blockchain technology

blockchain technology หรือว่า โซ่บล็อก ซึ่งคำอังกฤษดั้งเดิมเป็นคำสองคำคือ block chain เป็นรายการระเบียน/บันทึก (record) ที่เพิ่มขึ้น/ยาวขึ้นเรื่อย ๆ โดยแต่ละรายการเรียกว่า บล็อก ซึ่งนำมาเชื่อมต่อเป็นลูกโซ่ (เชน) โดยตรวจสอบความถูกต้องและรับประกันความปลอดภัยโดยวิทยาการเข้ารหัสลับ บล็อกแต่ละบล็อกปกติจะมีค่าแฮชของบล็อกก่อนหน้าซึ่งสามารถใช้ยืนยันความถูกต้องของบล็อกก่อนหน้ามีตราเวลาและข้อมูลธุรกรรม บล็อกเชนออกแบบให้ทนทานต่อการเปลี่ยนข้อมูลที่บันทึกแล้ว คือมันเป็น "บัญชีแยกประเภท (ledger) แบบกระจายและเปิด ที่สามารถบันทึกธุรกรรมระหว่างบุคคลสองพวกอย่างมีประสิทธิภาพ ในรูปแบบที่ยืนยันได้และถาวร" เมื่อใช้เป็นบัญชีแยกประเภทแบบกระจาย บล็อกเชนปกติจะจัดการโดยเครือข่ายเพียร์ทูเพียร์ ซึ่งร่วมกันใช้โพรโทคอลเดียวกันเพื่อการสื่อสารระหว่างสถานี (node) และเพื่อยืนยันความถูกต้องของบล็อกใหม่ ๆ เมื่อบันทึกแล้ว ข้อมูลในบล็อกใดบล็อกหนึ่ง จะไม่สามารถเปลี่ยนย้อนหลังโดยไม่เปลี่ยนข้อมูลในบล็อกต่อ ๆ มาทั้งหมดด้วย ซึ่งจะทำได้ก็ต่อเมื่อได้การร่วมมือจากสถานีโดยมากในเครือข่าย

บล็อกเชนออกแบบมาตั้งแต่ต้นเพื่อให้ปลอดภัย (secure by design) และเป็นตัวอย่างของระบบคอมพิวเตอร์แบบกระจายที่ทนต่อความผิดพร่องแบบไบแซนไทน์ได้สูง ดังนั้น ความเห็นพ้องแบบไม่รวมศูนย์ จึงเกิดได้โดยอาศัยบล็อกเชนซึ่งอาจทำให้มันเหมาะเพื่อบันทึกเหตุการณ์ต่าง ๆ, บันทึกระเบียนการแพทย์, ในการจัดการบริหารระเบียนแบบอื่น ๆ เช่น การจัดการผู้มีสิทธิเข้าถึงระบบ (identity management), การประมวลผลธุรกรรม, การสร้างเอกสารแสดงความเป็นเจ้าของ, การตามรอยการผลิตและขนส่งอาหาร, หรือการใช้สิทธิออกเสียง

บุคคลหรือกลุ่มบุคคลผู้ใช้นามแฝง ซาโตชิ นากาโมโตะ ได้ประดิษฐ์บล็อกเชนขึ้นในปี 2008 (พ.ศ. 2551) เพื่อใช้กับเงินคริปโทสกุลบิตคอยน์ โดยเป็นบัญชีแยกประเภทแบบกระจายบล็อกเชนทำให้บิตคอยน์เป็นเงินดิจิทัลสกุลแรกที่แก้ปัญหาการใช้จ่ายสินทรัพย์เกินกว่าครั้งเดียว (Double spending problem) ได้ โดยไม่จำเป็นต้องมีบุคคลที่สามซึ่งเชื่อใจหรือมีคอมพิวเตอร์ศูนย์กลาง เป็นการออกแบบซึ่งเป็นแรงบันดาลใจสำหรับโปรแกรมประยุกต์อีกมากมายหลายอย่าง

ในกรณีของบิตคอยน์ ผู้ใช้งานจะทำการโดยเชื่อมต่อกับเครือข่ายอินเทอร์เน็ต สามารถซื้อขายและยืนยันการใช้จ่ายบิตคอยน์ โดยจะมีการสร้างบล็อกขึ้นใหม่เพื่อเก็บรายการการซื้อขายแลกเปลี่ยน ในอัตราประมาณหนึ่งบล็อกต่อ 10 นาที และแต่ละบล็อกจะมีจำนวนธุรกรรมเฉลี่ยมากกว่า 500 รายการ

งานวิจัยแรกที่ได้อธิบายโซ่บล็อกที่ทำให้ปลอดภัยด้วยวิทยาการรหัสลับได้ตีพิมพ์ในปี 1991 (โดย Stuart Haber และ W. Scott Stornetta) ในปีต่อมา นักวิจัยกลุ่มเดียวกันได้รวมต้นไม้แฮช (Merkle tree) เข้าในแบบ ซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพเพราะสามารถรวมเอกสารหลายฉบับเข้าเป็นบล็อกเดียวกัน

ในปี 2008 บุคคลหรือกลุ่มบุคคลผู้ใช้นามแฝง ซาโตชิ นากาโมโตะ ได้สร้างแนวคิดในเรื่องบล็อกเชนขึ้น ซึ่งนากาโมโตะนำไปทำให้เกิดผลในปีต่อมา โดยเป็นส่วนโปรแกรมหลักของเงินคริปโทคือบิตคอยน์ คือใช้เป็นบัญชีแยกประเภทสาธารณะเพื่อบันทึกธุรกรรมทั้งหมดภายในเครือข่าย^[1] บล็อกเชนทำให้บิตคอยน์เป็นเงินดิจิทัลสกุลแรกที่แก้ปัญหาการใช้จ่ายสินทรัพย์เกินกว่าครั้งเดียว (Double spending problem) ได้ โดยไม่จำเป็นต้องมีบุคคลที่สามซึ่งเชื่อใจหรือคอมพิวเตอร์ศูนย์กลาง และได้เป็นแรงบันดาลใจให้แก่โปรแกรมประยุกต์อีกมากมายหลายอย่าง

ในเดือนสิงหาคม 2014 ไฟล์บล็อกเชนของบิตคอยน์ ซึ่งมีระเบียนของธุรกรรมทั้งหมดที่ได้เกิดขึ้นภายในเครือข่าย ได้ถึงขนาด 20 กิกะไบต์ (GB) ในเดือนมกราคม 2015 ขนาดได้ขยายจนเกือบถึง 30 GB และจากเดือนมกราคม 2016 ถึงมกราคม 2017 ขนาดได้เพิ่มจาก 50 GB จนถึง 100 GB และโดยเดือนเมษายน 2018 นี่ได้ถึงขนาด 163 GB แล้ว

เอกสารดั้งเดิมของนากาโมโตะได้ใช้คำว่า "บล็อก" และ "เชน" ต่างหาก ๆ แต่ในที่สุดก็เปลี่ยนไปตามความนิยมเป็นคำเดียวคือ "บล็อกเชน" โดยปี 2016 ส่วนคำว่า บล็อกเชน 2.0หมายถึงโปรแกรมใหม่ ๆ ที่ใช้ฐานข้อมูลบล็อกเชนแบบกระจาย ซึ่งเริ่มเกิดขึ้นในปี 2014นิตยสาร The Economist ได้กล่าวถึงการใช้บล็อกเชนแบบรุ่นสองนี้ว่ามาพร้อมกับ "ภาษาโปรแกรมที่ให้ผู้ใช้เขียนสัญญาสมารต์ที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น เช่น สร้างใบกำกับสินค้าที่จ่ายเองอย่างอัตโนมัติเมื่อการขนส่งเรียบร้อยแล้ว หรือสร้างใบหุ้นซึ่งส่งเงินปันผลให้เจ้าของโดยอัตโนมัติเมื่อกำไรได้ถึงขีดหนึ่งแล้ว" เทคโนโลยีบล็อกเชน 2.0 ได้ก้าวหน้าเกินกว่าการบันทึกธุรกรรม และทำให้สามารถ "แลกเปลี่ยนมูลค่าโดยไม่ต้องมีคนกลางที่มีอำนาจเป็นผู้ตัดสินในเรื่องเงินและข้อมูล" เป็นเทคโนโลยีที่คาดว่า จะทำให้คนที่อยู่นอกระบบเข้าสู่ระบบเศรษฐกิจโลกได้ ช่วยป้องกันภาวะเฉพาะส่วนตัวของผู้เข้าร่วม ช่วยทำรายได้ให้เจ้าของข้อมูล และช่วยให้ผู้คิดค้นได้ค่าตอบแทนจากทรัพย์สินทางปัญญา เทคโนโลยีบล็อกเชนรุ่นสอง ทำให้สามารถเก็บ "บัตรประจำตัวและบุคลิกภาพอย่างถาวร" ของบุคคล และอำนวยการแก้ปัญหาความไม่เท่าเทียมกันทางสังคมโดยเป็นโอกาสเปลี่ยนการกระจายความมั่งมี โดยปี 2016 งานอิมพลิเม้นต์ของบล็อกเชน 2.0 ก็ยังต้องใช้ระบบต่างหากที่จินตนาการได้ว่าเป็น "เครื่องออราเคิล" เพื่อเข้าถึง "ข้อมูลหรือเหตุการณ์ภายนอกที่ขึ้นอยู่กับเวลาหรือภาวะการตลาดที่ (จำเป็นต้อง) มีปฏิสัมพันธ์กับบล็อกเชน"

