בלוקצ'יין היא תוכנת קוד פתוח, המאפשרת תקשורת אנונימית של עמית לעמית, והיא מבצעת פעולות חישוב מתמטיות ללא מגע יד אדם.
הבלוקצ׳יין משמש את הבסיס הטכנולוגי לפעולה תקינה של פרוטוקול מטבע הביטקוין, כלומר – זו מערכת אחידה של כללים שנהגתה במיוחד כדי לאפשר טרנזאקציות כלכליות בטוחות ואמינות בהיקף גלובלי. השימוש הראשון בבלוקציין היה בהשקת מטבע הביטקוין בשנת 2008.
לבלוקצ'יין ישנם מספר יתרונות. ראשית, הוא מבטיח שהכסף יגיע ליעדו. אין אפשרות לבטל את העסקה (כמו יכולת לבטל צ'קים שניתנו מראש). יתרון שני, התיעוד בבלוקציין אינו מאפשר להשתמש בכסף פעמיים. לא ניתן להעביר את אותו ביטקויין פעמיים במקביל וכך לגרום להונאה. יתרונות אלו בעצם מאפשרים לוותר על גופי חברות האשראי, הבנקים והמדינה שהם עד כה היו אחראים לביטחון זה.
בניגוד לתקשורת אינטרנטית רגילה, שבה מידע נשמר ומקודד בשרתים מרכזיים ומהם מופץ הלאה, בלוקצ'יין היא תוכנה מבוזרת, המתעדכנת בזמן אמת באלפי מחשבים שבהם היא מותקנת. העיקרון המנחה הוא שקיפות טוטאלית: כל הפעולות הנעשות דרך התוכנה נרשמות על גבי ספר דיגיטאלי פומבי, הנגיש לכל המחשבים המחוברים לרשת בכל העולם. הכול רואים את הכול והכול מפקחים על הכול, בעת ובעונה אחת, כך שאין נקודת כשל מרכזית אחת ואין צורך לסמוך על גורם שלישי או על מתווך כלשהו כדי לדעת בוודאות מוחלטת שהטרנזאקציות הושלמו והסכומים אכן הגיעו ליעדם. כל מחשב המחובר לרשת הבלוקצ׳יין נקרא צומת, וכל המחשבים יחד נקראים צמתים (Nodes). המונח צומת מתייחס למחשב המחובר לרשת הבלוקצ׳יין באמצעות לקוח שמבצע את משימת האימות וההעברה מחדש של עסקאות. המחשב מקבל עותק של הבלוקצ'יין אשר יורד באופן אוטומטי כאשר המחשב מצטרף לרשת. כל צומת הופך למנהל של הבלוקצ׳יין עם ההצטרפות, ובמובן זה הרשת מבוזרת.
בלוק –
למונח 'בלוק' (block) שבשם בלוקצ'יין ישנם שני מובנים – פעולת ייצור מצד אחד ופעולת רישום או תיעוד מצד שני – וחשוב להסביר את שניהם.
פעולת ייצור הביטקוין נקראת, כאמור, כרייה. במקום בנק ישראל המדפיס שטרות של כסף, את הביטקוין כורים. אפשר לדמיין האנגר גדול ובו מדפים עמוסים בכונני מחשב בעלי עוצמה גבוהה שתפקידם לכרות מטבעות ביטקוין. מחשבים אלו מכוּנים "מיינרים" (miners) או "כורים". כל בלוק מכיל מספר מטבעות , ואלו מוגנים על־ידי צופן מורכב. כדי לקבל מטבע יש לפצח את הצופן, שהוא חישוב מתמטי מורכב. המיינרים מפעילים כוח חישוב אדיר כדי לפצח את הצופן, כשהמחשב הראשון שמפצח אותו מקבל את מטבעות הביטקוין הנמצאים בבלוק.
אותם מיינרים הם למעשה הרשות המבצעת של פרוטוקול הביטקוין. מחשב בודד איננו יכול לפצח קוד, עקב הצורך בכוח מִחשובי רב כפי שצוין לעיל. בכל בלוק בשרשרת הבלוקים יש מספר מוגבל של מטבעות ביטקוין – למשל, 12 מטבעות – ובסוף הרשימה פתרון הקוד שפוצח. הפתרון חותם את הבלוק ואז עוברים לבלוק הבא, עד שיחולק מטבע הביטקוין האחרון מתוך 21 מיליון המטבעות.
המשמעות הנוספת של 'בלוק' היא תיעוד בזמן אמת של כל הטרנזאקציות הכספיות בין עמיתים, שנרשמו על גבי הספר הפומבי במהלך עשר הדקות שחלפו מאז 'נפתר' הבלוק הקודם.
