Kako Bitcoin funkcioniše?

Kako Bitcoin funkcioniše?

Kada nekome pošaljete bitcoin, na ekranu telefona ili računara sve deluje jednostavno. Unesete adresu primaoca, odaberete iznos i pritisnete dugme „Pošalji“.

Iza tog jednog klika odvija se više povezanih procesa.

Novčanik priprema transakciju. Privatni ključ je digitalno potpisuje. Transakcija se šalje drugim računarima u mreži. Ti računari proveravaju da li je ispravna. Rudari je zatim mogu uključiti u novi blok, a puni čvorovi proveravaju i taj blok pre nego što ga prihvate.

Nijedna banka ne vodi ovaj proces. Ne postoji ni jedan centralni Bitcoin server kroz koji prolaze sve transakcije. Mrežu zajedno održavaju nezavisni računari koji koriste ista javno poznata pravila.

U ovom tekstu ćemo pratiti ceo put jedne transakcije, od pošiljaoca do potvrde u blockchainu.

Bitcoin mreža nema centralni server

Većina internet usluga zavisi od centralnih servera.

Kada koristite elektronsko bankarstvo, vaša aplikacija komunicira sa sistemom banke. Banka vodi glavnu evidenciju računa i odlučuje da li će transakcija biti prihvaćena.

Bitcoin funkcioniše drugačije.

Njegovu mrežu čine računari koji se direktno povezuju jedni sa drugima. Takva mreža se naziva peer-to-peer mreža, odnosno mreža ravnopravnih učesnika.

Svaki računar ne mora da bude povezan sa svim ostalim računarima. Dovoljno je da bude povezan sa nekoliko drugih učesnika, koji su zatim povezani sa drugim delovima mreže.

Kada se pojavi nova transakcija, ona se prosleđuje od jednog računara ka drugom. Na sličan način se kroz mrežu šire i novi blokovi.

Možemo to zamisliti kao grupu ljudi koji međusobno prosleđuju istu informaciju. Ne postoji jedna osoba koja mora svima da je saopšti. Svaki učesnik prenosi informaciju svojim poznanicima, a oni je zatim prosleđuju dalje.

Važna razlika je u tome što Bitcoin čvorovi ne prenose slepo sve što prime. Pre prosleđivanja proveravaju da li transakcije i blokovi poštuju pravila sistema.

Šta radi Bitcoin novčanik?

Bitcoin novčanik ne čuva bitcoin kao što telefon čuva fotografiju ili dokument.

Njegova osnovna uloga je da:

1. napravi i čuva privatne ključeve
2. iz njih izvede podatke potrebne za primanje bitcoina
3. pronađe sredstva kojima korisnik može da raspolaže
4. napravi novu transakciju
5. digitalno potpiše transakciju
6. prosledi je Bitcoin mreži

Novčanik može da obavlja sve ove poslove ili da ih podeli između više uređaja. Na primer, hardverski novčanik može da čuva privatne ključeve i potpisuje transakciju, dok telefon ili računar komunicira sa mrežom.

Zato je naziv „novčanik“ pomalo pojednostavljen.

Bitcoin se ne nalazi unutar aplikacije. Aplikacija upravlja ključevima koji korisniku omogućavaju da potroši određena sredstva zabeležena u javnoj evidenciji.

Šta je privatni ključ?

Privatni ključ je veoma veliki tajni broj koji novčanik koristi za pravljenje digitalnog potpisa.

Digitalni potpis dokazuje da transakciju odobrava osoba koja kontroliše odgovarajući privatni ključ. Istovremeno, drugi učesnici mogu da provere potpis, a da ne saznaju sam privatni ključ.

Potpis je vezan za konkretnu transakciju. Ako bi neko pokušao da nakon potpisivanja promeni iznos ili adresu primaoca, potpis više ne bi bio ispravan.

Privatni ključ možemo zamisliti kao pečat koji je praktično nemoguće falsifikovati.

Drugi mogu da provere da je pečat pravi, ali na osnovu njega ne mogu da naprave vaš originalni pečat i koriste ga za druge transakcije.

Zbog toga privatni ključ mora ostati tajan. Osoba koja ga kontroliše može da potpisuje transakcije i raspolaže povezanim sredstvima.

Šta je Bitcoin adresa?