ในปี 2016 องค์กรรับฝากหลักทรัพย์ของประเทศรัสเซีย (National Settlement Depository) ได้ประกาศโครงการนำร่องที่อาศัยแพล็ตฟอร์ม Nxt blockchain 2.0 ซึ่งจะสำรวจการใช้บล็อกเชนทำระบบลงคะแนนเสียงอัตโนมัติในเดือนกรกฎาคม 2016 บริษัทไอบีเอ็มได้เปิดศูนย์วิจัยนวัตกรรมบล็อกเชนในประเทศสิงคโปร์ คณะทำงานของสภาเศรษฐกิจโลกได้ประชุมกันในเดือนพฤศจิกายน 2016 เพื่อหารือเรื่องการพัฒนาวิธีการปกครองที่สัมพันธ์กับบล็อกเชน ตามบริษัทให้คำปรึกษาการจัดการบริหาร Accenture ทฤษฎีการแพร่นวัตกรรม (diffusion of innovations) ได้แสดงว่า เพราะบล็อกเชนได้อัตราการยอมรับที่ 13.5% ภายในอุตสาหกรรมบริการทางการเงินในปี 2016 ดังนั้น จึงได้เข้าสู่ระยะกลุ่มนำสมัย (early adopter) แล้วกลุ่มการค้าอุตสหกรรมได้ร่วมกับจัดงานการประชุม Global Blockchain Forum ในปี 2016 ซึ่งเป็นโครงการริเริ่มขององค์กรสนับสนุนอเมริกัน Chamber of Digital Commerce^[

โครงสร้างและการดำเนินการ

บล็อกเชนเป็นบัญชีแยกประเภทแบบสาธารณะ ไม่รวมศูนย์ และกระจาย เพื่อใช้บันทึกธุรกรรมในระหว่างคอมพิวเตอร์จำนวนมาก ที่ระเบียนจะไม่สามารถเปลี่ยนย้อนหลังโดยไม่เปลี่ยนบล็อกที่สร้างต่อ ๆ มา และไม่ได้รับการร่วมมือจากเครือข่ายโดยมากซึ่งช่วยให้ผู้มีส่วนร่วมสามารถยืนยันและตรวจสอบธุรกรรมได้โดยไม่เสียค่าใช้จ่ายมาก

ฐานข้อมูลบล็อกเชนจะจัดการอย่างเป็นอิสระโดยเครือข่ายเพียร์ทูเพียร์ซึ่งให้บริการการตราเวลาแบบกระจาย และยืนยันพิสูจน์โดยการร่วมมือกันของคนจำนวนมากที่ได้แรงจูงใจจากผลประโยชน์ส่วนตัวรวม ๆ กัน ผลก็คือกระแสงานที่ทนทาน ที่ได้ความมั่นใจสูงจากผู้มีส่วนร่วม

การใช้บล็อกเชนได้แก้ปัญหาการสามารถก๊อปปี้ซ้ำอย่างไม่จำกัดซึ่งสินทรัพย์ดิจิทัล เพราะมันสามารถยืนยันได้ว่า สินทรัพย์แต่ละหน่วยจะเปลี่ยนมือเพียงครั้งเดียว จึงเป็นการแก้ปัญหาการใช้จ่ายสินทรัพย์เกินกว่าครั้งเดียว (Double spending problem) ที่รู้จักกันมานานแล้ว จึงได้รับการยกย่องว่า เป็นโพรโทคอลที่ช่วยให้แลกเปลี่ยนมูลค่าทางเศรษฐกิจได้ การแลกเปลี่ยนมูลค่าโดยอาศัยบล็อกเชนสามารถเกิดขึ้นได้เร็วกว่า ปลอดภัยกว่า และเสียค่าใช้จ่ายน้อยกว่าระบบธรรมดา

บล็อก

บล็อกจะบันทึกกลุ่มธุรกรรมที่ได้ยืนยันพิสูจน์แล้วว่าถูกต้อง โดยค่าแฮชของธุรกรรมจะบันทึกใส่ต้นไม้แฮช (Merkle tree)แต่ละบล็อกจะมีค่าแฮชของบล็อกก่อนหน้าในโซ่ ซึ่งเป็นการเชื่อมบล็อกต่อ ๆ กันเป็นโซ่ กระบวนการที่ทำวนซ้ำ เป็นการยืนยันความถูกต้องของบล็อกก่อน ๆ จนกระทั่งถึงบล็อกเริ่มต้น

บางครั้ง บล็อกต่างหาก ๆ อาจทำขึ้นพร้อมกัน ซึ่งจะทำให้เกิดข้อมูลที่ไม่ตรงกันเพียงชั่วคราว เพราะนอกจากการมีประวัติที่มั่นคงปลอดภัยเนื่องกับค่าแฮช บล็อกเชนยังกำหนดขั้นตอนวิธีเพื่อคัดเลือกบล็อกสายต่าง ๆ เพื่อให้ได้สายที่มีค่าสูงสุด บล็อกที่ไม่รวมเข้าในโซ่จะเรียกว่าบล็อกกำพร้า (orphan block) สถานีเพียร์ที่สนับสนุนฐานข้อมูลเช่นนี้ จะมีสายประวัติที่ต่างกันเป็นบางครั้งบางคราว เพราะต่างก็เก็บสายประวัติที่มีค่าสูงสุดซึ่งตนรู้เป็นฐานข้อมูล แต่เมื่อได้รับสายประวัติที่มีค่าสูงกว่า (ปกติจะเป็นประวัติที่มีแล้วบวกกับบล็อกใหม่ที่เพิ่งสร้างขึ้น) มันก็จะบันทึกบล็อกใหม่หรือบันทึกโซ่บล็อกที่มีค่าสูงกว่าทับฐานข้อมูลของตน แล้วส่งต่อข้อมูลที่ได้ใหม่ไปยังเพียร์อื่น ๆ

จะไม่มีทางรับประกันได้ว่า บล็อกใหม่ ๆ ที่มีจะเป็นส่วนของสายประวัติที่มีค่าสูงสุดตลอดกาลนาน แต่เพราะบล็อกเชนออกแบบให้เพื่อเพิ่มบล็อกใหม่เข้ากับบล็อกเก่า และเพราะมีแรงจูงใจให้ทำการเพื่อเพิ่มบล็อกใหม่แทนที่จะเปลี่ยนบล็อกเก่า โอกาสที่บล็อกหนึ่ง ๆ จะถูกเปลี่ยนหรือแทนที่จะลดลงแบบเลขชี้กำลัง ตามจำนวนบล็อกใหม่ ๆ ที่สร้างขึ้นต่อบล็อกเก่า ซึ่งในที่สุดก็จะมีโอกาสน้อยมาก ๆ

ยกตัวอย่างเช่น ในบล็อกเชนที่ใช้ระบบพิสูจน์ว่าได้ทำงาน (proof-of-work)โซ่ที่มีค่ารวมกันที่พิสูจน์ว่าได้ทำงานสูงสุด ก็จะพิจารณาว่าเป็นโซ่ที่ถูกต้องโดยเครือข่า"การตราเวลา" (timestamping) ของบล็อกเชนที่ใช้สำหรับบิตคอยน์ เป็นการแก้ปัญหาการใช้จ่ายสินทรัพย์เกินกว่าครั้งเดียว (Double spending problem) โดยไม่จำเป็นต้องมีบุคคลที่สามซึ่งเชื่อใจหรือมีคอมพิวเตอร์ศูนย์กลาง คือเป็นระบบตราเวลาแบบกระจายที่ใช้เครือข่ายเพียร์ทูเพียร์ เพื่อสร้างค่าพิสูจน์ลำดับของธุรกรรมโดยการคำนวณ และเป็นระบบที่ปลอดภัยตราบที่สถานีที่ซื่อตรงรวม ๆ กันมีกำลังหน่วยประมวลผลกลางมากกว่ากลุ่มสถานีที่ทำการไม่ชอบ

เครือข่ายจะตราเวลาธุรกรรมต่าง ๆ โดยคำนวณค่าแฮชของพวกมัน ต่อเป็นลูกโซ่ค่าพิสูจน์ว่าได้ทำงาน (proof-of-work)ให้เป็นโซ่ระเบียนที่เปลี่ยนไม่ได้โดยไม่คำนวณใหม่ซึ่งค่าแฮช/ค่าพิสูจน์ว่าได้ทำงาน คือสถานีหนึ่ง ๆ จะคำนวณค่าแฮชของบล็อกตามหลักเกณฑ์การพิสูจน์ว่าได้ทำงานของบิตคอยน์ แล้วแพร่ค่าที่ได้ไปยังสถานีอื่น ๆ ค่าแฮช/ค่าพิสูจน์ว่าได้ทำงานใหม่/ตราเวลาตามที่ว่า จะเป็นตัวพิสูจน์ว่า ข้อมูลบล็อกจะต้องมีอยู่เพื่อให้คำนวณค่านั้นได้ ค่าแฮชที่คำนวณของบล็อกแต่ละบล็อก จะรวมค่าแฮชของบล็อกก่อนเข้าด้วย ซึ่งเชื่อมบล็อกเข้าเป็นลูกโซ่ซึ่งเท่ากับจัดเรียงลำดับธุรกรรม และทำให้บล็อกก่อน ๆ ไม่สามารถเปลี่ยนข้อมูลได้ โดยไม่คำนวณค่าแฮชของบล็อกนั้น ๆ และบล็อกต่อ ๆ มาทั้งหมดด้วย

