Jaetun tilikirjan teknologia on digitaalisen tiedon tallennusmuoto, jonka tarkoituksena on luoda nopeampia ja turvallisempia tapoja lähettää, vastaanottaa, seurata ja suorittaa liiketoimia. Lohkoketju on tunnetuin jaetun tilikirjan teknologian muoto. Se käyttää hajautettua arkkitehtuuria, jossa ei tarvita luotettavia välikäsiä. Kaikkien lohkoketjuun osallistujien on validoitava kaikki transaktioon liittyvät tiedot, myös sen alkuperä. Kun tiedot on validoitu, ne salataan ja tallennetaan uuteen lohkoon. Kopio salatuista tiedoista sisällytetään myös seuraavaan lohkoon, joka muodostaa linkin ketjussa. Kun tiedot on lisätty lohkoon, niitä ei voi koskaan poistaa, joten osallistujat voivat tarkistaa koko tapahtumahistorian. Lohkoketjun idea syntyi tarpeesta löytää keino turvata digitaaliset valuutat kopiointiriskiltä. Tämä johti maailman ensimmäisen kryptovaluutan, Bitcoinin, luomiseen. Se käyttää vahvaa salausta, jotta verkkomaksut voidaan lähettää suoraan osapuolelta toiselle menemättä rahoituslaitoksen kautta.

Kuvaus
 

Lohkoketju on tietynlainen jaetun tilikirjan teknologia, jossa kaikilla verkkoon osallistuvilla tietokoneilla (solmuilla) on identtinen kopio tilikirjasta (joka on pohjimmiltaan tietokanta tapahtumista). Aina kun tilikirjaan lisätään uusi tapahtuma, kirjaus kyseisestä tapahtumasta ilmestyy myös jokaisen osallistujan kopioon. Lohkoketjun hajautettu arkkitehtuuri tarkoittaa, että sen lisäksi, että jokainen järjestelmän solmu pitää reaaliaikaisia kopioita tilikirjasta, se myös tarkistaa jokaisen tapahtuvan transaktion ennen kuin se voidaan lisätä uutena kirjauksena. Lohkoketju ei siis ole riippuvainen yhdestä ainoasta sisäisestä tai ulkoisesta tahosta, joka validoi, valvoo tai tarkistaa transaktioita tai muuttaa tietoja, sillä verkko hoitaa tämän kaiken. Näillä ominaisuuksilla varmistetaan kaikkien lohkoketjussa olevien tietojen yhdenmukaisuus. Koska kaikki lohkoketjuun tallennetut tiedot ovat alusta alkaen kaikkien saatavilla, aiemmat tapahtumat voidaan myös helposti tarkistaa ja jäljittää.

Termi ”lohkoketju” tulee sanojen ”lohko” ja ”ketju” yhdistelmästä:

• lohko on transaktion kirjaus (esim. fyysisen omaisuuden siirto verkoston yhdeltä osallistujalta toiselle) ja
• ketju on infrastruktuuri, joka yhdistää lohkot toisiinsa.

Ketjun toiminta perustuu tiivisteeseen, joka on algoritmi, joka salaa transaktiotiedot muuttamalla ne kirjaimista ja numeroista koostuvaksi kiinteän pituuden merkkijonoksi. Tiivisteen käyttö on peruuttamaton, mikä tarkoittaa, että sitä ei periaatteessa voi purkaa. Kun uusi transaktio on varmennettu, tiedot tiivistetään. Jokainen uusi lohko sisältää oman yksilöllisen tiivisteensä ja edellisen lohkon yksilöllisen tiivisteen, joka yhdistää nämä kaksi lohkoa toisiinsa ja muodostaa ketjun linkit. Näin lohkoketjun väärentäminen on helppo paljastaa, sillä väärentäjän olisi jälkiensä peittämiseksi muutettava seuraavan lohkon tiivistettä ja sitä seuraavan lohkon tiivistettä ja sitä seuraavan lohkon tiivistettä ja sitä seuraavan lohkon tiivistettä ja niin edelleen. Sitä ei tarvitsisi tehdä vain yhdessä tilikirjassa, vaan kaikissa tilikirjoissa kaikissa lohkoketjuun liitetyissä solmuissa.

Lohkoketjujärjestelmät luokitellaan saatavuuden (julkinen tai yksityinen) ja muokattavuuden (käyttöoikeuspohjainen tai käyttöoikeutta käyttämätön) mukaan.

• Julkisissa käyttöoikeutta käyttämättömissä lohkoketjuissa kuka tahansa voi osallistua verkkoon ja lukea ja kirjoittaa tietoja ilman lupaa. Nämä lohkoketjut ovat luonnostaan läpinäkyviä, sillä kaikkien verkossa tapahtuvien toimien on oltava kaikkien osallistujien validoimia ja näkyvissä. Toimintaa, joka ei ole kaikkien osallistujien nähtävissä, ei voida validoida asianmukaisesti. Julkisissa käyttöoikeuspohjaisissa varustetuissa lohkoketjuissa kuka tahansa voi lukea tietoja, mutta vain valitut osallistujat voivat kirjoittaa niitä.
• Yksityisissä lohkoketjuissa tarvitaan lupa liittyä verkkoon ja osallistua siihen. Osallistujille voidaan antaa luku- ja kirjoitusoikeuksien yhdistelmä. Mahdollisuus antaa erilaisia oikeuksia verkon osallistujille on erityisen hyödyllinen terveydenhuollon kaltaisissa yhteyksissä, joissa tietyt toiminnot ja tiedot on pidettävä yksityisinä mutta joissa osallistujat hyötyvät jaetun infrastruktuurin turvallisuudesta.