Bitcoin adresa je podatak koji primalac daje pošiljaocu kako bi mogao da mu pošalje sredstva.

Može se prikazati kao niz slova i brojeva ili kao QR kod. Novčanik adresu obično napravi automatski.

Adresa se često poredi sa brojem bankovnog računa, ali poređenje nije potpuno precizno.

Bankovni račun predstavlja nalog koji vodi banka. Bitcoin adresa je deo tehničkog uslova koji određuje šta će kasnije biti potrebno da bi primljena sredstva mogla da se potroše.

Za običnog korisnika je dovoljno da razume sledeće:

1. adresu može da podeli sa osobom koja mu šalje bitcoin
2. privatni ključ ne sme da deli ni sa kim
3. adresa i privatni ključ nisu isto

Novčanici obično prave veliki broj adresa iz jednog skupa početnih podataka. Zbog privatnosti je poželjno da se za nove uplate koriste nove adrese, umesto da se ista adresa stalno ponavlja.

Bitcoin stanje nije samo jedan broj na računu

Aplikacija može da prikaže da imate, na primer, 100.000 satoshija.

To izgleda slično stanju na bankovnom računu, ali Bitcoin u pozadini ne vodi samo jedan broj uz vaše ime.

Vaše stanje predstavlja zbir više prethodno primljenih, a još nepotrošenih delova bitcoina. Ti delovi nazivaju se nepotrošeni izlazi transakcija, odnosno UTXO, od engleskog izraza Unspent Transaction Output.

Svaki ulaz nove transakcije troši izlaz neke ranije transakcije. Jedan izlaz može da bude potrošen samo jednom.

Najlakše je zamisliti ih kao novčanice u fizičkom novčaniku.

Možda ukupno imate 7.000 dinara, ali se taj iznos sastoji od jedne novčanice od 5.000 i jedne od 2.000 dinara.

Slično tome, Bitcoin novčanik može da prikazuje ukupno 70.000 satoshija, dok se to stanje zapravo sastoji od dva nepotrošena dela:

• 40.000 satoshija
• 30.000 satoshija

Njihov zbir je 70.000 satoshija, ali u evidenciji i dalje postoje kao dva odvojena izlaza prethodnih transakcija.

Kako novčanik pravi transakciju?

Pretpostavimo da Ana ima 70.000 satoshija i želi da Marku pošalje 50.000.

Njen novčanik može da iskoristi oba postojeća izlaza:

1. Ulaz 1: 40.000 satoshija
2. Ulaz 2: 30.000 satoshija

Ukupno: 70.000 satoshija

Transakcija zatim može da napravi tri nova izlaza:

1. Marku: 50.000 satoshija
2. Ani kao kusur: 19.000 satoshija
3. Naknada rudaru: 1.000 satoshija

Ukupan iznos ulaza je 70.000 satoshija.

Od toga 50.000 ide Marku, 19.000 se vraća Ani kao kusur, dok razlika od 1.000 satoshija predstavlja naknadu.

Bitcoin transakcija ne mora posebno da navede „ovo je naknada“. Naknada je razlika između ukupne vrednosti ulaza i ukupne vrednosti novih izlaza.

Zašto Bitcoin transakcija ima kusur?

Kod fizičkog novca ne možete da otkinete deo novčanice od 5.000 dinara kako biste platili račun od 3.000.

Predajete celu novčanicu, a prodavac vam vraća 2.000 dinara kusura.

Sličan princip postoji i kod UTXO modela.

Kada se određeni izlaz prethodne transakcije koristi kao ulaz, troši se njegova puna vrednost. Deo koji se ne šalje primaocu obično se vraća pošiljaocu kroz novi izlaz za kusur.

Korisnik uglavnom ne vidi ovaj proces. Novčanik automatski bira ulaze, računa naknadu i pravi izlaz za kusur.

Ipak, ovaj detalj je važan zato što objašnjava zašto Bitcoin naknada ne zavisi samo od vrednosti koju šaljete.

Transakcija koja koristi mnogo malih ulaza može zauzimati više prostora od transakcije koja koristi jedan veliki ulaz, čak i kada se šalje manji iznos.

Potpisivanje transakcije

Kada novčanik napravi transakciju, ona još nije spremna za mrežu.