การคำนวณค่าแฮชหรือค่าพิสูจน์ว่าได้ทำงาน เป็นการกราดคำนวณหาค่า เช่นด้วยฟังก์ชันแฮช SHA-256 ค่าที่เป็นข้อพิสูจน์ซึ่งใช้ได้จะเริ่มด้วยบิต 0 จำนวนหนึ่ง และการคำนวณโดยเฉลี่ยที่ต้องทำ จะเพิ่มแบบเลขยกกำลังตามจำนวนบิต 0 ที่ต้องการ แต่สามารถตรวจสอบความถูกต้องได้โดยคำนวณค่าแฮชเพียงครั้งเดียวเท่านั้น

การคำนวณค่าพิสูจน์ว่าได้ทำงานยังเป็นตัวตัดสินด้วยว่า โซ่บล็อกไหนเป็นโซ่ที่สถานีส่วนใหญ่ยอมรับ เพราะโซ่ที่ยาวสุด ซึ่งหมายความว่าเป็นโซ่ที่ต้องใช้ทรัพยากรเพื่อคำนวณค่าแฮชสูงสุด จะเป็นโซ่ที่สถานีส่วนมากมีเห็นความเห็นพ้องยอมรับ และถ้าสถานีที่ซื่อตรงต่าง ๆ คุมกำลังหน่วยประมวลผลกลางโดยมาก โซ่ที่ซื่อตรงก็จะงอกเร็วสุด คือเร็วกว่าโซ่อื่น ๆ ที่แข่งขันกันทั้งหมด

เพื่อชดเชยความเร็วของฮาร์แวร์ที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ การหาค่าพิสูจน์ว่าได้ทำงานจะปรับให้ยากขึ้นเรื่อย ๆ โดยมีเป้าหมายให้สามารถคำนวณค่าแฮชได้จำนวนจำกัดต่อ ชม. (10 นาทีต่อบล็อก)

ให้สังเกตว่า ในส่วนหัวของแต่ละบล็อก จะมีเขตข้อมูลที่เรียกว่า "Timestamp" (ตราเวลา) ซึ่งนิยามว่า เป็นเวลาโดยประมาณเมื่อสร้างบล็อกนั้น ๆ โดยเป็นจำนวนวินาทีจากต้นยุคอ้างอิงของยูนิกซ์ ซึ่งชัดเจนว่า เป็นคนละค่ากับค่าแฮชของบล็อกนี้ และค่าแฮชของบล็อกก่อนซึ่งเก็บในเขตข้อมูลที่เรียกว่า "Previous Block Hash" ของบล็อกนี้

เวลาสร้างบล็อกเฉลี่ย (Block time)

เวลาสร้างบล็อกเฉลี่ย (block time) ก็คือเวลาเฉลี่ยที่เครือข่ายใช้ในการสร้างบล็อกใหม่ต่อกับโซ่ บล็อกเชนบางอย่างจะสร้างบล็อกใหม่บ่อยจนถึงทุก ๆ 5 วินาที เมื่อการสร้างบล็อกสำเร็จแล้ว ข้อมูลที่เพิ่มก็จะสามารถยืนยันพิสูจน์ได้ ในระบบเงินคริปโท เวลาสร้างบล็อกเฉลี่ยที่น้อยกว่าจึงหมายความว่าสามารถทำธุรกรรมได้เสร็จเร็วกว่า แต่ก็จะอาจทำให้เกิดการแบ่งโซ่ชั่วคราวบ่อยกว่าเวลาสร้างบล็อกเฉลี่ยของเงินคริปโทสกุล Ethereum ตั้งที่ 14-15 วินาที เทียบกับบิตคอยน์ที่ 10 นาที

การแบ่งโซ่ถาวร

hard fork (การแบ่งโซ่ถาวร) หมายถึงการเปลี่ยนกฎ โดยที่ซอฟต์แวร์ที่ยืนยันความถูกต้องของบล็อกด้วยกฎเก่า จะเห็นบล็อกใหม่ที่สร้างด้วยกฎใหม่ว่า ไม่ถูกต้อง ดังนั้นในกรณีนี้ สถานีทั้งหมดที่จะทำงานตามกฎใหม่จะต้องอั๊ปเกรดซอฟต์แวร์ที่ใช้ แต่ถ้ามีกลุ่มสถานีที่ยังใช้ซอฟต์แวร์เก่า โดยสถานีอื่นได้เปลี่ยนไปใช้ซอฟต์แวร์ใหม่ ก็จะเกิดการแยกจากกัน

ยกตัวอย่างเช่น Ethereum ได้เปลี่ยนกฎเพื่อแก้ปัญหาให้ผู้ลงทุนในองค์กร The DAO ซึ่งถูกแฮ๊กในกรณีนี้ การเปลี่ยนกฎได้แยกโซ่เงินสกุลนี้ออกเป็น Ethereum และ Ethereum Classic

ในปี 2014 ชุมชนเงินคริปโท Nxt ได้พิจารณาการแก้คืนระเบียนบล็อกเชนเพื่อแก้ปัญหาการขโมย 50 ล้านเหรียญ NXT จากตลาดแลกเปลี่ยนเงินคริปโทขนาดใหญ่แห่งหนึ่ง แต่ข้อเสนอนี้ก็ไม่ผ่าน แม้หลังจากนั้น เงินบางส่วนก็ได้คืนหลังจากการเจรจาต่อรองและการจ่ายเงินเรียกค่าไถ่

อีกอย่างหนึ่ง เพื่อป้องกันการแบ่งแยกแบบถาวร สถานีส่วนมากที่ใช้ซอฟต์แวร์ใหม่สามารถกลับมาใช้กฎเก่า ดังที่เกิดกับบิตคอยน์เมื่อแยกโซ่เมื่อวันที่ 12 มีนาคม 2013

การไม่รวมศูนย์

เพราะเก็บข้อมูลในเครือข่ายเพียร์ทูเพียร์ บล็อกเชนได้กำจัดความเสี่ยงจำนวนหนึ่งที่เกิดจากการเก็บข้อมูลแบบรวมศูนย์ บล็อกเชนที่ไม่รวมศูนย์ อาจใช้การส่งข้อความแบบเฉพาะกิจ (ad-hoc) และเครือข่ายคอมพิวเตอร์แบบกระจาย

เครือข่ายบล็อกเชนแบบเพียร์ทูเพียร์ไม่มีความอ่อนแอที่ศูนย์กลาง ซึ่งนักเลงคอมพิวเตอร์สามารถถือเอาประโยชน์ได้ โดยนัยเดียวกัน เครือข่ายก็ไม่สามารถเกิดความขัดข้องแบบจุดเดียวคือที่ศูนย์ได้ วิธีการรักษาความปลอดภัยรวมการใช้การเข้ารหัสลับแบบกุญแจอสมมาตร (public-key cryptography)

กุญแจสาธารณะ (public key) ซึ่งเป็นตัวเลขดูสุ่ม ๆ ต่อกันยาวเหยียด จะใช้เป็นที่อยู่เพื่อรับเงินสำหรับบล็อกเชน คือโทเค็นที่มีมูลค่าและส่งข้ามเครือข่าย จะบันทึกว่ามีที่อยู่นั้นเป็นเจ้าของ ส่วนกุญแจส่วนตัว (private key) จะเป็นรหัสผ่านที่ให้เจ้าของเข้าถึงสินทรัพย์ดิจิทัลนั้นได้ และทำให้สามารถทำธุรกรรมต่าง ๆ ตามที่บล็อกเชนนั้นสนับสนุน ข้อมูลที่เก็บในบล็อกเชนโดยทั่วไปพิจารณาว่าไม่สามารถเสียได้

แม้การมีข้อมูลรวมศูนย์จะคุมได้ง่ายกว่า แต่การลอบเปลี่ยนแปลงจัดการข้อมูลก็เป็นไปได้ด้วย เพราะไม่รวมศูนย์การเก็บข้อมูลของบัญชีแยกประเภทที่ทุกคนสามารถเข้าถึงได้ บล็อกเชนจึงโปร่งใสสำหรับทุก ๆ คนที่เกี่ยวข้อง

สถานี (node) ทุกสถานีในระบบไร้ศูนย์ จะมีก๊อปปี้ของบล็อกเชน คุณภาพข้อมูลจึงมาจากการทำซ้ำข้อมูลเป็นจำนวนมาก และการยืนยันความถูกต้องของข้อมูลโดยการคำนวณ ดังนั้น จึงไม่มีก๊อปปี้ที่จัดว่า เป็นก๊อปปี้หลักหรือก๊อปปี้ทางการ และไม่มีสถานีไหนที่น่าเชื่อถือกว่าสถานีอื่น

