull. Gravingen består av å prøve å løse proof-of-work-oppgaven beskrevet ovenfor. Den løses ved å utføre en hash-operasjon på en del av data i en Bitcoin-blokk. Graverne bruker spesialkonstruerte datamaskiner til dette. Det er kraftige maskiner som er laget kun for å utføre den spesielle hash-metoden brukt i Bitcoin (den kalles SHA-256). Programvaren i Bitcoin bestemmer automatisk hvor vanskelig oppgaven til en hver tid skal være. Målet er at en ny blokk skal lagres på Bitcoin-blokkjeden hvert 10. minutt. Dersom mange deltar i konkurransen, vil det føre til at PoW-svarene blir funnet raskere, og det blir mindre enn 10 minutter mellom hver blokk. Da justeres vanskegraden opp slik at det tar lenger tid å finne et korrekt svar. Og dersom det blir mindre konkurranse om PoW, vil det ta lenger tid enn 10 minutter mellom hver blokk og vanskegraden lettes på. Vanske er altså
Konsensus-metode
I et likemannsnettverk (peer-to-peer) uten en sentral leder er det en stor utfordring å bli enig om tilstanden i nettverket. Måten å komme fram til en slik enighet kalles konsensus-metoden. I Bitcoin og mange andre åpne blokkjeder er PoW en viktig del av konsensus-metoden. I kontrollerte blokkjeder er konsensus-metoden basert på andre metoder enn PoW.