Kompendium blockchain. Technologia i jej zastosowania Łowicz

Blockchain to nie przelotny trend, lecz siła napędowa zmian, które już dziś kształtują nasz świat. Coraz więcej firm, instytucji i twórców rozwiązań cyfrowych sięga po niego, by budować bardziej transparentne, bezpieczne i zdecentralizowane systemy. Inspiracją do stworzenia niniejszej książki była rosnąca potrzeba uporządkowania wiedzy związanej z dynamicznie rozwijającą się technologią blockchain. Na ten temat powstało już wiele publikacji, jednak żadna nie omawia go w sposób tak kompleksowy - oferujący zarówno najważniejsze informacje bazowe nowicjuszom, jak i pogłębione analizy interesujące ekspertów. Seria "Kompendium blockchain" składa się z trzech tomów, w ramach których omówiono każdy z najważniejszych aspektów tej technologii. Tom pierwszy stanowi szerokie wprowadzenie do zagadnień związanych z blockchainem, takich jak: podstawowe zasady działania mechanizmy konsensusu i bezpieczeństwa zastosowanie technologii w różnych sektorach gospodarki analizy dotyczące: mechanizmów sieci blockchain kryptografii postkwantowej suwerennej tożsamości cyfrowej możliwości, jakie niesie za sobą tokenizacja i inteligentne kontrakty użycie blockchaina w logistyce, medycynie, rolnictwie, sektorze nieruchomości czy systemach zarządzania przedsiębiorstwami społecznymi społeczności blockchainowe, czyli rola zaufania i innowacji w kształtowaniu zdecentralizowanych projektów. Spis treści: Wstęp Część I. Techniczne zagadnienia sieci blockchain Rozdział 1. Podstawy technologii blockchain: struktura, mechanizmy i zastosowania Wprowadzenie 1.1. Geneza oraz rozwój nowej technologii i ekosystemu gospodarczego 1.2. Istota technologii blockchain 1.3. Struktura danych 1.3.1. Rejestr 1.3.2. Pierwsza koncepcja łańcucha bloków 1.3.3. Bloki i transakcje 1.3.4. Łańcuch bloków 1.4. Zdecentralizowana sieć 1.4.1. Sieć i protokół 1.4.2. Suwerenność węzłów 1.4.3. Decentralizacja i rozproszenie 1.4.4. Rodzaje sieci Podsumowanie Bibliografia Rozdział 2. Mechanizmy sieci blockchain: konsensus i decentralizacja Wprowadzenie 2.1. Mechanizmy konsensusu 2.1.1. Dwa kroki do synchronizacji 2.1.2. Odróżnianie mechanizmów konsensusu 2.1.3. Mechanizm dowodów pracy 2.1.4. Inne mechanizmy konsensusu 2.1.5. Liczebność poszczególnych rodzajów mechanizmów konsensusu 2.1.6. Trwałość (niezmienność) zapisów rejestru 2.2. Mechanizmy zachęt 2.2.1. Korzyści węzłów 2.2.2. Opłaty transakcyjne 2.2.3. Nagrody za blok 2.2.4. Tokenomia 2.2.5. Wartość natywnych jednostek w sieciach PoW 2.2.6. Wartość jednostek w innych sieciach blockchain 2.2.7. Korzyści dla użytkowników 2.3. Mechanizmy identyfikacji i uwierzytelniania 2.3.1. Kryptografia asymetryczna 2.3.2. Podpis cyfrowy 2.3.3. Adresy w sieci blockchain 2.4. Elegancja blockchaina Podsumowanie Bibliografia Rozdział 3. Ewolucja technologii blockchain: od pierwszej generacji, przez smart kontrakty, do przyszłych zmian Wprowadzenie 3.1. Skrypty wydawania w Bitcoinie 3.2. Smart kontrakty i blockchain 2.0 3.2.1. Zdecentralizowana wirtualna maszyna 3.2.2. Smart kontrakty 3.2.3. Trwałość zapisu smart kontraktów 3.2.4. Rodzaje transakcji 3.2.5. Standardy i wrapowanie smart kontraktów 3.2.6. Ograniczenia smart kontraktów i ich rozwiązania 3.3. Skutki powstania blockchainów 2.0 