ธุรกรรมทั้งหมดจะแพร่สัญญาณไปยังเครือข่าย โดยจะส่งสัญญาณ/ข้อความแบบพยายามดีที่สุด (Best-effort delivery) สถานีขุดหาเหรียญ (Mining node) จะเป็นผู้ยืนยันความถูกต้องของธุรกรรม โดยรวมธุรกรรมหนึ่ง ๆ ลงในบล็อกที่ตนกำลังสร้าง แล้วจะแพร่สัญญาณคือข้อมูลบล็อกที่ทำเสร็จแล้วไปยังสถานีอื่น ๆ

บล็อกเชนมีวิธีลงตราเวลา (timestamping) ต่าง ๆ กัน เช่น proof-of-work เพื่อจัดลำดับการเปลี่ยนแปลงวิธีการอื่น ๆ ที่สามารถให้ถึงความเห็นพ้องได้รวมทั้ง proof-of-stake

การเติบโตของบล็อกเชนแบบไร้ศูนย์ มีโอกาสเสี่ยงต่อการรวมศูนย์สถานี เนื่องจากทรัพยากรคอมพิวเตอร์ที่ต้องใช้เพื่อประมวลข้อมูลจะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ดังนั้น ก็จะมีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ

ความเปิด

บล็อกเชนที่เปิดเป็นสาธารณะ จะใช้ได้สะดวกกว่าระเบียนความเป็นเจ้าของธรรมดา ซึ่งแม้จะเปิดให้สาธารณชนดูได้ แต่ก็ยังต้องอาศัยสถานที่เพื่อจะดู เพราะบล็อกเชนรุ่นต้น ๆ สามารถเข้าถึงได้โดยไม่ต้องอนุญาต จึงเกิดข้อถกเถียงถึงนิยามว่าอะไรเป็นบล็อกเชน ปัญหาหนึ่งที่ยังไม่ยุติก็คือ ระบบส่วนตัวที่มีผู้พิสูจน์ยืนยันที่ได้อนุญาตหรือมอบหมายจากผู้มีอำนาจศูนย์กลาง ควรจะพิจารณาว่าเป็นบล็อกเชนหรือผู้สนับสนุนการใช้โซ่ส่วนตัวอ้างว่า คำว่า บล็อกเชน อาจหมายถึงโครงสร้างข้อมูลใดก็ได้ที่รวมข้อมูลเข้าเป็นบล็อกที่ตราเวลา บล็อกเชนเช่นนี้สามารถใช้ควบคุมการเข้าถึงข้อมูลพร้อมกันโดยมีข้อมูลหลายรุ่น (multiversion concurrency control, MVCC) และเป็นฐานข้อมูลแบบกระจาย คือ คล้ายกับที่ MVCC ป้องกันธุรกรรมสองพวกไม่ให้เปลี่ยนเป้าหมายเดียวกันในฐานข้อมูล บล็อกเชนก็ป้องกันธุรกรรมสองพวกไม่ให้ใช้จ่ายทรัพย์สินเดียวกันพร้อมกันภายในบล็อกเชน

ส่วนผู้ต่อต้านอ้างว่า ระบบที่ต้องได้อนุญาตจะเหมือนกับฐานข้อมูลบริษัททั่ว ๆ ไป ไม่สนับสนุนการยืนยันพิสูจน์ข้อมูลโดยไร้ศูนย์ และดังนั้น ระบบเช่นนี้ไม่ได้ป้องกันผู้ดำเนินการจากการลอบเปลี่ยนข้อมูล เช่น ผู้สื่อข่าวของนิตยสารคอมพิวเตอร์ Computerworld กล่าวไว้ว่า "การแก้ปัญหาด้วยบล็อกเชนภายในองค์กรจะไม่ใช่อะไรนอกเหนือจากฐานข้อมูลที่ยุ่งยาก"ดังนั้น นักวิเคราะห์ธุรกิจบางท่าน (Don Tapscott และ Alex Tapscott) จึงนิยามบล็อกเชนว่า เป็นบัญชีแยกประเภทหรือฐานข้อมูลแบยกระจายที่เปิดให้เข้าถึงได้ทุกคน

การไม่ต้องได้อนุญาต

ประโยชน์ดียิ่งของเครือข่ายบล็อกเชนแบบเปิด ไม่ต้องให้อนุญาต หรือเป็นสาธารณะ ก็คือ ไม่จำเป็นต้องป้องกันผู้ปฏิบัติการโดยไม่ชอบ และไม่ต้องควบคุมการเข้าถึง นี่หมายความว่า โปรแกรมสามารถเพิ่มขึ้นภายในเครือข่ายเพื่อใช้บล็อกเชนเป็นชั้นขนส่ง (transport layer) โดยไม่ต้องได้การอนุมัติหรือความเชื่อใจของผู้อื่นบิตคอยน์และเงินคริปโทสกุลอื่น ๆ ปัจจุบันรับประกันบล็อกเชนของตนโดยบังคับให้หน่วยข้อมูลใหม่มีการพิสูจน์ว่าได้ทำงาน เพื่อหน่วงเวลาการสร้างบล็อกเชน บิตคอยน์ใช้ปัญหา Hashcash ที่พัฒนาขึ้นในคริสต์ทศวรรษ 1990 (โดย Adam Back)

อย่างไรก็ดี ยังไม่มีบริษัทบริการทางการเงินที่ให้ความสำคัญแก่บล็อกเชนแบบกระจายศูนย์ โดยปี 2016 การร่วมลงทุน (venture capital) ในโปรเจ็กต์เกี่ยวกับบล็อกเชนได้ลดลงในสหรัฐอเมริกา แต่กำลังเพิ่มขึ้นในจีน บิตคอยน์และเงินคริปโทอื่น ๆ มากมายใช้บล็อกเชนที่เป็นสาธารณะ โดยเดือนเมษายน 2018 บิตคอยน์มีมูลค่าตามราคาตลาดมากที่สุด

การต้องได้อนุญาต/บล็อกเชนส่วนตัว

บล็อกเชนที่ต้องได้อนุญาตจะมีชั้นควบคุมการเข้าถึงเพื่อควบคุมว่า ใครสามารถเข้าถึงเครือข่ายได้ไม่เหมือนกับเครือข่ายบล็อกเชนที่เป็นสาธารณะ ผู้เป็นเจ้าของเครือข่ายจะเป็นผู้เช็คผู้ที่จะยืนยันพิสูจน์ธุรกรรมในเครือข่าย เพราะเครือข่ายจะไม่อาศัยสถานีนิรนามเพื่อยืนยันความถูกต้องของธุรกรรม และจะไม่ได้ประโยชน์จากการมีสถานีเพิ่มขึ้น (network effect) บล็อกเชนแบบต้องได้อนุญาตยังมีชื่ออื่น ๆ ว่า consortium blockchain หรือ hybrid blockchain

ข้อเสียของระบบปิด

นักข่าวของนิตยสารคอมพิวเตอร์ Computerworld กล่าวว่า "ไม่จำเป็นต้องมีการกระทำโดยไม่ชอบจากเครือข่าย 51% ในบล็อกเชนส่วนตัว เพราะบล็อกเชนส่วนตัวควบคุมทรัพยากรในการสร้างบล็อกใหม่ 100% อยู่แล้ว ถ้าคุณทำการไม่ชอบหรือทำอุปกรณ์การสร้างบล็อกเชนให้เสียหายบนเครื่องบริการของบริษัท คุณก็จะสามารถควบคุมเครือข่ายเท่ากับ 100% และสามารถเปลี่ยนธุรกรรมอย่างไรก็ได้ตามปรารถนา" ซึ่งอาจมีผลเสียอย่างหนักในวิกฤตการณ์ทางการเงินหรือวิกฤติการณ์หนี้สิน เช่นใน วิกฤตการณ์การเงิน พ.ศ. 2550–2551 ที่ผู้มีอำนาจทางการเมืองได้ตัดสินใจให้ประโยชน์กับคนบางกลุ่มโดยเป็นผลเสียกับกลุ่มอื่น ๆ และ "บล็อกเชนของบิตคอยน์ได้การป้องกันจากการพยายามขุดหาเหรียญเป็นกลุ่มอย่างเป็นล่ำเป็นสัน มีโอกาสน้อยมากที่บล็อกเชนส่วนตัวจะพยายามป้องกันระเบียนโดยใช้พลังงานคอมพิวเตอร์เป็นกิกะวัตต์ ซึ่งทั้งใช้เวลาและมีค่าใช้จ่ายสูง"

เขายังกล่าวด้วยว่า "ภายในบล็อกเชนส่วนตัว จะไม่มี 'การแข่งขัน' คือไม่มีแรงจูงใจให้ใช้กำลัง/พลังมากกว่าหรือขุดหาบล็อกให้เร็วกว่าคู่แข่ง ซึ่งก็หมายความว่า การแก้ปัญหาด้วยบล็อกเชนภายในองค์กรจะไม่ใช่อะไรนอกเหนือจากเป็นฐานข้อมูลที่ยุ่งยาก"

