Если не вдаваться в сложные технические подробности, забыть про научную терминологию и прочие моменты, которые не очень понятны новичку, то блокчейн — это цифровая система. В ней хранятся данные, так что их нельзя изменить или удалить без согласия всех участников.
В этой статье мы разберем понятие «блокчейн» на все его составляющие. Рассмотрим, как он работает, какие задачи решает и многое другое. 👇
Что такое блокчейн простыми словами
Blockchain — это цепочка записей, где каждая связана с предыдущей. Такую систему можно представить в форме таблицы, в которой записаны все транзакции или данные, и никто не может изменить старые записи без согласия всех участников.
Эта система защищает информацию от подделок и делает ее доступной для всех, кто в ней участвует.
История создания блокчейна
Первое упоминание о технологии blockchain относится к 70-м годам прошлого столетия, когда информатик Ральф Меркл запатентовал концепцию хеш-дерева, или дерева Меркла. Тогда были разработаны лишь наброски современного блокчейна. Меркл изобразил дерево в виде блоков, связанных криптографическими хешами.
Сперва эта разработка не была оценена по достоинству, поскольку оказалась слишком новаторской для того времени. К дереву Меркла вернулись лишь спустя 20 лет. Ученые криптографы Стюарт Хабер и У. Скотт Сторнетта использовали наработки Меркла для создания упорядоченной системы, в которой невозможно заменить временные метки документов. Это событие стало отправной точкой для дальнейшего развития технологии.
Следующее упоминание блокчейна произошло в 2008 году. Некий Сатоши Накамото выпустил white paper, где рассказал о принципах работы биткоина с помощью блокчейна. Для выполнения Bitcoin-транзакций Сатоши установил ограничение на размер блоков данных в 1 МБ. Тогда было создано первое поколение blockchain.
Как работает блокчейн
Давайте рассмотрим термин «блокчейн» через призму лингвистики. Слово «blockchain» можно разделить на две части: «block» (блок) и «chain» (цепь). Таким образом, blockchain представляет собой цепь взаимосвязанных блоков, которую невозможно разорвать или подделать.
Блокчейн можно сравнить с базой данных, но с ключевым отличием: информация в блокчейне не хранится на одном централизованном сервере. Вместо этого данные распределены по компьютерам всех участников сети. Поэтому, даже если один из компьютеров подвергнется взлому, это не окажет влияния на всю сеть.
Эти компьютеры называются нодами – их задача поддерживать работу сети, сохраняя копии данных по всем транзакциям и обеспечивая их проверку. Они участвуют в согласовании информации, чтобы убедиться, что все данные в blockchain верны и соответствуют правилам системы.
Чтобы у вас сформировалось полное понимание, как происходят транзакции в блокчейне, давайте разберем все этапы этого процесса:
- Создание заявки. На этом этапе происходит подача заявки на добавление транзакции в блокчейн. В виде блока заявка попадает в сеть, она содержит все данные о самой сделке: когда она была совершена, кто в ней участвовал, сколько активов было передано и т.д.;
- Достижение консенсуса. Затем транзакция проходит проверку со стороны участников сети. Они должны подтвердить, что запись действительна и соответствует правилам;
- Связка блоков. После достижения консенсуса заявка будет записана в блокчейн. Созданному блоку присваивается криптографический хеш, который выполняет роль цепи. Если в блоке изменятся какие-либо данные, изменится и значение хеша. Таким образом, блоки и цепочки надежно соединены, и их редактирование невозможно;
- Обновление реестра. После добавления нового блока и хеша обновленная версия реестра распространяется среди участников сети.
Такой процесс повторяется несколько раз в секунду, в зависимости от конкретной блокчейн-сети. Благодаря этим действиям blockchain остается прозрачным и безопасным, не оставляя возможности изменить или взломать сеть.
Консенсусы и их виды
Механизм консенсуса — это способ достижения общего согласия между участниками сети, что необходимо для добавления транзакции в блокчейн (создание блока и хеша). В зависимости от блокчейн-сети механизмы консенсуса могут отличаться.
Сейчас мы разберем виды консенсусов и их отличия.
Механизм консенсуса PoW (Proof-of-Work), по принципу которого работают многие популярные криптовалюты, такие как Bitcoin, Litecoin, Dogecoin и др., требует большого количества вычислительных мощностей, чтобы добавить новые транзакции в реестр блокчейна. Узлы, которые проверяют транзакции и предлагают новые блоки, называются майнерами.
Чтобы разблокировать следующий блок в цепочке, майнеру необходимо быстрее всех сгенерировать случайное число. Первый, кто это сделает, получит вознаграждение в виде комиссии за добавленную в блок транзакцию.
В механизме консенсуса PoS (Proof-of-Stake) вместо узлов выступают валидаторы. Именно они проверяют данные транзакции, перед тем как отправить их в блок. Для этого не нужно иметь вычислительные мощности; достаточно заблокировать на определенное время некоторое количество токенов блокчейна — это будет ставкой в системе.
