Η τεχνολογία κατανεμημένου καθολικού είναι μια μορφή αποθήκευσης ψηφιακών δεδομένων που αποσκοπεί στη δημιουργία ταχύτερων και ασφαλέστερων τρόπων μετάδοσης, λήψης, παρακολούθησης και εκτέλεσης συναλλαγών. Η αλυσίδα συστοιχιών (blockchain) είναι η πιο διάσημη μορφή τεχνολογίας κατανεμημένου καθολικού. Χρησιμοποιεί μια αποκεντρωμένη αρχιτεκτονική, χωρίς να χρειάζεται αξιόπιστους μεσάζοντες. Όλα τα δεδομένα που σχετίζονται με μια συναλλαγή, συμπεριλαμβανομένης της προέλευσής της, πρέπει να επικυρώνονται από όλους τους συμμετέχοντες στην αλυσίδα συστοιχιών. Μόλις επικυρωθούν, τα δεδομένα της συναλλαγής κρυπτογραφούνται και αποθηκεύονται σε ένα νέο τμήμα. Ένα αντίγραφο των κρυπτογραφημένων δεδομένων περιλαμβάνεται επίσης στο επόμενο τμήμα, αποτελώντας τον κρίκο της αλυσίδας. Μόλις τα δεδομένα προστεθούν σε ένα τμήμα, δεν μπορούν ποτέ να διαγραφούν, επιτρέποντας στους συμμετέχοντες να επαληθεύουν ολόκληρο το ιστορικό μιας συναλλαγής. Η ιδέα πίσω από την αλυσίδα συστοιχιών προήλθε από την ανάγκη να βρεθεί ένας τρόπος να διασφαλιστούν τα ψηφιακά νομίσματα από τον κίνδυνο αντιγραφής. Αυτό οδήγησε στη δημιουργία του Μπιτκόιν, του πρώτου «κρυπτονομίσματος» στον κόσμο, το οποίο χρησιμοποιεί ισχυρή κρυπτογραφία για να επιτρέπει την αποστολή ηλεκτρονικών πληρωμών απευθείας από το ένα μέρος στο άλλο χωρίς να περνάει από χρηματοπιστωτικό ίδρυμα.

Περιγραφή
 

Η αλυσίδα συστοιχιών είναι ένα είδος τεχνολογίας «κατανεμημένου καθολικού», όπου όλοι οι υπολογιστές που συμμετέχουν στο δίκτυο (κόμβοι) διαθέτουν ένα πανομοιότυπο αντίγραφο του καθολικού (το οποίο είναι ουσιαστικά μια βάση δεδομένων των συναλλαγών). Κάθε φορά που προστίθεται μια νέα συναλλαγή στο καθολικό, η εγγραφή της συναλλαγής αυτής εμφανίζεται και στο αντίγραφο κάθε συμμετέχοντα. Η αποκεντρωμένη αρχιτεκτονική της αλυσίδας συστοιχιών σημαίνει ότι, εκτός από την τήρηση σε πραγματικό χρόνο διπλών αντιγράφων του καθολικού, κάθε κόμβος του συστήματος επαληθεύει επίσης κάθε συναλλαγή που πραγματοποιείται πριν αυτή προστεθεί ως νέα εγγραφή. Ως εκ τούτου, η αλυσίδα συστοιχιών δεν εξαρτάται από μία μόνο εσωτερική ή εξωτερική οντότητα για την επικύρωση, την παρακολούθηση ή τον έλεγχο των συναλλαγών ή την αλλαγή των δεδομένων – όλα αυτά γίνονται από το δίκτυο. Αυτά τα χαρακτηριστικά διασφαλίζουν τη συνοχή όλων των υφιστάμενων δεδομένων σε μια αλυσίδα συστοιχιών. Επιπλέον, καθώς όλα τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα σε μια αλυσίδα συστοιχιών είναι διαθέσιμα σε όλους από την αρχή, οι προηγούμενες συναλλαγές μπορούν εύκολα να ελεγχθούν και να εντοπιστούν.

Ο όρος «blockchain» προέρχεται από τον συνδυασμό των λέξεων «block» (συστοιχίες) και «chain» (αλυσίδα), όπου:

• ένα τμήμα είναι η καταγραφή μιας συναλλαγής (π.χ. η μεταφορά φυσικών περιουσιακών στοιχείων από έναν συμμετέχοντα του δικτύου σε έναν άλλο) και
• η αλυσίδα είναι η υποδομή που συνδέει τα τμήματα μεταξύ τους.