ข้อมูลที่อธิบายตนเอง

การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างผู้มีส่วนร่วมของบล็อกเชน อาจเป็นความท้าทายทางเทคนิคที่ขวางการยอมรับและการใช้บล็อกเชน ซึ่งยังไม่เป็นปัญหาเพราะผู้มีส่วนร่วมใช้บล็อกเชนจนถึงปัจจุบันได้ตกลง (ไม่ว่าจะโดยตรงหรือโดยปริยาย) ใช้มาตรฐานข้อมูลอภิพันธุ์ (metadata standard) เดียวกัน การมีข้อมูลอภิพันธุ์มาตรฐาน จะเป็นวิธีที่ดีสุดสำหรับบล็อกเชนแบบต้องได้อนุญาต เช่น การจ่ายและการค้าขายทรัพย์สินที่มีจำนวนธุรกรรมสูงและมีผู้มีส่วนร่วมไม่กี่พวก เพราะมาตรฐานเช่นนี้จะลดค่าใช้จ่ายการดำเนินนงาน เพราะไม่ต้องแปลข้อมูลอย่างยุ่งยากระหว่างผู้มีส่วนร่วม

อย่างไรก็ดี ผู้ชำนาญการได้ชี้ว่า บล็อกเชนเพื่อการค้าที่มีจุดประสงค์ทั่วไป จะต้องมีระบบข้อมูลที่อธิบายตนเอง (self-describing data) เพื่อให้สถานีแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างกันเองได้อย่างอัตโนมัติระบบข้อมูลที่อธิบายตนเอง จะช่วยให้ระบบต่างหาก ๆ สามารถประมวลข้อมูลทั้งสองด้านในธุรกรรมได้ง่าย และสนับสนุนบล็อกเชนที่มีลักษณะไร้ศูนย์และเปิด ตามผู้ชำนาญการผู้นี้ โดยใช้ universal data interchange ข้อมูลที่อธิบายตนเองสามารถเพิ่มจำนวนผู้มีส่วนร่วมในบล็อกเชนเพื่อการค้าที่ต้องได้อนุญาต โดยไม่จำเป็นต้องมีบริษัทยักษ์ใหญ่จำนวนน้อยเป็นผู้ควบคุม

ยกตัวอย่างเช่น มันจะโปรโหมตระบบเปิด โดยไม่ต้องใช้บริการสับเปลี่ยนข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic data interchange, EDI) ที่มีค่าใช้จ่ายสูง ซึ่งก็คือ ไม่จำเป็นต้องแปลข้อมูลขององค์กรต่าง ๆ ให้เข้ากับแบบจำลองข้อมูลของผู้ให้บริการ EDI ข้อมูลที่อธิบายตนเองยังอำนวยการรวมข้อมูลระหว่างบล็อกเชนต่าง ๆ ยกตัวอย่างเช่น การเชื่อมข้อมูลจากบล็อกเชนที่ติดตามการส่งยากับบล็อกเชนที่แสดงประวัติคนไข้ จะช่วยให้โรงพยาบาลหรือแพทย์ยืนยันได้ว่า ใบสั่งยามีผลให้คนไข้ได้ยาที่ถูกต้อง^[

ความเที่ยงตรง

เพื่อให้บัญชีแยกประเภทซึ่งรักษาแบบรวม ๆ โดยชุมชนใช้งานได้ จะต้องมีวิธีรักษาความเที่ยงตรง 3 อย่าง ซึ่งจะกล่าวถึงต่อไปต่างหาก ๆ

ความเป็นเจ้าของ/กรรมสิทธิ์

เพื่อให้เจ้าของเท่านั้นสามารถใช้สินทรัพย์ที่บันทึกในบัญชี จะต้องมีวิธียืนยันความเป็นเจ้าของโดยอาศัยบัญชีแยกประเภทเท่านั้น ในเรื่องนี้ ธุรกรรมหนึ่ง ๆ ในบัญชีจะมีข้อมูลสามอย่าง คือ กุญแจสาธารณะของบุคคลที่สินทรัพย์ในธุรกรรมมาจาก กุญแจสาธารณะของบุคคลที่สินทรัพย์จะโอนไปยัง และข้อความที่เข้ารหัสเพื่อนุมัติธุรกรรมนี้ ซึ่งเป็นการเข้ารหัสด้วยกุญแจส่วนตัวของเจ้าของสินทรัพย์ ที่สามารถถอดรหัสโดยใช้กุญแจสาธารณะของเจ้าของนั้น ซึ่งบันทึกอยู่ในธุรกรรม เท่านั้น กระบวนการยืนยันเช่นนี้เรียกว่า ลายเซ็นดิจิทัล (digital signature) ซึ่งเป็นเรื่องคล้ายกับกระบวนการยืนยันเว็บไซต์ของโพรโทคอล https ให้สังเกตว่า กุญแจสาธารณะมีบทบาทสองอย่าง คือเป็นเหมือนกับเลขบัญชีเจ้าของ และสามารถใช้ตรวจสอบลายเซ็นดิจิทัลได้ด้วย

เนื่องจากการเข้ารหัสจะทำได้โดยแต่เจ้าของผู้มีกุญแจส่วนตัว และการถอดรหัสสามารถทำได้โดยทุกคนด้วยกุญแจสาธารณะ ทุกคนจึงสามารถเช็คเองได้ว่า คนที่กำลังถ่ายโอนสินทรัพย์จากเลขบัญชีซึ่งก็คือกุญแจสาธารณะ มีกุญแจส่วนตัวจริง ๆ ด้วยหรือไม่

ธุรกรรม

บุคคลที่ต้องการโอนสินทรัพย์จะต้องมีสินทรัพย์ในบัญชีนั้น ๆ ในเรื่องนี้ ธุรกรรมเพื่อโอนสินทรัพย์จากบัญชีนั้น ๆ ต้องอ้างสินทรัพย์ที่ยังไม่ได้ใช้ของบัญชีนั้น ซึ่งเกิดมีขึ้นในอดีต ในระบบที่ไม่มีใครเชื่อใคร ทุกคนจึงจำเป็นต้องมีก๊อปปี้ของบัญชีแยกประเภททั้งหมด เพื่อให้สามารถอ้างอิงได้ว่า สินทรัพย์ที่ว่านี้มีจริง ๆ หรือไม่

การรักษาความเที่ยงตรงของธุรกรรมโดยเป็นลูกโซ่เช่นนี้ เรียกว่า transaction chain

ลำดับธุรกรรม 

ดูข้อมูลเพิ่มที่หัวข้อ การตราเวลาสำหรับบิตคอยน์

แม้จะมีโซ่ธุรกรรมและลายเซ็นดิจิทัล แต่ก็ยังไม่สามารถบอกลำดับของธุรกรรมต่าง ๆ ได้ ทำให้อาจมีปัญหาการใช้ระบบโดยไม่ชอบ คือ

อีฟสามารถส่งเงินให้บ๊อบโดยระบุธุรกรรมในอดีตที่ได้ทรัพย์จากอะลิซ ซึ่งเธอสามารถส่งไปที่บัญชีของบ๊อบ ผู้ก็จะส่งสินค้าหรือให้บริการตามที่ตกลง เมื่อเธอได้รับสินค้าหรือการบริการแล้ว เธอยังสามารถใช้จ่ายเงินที่ได้จากอะลิซอีก โดยคราวนี้ส่งไปที่บัญชีของตัวเอง แล้วแพร่สัญญาณการโอนมูลค่าใหม่นี้ไปยังเครือข่ายที่เหลือ โดยอ้างว่า ได้ทำธุรกรรมนี้ก่อน แต่เครือข่ายที่เหลือไม่สามารถรู้ได้ว่า ธุรกรรมไหนเกิดขึ้นก่อน ถ้าเครือข่ายยอมรับการโอนมูลค่าที่อีฟส่งไปให้ตัวเอง การจ่ายเงินให้บ๊อบก็จะกลายเป็นธุรกรรมที่ไม่ถูกต้อง เพราะอ้างถึงสินทรัพย์ในธุรกรรมที่ได้ใช้ไปแล้ว

เพื่อป้องกันการใช้ระบบโดยไม่ชอบเช่นนี้ ก็จะต้องมีวิธีรักษาลำดับของธุรกรรม ซึ่งเป็นเรื่องที่บล็อกเชนช่วยได้ เพราะธุรกรรมของบล็อกเชนจะรวมกลุ่มเป็นบล็อก ที่สมมุติว่า เกิดขึ้นพร้อมกัน ดังนั้น โซ่ของบล็อกจึงเป็นตัวบอกลำดับธุรกรรม

ในบล็อกเชนของบิตคอยน์ เพื่อจะเพิ่มบล็อกเข้าในโซ่ ผู้บันทึกธุรกรรมจะรวมข้อมูลดังต่อไปนี้คือ

• รายการธุรกรรมที่จะรวมเข้าในบล็อกพร้อมกับค่าแฮชในรูปแบบของต้นไม้แฮช
• ค่าแฮชของบล็อกที่มาก่อนหน้า
• ค่า nonce