Käyttökohteet
 

Vaikka lohkoketju on vielä melko uusi teknologia, joitakin ratkaisuja käytetään jo väärentämisen torjuntaan. Tällaisten ratkaisujen avulla yritykset voivat muun muassa luoda omia tuotetunnuksiaan ja valvoa omia toimitusketjujaan. Lohkoketjun käyttämiseen väärennösten torjunnassa ei ole olemassa yhtä standardia, mutta esimerkkejä löytyy esimerkiksi ylellisyystavaroiden, timanttien, maatalouselintarvikkeiden, elektroniikan ja lääkkeiden aloilta.

Toteutus
 

Jotta saisit käsityksen siitä, miten lohkoketju voitaisiin toteuttaa käytännössä, tässä on esimerkki siitä, miten sitä käytettäisiin lääkkeiden toimitusketjun turvaamiseen.

• Ketjun osallistujat ovat valmistaja, pakkaaja, tukkumyyjä, jakelija, lääkäri jne. Osallistuja voi olla laite, henkilö tai yhteisö. Kullekin osallistujalle annetaan avain, joka kuvaa hänen toimintaansa verkossa. Osallistujien alkuperäiset henkilöllisyydet ovat salaisia, ja heidät tunnetaan vain näillä avaimilla: ”valmistaja”, ”pakkaaja” jne.
• Lääkkeet ovat ketjun ”omaisuuseriä”. Jokaiselle lääkkeelle annetaan yksilöllinen avain (tai tiiviste). Lääkkeen tunnus on liitetty siihen QR-koodin muodossa.
• Transaktiotietojen tallentamista varten on valittava tietty lohkoketjuverkko. Bitcoin-lohkoketju (edelläkävijäverkko), Ethereum, Hyperledger ja BigchainDB ovat esimerkkejä markkinoilla olevista verkoista.
• Kaikki tarvittavat transaktiot tallennetaan lohkoketjuun. Kun tietyn transaktion tiedot on kerran syötetty lohkoketjuun, niitä ei voi koskaan muuttaa.
• Osallistujat käyttävät mobiilisovellusta transaktioiden tekemiseen lohkoketjun kautta.
• Kun uutta lääkettä valmistetaan, valmistaja luo sille yksilöllisen tiivisteen (yksilöllisen tunnisteen). Lääke rekisteröidään lohkoketjuun. Sitä pidetään digitaalisena omaisuuseränä lohkoketjuverkossa, ja sen tiivistettä käytetään sen jäljittämiseen missä tahansa vaiheessa tai minä tahansa ajankohtana koko verkossa.
• Lääkkeen omistus voidaan helposti siirtää toiselle osallistujalle mobiilisovelluksen avulla. Mahdollisia skenaarioita ovat seuraavat:
  • tukkumyyjä ostaa lääkkeen valmistajalta – valmistaja siirtää lääkkeen fyysisesti tukkumyyjälle ja siirtotransaktio rekisteröidään samanaikaisesti lohkoketjuun
  • tukkumyyjä myy lääkkeen toiselle tukkumyyjälle, jakelijalle tai apteekille – sama siirto- ja rekisteröintiprosessi
  • lääkäri ostaa lääkkeen apteekista – lääkäri saa sovelluksen avulla lääkkeen tunnisteen ja seuraamalla lääkkeen matkaa lohkoketjussa valmistajalta apteekkiin hän voi nähdä, onko lääke aito vai väärennös:
    • jos lääke on aito, sen koko tuotehistoria näytetään
    • jos se on väärennös, mitään tietoja ei näytetä.

Kustannukset
 

Tuotantomittakaavan kaupallisen lohkoketjuratkaisun perustamiseen liittyvien yleisten kustannusten määrittäminen ei ole helppoa, sillä kukin ratkaisu on hyvin yksilöllinen ja vaihtelee sen toteuttamisolosuhteiden ja -laajuuden mukaan. Tärkeimmät kustannuksiin vaikuttavat tekijät ovat käytettävän lohkoketjuverkon tyyppi (julkinen tai yksityinen) sekä transaktioiden määrä ja koko. On myös syytä pitää mielessä, että lohkoketjuratkaisut vaativat huomattavan määrän energiaa prosessointinopeuden ja suorituskyvyn ylläpitämiseen ja ovat siten paljon energiaintensiivisempiä kuin keskitetyt vertaisverkot.

Lohkoketjut säästävät kuitenkin rahaa muilla osa-alueilla. Koska lohkoketjupohjaiset ratkaisut tarjoavat tapoja sopimusten ja maksujen sujuvaan ja turvalliseen toteuttamiseen ilman kolmansien osapuolten osallistumista, ne poistavat nykyisiin fyysisiin sopimus- ja maksumenettelyihin liittyvät kolmannen osapuolen suorittamat todentamis- ja transaktiokustannukset.