Блокчейн (Blockchain): описание, особенности, принцип работы

Блокчейн (Blockchain) – это основа основ криптовалют и термин, с которым 90% интернет-пользователей уже пересекались. Вы 100% уже слышали его где-то. В этом материале мы простыми и понятными словами расскажем о термине, который уже начал менять нашу жизнь.

Такое внимание к нему связано с революционностью, которую он привнес. В этом гайде мы понятным языком раскроем сущность и понятие блокчейн, его роль в мире криптовалют, поговорим о применении в других сферах жизни. Если хотите, то это своеобразная инструкция для чайников.

Описание термина

Сам термин Blockchain частично характеризует его задачи и назначение. Часть «Block» – это блоки, «chain» – это «цепочка». Получается, что Blockchain – это цепочка блоков. Причем не просто цепочка. В ней выдерживается строгая последовательность.

Что это за блоки и что за цепочка? Блоки – это данные о транзакциях, сделках и контрактах внутри системы, представленные в криптографической форме. Изначально блокчейн был (и остается до сих пор) основой криптовалюты Bitcoin. Все блоки выстроены в цепочку, то есть связаны между собой. Для записи нового блока, необходимо последовательное считывание информации о старых блоках.

Все данные в блокчейн накапливаются и формируют постоянно дополняемую базу данных. С этой базы данных невозможно ничего удалить или провести замену/подмену блока. И она «безгранична» – туда может быть записано бесконечное количество транзакций. Это одна из главных особенностей блокчейна.

Работу блокчейн можно сравнить с Torrent. Функционирование торрентов происходит в режиме P2P (peer to peer – компьютерная сеть, где все участники равноправны). Когда мы скачиваем какой-то файл с трекера, то мы не используем центральный сервер или хранилище. Файл напрямую скачивается у такого же участника торрента, как и вы. Если в пиринговой сети не будет участников, то и файлы скачивать вы не сможете. Аналогично и в блокчейн. Все операции проводятся между субъектами напрямую. А осуществляются они за счет того, что все участники подключены к одной сети – Blockchain.

Эта технология была создана вместе с появлением криптовалюты Bitcoin. Случилось это в 2009-м году. Публичным лицом-создателем новой виртуальной валюты и Blockchain считают Сатоши Накамото. Однако эта личность мифологизирована в мире криптовалют. Это псевдоним, за которым стоит один или несколько человек, решивший(-шие) не разглашать свою личность. Очевидно, что на создание блокчейн они потратили тысячи часов.

Существует два вида цепочки:

• Публичный Blockchain – открытая, дополняемая база данных. Такой вид блокчейна используется в криптовалюте Bitcoin. Каждый участник может записывать и читать данные.

• Приватный или частный блокчейн имеет ограничения по записи/чтению данных. Могут устанавливаться приоритетные узлы. Подвид Private Blockchain – эксклюзивный блокчейн. В такой цепочке устанавливается группа лиц, занимающаяся обработкой транзакций.

Подводя промежуточные итоги, перечислим ключевые особенности Blockchain:

• Децентрализация – в цепочке нет сервера. Каждый участник – это и есть сервер. Он поддерживает работу всего блокчейна;

• Прозрачность – информация о транзакциях, контрактах и так далее хранится в открытом доступе. При этом эти данные невозможно изменить;

• Теоретическая неограниченность – теоретически блокчейн можно дополнять записями до бесконечности. Поэтому его часто сравнивают с суперкомпьютером;

• Надежность – для записи новых данных необходим консенсус узлов блокчейна. Это позволяет фильтровать операции и записывать только легитимные транзакции. Осуществить подмену хэша нереально. Эта особенность блокчейн описана на картинке ниже.

Как работает блокчейн: технические детали и нюансы

Частично принцип работы Blockchain мы описали выше на примере денежной транзакции. Перед тем как рассмотреть отдельные технические детали, остановимся на конструкции всей этой системы. Это последовательность блоков – цепочка, а не замкнутый круг или что-то еще. Каждый из блоков содержит массив определенных данных. И все блоки связаны между собой. То есть, новый «массив» может быть создан только после того, как закрыт старый массив.

Мы подошли к основному техническому моменту – формирование и закрытие блоков. Как видно с рисунка выше, каждое звено цепочки содержит определенный ключ. Пока он не будет расшифрован, блок (звено) не закроется. Как происходит эта самая расшифровка? В криптовалюте за это отвечает майнинг. Майнеры, занимающиеся добычей криптовалюты, делают это с помощью мощностей видеокарт и процессоров. Те в свою очередь выполняют вычислительные операции, главная цель которых – поиск криптографической подписи к блоку в виде хеша. Как только она подобрана – блок закрывается. А майнер за это получает вознаграждение в виде криптовалюты.