Najpre mora da dokaže da Ana ima pravo da potroši izabrane ulaze.

Novčanik zato koristi njen privatni ključ kako bi napravio digitalni potpis.

Čvorovi na mreži zatim mogu da provere:

1. da li potpis odgovara uslovima prethodnog izlaza
2. da li su svi korišćeni ulazi postojeći i nepotrošeni
3. da li vrednost izlaza nije veća od vrednosti ulaza
4. da li transakcija poštuje druga pravila protokola

Ako potpis nije ispravan ili transakcija pokušava da potroši sredstva koja ne postoje, puni čvorovi je odbacuju.

Važno je da digitalni potpis nije isto što i otkrivanje privatnog ključa.

Čvorovi dobijaju dokaz da je vlasnik ključa odobrio transakciju, ali ne dobijaju podatak koji bi im omogućio da samostalno naprave novi potpis.

Slanje transakcije mreži

Potpisana transakcija se zatim prosleđuje jednom ili većem broju Bitcoin čvorova.

Čvor koji je primi proverava njenu ispravnost. Ako transakcija zadovoljava pravila tog čvora, on je može sačuvati među nepotvrđenim transakcijama i proslediti svojim povezanim čvorovima.

Na ovaj način transakcija se širi kroz mrežu.

Za nekoliko sekundi može stići do velikog broja čvorova i rudara, iako još nije upisana u blockchain.

U ovoj fazi novčanik obično prikazuje oznaku:

• Nepotvrđeno (uncomfirmed)

To znači da je transakcija poslata mreži, ali još nije uključena u blok.

Šta je mempool?

Nepotvrđene transakcije koje je određeni čvor prihvatio čuvaju se u njegovoj privremenoj memoriji, koja se naziva mempool, od izraza memory pool.

Mempool možemo zamisliti kao čekaonicu za transakcije koje još nisu ušle u blok.

Važno je razumeti da ne postoji jedan centralni mempool za celu mrežu.

Svaki čvor održava sopstvenu lokalnu listu nepotvrđenih transakcija. Liste različitih čvorova uglavnom su slične, ali ne moraju u svakom trenutku biti potpuno jednake.

Jedan čvor možda još nije primio određenu transakciju. Drugi može imati stroža pravila o minimalnoj naknadi. Treći je možda uklonio stare transakcije zbog ograničenog prostora u memoriji.

Transakcija u mempoolu nije konačno upisana u Bitcoin istoriju. Ona tek čeka rudara koji će je uključiti u blok.

Kako rudari biraju transakcije?

Rudari prave predlog sledećeg bloka.

Iz transakcija koje su primili mogu da izaberu one koje žele da uključe. Pošto je prostor u bloku ograničen, rudari obično daju prednost transakcijama koje nude veću naknadu u odnosu na prostor koji zauzimaju.

Zbog toga se naknada ne posmatra samo kao ukupan broj satoshija, već kao odnos naknade i veličine transakcije.

Zamislite kamion koji može da preveze ograničenu količinu paketa.

Vozaču nije najvažnije samo koliko neko ukupno plaća, već koliko plaća za prostor koji njegov paket zauzima.

Transakcija sa većom stopom naknade zato obično ima veću šansu da ranije bude uključena u blok kada je mreža opterećena.

To ne znači da rudar mora da izabere najskuplje transakcije. Pravila mreže mu dozvoljavaju da sam odabere validne transakcije, pa čak i da napravi blok bez običnih korisničkih transakcija. Međutim, naknade predstavljaju finansijski razlog da ih uključi.

Šta je blok?

Blok je skup podataka koji sadrži grupu transakcija i informacije koje ga povezuju sa prethodnim blokom.

Svaki blok sadrži, između ostalog:

1. podatak koji upućuje na prethodni blok
2. sažetak transakcija uključenih u blok
3. vreme koje je rudar naveo
4. podatke povezane sa težinom rudarenja
5. broj koji rudari menjaju tokom traženja odgovarajućeg rezultata

Povezivanje svakog bloka sa prethodnim stvara lanac blokova, odnosno blockchain.

Promena stare transakcije promenila bi podatke njenog bloka. Time bi se prekinula veza sa sledećim blokom, pa bi bilo potrebno ponoviti dokaz o radu za taj blok i sve blokove koji su nastali posle njega.