האופי הבלתי ניתן לשינוי של ספריית הבלוקציין מושרש בצבירת עסקאות עם חותמת זמן לבלוקים בעלי רצף לינארי. היכולת ליצור את הבלוקים היא זו שמאפשרת ליצור קשרים בין עסקאות- "chain" לכל בלוק יש שארית (hash) קריפטוגרפית ייחודית מהבלוק שלפניו, תפקיד השארית (Cryptographic Hash) היא אימות הנתונים בבלוק. תכונת אבטחה זו היא התכונה האטרקטיבית ביותר של הבלוקציין.
בלוקצ'יין מתעדת כל העברה כספית ברשת ו"חותמת" עליה. בכל העברה כותבת הבלוקצ'יין את שם המטבע שזה עתה נוצר, והחתימה היא הוכחת הפתרון של הצופן שהוביל לכרייה. כל עשר דקות מתעדכן הרישום (זאת משום שפרק הזמן המוערך לפתירת צופן הוא עשר דקות). המבנה של בלוקצ'יין מונע הונאה ותורם לאמינותה- אי־אפשר לשנות את המתועד בבלוקצ'יין. מכיוון שהמידע משותף ומופץ במלואו בין כל כך הרבה מחשבים, לא ניתן לשלוט בו על ידי גורם אחד יחיד, ולפיכך אין למערכת נקודת גישה יחידה בה האקר או כוח חיצוני אחר יכול להפריע או להשחית את המידע בשרשרת. שיטת ההגנה של המידע בבלוקציין הוא השימוש ההמוני, כל המשתתפים אחראים על המידע (בניגוד למערכת הבנק שרק מערכת אחת אחראית על הרישום). לא יתכן שינוי המידע על ידי יחיד, שינוי יחידת מידע בבלוקצ'יין פירושה שימוש בכמות אדירה של כוח מחשוב כדי לעקוף את הרשת כולה. טכנולוגיית בלוקצ'יין מאפשרת אפוא להפיץ מידע דיגיטלי אך לא לשנותו באופן חד צדדי.
כיוון שאת כל עבירות הביטקוין בעולם כולו מרכזת בלוקצ'יין, היא למעשה מעין ספר עסקאות, ומכאן שמה – Blockchain, דהיינו: שרשרת בלוקים. הרעיון המרכזי הוא יצירת מערכת ניהול עסקאות כספיות ללא גורם מרכזי מנהל. במקום מנהלת יש לנו מעין "ספר בלוקים" – שרשרת הבלוקצ'יין. במטבע הביטקוין נעשה לראשונה שימוש בטכנולוגית הבלוקצ'יין.
איך זה קורה? אנשים שונים ממחשבים שונים בונים מעין סולם דיגיטאלי של טרנזאקציות (העברות), הכולל נתונים מוצפנים. העסקאות מתווספות בסדר כרונולוגי, ויוצרות "שרשרת" של בלוקים. המידע המוחזק באותה רשת מבוזרת מתעדכן ומתואם ללא הרף. אחת לכמה זמן נכתבים הנתונים בספר הבלוקים, החשוף לכול. וכך המידע על כל העברה כתוב בצורה מוצפנת – ללא שמות או נתוני זיהוי. הדבר דומה ליומן פעולות – כל מי שעושה פעולה בביטקוין רושם ביומן את מספר הביטקוין ואת הפעולה שעשה בו – העביר, מכר, קנה או כרה ביטקוין חדש.
העיקרון של בלוקצ'יין הוא פשוט: המרה של הסכמים משפת המקור לשפה דיגיטלית, שהיא מעין שפת קוד בינלאומית. לדוגמא: אם אעביר מסמך דרך בלוקצ'יין מישראל לכתובת בארצות־הברית, הטכנולוגיה תצפין אותו לשפת קוד ואחר־כך תמיר אותו למסמך המקורי כשיגיע ליעדו. בביטקוין העברה אנונימית מתאפשרת באמצעות בלוקצ'יין, שמצפינה את הדרך מארנק לארנק בכך שמי שיתחקה אחרי העברה של ביטקוין יתקל בעשרות עסקאות דמה, זאת כדי ליצור בלבול ולמנוע את חשיפתם של המשתמשים במטבע. ספר הבלוקים מאפשר שקיפות מלאה במסחר: כל מי שקונה ביטקוין יכול להוריד מהאינטרנט את "ספר הבלוקים" ולראות את כל ההיסטוריה של המטבע שקנה, לפי מספר הצופן של המטבע – לכל ביטקוין יש קוד משלו.
