Kompendium blockchain. Technologia i jej zastosowania - ebook

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:

1. mechanizmów sieci blockchain
2. kryptografii postkwantowej
3. suwerennej tożsamości cyfrowej
4. 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.

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