Охарактеризовать принцип работы блокчейн понятными обычному человеку словами попытались авторы книги «Как технология, стоящая за Bitcoin, меняет деньги, бизнес и мир»:

«Bitcoin или другая криптовалюта не хранится в каком-то файле. Информация о транзакциях находится в глобальной, общедоступной базе данных – Blockchain. В ней происходит подтверждение и принятие операцией этой крупной P2P-сети. Вся цепь распределена: она поддерживается компьютерами по всему миру. Центрального сервера, который можно было бы сломать или взломать, не существует. Блокчейн публичный и очень надежный одновременно, так как использует зашифрованные данные».

Функционирование блокчейна и его безопасность обеспечивается майнерами и другими участниками блокчейна. Их еще называют нодами или узлами. Есть полные ноды. Под ними подразумеваются майнеры и простые пользователи полновесных кошельков. Это значит, что они на своем компьютере или другом устройстве имеют полную версию блокчейна. Его объем постоянно растет. Если в 2015-м году он занимал 35 гигабайт памяти, то в 2017-м – уже более 100. Из-за этого количество полноценных узлов начало сокращаться. Пример полновесного кошелька – Bitcoin-Core. Количество полных нодов в блокчейн Bitcoin можно посмотреть на сервисе Bitnodes.

Чем больше в блокчейн активных полных нод – тем быстрее обрабатывается информация о транзакциях. Блокчейну, казалось бы, удается сочетать несочетаемое. Он очень надежный и децентрализованный одновременно. Все участники, поддерживающие работу цепочки, равны между собой. Здесь отсутствует сервер или какой-либо процессинговый центр. Получается, что весь блокчейн строится не на доверительных отношениях. Ибо никакого гаранта нет, на первый взгляд. Однако в сущности, гарантом выступает каждый пользователь блокчейн. Децентрализация сети позволяет проводить передачу данных между субъектами, представляющих разные страны, юрисдикции просто по договоренности между собой. Напрямую. Без каких-либо посредников или регуляторов. Блокчейн выстроен так, что операции невозможно заблокировать. Так что децентрализация позволяет каждому пользователю чувствовать себя независимым.

Технология блокчейн и ее особенности

Ранее мы упоминали, что информация в Blockchain открыта для любого. Это означает, что Вы можете посмотреть историю транзакции и путь, по которому она совершалась. Информация о размере сделке тоже открытая. При этом личность адресата и адресанта не раскрывается. В этом заключается прозрачность блокчейна.

Доступ к Blockchain происходит с использованием специальных ключей, гарантирующих надежность всей сети. Он есть у каждого пользователя. Ключ представляет собой набор криптографических записей. Он абсолютно уникален, что гарантирует невозможность подмены данных и хакерских атак. Чтобы это осуществить, взломщикам нужно получить доступ ко всем компьютерам сети.

Механизмы, обеспечивающие дееспособность и надежность блокчейна – это алгоритмы Proof of Work или PoW, проделанной работы, и Proof of Stake или PoS, подтверждение доли. Благодаря ним в блокчейне достигается консенсус.

Алгоритм Proof of Work применяется в блокчейне Bitcoin. Механизм его работы похож с отчетностью в офисе. Сотрудники регулярно составляют отчеты для проверки, подтверждающие факт того, что они выполнили определенную задачу. Без этого они не получат зарплату, так как не подтвердили факт проделанной работы.

PoW в блокчейн проверяет вычисления, генерируемые в процессе создания нового блока. Здесь используется следующая модель: блок признается верным и закрытым, при условии, что значение его хеша меньше чем искомая майнерами подпись. То есть, определенный криптографический шифр показывает подлинность блока. И в качестве «ревизоров», проверяющих подлинность блока, выступают ноды.

Сейчас в сети Bitcoin блок создается в течение 10 минут. В этот момент и совершается поиск подписи. А уже проверка происходит мгновенно. Алгоритм часто критикуется из-за того, что для его работы необходимы большие вычислительные мощности. И именно по этой причине при переводе биткоинов между кошельками взимается комиссия. Так происходит оплата за использованные вычислительные мощности.

На фоне этого был создан новый алгоритм – Proof of Stake. Одним из сподвижников PoS является основатель криптовалюты Ethereum Виталик Бутерин. По его словам, этот алгоритм не такой ресурсоемкий, и в целом, дешевле PoW. Блокчейн криптовалюты Ethereum осуществляет переход с PoW на PoS.

Если в Proof of Work на первый план выходит вычислительная мощность, то в Proof of Stake роль играет баланс кошелька. Осуществление и подтверждение транзакций будет происходить без активного участия вычислительной техники, а благодаря активным монетам на кошельках. В идеале, все владельцы криптовалюты на блокчейне с PoS будут выступать в роли инвесторов. Роль майнинга отойдет на второй план. Однако у алгоритма есть существенные недостатки – возможно проведение дублирующих транзакций.

Оптимальным вариантом алгоритма для блокчейн может быть сочетание PoS и PoW. Пока что этот механизм не доработан, хотя и используется в некоторых альткоинах: KATZcoin, Blackcoin, Espers.

На данном этапе своего развития блокчейн имеет и преимущества, и недостатки. Мы их систематизировали в таблицу.

