Hajautetut luottamusmekanismit

Kuva: Shutterstock

Lohkoketjuteknologian avulla toisilleen tuntemattomat tahot voivat tuottaa ja ylläpitää erilaisia tietokantoja hajautetusti. Luotetun viranomaistahon sijaan luottamus perustuu konsensusmenettelyllä ennalta määriteltyjen sääntöjen puitteissa tapahtuvaan hyväksymismenettelyyn ja lisäyksien ketjuttamiseen kryptografisten tiivisteiden avulla. Sovellusmahdollisuuksien määrästä saa kuvan ajattelemalla olemassa olevia tietokantaratkaisuja.

Patentoinnin kannalta kiinnostavia kysymyksiä ovat ainakin kysymys siitä, missä määrin lohkoketjut olivat julkistamisvuonna 2008 teknisiltä osiltaan tunnettuja ja missä määrin näiden tunnettujen osien yhdistely ratkaisee teknisen ongelman. Koska keksinnöstä ei tuolloin haettu patenttia, emme tietenkään tiedä täysin vastausta, varsinkin kun keksintöä ei ole muotoiltu patenttivaatimuksena.

Toinen kysymys on, miten lohkoketjuteknologiaa voisi parantaa tai mihin sitä voisi soveltaa siten, että parannus tai sovellutus olisi patentoitavissa.

Koska raha on viime kädessä velkaa, se on pohjimmiltaan luottamusta siihen, että joku lopulta vastaa maksusitoumuksesta. Yleisesti käytössä olevia valuuttoja pyritään hallitsemaan keskuspankkijärjestelmän avulla, joten rahajärjestelmäkin luottamusmekanismi on tässä mielessä keskitetty. Digitaaliset valuutat ovat olemassa vain digitaalisessa muodossa, niillä on samankaltaisia ominaisuuksia kuin perinteisillä valuutoilla, mutta transaktiot tapahtuvat nopeammin.

Satoshi Nakamoto-nimimerkki kuvasi 2008 keskustelupalstalla julkaistussa kirjoituksessaan vertaisverkossa toimivaa sähköistä valuuttaa, joka toimisi suoraan osapuolten välillä. Nakamoton julkaisu sisälsi digitaalisen rahan monikertaisen käytön ongelman ratkaisun, jossa ei tarvita luotetun kolmannen osapuolen ("keskuspankin") varmennusta.

Miten luottamusjärjestelmä hajautetussa tapauksessa sitten rakennetaan?

Ratkaisu on monimutkainen, mutta se on tunnetusti otettu menestyksekkäästi käyttöön bitcoin-nimisenä kryptovaluuttana ja saanut myöhemmin lukuisia seuraajia. Bitcoinissa käytetyt perusmekanismit ovat pääosin tunnettuja, joko suoraan tai ainakin toisesta yhteydestä, ja julkaisu onkin varustettu runsain viittauksin aikaisempiin tuloksiin. Vaikka emme voikaan olla asiasta täysin varmoja, Nakamoto tuntuukin sanovan artikkelissaan, että sen varsinainen kontribuutio ennestään tunnettuun tekniikkaan on lohkoketjuihin työtodistustekniikalla toteutettu hajautettu aikaleimapalvelin.

Tämä on mielenkiintoista ainakin kahdesta syystä.

Ensinnäkin työtodistustekniikkaa oli käytetty jo aikaisemmin, kuten Nakamotokin toteaa, ensin sähköpostin roskapostiohjelman* yhteydessä (Dwork, Naor 1992), ja myöhemmin digitaalisen valuutan määrittelemisessä (Wei Dai 1997). Työtodistustekniikka on siis sinänsä tunnettua, mutta onko sen soveltaminen hajautetun aikaleimapalvelimen aikaansaamiseen tekninen ratkaisu vai hallinnollinen toimenpide?

