Kryptovaluutta on digitaalinen valuuttamuoto, joka hyödyntää kryptografiaa transaktioiden suojaamiseen. Matematiikalla on keskeinen rooli kryptovaluuttojen toiminnassa, erityisesti lohkoketjun luomisessa ja ylläpidossa.
Jos edellinen pisti pään pyörälle eivätkä kryptot, transkatiot ja lohkoketjut sano mitään, olet tullut oikeaan paikkaan! Esittelemme seuraavaksi suurimman kryptovaluutan eli Bitcoinin perusperiaatteita ja matematiikan roolia niissä. Kryptovaluuttoja on kuitenkin monenlaisia, joten artikkelin tiedot ovat paikka paikoin yleistyksiä.
Kryptografia ja kryptovaluutta
Ihmiset ovat aikojen saatossa tottuneet valuuttoihin, joita voi hypistellä. Olipa kyse karjasta, posliinikotiloista, oravannahoista, kolikoista tai seteleistä, kaupanteossa valuutta on vaihtanut aina fyysisesti omistajaa.
Digimaksuista alettiin puhua ensimmäisen kerran 1980-luvulla. Ensimmäinen digimaksu tehtiin tiettävästi 1994, ja pari myöhemmin lanseerattiin ensimmäinen ”internetraha” e-gold. Digitaaliset valuutat eivät kuitenkaan levinneet suureen yleisöön tietoisuuteen ennen vuotta 2009, kun Satoshi Nakamoto lanseerasi Bitcoinin.
Kryptovaluutta tarkoittaa valuuttaa, joka on olemassa vain digitaalisessa muodossa. Se on saanut nimensä kryptografiasta eli salaus- ja suojausopista: kun kryptovaluuttaa käytetään tai siirretään, tämä transaktio salataan eli kryptataan.
Yksi kryptovaluutan ominaispiirteistä on hajauttaminen: siinä missä eurot, kruunut ja dollarit lähtevät liikkeelle keskuspankista tai vastaavalta taholta, kuka tahansa voi hankkia kryptovaluuttaa ja käyttää sitä ilman välikäsiä.
Teknisestä näkövinkkelistä kryptovaluutta on hajautettu verkko, joka koostuu palvelinkoneista. Jokaisella kryptovaluutalla on oma ohjelmisto, jota palvelimet pyörittävät. Mitä useampi on ladannut ohjelmiston koneelleen, sitä hajautetumpi kryptovaluutta on.
”Kryptovaluuttaa” pidetään vanhanaikaisena terminä, sillä vain osa kryptovaluutoista on varsinaisia valuuttoja. Usein puhutaankin pelkästä kryptosta, joka kattaa valuutat, alustat ja palveluihin liittyvät tokenit.
Kun kryptovaluuttaa lähetetään tai vastaanotetaan (transkatio), sen tiedot kirjataan lohkoketjuun (block chain). Lohkoketju tarkoittaa hajautettua kirjanpitojärjestelmää eli tietokantaa, joka koostuu toisiinsa liittyvistä lohkoista. Lohkoja käytetään tapahtumien kirjaamiseen eli siihen kirjataan, kuinka paljon kryptoa liikkui paikasta A paikkaan B.
Kun lohko ”valmistuu” tietyn ajan jälkeen, sen perään tuotetaan uusi lohko. Samalla
- uusi lohko vahvistaa edellisen lohkon integriteetin eli luotettavuuden ja
- edellisen lohkon tiedot suljetaan.
Tämä on yksi kryptovaluuttojen valttikortteja: kun lohko on hyväksytty osaksi lohkoketjua, sen tietoja ei pysty jälkikäteen muuttamaan tai poistamaan, mikä takaa ketjun luotettavuuden.
Kryptovaluutat ovatkin paperilla turvallisia: jokainen transaktio on suojattu eli kryptattu, eikä lohkoketjun tietoja pysty muokkaamaan jälkikäteen. Hajautettu verkko takaa puolestaan sen, että lohkoketjua ei hallitse mikään yksittäinen taho vaan verkon lukuisat käyttäjät, mikä laskee vilunkipelin riskiä.