Šta rudari zapravo računaju?

Rudarenje se često opisuje kao rešavanje komplikovanih matematičkih zadataka.

To može da stvori pogrešnu predstavu da rudari rešavaju korisne jednačine ili traže jedan odgovor do kojeg se dolazi pametnim računanjem.

U praksi rudarski uređaji veliki broj puta menjaju određene podatke u zaglavlju bloka i računaju njegov kriptografski sažetak, odnosno hash.

Cilj je pronaći rezultat koji je manji od granice koju određuje trenutna težina mreže.

Ne postoji poznata prečica za pronalaženje takvog rezultata. Rudari pokušavaju ogroman broj kombinacija dok neko ne pronađe odgovarajuću.

To možemo zamisliti kao izvlačenje brojeva na lutriji.

Svaki pokušaj ima malu šansu za uspeh. Rudar sa više računarske snage može da napravi više pokušaja u sekundi, pa ima veću verovatnoću da pronađe odgovarajući rezultat.

Kada ga pronađe, drugim računarima je veoma lako da provere da li je rezultat ispravan.

Pronalaženje je teško, ali provera je jednostavna.

Šta je dokaz o radu?

Uspešan rezultat rudarenja predstavlja dokaz o radu, odnosno proof of work.

On pokazuje da je za pravljenje bloka izvršen veliki broj računarskih pokušaja i potrošeni stvarni resursi.

Rudar zatim šalje blok drugim čvorovima.

Dokaz o radu ne znači automatski da je blok ispravan. On je samo jedan od uslova.

Puni čvorovi dodatno proveravaju:

1. da li sve transakcije u bloku poštuju pravila
2. da li potpisi odgovaraju
3. da li nisu potrošena već potrošena sredstva
4. da li nagrada rudara nije veća od dozvoljene
5. da li blok pravilno nastavlja prethodni lanac
6. da li dokaz o radu zadovoljava trenutnu težinu

Tek ako sve provere prođu, čvor prihvata blok.

Da li rudari kontrolišu Bitcoin?

Rudari imaju važnu ulogu, ali ne mogu samostalno da menjaju Bitcoin pravila.

Mogu da biraju koje će validne transakcije uključiti u svoj blok. Ne mogu da nateraju pune čvorove da prihvate nevažeću transakciju ili nedozvoljenu količinu novih bitcoina.

Na primer, rudar bi mogao da napravi blok u kojem sebi dodeljuje milion novih bitcoina.

Međutim, puni čvorovi bi proverili taj blok, utvrdili da krši pravila i odbacili ga. Utrošeni rad i električna energija bili bi izgubljeni.

Možemo reći da rudari predlažu nove stranice zajedničke knjige, ali čvorovi proveravaju da li je svaka stranica pravilno napisana.

Rudar ne dobija pravo da menja pravila samo zato što je potrošio energiju.

Kako blok postaje deo blockchaina?

Kada rudar pronađe ispravan dokaz o radu, šalje novi blok mreži.

Čvorovi koji ga prime samostalno ga proveravaju.

Ako je blok ispravan, dodaju ga na svoj lokalni primerak blockchaina i prosleđuju ga drugim čvorovima.

Transakcije koje se nalaze u tom bloku tada dobijaju prvu potvrdu.

U tom trenutku Markov novčanik može da prikaže:

• 1 potvrda (1 confirmation)

Kada se na isti lanac doda još jedan blok, transakcija ima dve potvrde. Svaki sledeći blok povećava broj potvrda.

Zašto je potrebno više potvrda?

Ponekad dva rudara mogu da pronađu dva različita validna bloka gotovo u isto vreme.

Jedan deo mreže prvo vidi prvi blok, dok drugi deo vidi drugi.

Tada privremeno postoje dve moguće verzije poslednjeg dela lanca. Rudari nastavljaju da rade, a jedan od tih lanaca će vremenom dobiti više ukupnog dokaza o radu.

Čvorovi prihvataju validan lanac koji je najteže ponovo napraviti, dok blok iz druge grane postaje zastareo.

Zbog toga transakcija sa jednom potvrdom ima veću sigurnost od nepotvrđene transakcije, ali još nije duboko u istoriji blockchaina.