3.3.1. Zdecentralizowane aplikacje 3.3.2. Platformy smart kontraktów 3.4. Rodzaje i standardy tokenów 3.4.1. ERC-20 - tokeny zamienne 3.4.2. ERC-721 - tokeny niezamienne (NFT) 3.4.3. ERC-1155 - tokeny dynamiczne 3.4.4. Inne standardy 3.5. Ekonomiczne aspekty smart kontraktów 3.5.1. Natywne kryptoaktywa i wynagrodzenie za obsługę smart kontraktów 3.5.2. Opłaty transakcyjne w smart kontraktach - koszty interakcji 3.5.3. Złożoność smart kontraktów oraz nowe kryptoaktywa 3.6. Trzecia generacja blockchainów 3.6.1. Trzecia generacja sieci blockchain 3.6.2. Warstwy infrastruktury blockchainowej 3.6.3. Rozwiązania trzeciej generacji blockchainów 3.6.4. Blockchain 3.0 a Web3 3.7. Dalszy rozwój technologii blockchain 3.7.1. Czwarta generacja 3.7.2. Legalny blockchain Podsumowanie Bibliografia Rozdział 4. Mechanizmy konsensusu: bezpieczeństwo, decentralizacja i skalowalność blockchaina Wprowadzenie 4.1. Ewolucja mechanizmów konsensusu w technologii blockchain 4.2. Definicja konsensusu i jego wymagania 4.3. Kategorie mechanizmów osiągania konsensusu 4.4. Rodzaje algorytmów osiągania konsensusu 4.4.1. Dowody poświęcenia zasobów 4.4.2. Dowody stawki 4.4.3. Hybrydowe mechanizmy konsensusu PoW/PoS 4.4.4. Dowody oparte na reputacji 4.4.5. Dowody użyteczności - przechowywanie danych 4.4.6. Bizantyjska tolerancja błędów 4.4.7. Dowód historii 4.4.8. Dowód upływu czasu 4.4.9. Mechanizmy konsensusu nieoparte na łańcuchu bloków 4.4.10. Paxos i Raft Podsumowanie Bibliografia Rozdział 5. Ewolucja bezpieczeństwa blockchainów: wyzwania technologiczne, konsumenckie i finansowe Wprowadzenie 5.1. Koncepcja trzech wymiarów bezpieczeństwa technologii blockchain 5.2. Ewolucja blockchaina od powstania sieci Bitcoin do upadku Mt.Gox 5.2.1. Bezpieczeństwo technologii 5.2.2. Bezpieczeństwo użytkowników 5.2.3. Bezpieczeństwo systemu finansowego (i jego regulacje) 5.3. Ewolucja blockchaina w początkach rozwoju smart kontraktów 5.3.1. Bezpieczeństwo technologiczne 5.3.2. Bezpieczeństwo użytkowników 5.3.3. Bezpieczeństwo systemu finansowego 5.4. Ewolucja rynku blockchainowego w okresie boomu ICO 5.4.1. Bezpieczeństwo technologiczne 5.4.2. Bezpieczeństwo użytkowników 5.4.3. Bezpieczeństwo systemu finansowego 5.5. Ewolucja rynku blockchainowego w okresie boomu DeFi 5.5.1. Bezpieczeństwo technologiczne 5.5.2. Bezpieczeństwo użytkowników 5.5.3. Bezpieczeństwo systemu finansowego 5.6. Ewolucja rynku blockchainowego w ostatnich latach 5.6.1. Bezpieczeństwo technologiczne 5.6.2. Bezpieczeństwo użytkowników 5.6.3. Bezpieczeństwo systemu finansowego 5.7. Perspektywy bezpieczeństwa rynku blockchainowego 5.7.1. Bezpieczeństwo technologiczne 5.7.2. Bezpieczeństwo użytkowników 5.7.3. Bezpieczeństwo systemu finansowego Podsumowanie Bibliografia Rozdział 6. Dowody z wiedzą zerową: prywatność, skalowalność i bezpieczeństwo w sieciach blockchain Wprowadzenie 6.1. Definicja dowodu z wiedzą zerową 6.2. Grota Ali Baby - przykład protokołu dowodu z wiedzą zerową 6.3. Typy protokołów dowodu z wiedzą zerową 6.3.1. Protokół interaktywny 6.3.2. Protokół nieinteraktywny 6.4. Przykłady protokołów nieinteraktywnych 6.4.1. ZK-SNARK 6.4.2. ZK-STARK 6.5. Zcash - implementacja protokołu ZK-SNARK 6.6. Rozwój i zastosowania dowodów z wiedzą zerową 6.6.1. Ochrona danych osobowych 6.6.2. Potwierdzenia 