ПреимуществаНедостаткиДецентрализация – участники сети равны между собой и могут обмениваться данными напрямуюМасштабируемость – если на блокчейн Bitcoin приходилось бы доля транзакций Виза, то его размер достигал бы сотен терабайтовНадежность – исключена подмена данных и хакерские атаки, так как используются специальные зашифрованные ключиМошенничество – передача данных блокчейн происходит необратимо. Из-за этого невозможен откат операции, даже если он была проведена по ошибкеПрозрачность – все блоки доступны для публичного просмотра. Можно проверить пройденный путь для любой транзакцииУниверсальность – блокчейн может применяться не только в финансовом секторе, но и других сферах жизни (юриспруденция, недвижимость)Атака 51% – если в блокчейне Биткоина 51% вычислительных мощностей будет принадлежать одному устройству, то целостность нарушится

Где применяют блокчейн?

Блокчейн появился вместе с пионером всех криптовалют Bitcoin. О его функциональных возможностях и «обязанностях» мы с Вами говорили выше. Блокчейн гарантирует проведение транзакций и хранит все данные о них.

Качественный шаг вперед попытались сделать Виталик Бутерин и его сотоварищи. Блокчейн криптовалюты Ethereum часто относят ко второму поколению. У него есть свои особенности архитектуры.

Если блокчейн Bitcoin изначально моделировался под проведение финансовых транзакций, то разработчикам Эфириума удалось реализовать вычислительную одноранговую сеть, в которой могут выполняться запрограммированные алгоритмы. Они получили название смарт контракты или умные контракты. Суть таких контрактов заключается в том, что их выполнение происходит при удовлетворении определенных условий.

Умный контракт на примере сделке о покупке недвижимости:

Очевидно, что технология блокчейн актуальна не только для криптовалютных транзакций, а для всей финтех-сферы в целом. Все что связано с транзакциями может поддерживаться блокчейном.

Перспективность Blockchain в финансовой сфере признали крупнейшие банки мира. Еще в 2013-м году был создан консорциум R3. Туда вошли такие банки как J.P. Morgan, Goldman Sachs, Santander, IТG и другие. Группа занимается тестированием децентрализованного реестра в банковской сфере. Отдельные банки также инвестируют в блокчейн-стартапы, регулярно появляющиеся последние несколько лет.

Интерес банков к технологии связан с потенциальной угрозой, которую для них представляют криптовалюты. Блокчейн поможет сократить расходы на транзакции, сделать их безопаснее. Однако реализация полностью децентрализованного протокола в банковской сфере подорвет ее изнутри.

Практичность блокчейна неоспорима во всем, что касается хранения данных и подтверждения подлинности. Потенциально эта децентрализованная система данных способна уничтожить коррупцию. В блокчейн можно записывать даты рождения людей, финансовые транзакции, отпечатки пальцев. Хранить сведения о документах вроде дипломов, паспортов, водительских прав. В перспективе это может помочь в борьбе с разного рода мошенничеством.

Примеры применения блокчейн в различных сферах жизни, помимо финансов:

• Идентификация личности. На основе технологии блокчейн работают сервисы в области идентификации и подтверждения прав доступа. Они создают цифровой аналог удостоверения личности. К таким стартапам относят HYRP, BlockVerify, OneName и другие.

• Авторские права. Платформа Ascribe использует дополняемый реестр, в который художники, музыканты, изобретатели могут хранить авторские права с помощью зашифрованных идентификаторов.

• Голосования. Пока что открытый реестр используется только в частных голосованиях. Однако в университете штата Вирджиния хотят внедрить технологию, базирующуюся на блокчейн. Это снизит вероятность фальсификации до нуля.

• Управление и юриспруденция. Потенциал Blocckhain в этой сфере безграничен. В идеале может быть создана система с отчетностью представителей местной и государственной власти, хранение данных о бюджете. Уже сейчас есть проекты вроде Borderless, которые объединяют в себе юридические и экономические услуги.

• Музыка. Проект Bittunes позволяет исполнителям композиций сохранить за собой права и заниматься продажей собственных работ. Есть и другие сервисы, нацеленные на распространение независимой музыки и продвижение исполнителей.

• Благотворительность. Блокчейн с его способностью записывать и хранить данные очень эффективен в сфере благотворительности. Так в платформе GiveTrack представлена открытая информация о пожертвованиях в фонды и их затратах. Это эффективный инструмент в борьбе с «террористами благотворительности».

• Недвижимость. Внедрение блокчейн в сферу недвижимости способно ее значительно усовершенствовать. Ускорится процесс покупки-продажи, появится инструмент надежного хранения данных о правах на собственность и так далее. Технология блокчейн применяется в сфере услуг, биржевой и обычной торговли. Потенциально она может быть полезной везде, где необходима отчетность, проверки подлинности чего-либо, хранение данных. Потенциал безграничен.

Заключение

Реально ли знать все тонкости и возможности блокчейна? Нет. 99,9% населения планеты этого и не нужно. Важнее понимать сам принцип технологии и то, как она устроена. А с этим придет и оценка потенциала блокчейна. Возможно, это даже изменит Вашу жизнь.

Источник: prostocoin.com