Το στοιχείο της αλυσίδας λειτουργεί μέσω μιας συνάρτησης «κατακερματισμού» - ενός αλγορίθμου που κρυπτογραφεί τα δεδομένα της συναλλαγής μετατρέποντάς τα σε μια ακολουθία γραμμάτων και αριθμών σταθερού μήκους. Η συνάρτηση κατακερματισμού είναι μη αναστρέψιμη, που σημαίνει ότι ουσιαστικά δεν μπορεί να αποκρυπτογραφηθεί. Μόλις επαληθευτεί μια νέα συναλλαγή, τα δεδομένα κατακερματίζονται. Κάθε νέο τμήμα περιέχει τον δικό του μοναδικό κατακερματισμό και τον μοναδικό κατακερματισμό του προηγούμενου τμήματος, συνδέοντας τα δύο μαζί και δημιουργώντας τους κρίκους της αλυσίδας. Αυτό καθιστά εύκολη την αποκάλυψη οποιασδήποτε παραποίησης σε μια αλυσίδα συστοιχιών, καθώς ο παραχαράκτης θα πρέπει να αλλάξει τον κατακερματισμό στο επόμενο τμήμα για να καλύψει τα ίχνη του, και στη συνέχεια τον κατακερματισμό στο επόμενο τμήμα μετά από αυτό, και στο επόμενο τμήμα μετά από αυτό, και ούτω καθεξής. Και δεν θα έπρεπε να το κάνει αυτό σε ένα μόνο καθολικό, αλλά σε όλα τα καθολικά σε όλους τους κόμβους που είναι συνδεδεμένοι στην αλυσίδα συστοιχιών.

Τα συστήματα αλυσίδας συστοιχιών ταξινομούνται ανάλογα με την προσβασιμότητα (δημόσια ή ιδιωτικά) και τη δυνατότητα επεξεργασίας (με άδεια ή χωρίς άδεια).

• Στις δημόσιες αλυσίδες συστοιχιών χωρίς άδεια, οποιοσδήποτε μπορεί να συμμετέχει στο δίκτυο και να διαβάζει και να γράφει τα δεδομένα χωρίς να χρειάζεται άδεια. Αυτές οι αλυσίδες συστοιχιών είναι εγγενώς διαφανείς, καθώς όλες οι ενέργειες στο δίκτυο πρέπει να επικυρώνονται από όλους τους συμμετέχοντες και να είναι ορατές σε αυτούς. Κάθε ενέργεια που δεν είναι ορατή σε όλους τους συμμετέχοντες δεν μπορεί να επικυρωθεί σωστά. Στις αλυσίδες συστοιχιών με δημόσια άδεια, οποιοσδήποτε μπορεί να διαβάσει τα δεδομένα, αλλά μόνο επιλεγμένοι συμμετέχοντες μπορούν να τα γράψουν.
• Στις ιδιωτικές αλυσίδες συστοιχιών, απαιτείται άδεια για την ένταξη και τη συμμετοχή στο δίκτυο. Στους συμμετέχοντες μπορεί να ανατεθεί ένας συνδυασμός δικαιωμάτων ανάγνωσης και εγγραφής. Αυτή η δυνατότητα ανάθεσης ποικίλων δικαιωμάτων στους συμμετέχοντες στο δίκτυο είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για πλαίσια όπως η υγειονομική περίθαλψη, όπου ορισμένες ενέργειες και πληροφορίες πρέπει να παραμείνουν ιδιωτικές, αλλά όπου οι συμμετέχοντες επωφελούνται από την ασφάλεια μιας κοινής υποδομής.

Χρήσεις
 

Παρόλο που η αλυσίδα συστοιχιών είναι ακόμη μια μάλλον νέα τεχνολογία, υπάρχουν ορισμένες λύσεις που χρησιμοποιούνται ήδη για την καταπολέμηση της παραχάραξης. Μεταξύ άλλων, οι λύσεις αυτές επιτρέπουν στις εταιρείες να δημιουργούν τις δικές τους ταυτότητες προϊόντων και να παρακολουθούν τις δικές τους αλυσίδες εφοδιασμού. Δεν υπάρχει ένα ενιαίο πρότυπο για τη χρήση της αλυσίδας συστοιχιών για την καταπολέμηση της παραχάραξης, αλλά παραδείγματα μπορούν να βρεθούν σε τομείς όπως τα είδη πολυτελείας, τα διαμάντια, τα γεωργικά προϊόντα, τα ηλεκτρονικά και τα φαρμακευτικά προϊόντα.

Εφαρμογή
 

Για να σας δώσουμε μια ιδέα για το πώς θα μπορούσε να εφαρμοστεί το blockchain στην πράξη, παραθέτουμε ένα παράδειγμα για το πώς θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ασφάλεια μιας φαρμακευτικής αλυσίδας εφοδιασμού.