6.6.3. Przykłady zastosowań ZKP 6.6.4. Skalowalność blockchaina Podsumowanie Bibliografia Rozdział 7. Kryptografia postkwantowa w sieciach blockchain: zabezpieczenie przed zagrożeniami komputerów kwantowych Wprowadzenie 7.1. Kryptografia w blockchainie 7.1.1. Cyberbezpieczeństwo kryptowalut na przykładzie Bitcoina 7.1.2. Skala zagrożenia 7.1.3. Cechy komputerów kwantowych 7.1.4. Działanie komputerów kwantowych na przykładzie IBM Q System One 7.1.5. Standaryzacja kryptografii postkwantowej 7.1.6. Działania NIST poświęcone PQC 7.2. Wpływ kryptografii postkwantowej na systemy blockchainowe 7.2.1. Początki PQC 7.2.2. Zalecane algorytmy PQC dla systemów blockchainowych 7.3. Projektowanie systemów blockchainowych w erze postkwantowej 7.3.1. Implementacja PQC w istniejących systemach blockchainowych 7.3.2. Rozwiązanie Quantum Secured Blockchain z wykorzystaniem QKD Podsumowanie Bibliografia Część II. Zastosowania technologii blockchain Rozdział 8. Blockchain w logistyce: transparentność i bezpieczeństwo w łańcuchu dostaw Wprowadzenie 8.1. Teoretyczne podstawy zastosowań blockchaina w logistyce i łańcuchach dostaw 8.1.1. Zabezpieczenie danych i transakcji w logistyce 8.1.2. Transparentność procesów i transakcji w logistyce 8.1.3. Automatyzacja procesów logistycznych 8.1.4. Monitorowanie zapasów i zarządzanie nimi 8.1.5. Optymalizacja kosztów i ryzyk w logistyce 8.1.6. Blockchain jako narzędzie budowania zaufania w logistyce 8.2. Śledzenie żywności w łańcuchu dostaw 8.2.1. Śledzenie pochodzenia żywności przez Walmart 8.2.2. Rozwiązanie IBM Food Trust 8.2.3. Przypadek mleczarni z Ekwadoru 8.2.4. Śledzenie jajek - Avril Group 8.2.5. Śledzenie kawy - aplikacja Thank My Farmer 8.2.6. Śledzenie pochodzenia łososi - firma Mowi 8.2.7. Śledzenie pochodzenia oliwy - Certified Origins Italia i Oracle Blockchain 8.3. Wybrane przypadki wykorzystania blockchaina w logistyce i łańcuchach dostaw 8.3.1. Śledzenie leków - projekt MediLedger 8.3.2. Zarządzanie dokumentami w logistyce - Kuehne+Nagel 8.3.3. Obieg dokumentów w łańcuchach dostaw - CargoSmart i Oracle Blockchain Platform 8.3.4. Zarządzanie logistyką firmy UPS 8.3.5. Śledzenie części samochodowych - firma Ford 8.3.6. Łańcuch dostaw koncentratów mineralnych BHP Group 8.3.7. Śledzenie towarów ShipChain - problemy regulacyjne w zakresie ICO 8.3.8. Warunki transportu produktów farmaceutycznych - start-up Modum 8.4. Porównanie zastosowań blockchaina oraz wyzwania stojące przed branżą logistyczną i łańcuchami dostaw 8.4.1. Porównanie zastosowania blockchaina w różnych sektorach logistyki 8.4.2. Wyzwania stojące przed branżą logistyczną i łańcuchami dostaw Podsumowanie Bibliografia Rozdział 9. Blockchain w rolnictwie i sektorze żywnościowym Wprowadzenie 9.1. Monitoring i kontrola łańcucha dostaw 9.1.1. Współczesne wyzwania łańcuchów żywnościowych 9.1.2. Blockchain jako odpowiedź na wyzwania sektora żywnościowego 9.2. Ubezpieczenia rolne 9.2.1. Szczególna waga ubezpieczeń rolnych 9.2.2. Blockchain jako odpowiedź na wyzwania ubezpieczeń rolnych 9.2.3. Przykłady zastosowań blockchaina w ubezpieczeniach rolnych 9.3. Prawa własności gruntów rolnych 9.3.1. Wyzwania związane z własnością gruntów rolnych 9.3.2. Blockchain jako wsparcie rejestracji gruntów rolnych Podsumowanie Bibliografia Rozdział 