ניתן להסביר את ההיגיון שמאחורי הבלוקציין באמצעות בעיית "הגנרלים הביזנטיים" המוזכרת במאמרה של קרול גופרת' (Carol Goforth). דילמת הגנרלים שמציגה את הבעייתיות בתקשורת על גבי ערוץ לא אמין בתחום החישוב המבוזר. גופרת' תיארה את הבעיה באופן הבא: נניח שבעולם שלפני התקשורת הסלולרית, מספר פלוגות צבא מקיפות טירה שברצונם לכבוש. הפלוגות מפוזרות ועל הגנרל של כל קבוצה לשלוח הודעות בין הקבוצות השונות כדי להעביר את זמן ההתקפה. הנחת המוצא היא שהגנרלים מטבעם שאפתניים ובוגדניים ולכן יתכנו בוגדים בקרב הגנרלים. הבוגד הפחדן- לא יגיב ולא ימסור הודעות; הבוגד השחצן- יעביר הודעות שקריות. הבוגדים עלולים לגרום לפיצול הכוחות בשל הודעות סותרות ולהפסד בקרב (לדוגמא יכול להיווצר מצב לפיו רק שתי פלוגות מתוך עשר יצאו לקרב ויושמדו).
כיצד ניתן להבטיח התקפה מתואמת בין המשתתפים? בתורת המשחקים בעיית הגנרלים הביזנטיים היא הוכחה לכך שאין פתרון לבעיית האמון. אך קיימות מספר הצעות לפתרון. אחת, על ידי צד שלישי אמין על כולם- תפקיד אותו גילמו הממשלות והבנקים בעסקאות פיננסיות. יחד עם זאת, צד שלישי אינו מספק מענה אמיתי מכיוון שתמיד עומדת האפשרות שהצד השלישי יהפוך לבלתי אמין בעצמו. פתרון אחר, הוא יצירת חתימה שאינה ניתנת לזיוף. חתימות דיגיטאליות קיימות זמן מה והטכנולוגיה הדיגיטאלית מאפשרת אותן. המטבעות המבוזרים המבוססים על טכנולוגיית הבלוקציין, נותנים מענה טוב יותר לבעיית האמון מאשר החתימה הדיגיטלית. בבלוקציין, אין דרך להתקדם בבטחה אלא אם כן כל המשתתפים ברשת פועלים באותה דרך ומיודעים בכל רגע על כל החלטה או צעד של האחר.
ביטקוין, אשר פותח על ידי אדם או קבוצת אנשים המכונה סאטושי נקמוטו, הצליח לפתור את בעיית הגנרלים על ידי המצאת פרוטוקול הוכחת עבודה PoW- Proof-of-Work Protocol. פרוטוקול זה פועל באופן הבא: עסקה מדווחת לרשת, באותה נקודת זמן, כל מחשב המחובר לרשת (צומת), בוחן את הרישום בספר כדי להבטיח שהעסקה לגיטימית (כלומר האם עולה מהרישום בספר שלמעביר יש את מטבעות הביטקוין המוצעים להעברה). ברגע שהעסקה מתקבלת כלגיטימית, היא הופכת לחלק מהעסקאות המצטברות המהוות בלוק בשרשרת. כדי להתווסף לשרשרת, על הצמתים (המחשבים המחוברים) לפתור חידה או בעיה מתמטית, המכונה הוכחת עבודה – proof of work. צמתים שפותרים את החידה הם כורים miners)) וכורים הפותרים בהצלחה את החידה שולחים את הפתרון לרשת לצורך אימות. באימות, בלוק זה הופך לחלק מהשרשרת, והכורה מתוגמל בביטקוין על "העבודה" בפתרון החידה.
מנגנון הוכחת העבודה, פתר בהצלחה את בעיית הגנרל הביזנטי, בכך שהמחשבים נמצאים בתקשורת P2P ("גנרל לגנרל" בטרמינולוגיה ביזנטית) מתמדת וכל שינוי מסונכרן בין כולם. הבלוקצ'יין נחשבת למערכת "נטולת אמון" (trustless), ולכך כמה יתרונות: ראשית, אין צורך לתת אמון בצד שלישי – למשל בנק או חברת אשראי – כדי שהחליפין יצאו לפועל. זאת מכיוון שהחליפין גלויים, מתעדכנים אוטומטית בכל מחשב שבו הותקן ספר הבלוקים, ולא ניתן לשנות או למחוק את הרשום בו.
טכנולוגיות מבוזרות, משמשות כיום גם לצורכי הצפנה ברשת של מבצעי עבירות. ובאשר לשימוש בהן ולחקירת המשטרה ורשויות האכיפה ברשת עולות שאלות חשובות ומשמעותיות בדבר הזכות לפרטיות וזכויות הגנה על הנאשמים. על סוגיות רבות בתחום ההצפנה ברשת, טרם נדרש בית המשפט בישראל וזהו תחום חדש ומתפתח בספרות ובפסיקה בישראל ובעולם בכלל.