ผู้สร้างบล็อก (สถานี) จะคำนวณค่าแฮชของบล็อกนี้ (ซึ่งแสดง proof-of-work) โดยมีค่าทั้งสามนี้เป็นข้อมูลขาเข้าของฟังก์ชันแฮช และค่า nonce จะเป็นค่าที่เพิ่มขึ้นจนกระทั่งค่าแฮชที่คำนวณผ่านกฎเกณฑ์ว่าใช้ได้ โดยกฎเกณฑ์ของบล็อกเชนจะทำให้ต้องใช้เวลาคำนวณประมาณ 10 นาทีเพื่อหาค่าที่ถูกต้องและใช้ได้

เมื่อสถานีคำนวณได้ค่าแฮช มันก็จะแพร่สัญญาณแสดงบล็อกที่มันต้องการเพิ่มเข้าในโซ่ พร้อมกับค่าแฮช (คือ proof-of-work) ของบล็อก เครือข่ายที่เหลือจะตรวจความถูกต้องของข้อมูลในบล็อกแล้วต่อบล็อกใหม่เข้าเป็นลูกโซ่ของบล็อกเชน อย่างไรก็ดี โซ่อาจเกิดมีหลายสาขาเพราะบางส่วนของเครือข่ายอาจจะอยู่แยกออกเป็นระยะเวลาหนึ่ง ดังนั้น แต่ละสถานีก็จะเลือกโซ่ที่ยาวสุดแล้วพยายามเพิ่มบล็อกในสายโซ่นั้นเท่านั้น

การฉ้อฉลดังที่อีฟใช้ตามที่ว่า บัดนี้สามารถป้องกันได้โดยเหตุผลสามอย่าง คือ

• เพราะข้อมูลที่อยู่ในบล็อกหนึ่ง ๆ จะรวมทั้งธุรกรรมใหม่ ๆ และค่าแฮชของบล็อกก่อน การเปลี่ยนข้อมูลในบล็อกหนึ่งจะไม่สามารถทำได้โดยไม่เปลี่ยนข้อมูลของบล็อกต่อ ๆ มาทั้งหมด
• เครือข่ายจะเลือกโซ่ที่ยาวสุดเท่านั้น
• การคำนวณค่าแฮชใช้เวลาและทรัพยากร (เช่นค่าไฟฟ้า) มาก

สมมุติว่า อีฟต้องการเปลี่ยนบล็อกย้อนหลังกลับไป 6 บล็อกในลูกโซ่ เนื่องจากเหตุผลแรก เธอก็จะต้องคำนวณค่าแฮชของบล็อก 5 บล็อกที่ตามต่อมา หลังจากนั้น เนื่องจากเหตุผลที่สอง เธอก็จะต้องตามให้ทันเครือข่ายที่เหลือโดยเติมโซ่ให้มีบล็อกจำนวนมากกว่าทั้งเครือข่ายที่เหลือรวมกัน และเนื่องจากเหตุผลที่สาม การทำเช่นนี้จะเป็นไปไม่ได้ ดังนั้น บล็อกเชนจึงปลอดภัยเนื่องจากงานที่ต้องทำเพื่อเพิ่มบล็อก กล่าวอีกอย่างก็คือ มีคู่แข่งจำนวนมากที่แข่งขันเพื่อเพิ่มบล็อกต่อไป ทำให้ผู้กระทำผู้เดียวมีโอกาสน้อยมากที่จะแข่งชนะคู่แข่งที่เหลือทั้งหมดโดยเฉพาะเมื่อมีบล็อกต่อ ๆ มาเป็นจำนวนมาก

นี่จึงหมายว่า บล็อกยิ่งลึกเท่าไรในโซ่ก็ยิ่งปลอดภัยขึ้นเท่านั้น เพื่อให้บล็อกเชนสามารถรับประกันความปลอดภัยเช่นนี้ได้ มันจะต้องมีผู้เข้าร่วมคือสถานีเป็นจำนวนมาก เป็นการป้องกันบุคคลเดียวไม่ให้มีพลังการคำนวณโดยเปรียบเทียบมากเกินไป ซึ่งเท่ากับลดอิทธิพลที่แต่ละคน ๆ จะมีต่อบล็อกเชนที่นับว่าถูกต้อง ดังนั้น จึงต้องมีแรงจูงใจให้บุคคลต่าง ๆ พยายามคำนวณค่าแฮชและเพิ่มบล็อก ในระบบบิตคอยน์ปัจจุบัน นี่ทำโดยให้รางวัลเป็นบิตคอยน์แก่ผู้ที่เพิ่มบล็อก

เมื่อสถานีหนึ่งเข้าร่วมเพื่อเป็นผู้เพิ่มบล็อก (ในระบบบิตคอยน์คือเข้าร่วมเป็นผู้ขุดหาเหรียญ) ขั้นตอนแรกที่จะต้องทำก็คือดาวน์โหลดและยืนยันความถูกต้องของบัญชีแยกประเภททั้งหมด (บล็อกเชตของบิตคอยน์โดยเดือนเมษายน 2018 ได้ถึงขนาด 160 GB แล้ว) รวมทั้ง

• รหัสสาธารณะทั้งหมดสมกับข้อความที่เข้ารหัสหรือไม่
• ธุรกรรมทั้งหมดอ้างอิงธุรกรรมอื่น ๆ ในอดีตหรือไม่
• บล็อกแต่ละบล็อกมีค่าแฮชของบล็อกก่อนหรือไม่

เมื่อยืนยันสำเร็จแล้ว ก็เพียงแต่ต้องพิสูจน์ยืนยันบล็อกใหม่ ๆ ว่า ผ่านเกณฑ์ 3 อย่างนี้หรือไม่เท่านั้น

การใช้

เทคโนโลยีบล็อกเชนสามารถใช้ได้ในการต่าง ๆ ปัจจุบันจะใช้โดยหลักเป็นบัญชีแยกประเภทแบบกระจายของเงินคริปโท โดยเด่นที่สุดก็คือบิตคอยน์^[80] แม้ธนาคารกลางของประเทศต่าง ๆ รวมทั้งอินเดีย จีน สหรัฐอเมริกา สวีเดน สิงคโปร์ แอฟริกาใต้ และสหราชอาณาจักร กำลังศึกษาการออกเงินคริปโทโดยธนาคารกลาง แต่ก็ยังไม่มีธนาคารใดที่ได้ลงมือทำการ^[80]

ความเป็นไปได้ทั่วไป

เทคโนโลยีบล็อกเชนมีโอกาสเปลี่ยนการดำเนินงานในระยะยาวของธุรกิจสูง คือ เทคโนโลยีบัญชีแยกประเภทของบล็อกเชน เป็นนวัตกรรมพื้นฐาน ซึ่งมีโอกาสสร้างรากฐานใหม่ ๆ สำหรับระบบเศรษฐกิจโลกและระเบียบทางสังคมได้มากกว่าเทคโนโลยีแบบ disruptive ซึ่งปกติจะ "โจมตีแบบจำลองการทำธุรกิจธรรมดา ด้วยการแก้ปัญหาที่มีค่าใช้จ่ายน้อยกว่า และเอาชนะบริษัทที่กำลังครองตลาดอยู่ได้อย่างรวดเร็ว" อย่างไรก็ดี ก็ยังมีผลิตภัณฑ์น้อยอย่างที่ใช้การได้โดยปลายปี 2016

แม้บล็อกเชนอาจสามารถเพิ่มประสิทธิภาพอย่างสำคัญต่อซัพพลายเชนโลก ธุรกรรมทางการเงิน บัญชีแยกประเภทของสินทรัพย์ และเครือข่ายสังคมที่ไร้ศูนย์โดยปี 2016 ผู้สังเกตการณ์บางคนก็ยังไม่มั่นใจ และผู้ชำนาญการบางท่านก็เชื่อว่า เทคโนโลยีนี้โฆษณาเกินเหตุโดยมีข้ออ้างที่ไม่สามารถเป็นจริง

เพื่อลดความเสี่ยง ธุรกิจปกติจะไม่ใช้บล็อกเชนเป็นแกนในการทำธุรกิจ ซึ่งหมายความว่า โปรแกรมที่ใช้บล็อกเชนโดยเฉพาะ ๆ อาจเป็นนวัตกรรมแบบ disruptive เพราะการแก้ปัญหาที่มีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าอาจทำได้ ซึ่งจะสามารถเอาชนะการทำธุรกิจแบบเดิม ๆ

โพรโทคอลของบล็อกเชน อำนวยให้ธุรกิจสามารถใช้วิธีใหม่ ๆ ในการประมวลผลธุรกรรมแบบดิจิทัลรวมทั้งระบบการจ่ายและเงินดิจิทัล การหาเงินทุนจากมวลชน (crowdfunding) หรืออิมพลิเม้นต์ตลาดที่ใช้พยากรณ์ผล (prediction market) และเครื่องมือในการปกครองทั่วไป

