Architekturę rozproszonej bazy danych typu „blockchain” po raz pierwszy zaproponował twórca pierwszej cyfrowej waluty Satoshi Nakamoto w roku 2008. Sama waluta Bitcoin pojawiła się na rynku w styczniu 2009 roku. Bitcoin to pierwszy globalny system elektronicznych operacji handlowych (kupna, sprzedaży), u podstaw którego nie leży zaufanie do centralnej instytucji (w kontekście waluty taką instytucją jest Bank Centralny, odpowiedzialny między innymi za kreowanie pieniądza i kontrolę podaży pieniądza w gospodarce). Brak zaufania między użytkownikami systemu wyeliminowano, stosując kilka złożonych mechanizmów kryptograficznych takich jak: kryptograficzne funkcje skrótu (ang. hash), które pozwalają na ustalenie krótkich i łatwych do weryfikacji sygnatur dla dowolnie dużych zbiorów danych, podpis elektroniczny korzystający z kryptografii asymetrycznej, mechanizm budowania porozumienia (ang. consensus) między użytkownikami systemu oraz znacznik czasu [7].

Podstawowe cechy koncepcji blockchain to [1]:

• Oparcie o konsensus. Dodanie informacji do blockchaina jest możliwe tylko wówczas, gdy wszyscy uczestnicy sieci (lub ich określona liczba) potwierdzą poprawność informacji.

• Zabezpieczenie kryptograficzne. Tworzone bloki są łączone kryptograficznie w ciąg, co oznacza niezmienność rekordów blockchaina: nie da się usunąć ani zmienić informacji przechowywanych w bloku bez zmiany hasła bloku. Co więcej, blockchain eliminuje punkt podatności na awarię (SPOF). Jeżeli nawet padnie część sieci, blockchain nadal działa.

• Zapis chronologiczny, z podaniem godziny blockchain to ciąg bloków, przechowujących szeroki zakres informacji. Każdy blok jest powiązany z poprzednim, co tworzy ciąg chronologiczny danych umieszczonych w blockchainie.

• Forma cyfrowa. Wszystkie dane przechowywane w blockchainie mają formę cyfrową, co eliminuje konieczność sporządzania dokumentacji papierowej.

Podstawowe cechy technologii blockchain. Źródło: Deloitte, Technologia Blockchain i jej potencjał w podatkach, grudzień 2017

Podstawowym elementem mechanizmu blockchaina jest osiągnięcie przez użytkowników konsensusu w sprawie dodania informacji do bloku. Technologia ta przełamuje paradygmat konsensusu scentralizowanego, czyli oceny jakości informacji w systemie scentralizowanym.

Wiele osób uważa blockchain za technologię rządzoną zbiorem zasad. Jest to tylko część prawdy, bo blockchain można zmodyfikować i dopasować do potrzeb różnych firm i branż. Widać to wyraźnie, kiedy mówimy o osiąganiu konsensusu. Mechanizm ten gwarantuje, że dodany blok zawiera sprawdzone informacje.

Należy podkreślić, że kolejne bloki łączą się w nierozerwalny łańcuch, (co m.in. świadczy o nieodwracalnym charakterze transakcji w systemie. W praktyce oznacza to, że próba dokonania zmiany w jednym z bloków wymusiłaby ponowne zatwierdzenia wszystkich występujących po nim bloków.

Struktura łańcucha bloków. Źródło: Z. Zheng, S. Xie, H.N. Dai, H. Wang, Blockchain Challenges and Opportunities: A Survey, International Journal of Electric and Hybrid Vehicles, 01.2017 r., s. 4.

Istotą i jednoczenie największą zaletą rozwiązania blockchain (od strony funkcji, jakie spełnia) jest decentralizacja różnego rodzaju rejestrów danych. Co więcej, dzięki transparentności ww. rejestrów, osoby będące użytkownikami systemu typu blockchain, mają pełny wgląd w historię transakcji, co w połączeniu z zastosowaniem algorytmów konsensusu i narzędziami kryptograficznymi sprawia, że koncepcja blockchain staje się podstawą stabilnego i bezpiecznego systemu wymiany „wartości”. Wynika stąd, że w danym systemie można wyeliminować instytucję pośredniczącą, której nadrzędnym celem jest zapewnienie bezpieczeństwa systemu oraz kontrola poprawności zachodzących w nim zdarzeń. Do czasu pojawienia się pierwszego zastosowania koncepcji blockchain tj. systemu bitcoin, realizacja transakcji na dużą skalę, ponad granicami państw i pomiędzy ludźmi, którzy nie znają się wzajemnie, nie była możliwa. To właśnie możliwość bezpośredniej współpracy pomiędzy obcymi sobie jednostkami stanowi o przełomowym charakterze rozwiązania blockchain. Spektrum zastosowania tego rozwiązania jest bardzo szerokie.

