Ανάπτυξη κατανεμημένων πρωτοκόλλων συναίνεσης και Blockchain με χρήση βάσης δεδομένων γράφου

Abstract

Το διαδίκτυο αποτελεί το πλέον ισχυρό εργαλείο ψηφιακής τεχνολογίας και έχει φέρει επανάσταση στον τρόπο που οι άνθρωποι αντιλαμβάνονται τον κόσμο, ενώ παράλληλα είναι άρρηκτα συνδεδεμένο με την καθημερινότητα τους. Παρόλο που οι τεχνολογίες στις οποίες στηρίζεται αναπτύσσονται με πολύ γρήγορο ρυθμό, η κυρίαρχη αρχιτεκτονική που το διέπει είναι το μοντέλο αρχιτεκτονικής πελάτη-εξυπηρετητή (client-server model) η οποία τείνει να είναι πλήρως κεντρικοποιημένη. Πλέον όμως, εμφανίζονται νέες καινοτόμες τεχνολογίες, όπως το Blockchain, οι οποίες συμβάλλουν στην κατεύθυνση αποκεντρικοποίησης της διαχείρησης των διαδικτυακών εφαρμογών. Η τεχνολογία Blockchain, η οποία είναι αδιαμφισβήτητα μια έξυπνη εφεύρεση, αποτελεί το πνευματικό τέκνο ενός ατόμου ή μιας ομάδας ατόμων που είναι γνωστοί με το ψευδώνυμο ‘Shatoshi Nakamoto’ και αρχικά επινοήθηκε το 2008 ως η βασική τεχνολογία για το ψηφιακό νόμισμα Bitcoin. Συγκεκριμένα το blockchain είναι ένα ψηφιακό κατανεμημένο δημόσιο καθολικό (public ledger) ‘βιβλίο’ στο οποίο καταγράφονται συναλλαγές και συμφωνίες με τρόπο αδιάβλητο και υποστηρίζεται από ένα δίκτυο ομότιμων κόμβων (peer-to-peer network). Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση της τεχνολογίας blockchain και της πλέον σύγχρονης κατανεμημένης βάσης δεδομένων γράφου Neo4j, καθώς και η ανάπτυξη μιας αποκεντρωμένης εφαρμογής που θα συνδυάζει τα δύο ανωτέρα πεδία. Πιο συγκεκριμένα, θα υλοποιήσουμε ένα blockchain prototype σε γλώσσα προγραμματισμού Python το οποίο θα έχει ενσωματωμένη μια κατανεμημένη βάση δεδομένων γράφου Neo4j και θα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Κατά τη διάρκεια εκπόνησης της διπλωματικής, μελετήθηκαν σε βάθος οι προαναφερθείσες τεχνολογίες και αναπτύχθηκαν νέες τεχνικές για την πιο αποδοτική εξόρυξη δεδομένων και πληροφοριών από το blockchain χρησιμοποιώντας παράλληλα την Neo4j. Τέλος μελετήθηκαν και υλοποιήθηκαν ήδη υπάρχοντα καθώς και νέα καινοτόμα κατανεμημένα πρωτόκολλα συναίνεσης.