บล็อกเชนลดความจำเป็นต้องมีผู้ให้บริการที่เชื่อใจ (trust service provider) ซึ่งคาดว่า จะมีผลลดทุนที่ติดอยู่กับข้อพิพาท บล็อกเชนมีโอกาสสลดความเสี่ยงทั้งระบบและการฉ้อฉลทางการเงิน ช่วยทำกระบวนการที่ก่อนหน้านี้ใช้เวลามากและต้องทำด้วยมือให้เป็นอัตโนมัติ เช่น การก่อตั้งนิติบุคคล โดยทฤษฎี จะสามารถเก็บภาษี โอนกรรมสิทธิ์ และจัดการความเสี่ยงด้วยบล็อกเชน

เมื่อใช้เป็นบัญชีแยกประเภทแบบกระจาย บล็อกเชนลดค่าใช้จ่ายในการตรวจสอบพิสูจน์ธุรกรรม และกำจัดการต้องมีบุคคลที่สามที่เชื่อใจ เช่นธนาคาร เพื่อทำธุรกรรมให้สำเร็จ เทคโนโลยีนี้ยังลดค่าใช้จ่ายเกี่ยวกับจัดตั้งเครือข่ายเพราะมีแรงจูงใจทางเศรษฐกิจเพื่อก่อตั้งสถานีในเครือข่ายในตัว และดังนั้นจึงอำนวยให้สามารถประยุกต์ใช้ได้อีกหลายอย่าง โดยเริ่มจากโปรแกรมทางการเงิน เทคโนโลยีบล็อกเชนปัจจุบันกำลังขยายใช้ในโปรแกรมประยุกต์ไร้ศูนย์ และในองค์กรที่ทำงานร่วมกันโดยไม่ต้องอาศัยคนกลาง

อสังหาริมทรัพย์

• บิกโฟร์[เฟรมเวิร์กและการทดลองใช้เช่นที่สำนักงานทะเบียนที่ดินสวีเดน มุ่งแสดงประสิทธิภาพของบล็อกเชนเพื่อเพิ่มความเร็วในการซื้อขายที่ดิน
• ประเทศจอร์เจียมีโครงการนำร่องเพื่อการลงทะเบียนที่ดินอาศัยบล็อกเชน
• รัฐบาลอินเดียกำลังต่อต้านการฉ้อฉลทางที่ดินด้วยเทคโนโลยีบล็อกเชน
• ในเดือนตุลาคม 2017 ธุรกรรมซื้อขายทรัพย์สินในระดับสากลก็ได้ทำสำเร็จลงผ่านสัญญาสมารต์ (smart contract) ที่อาศัยบล็อกเชน
• ในต้นปี 2018 จะมีการทดลองใช้เทคโนยีบล็อกเชนเพื่อตรวจความเชื่อถือได้ของข้อมูลการลงทะเบียนที่ดินขององค์กร Unified State Real Estate Register (USRER) ในเขตกรุงมอสโก

บริษัทตรวจสอบบัญชีบิกโฟร์ แต่ละบริษัทกำลังตรวจสอบเทคโนโลยีบล็อกเชนโดยประการต่าง ๆ บริษัทอีวายได้สร้างกระเป๋าเงินคริปโทให้แก่พนักงานบริษัทในสวิตเซอร์แลนด์ทุกคน และได้ติดตั้งเครื่องเอทีเอ็มสำหรับบิตคอยน์ในสำนักงานประเทศสวิตเซอร์แลนด์ และรับบิตคอยน์เพื่องานบริการให้คำแนะนำทุกชนิด ประธานบริหารบริษัทอีวายสวิตเซอร์แลนด์กล่าวว่า "เราไม่ต้องการเพียงแค่พูดเรื่องการเปลี่ยนเป็นระบบดิจิทัล แต่ต้องการผลักดันกระบวนการนี้พร้อมกับพนักงานและลูกค้าของเรา มันเป็นเรื่องสำคัญสำหรับเราว่า ทุกคนสนับสนุนการถึงเป้าหมายและเตรียมตัวเพื่อการปฏิวัติที่จะเกิดในโลกธุรกิจผ่านบล็อกเชน ผ่านสัญญาสมาร์ต และเงินดิจิทัล" ไพรซ์วอเทอร์เฮาส์คูเปอส์ ดีลอยต์ทูชโทมัตสุ และเคพีเอ็มจี ต่างก็กำลังดำเนินการต่าง ๆ กัน และทั้งหมดต่างก็กำลังทดสอบเทคโนโลยีบล็อกเชนส่วนตัว

สัญญาสมาร์ต

สัญญาสมาร์ต (smart contract) ที่อาศัยบล็อกเชนเป็นสัญญาที่สามารถทำให้เสร็จสิ้นหรือเป็นบางส่วน โดยไม่ต้องมีเกี่ยวข้องกับบุคคลต่าง ๆ เป้าหมายหลักอย่างหนึ่งของสัญญาประเภทนี้ก็คือ การจ่ายเงินให้กับบุคคลที่ควรจ่ายอัตโนมัติเมื่อข้อแม้ในสัญญาเพื่อให้จ่ายสำเร็จลงแล้ว (automated escrow) กองทุนการเงินระหว่างประเทศ (IMF) เชื่อว่า บล็อกเชนอาจลดภาวะเสี่ยงภัยทางศีลธรรม (moral hazard) และอาจทำการใช้สัญญาให้มีประสิทธิภาพมากสุด อย่างไรก็ดี เนื่องจากยังไม่ได้ใช้อย่างกว้างขวาง ผลทางกฎหมายของมันจึงยังไม่ชัดเจน

งานทำให้เกิดผลเกี่ยวกับบล็อกเชนบางอย่าง อาจทำให้สามารถเขียนโปรแกรมทำสัญญาที่จะดำเนินการเมื่อข้อแม้บางอย่างสมบูรณ์แล้ว สัญญาสมาร์ตที่ใช้บล็อกเชน จะทำได้ด้วยคำสั่งในภาษาโปรแกรมที่ต่อยอดได้ (extensible programming) เพื่อกำหนดและดำเนินการข้อตกลงยกตัวอย่างเช่น Ethereum Solidity เป็นโปรเจ็กต์บล็อกเชนแบบโอเพนซอร์ซที่ออกแบบเพื่อให้ทำเช่นนี้ได้ โดยอิมพลิเม้นต์สมรรถภาพของภาษาโปรแกรมที่มีคุณสมบัติอเนกประสงค์ในการคำนวณ (Turing complete)เพื่อทำให้เกิดผลสำหรับสัญญาเช่นนี้ได้

องค์กรไม่หวังผลกำไร

• โปรเจ็กต์ Level One ของมูลนิธิบิลและเมลินดาเกตส์ มุ่งใช้เทคโนโลยีบล็อกเชนเพื่อช่วยคน 2,000 ล้านคนทั่วโลกที่ไม่มีบัญชีธนาคาร^[99][100]
• โปรเจ็กต์ Building Blocks ของโครงการอาหารโลก (WFP) อันเป็นโปรแกรมของสหประชาชาติมุ่งการโอนเงินของ WFP ที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ให้เร็วขึ้น มีค่าใช้จ่ายน้อยลง และปลอดภัยยิ่งขึ้น และได้เริ่มโครงการนำร่องในปากีสถานในเดือนมกราคม 2017 ซึ่งจะดำเนินไปตลอดช่วงฤดูใบไม้ผลิ
• Publiq ซึ่งเป็นแพล็ตฟอร์มสำหรับผู้เขียนโดยตั้งขึ้นเมื่อปี 2017 มุ่งใช้บล็อกเชนเพื่อรับประกันว่าหนังสือที่เขียนเป็นของแท้ เพื่อหลีกเลี่ยงการตรวจพิจารณาสิ่งพิมพ์ และต่อต้านข่าวลอย

  ธนาคาร

  นักวิชาการชาวแคนาดา (Don Tapscott) ได้ทำงานวิจัยสองปีที่ตรวจสอบว่า เทคโนโลยีบล็อกเชนจะสามารถเก็บและถ่ายโอนกรรมสิทธิ์ในเรื่องของ "เงิน ที่ดิน หลักทรัพย์ ดนตรี ศิลปะ การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ ทรัพย์สินทางปัญญา และแม้กระทั่งการออกเสียงเลือกตั้ง" ได้อย่างไรนอกจากนั้น ยังมีบริษัทในอุตสาหกรรมการเงินที่กำลังอิมพลิเม้นต์บัญชีแยกประเภทแบบกระจายเพื่อใช้ในธุรกรรมของธนาคารซึ่งตามงานศึกษาเดือนกันยายน 2016 ของไอบีเอ็ม นี่กำลังเกิดขึ้นเร็วกว่าที่คาด
  ธนาคารสนใจในเทคโนโลยีนี้ก็เพราะมีโอกาสเพิ่มความเร็วการปิดบัญชีกับธนาคารอื่น ๆ ในแต่ละวันธนาคารเช่น UBS (สวิตเซอร์แลนด์) กำลังเปิดศูนย์วิจัยใหม่โดยเฉพาะ ๆ เกี่ยวกับเทคโนโลยีบล็อกเชนเพื่อตรวจดูว่าสามารถใช้ในบริการทางการเงินเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและลดค่าใช้จ่ายได้หรือไม่
  รัสเซียเป็นประเทศแรกที่อิมพลิเม้นต์บล็อกเชนเพื่อใช้การในระดับรัฐบาล คือ ธนาคารรัฐ Sberbank ได้ประกาศเมื่อวันที่ 20 ธันวาคม 2017 ว่าเป็นหุ้นส่วนกับ Russia's Federal Antimonopoly Service (FAS) เพื่ออิมพลิเม้นต์การถ่ายโอนและเก็บเอกสารผ่านบล็อกเชน
  การใช้การอื่น ๆ เกี่ยวกับธนาคารรวมทั้ง
  • บริษัทบัญชีดีลอยต์และบริษัทซอฟต์แวร์ ConsenSys ได้ประกาศแผนในปี 2016 เพื่อสร้างธนาคารดิจิทัลโดยตั้งชื่อว่า Project ConsenSys
  • บริษัท R3 ได้เชื่อมธนาคาร 42 ธนาคารกับบัญชีแยกประเภทแบบกระจายที่สร้างโดย Ethereum, Chain.com, อินเทล, ไอบีเอ็ม และ Monax.
  • กลุ่มธุรกิจสวิสรวมทั้งบริษัทโทรคมนาคม Swisscom, ธนาคาร Zurich Cantonal Bank, และตลาดหลักทรัพย์สวิสกำลังสร้างต้นแบบการซื้อขายหลักทรัพย์แบบไม่ผ่านตลาด (over-the-counter) โดยใช้เทคโนโลยีบล็อกเชนของ Ethereum