Jednym z obszarów zastosowań są finanse. Blockchain na rynkach finansowych peer-to-peer znajduje zastosowanie np. w handelu różnego rodzaju aktywami, papierami dłużnymi itp. Z ankiety przeprowadzonej przez firmę IBM wynika, że 15 % banków oraz 14 % instytucji działających na rynkach finansowych planuje wprowadzenie rozwiązania blockchain w najbliższym roku, a 65 % (z 400 przebadanych) instytucji potwierdziło, że planuje implementację koncepcji blockchain w przeciągu najbliższych 3 lat [3].

Kolejnym obszarem jest bankowość. Chodzi tu przede wszystkim o ujednolicone bazy danych transakcji w systemach bankowych (co powinno się przełożyć na istotne przyspieszenie realizacji transakcji oraz zmniejszenie kosztów operacyjnych w bankowości). Ze względu na płynące korzyści banki upatrują szansę wdrożenia i testują technologię blockchain m.in. w następujących obszarach [11]:

• płatności,

• umowy, wnioski, kontrakty,

• aktualizacja danych o kliencie,

• procesy identyfikacji klientów (know your customer, KYC) oraz przeciwdziałanie praniu pieniędzy (anti money laundering, AML),

• finansowanie handlu,

• ubezpieczenia i polisy.

W Szwajcarii – w kraju związanym od zarania dziejów z bankowością, w lipcu 2017 roku dwa banki uruchomiły ekspozycję na kryptowaluty – Bitcoina i Ethereum. Natomiast w Singapurze Bank Centralny testuje nowego cyfrowego dolara, opartego na platformie Ethereum – nowej tokenicznej waluty narodowej. Także kraje takie jak Rosja czy Ukraina rozważają wprowadzenie swojej własnej narodowej wirtualnej waluty.

Szerokie zastosowanie technologii blockchain możliwe jest także w sektorze przedsiębiorstw, wskazać można tu przykładowo [2]:

• możliwości bliższej współpracy firm, w tym bliższej współpracy w ramach rozszerzonego łańcucha dostaw. Takie zastosowanie może przełożyć się na optymalizację kosztów w ramach łańcucha dostaw poprzez lepszą koordynację działań pomiędzy współpracującymi firmami,

• smart contracts – inteligentne umowy, czyli autonomiczne programy, których uruchomienie następuje automatycznie co tym samym stanowi gwarancję i nieodwracalność realizacji postanowień pomiędzy „stronami” kontraktu,

• otwarte sieci produkcji (ang. open production networks) – koncepcja pełnej transparentności w ramach całego łańcucha dostaw. Konsekwencje implementacji idei naukowców oznaczałyby pojawienie się potężnego narzędzia do weryfikacji kraju pochodzenia poszczególnych komponentów danego produktu (kontrola zmian na każdym etapie łańcucha dostaw), kontroli jakości itp. Szczególnym zastosowaniem wydają się być certyfikaty jakości,

• wsparcie dla systemów zarządzania.

Obszarem, którym może znaleźć zastosowanie blockchain jest medycyna, zwłaszcza w kontekście zapobiegania manipulacji wyników testów klinicznych. Zastosowanie technologii blockchain do kontroli procesu przeprowadzania testów klinicznych podniesie zaufanie do ich wyników wyeliminuje dopuszczanie leków o niskiej skuteczności klinicznej oraz niskim profilu bezpieczeństwa [6].

Integracja technologii blockchain i Internetu Rzeczy może przyczynić się do zwiększenia anonimowości aplikacji IoT. Z kolei wykorzystanie inteligentnych umów będących istotną częścią rozwiązania blockchain 2.0 przyczyni się do zwiększenia przewidywalności w Internecie Rzeczy. IBM przedstawił tzw. proof-of-concept dla nowego systemu ADEPT (ang. Autonomous Decentralized Peer-to-Peer Telemetry), który umożliwi budowę zdecentralizowanego Internetu Rzeczy [10].