Чем больше токенов блокчейна заморозил валидатор, тем больше у него шансов включить транзакции в новый блок. За добавление заявки в blockchain он получит вознаграждение в виде комиссии, которую заплатил пользователь при совершении операции. Самые популярные криптовалюты, которые используют PoS: Ethereum 2.0, Cardano, Tron и др.
Отличие распределенной сети от централизованной
Под распределенной сетью мы подразумеваем блокчейн, а под централизованной — обычный онлайн-сервер (сайт, платформу и т.д.). Давайте разберем каждый из видов более подробно.
Как мы выяснили ранее, распределенная сеть работает по принципу синхронизации различных узлов, которые обмениваются данными, создавая единую цепь. Распределенные сети легко масштабируются, так как добавление новых узлов не создает значительной нагрузки на центральную систему.
В централизованной сети есть один главный узел (сервер), который управляет всеми данными и ресурсами и с которым взаимодействуют все остальные узлы (пользователи). Расширение централизованной сети может быть ограничено производительностью центрального узла.
Какие блокчейн-сети бывают
Блокчейн-сети делятся на четыре вида: публичный, частный, гибридный и консорциум. Давайте разберем каждый из них более подробно:
- Публичный блокчейн позволяет участвовать в жизни сети всем желающим. Любой пользователь может читать и добавлять данные. По такому принципу работают блокчейны Bitcoin, Litecoin и другие;
- Частный блокчейн предоставляет доступ к сети только некоторым пользователям. Такой блокчейн менее децентрализован, так как управляется определенной организацией. Частный блокчейн используют компании Walmart, Amazon и Facebook;
- Гибридный блокчейн сочетает в себе элементы как публичной, так и частной сети, предоставляя возможность контролируемого доступа к данным. Он позволяет выбирать, какая информация должна быть открыта для всех участников сети, а какая доступна только для определенных пользователей. Гибридный блокчейн используют Dragonchain, XinFin, IBM Food Trust и другие;
- Консорциум-блокчейн — это частный блокчейн, доступ к которому имеет только определенная группа организаций. В ней несколько участников совместно управляют сетью и контролируют ее работу, что помогает улучшить безопасность и прозрачность в их совместной деятельности. Консорциум-блокчейны используют такие компании, как Energy Web Chain, R3 Corda, B3i (Blockchain Insurance Industry Initiative) и другие.
В каких сферах используется блокчейн
Сегодня блокчейн используется во многих отраслях. Давайте рассмотрим самые популярные из них:
- Финансы. Благодаря блокчейну существует криптовалюта. Кроме того, многие экономики мира начинают применять блокчейн для цифровизации государственной валюты (цифровой рубль, цифровой юань и т. д.);
- Токенизация недвижимости. Это процесс преобразования реальных активов, таких как недвижимость, в цифровые токены на блокчейне. Эти токены представляют собой долю в собственности на объект недвижимости и могут быть переданы или проданы другим лицам;
- Искусство. Картины, музыку, книги и прочее искусство можно тонизировать в виде NFT;
- Логистика. С помощью блокчейн-цепочек можно легко отслеживать путь товара от производителя до конечного потребителя. Также очень удобно использовать децентрализованную сеть для передачи какой-либо документации;
- Здравоохранение. Blockchain также может быть использован в медицине: записи к врачам, карты пациентов, рецепты на медикаменты. Благодаря блокчейну можно обеспечить безопасное хранение этих данных. Особенно актуален этот фактор при проверке подлинности лекарств путем отслеживания их по всей цепочке поставок;
- Государственные услуги. Все реестры, базы данных, земельные кадастры и другие важные документы можно перенести в блокчейн, чтобы избежать их компрометации. Также можно использовать блокчейн в электронных системах голосования, что повысит их прозрачность и защитит от фальсификаций.
Перспективы развития блокчейна
Технологии не стоят на месте. С каждым днем разработчики, криптографы и другие ученые трудятся над совершенствованием технологии блокчейн. Компании соревнуются между собой, чтобы создать новые и более совершенные решения в этой области.
Мы считаем, что в будущем возможна более широкая интеграция криптографии и блокчейна в повседневные сферы. Уже сейчас многие отрасли могут похвалиться использованием этой технологии, и с каждым днем их число будет только расти. Будут созданы блокчейны третьего, четвертого и последующих поколений, которые дополнят и усовершенствуют уже имеющиеся наработки.
Минусы блокчейна
За счет своей структуры любая совершенная транзакция в блокчейне необратима. Если по невнимательности вы отправите криптовалюту не на тот адрес или перепутаете сеть монеты, попросить техподдержку вернуть средства не получится.
Нельзя не отметить вред для экологии, который наносится большими расходами электричества. Чтобы обеспечить питание майнинговых установок, ежегодно тратятся тераватт-часы электроэнергии.
Первое, что приходит на ум при слове «блокчейн», – это анонимность. С одной стороны, это хорошо, но с другой – этот фактор расширяет возможности для преступной деятельности: отмывания денег, финансирования терроризма, торговли наркотиками и т.д.