• Οι συμμετέχοντες στην αλυσίδα είναι ο κατασκευαστής, ο συσκευαστής, ο χονδρέμπορος, ο διανομέας, ο γιατρός κ.λπ. Ένας συμμετέχων μπορεί να είναι μια συσκευή, ένα πρόσωπο ή μια οντότητα. Σε κάθε συμμετέχοντα ανατίθεται ένα κλειδί που δηλώνει τη συγκεκριμένη δραστηριότητά του στο δίκτυο. Οι αρχικές ταυτότητες των συμμετεχόντων αποκρύπτονται και είναι γνωστοί μόνο με αυτά τα κλειδιά – «κατασκευαστής», «συσκευαστής», κ.λπ.
• Τα φάρμακα είναι τα «περιουσιακά στοιχεία» στην αλυσίδα. Σε κάθε φάρμακο δίνεται ένα μοναδικό κλειδί (ή κατακερματισμός). Το αναγνωριστικό του φαρμάκου είναι προσαρτημένο σε αυτό με τη μορφή κώδικα QR.
• Πρέπει να επιλεγεί ένα συγκεκριμένο δίκτυο blockchain για την αποθήκευση των αρχείων συναλλαγών. Το Μπιτκόιν Blockchain (το πρωτοπόρο δίκτυο), το Ethereum, το Hyperledger και το BigchainDB είναι μερικά παραδείγματα δικτύων που είναι διαθέσιμα στην αγορά.
• Όλες οι απαιτούμενες συναλλαγές αποθηκεύονται στην αλυσίδα συστοιχιών. Από τη στιγμή που οι πληροφορίες για μια συγκεκριμένη συναλλαγή έχουν καταχωριστεί στην αλυσίδα συστοιχιών, δεν μπορούν ποτέ να αλλάξουν.
• Οι συμμετέχοντες χρησιμοποιούν μια εφαρμογή για κινητά για να πραγματοποιούν συναλλαγές μέσω της αλυσίδας συστοιχιών.
• Όταν παράγεται ένα νέο φάρμακο, ο κατασκευαστής δημιουργεί έναν μοναδικό κατακερματισμό που του αποδίδεται (ένα μοναδικό αναγνωριστικό). Το φάρμακο καταχωρίζεται στην αλυσίδα συστοιχιών. Θα θεωρηθεί ως ψηφιακό περιουσιακό στοιχείο στο δίκτυο blockchain και ο κατακερματισμός του θα χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό του σε οποιοδήποτε σημείο ή χρόνο σε όλο το δίκτυο.
• Η ιδιοκτησία του φαρμάκου μπορεί εύκολα να μεταβιβαστεί σε άλλον συμμετέχοντα μέσω μιας εφαρμογής για κινητά. Τα πιθανά σενάρια είναι τα εξής:
  • ο χονδρέμπορος αγοράζει το φάρμακο από τον κατασκευαστή – ο κατασκευαστής μεταβιβάζει φυσικά το φάρμακο στον χονδρέμπορο και ταυτόχρονα καταγράφεται μια συναλλαγή μεταβίβασης στην αλυσίδα συστοιχιών,
  • ο χονδρέμπορος πωλεί το φάρμακο σε άλλον χονδρέμπορο, διανομέα ή φαρμακείο – εφαρμόζεται η ίδια διαδικασία μεταφοράς και καταχώρισης,
  • ένας γιατρός αγοράζει το φάρμακο από το φαρμακείο – ο γιατρός θα χρησιμοποιήσει την εφαρμογή για να λάβει την ταυτότητα του φαρμάκου και, παρακολουθώντας τη διαδρομή του μέσω της αλυσίδας μπλοκ από τον κατασκευαστή στο φαρμακείο, θα είναι σε θέση να δει αν το φάρμακο είναι γνήσιο ή πλαστό:
    • αν το φάρμακο είναι γνήσιο, θα εμφανίζεται ολόκληρο το ιστορικό του προϊόντος,
    • αν είναι πλαστό, δεν θα εμφανίζεται κανένα αρχείο.

Κόστος
 

Ο προσδιορισμός του γενικού κόστους που συνεπάγεται η δημιουργία μιας εμπορικής λύσης αλυσίδας συστοιχιών σε κλίμακα παραγωγής δεν είναι εύκολος, καθώς κάθε λύση είναι πολύ συγκεκριμένη για το συγκεκριμένο πλαίσιο και την κλίμακα εφαρμογής. Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν το κόστος είναι ο τύπος του δικτύου αλυσίδας συστοιχιών που χρησιμοποιείται (δημόσιο ή ιδιωτικό) και ο όγκος και το μέγεθος των συναλλαγών. Αξίζει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι οι λύσεις blockchain απαιτούν σημαντική ποσότητα ενέργειας για να τροφοδοτήσουν τις ταχύτητες επεξεργασίας και τις επιδόσεις τους, και ως εκ τούτου είναι πολύ πιο ενεργοβόρες από τα κεντρικά ομότιμα δίκτυα.

Ωστόσο, οι αλυσίδες συστοιχιών εξοικονομούν χρήματα σε άλλους τομείς. Καθώς οι λύσεις που βασίζονται στην αλυσίδα συστοιχιών παρέχουν τρόπους για την ομαλή και ασφαλή εκτέλεση συμβάσεων και πληρωμών χωρίς τη συμμετοχή τρίτων, καταργούν την επαλήθευση από τρίτους και το κόστος συναλλαγών που συνδέεται με τις τρέχουσες φυσικές διαδικασίες σύναψης συμβάσεων και πληρωμών.