W literaturze poświęconej koncepcji blockchain można znaleźć propozycję zastosowania łańcucha bloków do ochrony prywatności w aspekcie [12]:

1. praw własności do danych,

2. transparentności i audytowalności danych,

3. kontroli dostępu.

Koncepcję blockchain można również zastosować do zabezpieczenia praw własności intelektualnej w przypadku zakończenia aliansów strategicznych i fuzji.

Powszechne zastosowanie technologii blockchain możliwe jest także w usługach publicznych, np. przy potwierdzeniu praw własności w tym rejestracji budynków, ziemi, patentów itp. Rozwiązanie blockchain charakteryzuje się wysoką odpornością na manipulację danych zawartych w łańcuchu bloków, co ma fundamentalne znaczenie w kontekście wrażliwości danych przechowywanych w ww. rejestrach. Co więcej, rozwiązanie blockchain jest odporne na korupcję. Kolejnym obszarem są systemy zachęcające do używania „zielonych” technologii. Istnieją koncepcje rozwiązań systemów motywacyjnych (wynagradzanie producentów energii słonecznej) bazujących na rozwiązaniu blockchain. Ponadto rozwiązanie blockchain zarekomendowano jako narzędzie służące ochronie przed piractwem komputerowym oraz to, które wspiera ochronę przed cenzurą w internecie [5].

Obszarem, w którym technologia blockchain może znaleźć powszechne zastosowanie, jest administracja publiczna. Przykładem jest śledzenie podatków i składek, obieg elektronicznych faktur, elektroniczny rejestr ludności albo rejestrowanie samochodów za pośrednictwem elektronicznego systemu opartego na blockchain. Jednymi z pierwszych państw, które zaimplementowały system blockchain w administracji państwowej, są [9]:

• Rząd Gruzji używa blockchain do rejestracji tytułów własności gruntów. Dodatkowo Gruzińska Narodowa Agencja Rejestru Publicznego (NAPR) i Bitfury (dostawca technologii) postanowiły rozszerzyć współpracę o sprzedaż i zakup tytułów własności, hipotek, dzierżaw, nowe rejestracje tytułów własności gruntów, rozbiórki i usługi notarialne. System ma na celu zwiększyć przejrzystość tytułów własności, zmniejszyć częstość występowania oszustw i przynieść znaczne oszczędności czasu i kosztów w procesie rejestracji.

• Rząd Wielkiej Brytyjski rozpoczął próbę wykorzystania technologii blockchain w Departamencie Pracy i Emerytur. Dzięki temu wnioskodawcy mogą korzystać z mobilnej aplikacji w celu otrzymywania i wypłaty świadczeń opieki społecznej, a transakcje te rejestrowane są w technologii DLT (za zgodą obywateli) w celu wsparcia zarządzania finansowego. System ten ma pomóc w takich obszarach, jak zmniejszenie oszustw związanych z wypłatami świadczeń opieki społecznej, ochronę infrastruktury krytycznej i rejestrowanie aktywów. Dodatkowo technologia Blockchain-As-A-Service została udostępniona agencjom rządowym w celu jej zakupu za pośrednictwem cyfrowego rynku rządu brytyjskiego. Dzięki tej usłudze agencje rządowe mają swobodę eksperymentowania, budowania i wdrażania usług cyfrowych opartych na technologii rozproszonej księgi.

• Rząd Estonii jest uważany za pioniera w zakresie wykorzystywania technologii blockchain w infrastrukturze publicznej. Aż 94% obywateli Estonii posiada cyfrowe dowody tożsamości, ponadto Estończycy mogą korzystać z serwisu E-stonia, który umożliwia im dostęp do różnych usług publicznych m.in. i-Voting, e-Tax Board, e-Business, e-Banking, e-Ticket czy e-School. Dzięki platformie blockchain obywatele mogą zweryfikować integralność zapisów przechowywanych w rządowych bazach danych i kontrolować, kto ma do nich dostęp. Oszczędności wynikające z wprowadzenia tego systemu wynoszą 2% PKB.

• Dubaj powołał radę składającą się z członków z sektora publicznego i prywatnego do zbadania obecnych i przyszłych zastosowań blockchain. Rada ta wyodrębniła siedem obszarów, w których chce wykorzystać tą technologie, są to: rejestry zdrowia, handel diamentami, przenoszenie tytułów własności, rejestracja przedsiębiorstw, cyfrowe testamenty, turystyka i żegluga. Do 2020 roku wszystkie rządowe dokumenty mają być zabezpieczone technologią blockchain. Oszacowano, że każdego roku system ten ma możliwość zaoszczędzenia 25,1 milionów godzin wydajności gospodarczej.