Toiseksi työtodistustekniikka on määritelty pelin sääntöinä. Vertaisverkon solmut ratkaisevat kilvan merkityksetöntä kryptografista ongelmaa, joka perustuu tiivistefunktion yksisuuntaisuuteen. Ongelman ratkaiseminen on työlästä ja onnistuu ainoastaan väsytysmenetelmällä ("brute force"), kuluttaen prosessoritehoa sokeasti eri vaihtoehtoja kokeilemalla, ja kulkee sen vuoksi "louhinnan" nimellä. Kun ratkaisu on löytynyt, se voidaan lähettää verkon muille solmuille, joiden on tiivistefunktion yksisuuntaisuuden perusteella helppoa todeta ratkaisun oikeellisuus. Ratkaisun löytäjä palkitaan.

Koska Nakamoto ei koskaan hakenut patenttia keksinnölleen, emme voi täsmällisesti ottaen tietää, olisiko keksintö ollut patentoitavissa. Voimme kuitenkin jäsentää keksintöä EPC:n Artiklan 52(2) käsitteiden avulla. Voimme lisäksi jälkikäteen selvittää, mikä olisi ollut relevanttia tekniikan tasoa artikkelin syntyhetkellä, ja kuten sanottu, Nakamoto esitteleekin tekniikan tasoa varsin seikkaperäisesti. Artiklasta 52(2) Nakamoto ei sen sijaan ymmärrettävistä syistä ollut juurikaan kiinnostunut.

Mutta jos katsotaan Nakamoton keksintöä eurooppalaisen patentoitavuuden näkökulmasta, missä määrin työtodistustekniikan voidaan katsoa olevan teknisen ongelman tekninen ratkaisu ja missä määrin se on peli tai hallinnollinen toimenpide? Tämän artikkelin kirjoittaja ei tunne eurooppalaista oikeuskäytäntöä, josta vastaus voitaisiin suoraan johtaa. Toisaalta sama kysymys voidaan asettaa jo Dworkin ja Naorin esittämässä roskapostiongelman ratkaisussa ja Wei Dain esittämässä digitaalisen rahan tapauksessa.

Bitcoinin perusmekanismina olevat lohkoketjut tsunamin kaltaisena vyörytyksenä eivät kuitenkaan liity Nakamoton keksintöön sinänsä, vaan sen soveltamismahdollisuuksiin. Lohkoketjut ovat esimerkki hajautetusista tietokannoista, jotka voivat olla vaihtoehtona perinteisille keskitetysti ylläpidetyille tietokannoille, ja niitä voidaan myös kytkeä toisiinsa.

Mahdollisia sovelluskohteita ovat esimerkiksi esineiden internet, tietoturva, älykkäät sopimukset ja rahoitus. Lohkoketjujen soveltamiseen esineiden internetissä liittyy patentoinnin kannalta samoja ongelmia kuin patentointiin esineiden internetin osalta yleensä: miltä osin keksintö on tunnettujen teknisten ratkaisujen käyttöä hallinnollisen ongelman ratkaisussa, ja miltä osin ratkaisu on, esimerkiksi data-analyysin osalta, pelkästään matemaattinen menetelmä.

Selkeästi lohkoketjuihin liittyviä patentteja on myönnetty Euroopassa vain vähän. Yksi harvoista EPO:ssa myönnetyistä patenteista on EP3125489, jossa ratkaistiin lohkoketjujen mahdollisiin turvallisuusaukkoihin liittyvä ongelma. Tämä vaikuttaakin selkeästi tekniseltä.

Toisaalta työtodistustekniikasta seuraava louhinta johtaa valtavien energiamäärien kulutukseen, tällä hetkellä keskisuuren eurooppalaisen valtion energiankulutuksen verran. Tämä on varmasti katsottava selkeästi tekniseksi ongelmaksi, jota voidaan yrittää ratkaista teknisin välinein, mutta myös hallinnollisin ratkaisuin.

_________________________________________________________________________________

* Dwork, Naor: Pricing via processing or combatting junk mail, Proceeding
CRYPTO '92 Proceedings of the 12th Annual International Cryptology Conference on Advances in Cryptology
Pages 139-147, Aug. 16 – 20, 1992


Teksti:
Olli-Pekka Piirilä, johtava tutkijainsiööri, PRH

Tulostettava versio
Viimeksi päivitetty 05.07.2018