Olisiko matematiikan opiskelu netissä sinulle sopiva tapa aloittaa?
Louhittavaa kryptoa
Matematiikalla on lohkoketjun toiminnassa keskeinen rooli. Ennen kuin transaktio voidaan tallentaa lohkoketjuun, se pitää validoida eli vahvistaa, mikä tapahtuu matemaattisia ongelmia ratkomalla.
Tämä validointiprosessi tunnetaan ”louhintana”. Käytännössä verkossa on siis louhijoita, joiden tehtävänä on ratkoa jatkuvasti vaikeutuvia matemaattisia tehtäviä. Porkkanana toimii valuuttapalkinto: nopein ratkoja saa lisätä lohkonsa lohkoketjuun ja tietyn määrän louhittavaa valuuttaa, kuten Bitcoinia.
Ratkottavat ongelmat on suunniteltu niin haastaviksi, että transaktioita voidaan vahvistaa vain rajallinen määrä kerrallaan, mikä rajoittaa kryptovaluutan tarjontaa ja estää inflaatiota. Mitä pidempi lohkoketju, sitä vaikeammat matemaattiset ongelmat.
Ratkomiseen tarvitaan koko ajan enemmän ja enemmän laskentatehoa. Tämä on tehnyt louhinnasta todella resurssi-intensiivistä, ja se vaatii suuria investointeja laitteistoon ja energiaan. Pulmia ratkotaan siis yhä harvemmin kotikoneilta vaan jättiyritysten konesaleissa, jotka ovat täynnä louhintaan kehitettyjä tietokoneita.
Yllä kuvattua validointia kutsutaan PoW-metodiksi (Proof of Work), eli validointi nojaa louhijoiden työhön. PoW on muun muassa Bitcoinin taustalla. Yksi sen suurimmista ongelmista on sähkösyöppöys: mitä vaikeampia matemaattiset ongelmat ovat, sitä enemmän vaaditaan laskennallista tehoa ja energiaa.
Vuonna 2024 Bitcoinin louhintaan kului noin 155–175 terawattituntia sähköä, mikä vastaa Puolan valtion vuosikulutusta.
Osittain sähkösyöppöyden takia PoW-metodi on saanut haastajan PoS-metodista (Proof of Stake), joka ei vaadi fyysisiä louhintalaitteita. Verkossa ei ole siis louhijoita vaan ylläpitäjiä, jotka panostavat (steikkaavat) kryptovaluuttaa verkon ylläpitoon.
Ethereum, Cardano ja Solana ovat esimerkkejä kryptovaluutoista, jotka käyttävät PoS-metodia. Markkinoilla onkin tuhansia erilaisia valuuttoja, jotka toimivat eri tavoin.
Etsi matematiikan opettaja Superprofissa!
Oletko koskaan miettinyt, miten ihmiset oppivat matematiikkaa ja jäsentävät maailmaa sen avulla?
Matematiikan rooli kryptovaluutoissa
Matematiikalla on siis keskeinen rooli siinä, miten kryptovaluutat toimivat. Kun kryptovaluuttaa käytetään, transaktion tiedot tallennetaan lohkoketjuun, mikä vaatii monimutkaisten matemaattisten ongelmien ratkomista. Ongelmien ratkomisella on kaksi keskeistä tehtävää: varmistaa järjestelmän turvallisuus ja liikkeellä olevan valuutan määrä.
Matematiikkaa tarvitaan myös muualla, kuten ostetun kryptovaluutan suojaamisessa. Kryptoja säilytetään kryptovaluuttalompakoissa, jotka toimivat käyttöliittyminä siihen osaan lohkoketjua, johon krypton tiedot on merkitty. Lompakko ei ole siis pankkitili, jossa valuutta odottaa käyttöä vaan kuin verkkopankkisovellus, jonka kautta pääsee tarkastelemaan omia kryptojaan.