  บริษัททางการเงินอื่น ๆ

  • บริษัทบัตรเครดิตและบัตรเดบิต MasterCard ได้ออกเอพีไอที่ใช้บล็อกเชนเพื่อให้นักเขียนโปรแกรมใช้พัฒนาระบบการจ่ายระหว่างบุคคล (person-to-person, P2P) และระหว่างธุรกิจ (business-to-business, B2B)
  • บริษัท CLS Group ได้เริ่มใช้เทคโนโลยีบล็อกเชน เพื่อขยายจำนวนธุรกรรมการแลกเปลี่ยนเงินต่างประเทศที่สามารถปิดบัญชีได้ในแต่ละวัน
  • ระบบการจ่ายเงิน VISA, Mastercard, Unionpay และ SWIFT ได้ประกาศว่า กำลังพัฒนาเทคโนโลยีบล็อกเชนและมีแผนว่าจะใช้

  การใช้ในเรื่องอื่น ๆ

  เทคโนโลยีบล็อกเชนสามารถใช้สร้างบัญชีแยกประเภทที่ถาวร เป็นสาธารณะ และโปร่งใส สำหรับข้อมูลการซื้อขาย เก็บข้อมูลกรรมสิทธิ์ เช่น การลงทะเบียนลิขสิทธิ์ และติดตามการใช้สินทรัพย์ดิจิทัลและการจ่ายค่าทดแทนให้แก่เจ้าของ เช่น ผู้ให้บริการเครือข่ายไร้สาย และนักดนตรี
  • ในปี 2017 ไอบีเอ็มได้เข้าหุ้นส่วนกับ ASCAP และ PRS for Music เพื่อนำเทคโนโลยีบล็อกเชนมาใช้ในการจัดจำหน่ายดนตรี
  • Everledger เป็นลูกค้าแรก ๆ ของไอบีเอ็มที่ใช้บริการติดตามข้อมูลซัพพลายเชนอาศัยบล็อกเชนอีสต์แมนโกดักประกาศแผนในปี 2018 เพื่อเริ่มระบบโทเค็นดิจิทัลในการบันทึกภาพซึ่งเป็นงานลิขสิทธิ์
  • นี่เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของการใช้สัญญาสมาร์ตในอุตสาหกรรมดนตรี ทุกครั้งที่มีการเล่นงานดนตรีผสมของดีเจ สัญญาสมารต์ที่ติดอยู่กับงาน จะจ่ายค่าทดแทนให้กับเจ้าของเกือบทันที
  • มีการเสนอใช้โปรแกรมประยุกต์อย่างหนึ่ง เพื่อให้สามารถร่วมใช้สเปกตรัมคลื่นวิทยุสำหรับเครือข่ายไร้สาย^[129]
  • บริษัทประกันภัยสามารถสร้างประกันภัยแบบต่าง ๆ เมื่อใช้บล็อกเชนรวมทั้ง peer-to-peer insurance, parametric insurance และ microinsurance
  • sharing economy และอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง ก็อาจจะได้ประโยชน์จากบล็อกเชนเพราะเกี่ยวข้องกับเพียร์จำนวนมากที่ทำงานร่วมกัน
  • การใช้สิทธิออกเสียงออนไลน์เป็นการประยุกต์ใช้บล็อกเชนได้อีกอย่างหนึ่ง
  • บล็อกเชนสามารถใช้พ้ฒนาระบบข้อมูลสำหรับเวชระเบียน ซึ่งช่วยเพิ่มการทำงานได้ร่วมกัน (interoperability) โดยทฤษฎีแล้ว ระบบต่าง ๆ ยังสามารถทดแทนด้วยระบบที่ใช้บล็อกเชนด้วย^[134]
  • มีการพัฒนาบล็อกเชนเพื่อใช้เก็บข้อมูล เพื่อตีพิมพ์วรรณกรรม และเพื่อระบุแหล่งกำเนิดของศิลปะดิจิทัล
  • บล็อกเชนช่วยให้ผู้ใช้เก็บสินทรัพย์ของเกม (เป็นสินทรัพย์ดิจิทัล) เช่นดังที่พบในเกม Cryptokitties^[135]
  การออกแบบใช้บล็อกเชนที่ไม่เกี่ยวกับเงินคริปโทโดยตรงที่เด่นรวมทั้ง
  • Steemit ซึ่งเป็นบล็อก/เว็บไซต์เครือข่ายสังคม บวกกับเงินคริปโทสกุล STEEM และ Steem Dollars
  • Hyperledger เป็นโครงการร่วมมือข้ามอุตสาหกรรมเริ่มโดยมูลนิธิลินุกซ์ เพื่อสนับสนุนบัญชีแยกประเภทที่อาศัยบล็อกเชน โดยมีโปรเจ็กต์ภายในโครงการริเริ่มนี้รวมทั้ง Hyperledger Burrow (โดยบริษัท Monax) และ Hyperledger Fabric (โดยบริษัทไอบีเอ็มเป็นผู้นำ)
  • Counterparty เป็นแพล็ตฟอร์มการเงินแบบโอเพนซอร์ซ เพื่อสร้างโปรแกรมการเงินประยุกต์แบบเพียร์ทูเพียร์ โดยอาศัยบล็อกเชนของบิตคอยน์
  • Quorum เป็นบล็อกเชนส่วนตัวที่ต้องได้อนุญาตของเจพีมอร์แกนเชสและที่เก็บข้อมูลส่วนตัว ใช้เพื่อทำแอ๊ปสัญญา
  • Bitnation เป็น "ประเทศอาสา" (voluntary nation) ไร้พรมแดนไร้ศูนย์ เป็นการตั้งเขตอำนาจเพื่อทำสัญญาและสร้างกฎ โดยอาศัย Ethereum
  • Factom เป็นทะเบียนแบบกระจาย
  • Tezos เป็นระบบใช้สิทธิออกเสียงแบบไร้ศูนย์
  ไมโครซอฟท์ วิชวลสตูดิโอกำลังพัฒนาให้ผู้พัฒนาโปรแกรมประยุกต์ใช้ภาษา Ethereum Solidity ได้
  ไอบีเอ็มให้บริการ cloud blockchain service โดยอาศัยโปรเจ็กต์ Hyperledger Fabric ซึ่งเป็นระบบโอเพนซอร์ซ^[140][141]
  หน่วย Oracle Cloud ของบริษัทออราเคิล คอร์ปอเรชั่นให้บริการ Blockchain Cloud Service โดยอาศัย Hyperledger Fabric และบริษัทก็ได้เข้าร่วมในกลุ่มธุรกิจ Hyperledger ด้วย
  ในเดือนสิงหาคม 2016 ทีมนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีแห่งมิวนิก ได้พิมพ์ผลงานวิจัยว่า บล็อกเชนจะสามารถเปลี่ยนการดำเนินงานของธุรกิจต่าง ๆ ได้อย่างไร พวกเขาได้วิเคราะห์เงินร่วมลงทุนในบริษัทเกี่ยวกับบล็อกเชน และพบว่า 1,550 ล้านเหรียญสหรัฐ (ประมาณ 48,252 ล้านบาท) ได้ลงทุนในธุรกิจเกี่ยวกับการเงินและประกันภัย ข้อมูลและการสื่อสาร และบริการมืออาชีพ (professional service) โดยมีการลงทุนมากที่สุดในสหรัฐอเมริกา สหราชอาณาจักร และแคนาดา^[144]
  ธนาคาร ABN Amro ได้ประกาศโปรเจ็กต์อสังหาริมทรัพย์ที่ช่วยอำนวยการแชร์และบันทึกธุรกรรมทางอสังหาริมทรัพย์ และโปรเจ็กต์ที่สองซึ่งเข้าหุ้นกับท่าเรือเมืองรอตเทอร์ดามเพื่อพัฒนาเครื่องมือทางโลจิสติกส์