10. Blockchain w medycynie i ochronie zdrowia: innowacje w zarządzaniu danymi Wprowadzenie 10.1. Rozwiązania tradycyjne a rozwiązania oparte na blockchainie 10.2. Potencjalne korzyści i ryzyka zastosowania blockchaina 10.3. Obszary zastosowań blockchaina w medycynie i opiece zdrowotnej 10.4. Uwarunkowania prawne 10.5. Obszary zastosowań i przykłady projektów 10.5.1. Otwarta sieć informacji biomedycznej 10.5.2. Elektroniczna dokumentacja medyczna pacjentów 10.5.3. Badania kliniczne 10.5.4. Zdalne monitorowanie pacjenta 10.5.5. Przechowywanie danych genomicznych 10.5.6. Transparentność łańcucha dostaw leków 10.5.7. Technologia blockchain w sektorze zdrowia w Estonii 10.5.8. Zastosowania blockchaina w pandemii COVID-19 Podsumowanie Bibliografia Rozdział 11. Blockchain na rynku nieruchomości: zastosowania i wyzwania Wprowadzenie 11.1. Wyzwania i nieefektywności obecnego rynku nieruchomości 11.2. Innowacje blockchainowe w branży nieruchomości - smart kontrakty, NFT, crowdfunding, giełdy 11.3. Wnioski z dotychczasowych projektów i wdrożeń 11.4. Przykłady platform tokenizacji nieruchomości 11.4.1. Propy 11.4.2. RealT 11.4.3. Inne platformy Podsumowanie Bibliografia Rozdział 12. Blockchain w kulturze: zarządzanie prawami autorskimi i innowacje w przemysłach kultury i kreatywnych Wprowadzenie 12.1. Blaski i cienie przemysłów kultury w czasach cyfryzacji 12.2. Blockchain jako odpowiedź na zagrożenia i wyzwania dla cyfrowych przemysłów kultury? 12.3. Nadzieje i rozwiązania dotyczące zastosowania blockchaina w przemysłach kultury 12.3.1. Ochrona osobistych praw autorskich 12.3.2. Zarządzanie majątkowymi prawami autorskimi 12.3.3. Ekosystemy finansowania społecznościowego 12.3.4. Ekosystem zarządzany przez społeczność 12.4. Wyzwania związane z blockchainem w kulturze Podsumowanie Bibliografia Rozdział 13. Blockchain w szkolnictwie wyższym: transparentność i weryfikacja dyplomów Wprowadzenie 13.1. Dokumentowanie i archiwizowanie ścieżki edukacyjnej 13.1.1. Problemy i możliwe rozwiązania za pomocą blockchaina 13.1.2. Zastosowania i przykłady na świecie 13.2. Zatrudnianie absolwentów - weryfikacja dyplomów 13.2.1. Problemy i możliwe rozwiązania za pomocą blockchaina 13.2.2. Zastosowania i ich przykłady 13.3. Wymiana informacji akademickich 13.3.1. Problemy i możliwe rozwiązania 13.3.2. Przykłady zastosowań na świecie 13.4. Blockchain a nowe modele płatności za edukację wyższą 13.4.1. Problemy i możliwości rozwiązań za pomocą blockchaina 13.4.2. Przykłady wdrożeń płatności w kryptowalutach za czesne 13.5. Globalne inicjatywy edukacyjne w dziedzinie technologii blockchain 13.5.1. Problemy i możliwości rozwiązań za pomocą blockchaina 13.5.2. Przykłady kształcenia uniwersyteckiego w zakresie blockchaina 13.6. Metawersum w zdalnej edukacji 13.6.1. Problemy w tradycyjnych modelach edukacji zdalnej i możliwości rozwiązań 13.6.2. Przykłady zastosowań i wdrożeń Podsumowanie Bibliografia Rozdział 14. Blockchain w demokracji: e-głosowania i projekt iVoting Wprowadzenie 14.1. Demokracja bezpośrednia - koncepcja i przykłady 14.1.1. Przykład Szwajcarii 14.1.2. Inne kraje o zaawansowanej demokracji bezpośredniej 14.1.3. Inne przemiany w systemach demokracji 14.2. Technologia a wybory 14.2.1. Wyzwania dotyczące e-głosowań 14.2.2. E-wybory w Estonii 