Какво е блокчейн?
Накратко, Блокчейн представлява списък от записи с данни, който работи като децентрализиран цифров регистър. Данните са организирани в блокове, които са подредени хронологично и защитени чрез криптография.
Най-ранният модел на блокчейн е създаден в началото на 90-те години, когато компютърният учен Стюарт Хабер и физикът У. Скот Сторнета използваха криптографски техники във верига от блокове като начин за защита на цифрови документи от подправяне на данни.
Работата на Хабер и Сторнета със сигурност вдъхнови работата на много други компютърни учени и ентусиазирани криптографи - което в крайна сметка доведе до създаването на биткойн, като първата децентрализирана електронна парична система (или просто първата криптовалута).
Въпреки че блокчейн технологията е по-стара от криптовалутите, едва след създаването на Биткойн през 2008 г. потенциалът ѝ започна да се разпознава. Оттогава интересът към блокчейн технологията нараства постепенно и криптовалутите вече се признават в по-голям мащаб.
Блокчейн технологията се използва най-вече за записване на криптовалутни трансакции, но е подходяща за много други видове цифрови данни и може да се приложи към широк спектър от случаи на употреба. Най-старата, най-сигурната и най-голямата блокчейн мрежа е тази на Биткойн, която е проектирана с внимателна и балансирана комбинация от криптография и теория на игрите.
Как работи блокчейнът?
В контекста на криптовалутите блокчейнът се състои от стабилна верига от блокове, всеки от които съхранява списък с по-рано потвърдени трансакции. Тъй като блокчейн мрежата се поддържа от безброй компютри, разпръснати по целия свят, тя функционира като децентрализирана база данни (или регистър). Това означава, че всеки участник (възел) поддържа копие на блокчейн данните и комуникира помежду си, за да гарантира, че всички са на една и съща страница (или блок).
Следователно блокчейн трансакциите се извършват в рамките на глобална мрежа peer-to-peer и това именно прави Биткойн децентрализирана дигитална валута, която е без граници и е устойчива на цензура. Освен това повечето блокчейн системи не изискват никакво доверие. Няма единен орган, който да контролира Биткойн.
Централна част от почти всеки блокчейн е процесът на копаене, който разчита на алгоритми за хеширане. Биткойн използва алгоритъма SHA-256 (сигурен хеш алгоритъм 256 бита). Той приема вход с произволна дължина и генерира изход, който винаги ще има същата дължина. Полученият изход се нарича „хеш“ и в този случай винаги се състои от 64 знака (256 бита).
Така че един и същ вход ще доведе до същия изход, независимо колко пъти процесът се повтаря. Но ако се направи малка промяна на входа, изходът ще се промени напълно. Като такива, хеш функциите са детерминирани и в света на криптовалутите повечето от тях са проектирани като еднопосочна хеш функция.
Фактът, че е еднопосочна функция, означава, че е почти невъзможно да се изчисли какъв е входът от изхода. Човек може само да гадае какъв е бил входът, но шансовете да се отгатне правилно са изключително ниски. Това е една от причините блокчейнът на Биткойн да е сигурен.
Сега, когато знаем какво прави алгоритъмът, нека демонстрираме как работи блокчейн с прост пример за трансакция.
Представете си, че Алис и Боб имат биткойн в балансите си. Да кажем, че Алис дължи на Боб 2 биткойна.
За да изпрати Алис на Боб тези 2 биткойна, Алис излъчва съобщение с трансакцията, която иска да направи, до всички копачи в мрежата.
В тази трансакция Алис дава адреса на Боб на копачите и количеството биткойни, които би искала да изпрати, заедно с дигитален подпис и своя публичен ключ. Подписът е направен с частния ключ на Алис и копачите могат да потвърдят, че Алис всъщност е собственик на тези криптовалути.
След като копачите са сигурни, че трансакцията е валидна, те могат да я поставят в блок заедно с много други трансакции и да се опитат да копаят блока. Това става чрез поставяне на блока през алгоритъма SHA-256. Изходът трябва да започне с определено количество на 0, за да се счита за валиден. Количеството необходими 0 зависи от това, което се нарича „трудност“, която се променя в зависимост от количеството изчислителна мощност в мрежата.
За да произведат изходен хеш с желаното количество 0 в началото, копачите добавят в блока това, което се нарича „nonce“, преди да го прокарат през алгоритъма. Тъй като малка промяна на входа напълно променя изхода, копачите опитват произволни случайни кодове (nonce), докато намерят валиден изходен хеш.
След като блокът е изкопан, копачът предава този новодобит блок на всички останали копачи. След това проверяват, за да се уверят, че блокът е валиден, за да могат да го добавят към своето копие на блокчейна и трансакцията да е завършена. Но в блока копачите също трябва да включат изходния хеш от предишния блок, така че всички блокове да са свързани заедно, откъдето идва и името блокчейн. Това е важна част поради начина, по който доверието работи в системата.
Всеки копач има свое собствено копие на блокчейна на своя компютър и всеки се доверява на този блокчейн, който има най-много изчислителна работа, най-дългата блокчейн. Ако копач промени трансакция в предишен блок, изходният хеш за този блок ще се промени, което ще доведе до промяна на всички хешове след него, поради това че блоковете са свързани с хешове. Копачът ще трябва да преработи цялата работа, за да накара всеки да приеме, че неговият блокчейн е правилният. Така че, ако копач иска да мами, той ще се нуждае от повече от 50% от изчислителната мощност на мрежата, което е много малко вероятно. Мрежови атаки като тази се наричат 51% атаки.
Моделът на каране на компютрите да работят, за да произвеждат блокове, се нарича Доказателство за работа (PoW). Има и други модели като Доказателство за залог (PoS), които не изискват толкова много изчислителна мощност и са предназначен да изискват по-малко електричество, като същевременно може да се мащабират към повече потребители.