Także Polska jest jednym z krajów, który pracuje nad wdrożeniem technologii blockchain w administracji państwowej. Prowadzony przez Ministerstwo Cyfryzacji projekt Od papierowej do cyfrowej Polski. Prace realizowane są w ramach 13 strumieni: Cyfrowe Usługi Publiczne, Cyfrowa Tożsamość, Zwiększenie Obrotu Bezgotówkowego, Schematu Krajowego, e-Faktura i e-Paragon, e-Daniny i e-Świadczenia, e-Zdrowie, e-Sprawozdawczość, Blockchain i Kryptowaluty, e-Skrzynka i e-Doręczenie, e-Transport i e-Przepływy towarów, Architektura IT, Cyberbezpieczeństwo. Projekt ten przyniesie wiele korzyści zarówno obywatelom, przedsiębiorstwom jak i polskiej gospodarce [8].

Podsumowując, z przytoczonych przykładów wynika, że zainteresowanie technologią blockchain jest już praktyką powszechną. Praktycznie we wszystkich państwach świata trwają prace nad rozwijaniem oraz implementacją tej technologii. Technologia blockchain daje możliwość rządom jak i władzom regionalnym wprowadzić wiele usprawnień takich jak [4]:

• niższe koszty operacyjne, w tym ograniczenie oszustw i błędów w płatnościach,

• większa przejrzystość transakcji między agencjami rządowymi a obywatelami,

• zwiększenie dostępu do usług finansowych dla osób pozostających na obrzeżu systemu finansowego,

• niższe koszty ochrony danych obywateli przy jednoczesnej możliwości wymiany danych między różnymi podmiotami,

• ochrona kluczowej infrastruktury.

Zastosowanie tej technologii daje możliwość osiągnięcia przewagi konkurencyjnej nad innymi krajami, szybszy wzrost gospodarczy i zwiększony eksport – wszystko to wpłynie na wzrost zamożności państwa i jego obywateli.

Autor: dr Łukasz Kryśkiewicz, adiunkt Katedry Ekonomii Biznesu SGH

Źródła:

1. Deloitte, Technologia Blockchain i jej potencjał w podatkach, grudzień 2017, https://www2.deloitte.com/content/dam/Deloitte/pl/Documents/Reports/pl_Blockchain-technology-and-its-potential-in-taxes-2017-PL.PDF

2. Goertzel B., Goertzel T., Goertzel Z., The global brain and the emergance of the world of abundance, Mutualism, open collaboration, exchange networks and the automated commons, Technological forecasting and Social Change, 114/2017.

3. Hablen M., Financial sector expands use of blockchain databases, 28.09.2016, https://www.computerworld.com/article/3124552/enterprise-applications/financial-sector-expands-use-of-blockchain-databases.html,

4. http://fintechpoland.com/pl/podstawy-blockchain-po-polsku-raport/

5. Hulicki M., Lustofin P., Wykorzystanie koncepcji blockchain w realizacji zobowiązań umownych, Człowiek w Cyberprzestrzeni, nr 1/2017.

6. Irving G., Holden J., How blockchain-timestamped protocols could improve the trustworthiness of medical science, 31.05.2016, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4866630/

7. Nakamoto S., Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System, 2008, https://bitcoin.org/bitcoin.pdf

8. Od papierowej do cyfrowej Polski, Ministerstwo Cyfryzacji, https://www.gov.pl/cyfryzacja/od-papierowej-do-cyfrowej-polski?inheritRedirect=true.

9. www.lazarski.pl/pl/wydzialy-i-jednostki/instytuty/wydzial-ekonomii-i-zarzadzania/centrum-technologii-blockchain/blockchain-jako-rewolucja-technologiczna-i-jej-zastosowanie-przez-rzady-krajow/

10. Zheng Z., Xie S., Dai H.N., Wang H., Blockchain Challenges and Opportunities: A Survey, International Journal of Electric and Hybrid Vehicles, 01.2017 r.

11. Zimoch D., Wpływ technologii blockchain na efektywność banku, „Studia Ekonomiczne” nr 281/2016.

12. Zyskind G., Nathan O. (et al.), Decentralizing privacy: Using blockchain to protect personal data, Security and Privacy Workshops (SPW), 2015.