Svaki novi blok iznad nje dodatno otežava promenu tog dela istorije.

Potreban broj potvrda zavisi od rizika i vrednosti transakcije. Kupovina male vrednosti ne mora da se tretira isto kao prenos životne ušteđevine ili velika poslovna uplata.

Koliko se čeka novi blok?

Bitcoin je podešen tako da se novi blok dugoročno pronalazi približno jednom u deset minuta.

To nije tačan raspored.

Novi blok može biti pronađen nekoliko sekundi nakon prethodnog, ali se može čekati i znatno duže od deset minuta. Rudarenje je proces zasnovan na verovatnoći.

Zato tvrdnja da Bitcoin transakcija „traje deset minuta“ nije potpuno precizna.

Deset minuta je približno prosečno vreme do sledećeg bloka, a ne garantovano vreme potvrde. Transakcija takođe možda neće ući baš u sledeći blok ako nudi prenisku naknadu u odnosu na druge transakcije.

Kako mreža održava prosečno vreme bloka?

Ukupna računarska snaga rudara vremenom se menja.

Ako bi se uključio veliki broj novih uređaja, blokovi bi bez dodatne prilagodbe počeli da se pronalaze brže. Ako bi veliki broj rudara prestao sa radom, pronalazili bi se sporije.

Bitcoin zato prilagođava težinu rudarenja nakon svakih 2.016 blokova.

Mreža proverava koliko je vremena bilo potrebno za prethodni period i prilagođava težinu tako da bi narednih 2.016 blokova, uz istu računarsku snagu, trebalo da traje približno dve nedelje.

To možemo uporediti sa automatskim podešavanjem težine igre.

Ako učesnici prebrzo prolaze nivoe, igra postaje teža. Ako napredovanje postane presporo, težina se smanjuje.

Na taj način Bitcoin ne zahteva da neka institucija ručno odlučuje koliko težak treba da bude sledeći period rudarenja.

Od čega zavisi naknada?

Naknada Bitcoin transakcije ne zavisi direktno od toga koliko bitcoina šaljete.

Slanje jednog bitcoina ne mora biti skuplje od slanja 0,001 bitcoina.

Najvažniji faktori su:

1. koliko prostora transakcija zauzima
2. koliko drugih korisnika trenutno želi prostor u blokovima
3. koliko brzo pošiljalac želi potvrdu

Transakcija sa mnogo ulaza obično zauzima više prostora, jer mora da sadrži više podataka i potpisa.

Kada je potražnja za prostorom velika, korisnici nude veće naknade kako bi njihova transakcija bila privlačnija rudarima. Kada je mreža manje opterećena, i transakcije sa nižim naknadama mogu relativno brzo ući u blok.

Naknadu uglavnom procenjuje novčanik. Korisnik često može da bira između sporije i jeftinije ili brže i skuplje opcije.

Šta se dešava ako je naknada preniska?

Transakcija sa veoma niskom naknadom može dugo ostati nepotvrđena.

Različiti čvorovi mogu je određeno vreme čuvati u svojim mempoolovima. Ako nema dovoljno prostora ili transakcija dugo ne bude potvrđena, neki čvorovi mogu prestati da je čuvaju.

To ne znači nužno da je bitcoin izgubljen.

Dok transakcija nije potvrđena, sredstva nisu trajno prešla u blockchain evidenciji. Novčanik može, u zavisnosti od načina na koji je transakcija napravljena, ponuditi ponovno slanje sa većom naknadom ili napraviti drugu transakciju koja koristi iste ulaze.

Za početnika je najvažnije da ne šalje istu uplatu ručno više puta samo zato što prva transakcija još nije potvrđena. Najpre treba proveriti njen status i mogućnosti koje nudi novčanik.

Šta znači ID transakcije?

Svaka Bitcoin transakcija ima identifikator koji se najčešće naziva TXID, odnosno transaction ID.

To je dugačak niz znakova dobijen kriptografskom obradom podataka transakcije.

TXID možete uneti u alat za pregled blockchaina, često nazvan block explorer, i proveriti:

1. da li je transakcija viđena na mreži
2. da li je potvrđena
3. u kom bloku je uključena
4. koliko potvrda trenutno ima
5. koje ulaze i izlaze sadrži

TXID ne predstavlja lozinku i ne omogućava trošenje sredstava. To je javni identifikator transakcije.