Näissä lompakoissa on kryptografisia avaimia, joilla tietoja salataan ja puretaan. Avaimet voi ajatella PIN-koodeina, ja niitä on kahdenlaisia: julkisia ja yksityisiä. Julkinen avain on kuin tilinumero, johon kryptovaluutta lähetetään. Yksityinen avain on puolestaan krypton haltijan henkilökohtainen salasana, jonka takaa salatut kryptovaluutat löytyvät.
Nämä avaimet luodaan matemaattisilla algoritmeilla, jotka on suunniteltu mahdollisimman haastaviksi jäljittää. Käyttäjän yksityistä avainta on siis mahdoton saada selville hänen julkisen avaimensa avulla.
Matematiikka on keskeisessä roolissa myös siinä, miten kryptovaluutan lohkoketju pysyy koskemattomana. Kun lohkoketjuun luodaan uusi lohko, edellinen lohko validoidaan ja suljetaan. Tässä käytetään niin sanottua tiivistefunktiota (hash function), joka perustuu matematiikkaan.
Funktio luo lohkon tietojen perusteella tiivisteen, joka on käytännössä pitkä litania numeroita ja kirjaimia. Se on kuin lohkon tietojen sormenjälki, jota on lähes mahdoton kopioida. Kun tiiviste on luotu, sitä ei voi muokata tai peruuttaa huomaamatta, mikä varmistaa lohkoketjun eheyden.
Kryptovaluuttaan ja lohkoketjuihin liittyy myös peliteoria (Game Theory), matematiikan osa-alue, joka käsittelee strategista päätöksentekoa. Matemaattisten mallien ja laskelmien avulla yritetään ymmärtää ja ennustaa, miten esimerkiksi kryptovaluutan louhijat tekevät päätöksiään.
Louhijat tekevät valintoja omien etujensa mukaisesti, mutta samalla valinnat vaikuttavat lohkoketjun muihin toimijoihin. Peliteorian avulla yritetäänkin luoda strategioita, joilla louhijoita (ja muita) kannustetaan rehellisyyteen ja estetään väärinkäytöksiä.
Eikä pidä unohtaa tilastollista analyysiä, jonka avulla tunnistetaan kryptomarkkinoiden trendejä ja malleja. Tilastoanalyysiä hyödynnetään kaikenlaisessa rahaliikenteessä, mutta sen merkitys korostuu epävakailla ja arvaamattomilla kryptomarkkinoilla.
Etsi matematiikan opettaja Oulu!
Loppukaneettina voi todeta, että matematiikka on kryptovaluuttojen ja lohkoketjuteknologioiden keskiössä: sen avulla louhitaan kryptovaluuttaa, ylläpidetään lohkoketjuja ja varmistetaan niiden luotettavuus.
Lohkoketjut ja niiden matematiikka eivät kuitenkaan liity pelkästään kryptovaluuttaan, vaan niitä voidaan hyödyntää monilla eri aloilla. Lohkoketjut nojaavat hajauttamiseen ja salausalgoritmeihin, mikä voi auttaa esimerkiksi tietoturvaongelmissa.
Tämä ei eroaisi kryptovaluutoista paljoa, sillä kryptolohkoketjuun ei tallenneta varsinaista valuuttaa vaan tietoa. Terveydenhuollon lohkoketjussa ei olisi kryptodataa vaan esimerkiksi potilastietoja tai sairauskertomuksia, joita pystyttäisiin lohkoketjun avulla säilyttämään ja jakamaan turvallisesti.
Matematiikka on siis monien kryptovaluuttojen keskiössä, ja lohkoketjuteknologian myötä sen rooli voi kasvaa myös muilla aloilla – ei sillä, etteikö matematiikka olisi jo tavalla tai toisella kaikkien alojen ja teknologioiden keskiössä!
Piditkö tästä artikkelista? Jätä arvostelu!
Ladataan...
