Осторожно! Много текста.
Блокчейн — это децентрализованный цифровой реестр, который безопасным способом записывает данные о транзакциях на множество специализированных компьютеров в сети.
Блокчейн обеспечивает целостность данных, потому что криптография и механизмы консенсуса делают его неизменным: записанную на нем информацию нельзя изменить задним числом.
Блокчейн составляет основу таких криптовалют, как биткоин и эфир, и играет важную роль в повышении прозрачности, безопасности и доверия не только в финансах, но и в других сферах.
Что такое блокчейн?
Блокчейн — это особая база данных, которую также называют децентрализованным цифровым реестром. Он поддерживается множеством компьютеров по всему миру. Данные блокчейна хранятся в блоках в хронологическом порядке и защищены с помощью криптографии.
Первая модель блокчейна была создана в начале 1990-х годов, когда специалист по информатике Стюарт Хабер и физик У. Скотт Сторнетта решили использовать криптографию в цепочке блоков для защиты цифровых документов от фальсификации.
Хабер и Сторнетта вдохновили многих программистов и любителей криптографии, что в конечном итоге привело к созданию Биткоина — первой криптовалюты на основе технологии блокчейна. С тех пор блокчейн стал набирать популярность, и сейчас число пользователей криптовалют неуклонно растет по всему миру.
Технология блокчейна обычно используется для записи криптовалютных транзакций, но она также подходит для записи других видов цифровых данных и может выполнять множество задач.
Что такое децентрализация в блокчейне
Децентрализация в блокчейне означает, что контроль и полномочия по принятию решений в сети распределены между ее пользователями, а не принадлежат одному субъекту, такому как правительство или корпорация. Децентрализация может быть полезна в ситуациях, когда пользователям необходимо координировать свои действия с незнакомыми людьми или когда они хотят обеспечить безопасность и целостность своих данных.
В децентрализованной сети блокчейна нет центрального органа или посредника, контролирующего поток данных или транзакций. Вместо этого транзакции проверяются и записываются распределенной сетью компьютеров, которые вместе поддерживают целостность сети.
При этом блокчейн — это не только база данных. Он также обеспечивает работу различных сервисов, таких как криптовалюты и невзаимозаменяемые токены (NFT). С его помощью пользователи могут сотрудничать и совершать сделки друг с другом без участия центрального органа власти.
Как работает блокчейн
Блокчейн — это цифровой реестр, который надежно записывает транзакции между двумя сторонами и защищает эти записи от несанкционированного доступа. Данные о транзакциях записываются распределенной сетью специальных компьютеров со всего мира, называемых нодами.
Когда пользователь инициирует транзакцию, например отправляет определенную сумму криптовалюты другому пользователю, эта транзакция транслируется в сеть. После этого каждая нода проверяет подлинность транзакции, изучая цифровые подписи и другие данные транзакции.
Если транзакцию одобрили, она добавляется в блок вместе с другими проверенными транзакциями. Блоки соединяются в цепочку с помощью криптографических методов и образуют блокчейн. Для проверки транзакций и добавления их в блокчейн используется механизм консенсуса. Механизм консенсуса — это набор правил, с помощью которого ноды координируют свои действия и приходят к соглашению о состоянии блокчейна и одобрении транзакций.
Чтобы запись транзакций была надежной, прозрачной и устойчивой к взлому, блокчейн использует криптографию. Одним из важнейших криптографических методов является хеширование — процесс, который преобразует входные данные любого размера в строку символов фиксированной длины.
Хеш-функции в блокчейне обычно устойчивы к коллизиям. Это означает, что вероятность найти две части данных, которые произведут один и тот же результат, невероятно мала. При этом любое изменение входных данных полностью изменит результат хеширования.
Рассмотрим это на примере хеш-функции Биткоина под названием SHA256. Даже если просто изменить регистр букв, результат будет совсем другим. При этом хеш-функции могут быть только односторонними: с помощью результата хеширования нельзя восстановить входные данные.
Каждый блок в блокчейне содержит хеш предыдущего блока, поэтому создается надежная цепочка блоков. Если кто-то захочет изменить один блок, ему придется изменить все последующие блоки, а это не только сложно, но и невероятно дорого.
Еще один криптографический метод, который часто используют в блокчейне, — это криптография с открытым ключом, или асимметричная криптография. Она помогает устанавливать безопасные и проверяемые транзакции между пользователями.
Работает это так. У каждого пользователя есть уникальная пара ключей: приватный ключ, который необходимо держать в тайне, и публичный ключ, который находится в открытом доступе. Когда пользователь инициирует транзакцию, он подписывает ее с помощью своего приватного ключа, создавая цифровую подпись.