14.2.3. Wybory w Australii w 2015 roku 14.3. Przykłady zastosowania blockchaina w głosowaniach 14.4. Projekt iVoting 14.4.1. Założenia projektu 14.4.2. Badania nad technologią blockchain 14.4.3. Anonimowość głosujących 14.4.4. Badanie alternatywnych rozwiązań dotyczących anonimizacji 14.4.5. Odporność systemu na ataki DDoS oraz inne badania i prace 14.4.6. Badania przemysłowe nad portfelem sprzętowym 14.4.7. Podsumowanie projektu Podsumowanie Bibliografia Rozdział 15. Blockchain w zarządzaniu tożsamością: bezpieczeństwo i prywatność Wprowadzenie 15.1. Czym jest tożsamość cyfrowa? 15.1.1. Pojęcie cyfrowej tożsamości 15.1.2. Tożsamość cyfrowa a tożsamość suwerenna 15.1.3. Identyfikacja, uwierzytelnienie i autoryzacja 15.2. Zintegrowane relacje zaufania i zarządzanie danymi w tożsamości cyfrowej 15.2.1. Zintegrowane relacje zaufania 15.2.2. Dostęp do tożsamości cyfrowej i zarządzanie danymi 15.2.3. Inicjatywa europejskich ram tożsamości samosuwerennych 15.3. Blockchain a tożsamość cyfrowa 15.3.1. Tożsamość cyfrowa w istniejących sieciach blockchain 15.3.2. Blockchain jako możliwy fundament suwerennej tożsamości cyfrowej 15.4. Przykłady zastosowań 15.4.1. Przykłady rozwiązań i inicjatyw SSI wykorzystujących blockchain 15.4.2. Wyzwania związane z integracją blockchaina z tradycyjnymi systemami 15.4.3. Przykłady zastosowań SSI w różnych sektorach Podsumowanie Bibliografia Rozdział 16. Tokeny cyfrowe w kompensowaniu emisji CO2 Wprowadzenie 16.1. Rynki emisji CO2 16.2. Cechy kredytów węglowych 16.3. Wyzwania związane z kredytami węglowymi 16.4. Tokeny węglowe 16.5. Potencjalne zastosowanie blockchaina 16.6. Przykład istniejących rozwiązań Podsumowanie Bibliografia Rozdział 17. Blockchain w działaniach prospołecznych: innowacje i transparentność Wprowadzenie 17.1. Innowacje społeczne i ich funkcje 17.2. Blockchain w działaniach prospołecznych UE i OECD 17.3. Przykłady zastosowań blockchaina w działaniach prospołecznych 17.4. Rozwiązania blockchainowe w organizacjach społecznych Podsumowanie Bibliografia Rozdział 18. Społeczności blockchainowe: zaufanie, innowacje i zarządzanie w zdecentralizowanych projektach Wprowadzenie 18.1. Ewolucja społeczności w projektach blockchainowych 18.1.1. Początki społeczności blockchainowych 18.1.2. Systematyzacja społeczności blockchainowych 18.2. Społeczności i mechanizmy zarządzania w projektach blockchainowych - analiza literatury naukowej i wnioski z niej 18.2.1. Badania nad technologią blockchain i zarządzaniem społecznościami 18.2.2. Badania nad mechanizmami zachęt i ich wpływem na zaangażowanie społeczności 18.2.3. Badania nad rolą społeczności i ideologii w projektach blockchainowych 18.2.4. Wnioski z analizy literatury 18.3. Technologia blockchain jako narzędzie wspierające społeczności 18.4. Społeczności jako czynnik sukcesu projektów blockchainowych 18.4.1. Zaufanie jako czynnik warunkujący rezultaty projektów blockchainowych 18.4.2. Wpływ czynników psychologicznych na społeczności blockchainowe 18.4.3. Zaangażowanie społeczności jako katalizator rozwoju projektów 18.4.4. Mechanizmy i narzędzia społecznościowego zarządzania projektami blockchainowymi 18.4.5. Zarządzanie konfliktami i różnorodnością w społecznościach blockchainowych Podsumowanie Bibliografia Informacje o twórcach Skorowidz