Podaci koji se vide ne moraju automatski otkriti imena ljudi, ali transakcije, iznosi i adrese ostaju javno dostupni.

Da li je potvrđena transakcija nepromenljiva?

U Bitcoin sistemu ne postoji banka koja može da pritisne dugme i jednostavno poništi potvrđenu transakciju.

Kada transakcija uđe u blok, a novi blokovi nastave da se grade iznad njega, njenu promenu je sve teže izvesti. Bilo bi potrebno napraviti alternativnu istoriju sa dovoljnim dokazom o radu da je mreža prihvati umesto postojećeg lanca.

Zato se često kaže da su Bitcoin transakcije nepovratne.

Preciznije je reći da ne postoji centralni mehanizam za opoziv i da verovatnoća promene potvrđene transakcije opada sa svakom novom potvrdom.

Primalac i dalje može dobrovoljno da pošalje novu transakciju i vrati sredstva. To nije poništavanje stare transakcije, već potpuno nova uplata u suprotnom smeru.

Ceo proces u nekoliko koraka

Kada Ana pošalje bitcoin Marku, odvija se sledeće:

1. Marko Ani pošalje svoju Bitcoin adresu.
2. Ana u novčanik unese adresu i iznos.
3. Novčanik bira nepotrošene izlaze kojima Ana može da raspolaže.
4. Pravi izlaz za Marka, a po potrebi i izlaz za Anin kusur.
5. Iz razlike između ulaza i izlaza nastaje naknada.
6. Anin privatni ključ digitalno potpisuje transakciju.
7. Transakcija se šalje Bitcoin čvorovima.
8. Čvorovi proveravaju njenu ispravnost i prosleđuju je dalje.
9. Nepotvrđena transakcija čeka u mempoolovima.
10. Rudar je može uključiti u predlog novog bloka.
11. Rudar traži odgovarajući dokaz o radu.
12. Pronađeni blok šalje mreži.
13. Puni čvorovi proveravaju blok i sve transakcije u njemu.
14. Ako je sve ispravno, blok se dodaje na blockchain.
15. Markova transakcija dobija prvu potvrdu.
16. Svaki naredni blok donosi joj još jednu potvrdu.

Nijedan pojedinačni učesnik ne obavlja sve ove poslove za celu mrežu.

Novčanici upravljaju ključevima i prave transakcije. Čvorovi proveravaju pravila. Rudari predlažu redosled novih blokova kroz dokaz o radu. Korisnici biraju softver kojim učestvuju.

Šta običan korisnik treba da zapamti?

Za korišćenje Bitcoina nije potrebno razumeti svaki tehnički detalj.

Ipak, važno je znati nekoliko osnovnih stvari:

1. Novčanik ne čuva bitcoin kao datoteku, već upravlja ključevima.
2. Privatni ključ ili fraza za oporavak omogućavaju kontrolu nad sredstvima.
3. Adresa služi za primanje i nije isto što i privatni ključ.
4. Nepotvrđena transakcija još nije upisana u blok.
5. Naknada zavisi pre svega od veličine transakcije i potražnje za prostorom.
6. Rudari ne mogu da nateraju pune čvorove da prihvate blok koji krši pravila.
7. Svaka nova potvrda dodatno otežava promenu transakcije.
8. Pogrešno poslata sredstva ne može jednostavno da vrati korisnička podrška.

Najkraće objašnjenje

Bitcoin funkcioniše kao javna knjiga transakcija čije kopije proveravaju nezavisni računari.

Korisnici pomoću privatnih ključeva potpisuju transakcije. Čvorovi proveravaju da li su potpisi i sredstva ispravni. Rudari grupišu validne transakcije u blokove i takmiče se u pronalaženju dokaza o radu.

Kada rudar pronađe validan blok, puni čvorovi ga ponovo samostalno proveravaju. Ako poštuje pravila, dodaju ga na blockchain.

Zbog toga Bitcoin ne zahteva jednu banku ili kompaniju koja vodi glavnu evidenciju. Umesto poverenja u jednu instituciju, sistem se oslanja na javna pravila, kriptografsku proveru, dokaz o radu i veliki broj nezavisnih učesnika.