Затем другие пользователи сети могут проверить подлинность транзакции, применив публичный ключ отправителя к цифровой подписи. Такой подход обеспечивает безопасность транзакций, поскольку инициировать транзакцию может только настоящий владелец приватного ключа, но проверить подписи с помощью публичного ключа может кто угодно.
Соответственно, еще одной особенностью блокчейна является прозрачность. Любой желающий может проверить на публичных сайтах данные блокчейна, включая всю информацию о транзакциях и блоках. Например, на сайтах обозревателей блокчейна можно увидеть каждую транзакцию, когда-либо записанную в сети Биткоина, включая идентификаторы отправителя и получателя, сумму перевода и список владельцев любого биткоина. Можно также проследить блоки от последнего (по состоянию на 18:52:21 GMT 29 мая 2023 года существует 788 995 блоков) до самого первого, известного как генезис-блок.
Что такое механизм консенсуса
Алгоритм консенсуса — это механизм, с помощью которого пользователи и программы могут координировать свои действия в распределенной сети. Он обеспечивает достижение согласия между всеми участниками сети о текущем состоянии данных, даже если некоторые ноды выходят из строя. Такой алгоритм гарантирует, что все ноды сети имеют одну и ту же копию реестра, содержащую запись всех транзакций. Механизмы консенсуса — неотъемлемая часть блокчейнов, ведь у них нет центрального органа, который бы проверял транзакции и поддерживал целостность сети.
Когда десятки тысяч нод хранят копию данных блокчейна, могут быстро возникнуть проблемы, например, из-за несогласованных данных и вредоносных нод. Поэтому для обеспечения целостности блокчейна существуют различные механизмы консенсуса, которые определяют, как ноды сети достигают соглашения. Рассмотрим основные из них.
Типы механизмов консенсуса
Что это такое
Proof of Work (PoW) — это механизм консенсуса, используемый во многих сетях блокчейна для проверки транзакций и поддержания целостности блокчейна. Это самый первый механизм консенсуса, который появился и действует в Биткоине.
В PoW майнеры соревнуются в решении сложной математической задачи за право добавить в блокчейн следующий блок. Для этого они осуществляют майнинг. Первый майнер, решивший задачу, получает вознаграждение в виде криптовалюты.
Майнеры должны использовать мощные компьютеры, чтобы решать математические задачи, создавать новые монеты и обеспечивать безопасность сети. Поэтому процесс майнинга требует значительных вычислительных мощностей и, следовательно, энергии.
Что такое Proof of Stake
Proof of Stake (PoS) — это механизм консенсуса, разработанный для устранения некоторых недостатков Proof of Work (PoW). В системе PoS нет майнеров, которые соревнуются в решении сложных математических задач для подтверждения транзакций и добавления новых блоков в блокчейн. Вместо этого в системе действуют валидаторы, которые добавляют в стейкинг криптовалюту и выбираются на основе предоставленной суммы.
Для участия в процессе консенсуса валидаторы добавляют в стейкинг определенное количество криптовалюты, то есть удерживают ее в качестве залога. Затем они случайным образом выбираются для создания новых блоков и подтверждения транзакций в зависимости от размера их доли в стейкинге. За создание новых блоков валидаторы получают комиссии за транзакции, которые мотивируют их действовать в интересах сети.
Другие популярные механизмы консенсуса
Proof of Work и Proof of Stake являются наиболее распространенными алгоритмами консенсуса, но они не единственные в своем роде. Существует множество других алгоритмов: одни из них объединяют элементы двух вышеупомянутых систем, а другие открывают совершенно новые способы достижения консенсуса.
Например, Delegated Proof of Stake (DPoS) похож на PoS, но в PoS право создавать новые блоки есть у всех валидаторов, а в DPoS держатели токенов избирают набор делегатов, которые создают блоки от их имени.
А в Proof of Authority (PoA) учитывают репутацию или личность валидатора, а не его количество удерживаемой криптовалюты. Валидаторы выбираются на основе надежности и могут быть удалены из сети за вредоносные действия.
Преимущества блокчейна
1. Децентрализация
Благодаря децентрализации в блокчейне нет единой точки контроля или отказа, поэтому децентрализация может повысить безопасность и устойчивость к атакам или утечке данных.
2. Прозрачность
Транзакции на блокчейне видны всем желающим, поэтому отслеживать и проверять транзакции довольно легко.
3. Неизменность
После добавления транзакции в блокчейн ее нельзя изменить или удалить. Но посмотреть ее может любой желающий, потому что на блокчейне ведется постоянная запись всех одобренных транзакций. Этим он значительно отличается от традиционных систем, в которых транзакции можно отменить.
4. Эффективность
Транзакции в блокчейне могут быть более быстрыми и эффективными, поскольку блокчейну не нужны посредники, такие как банки.
5. Более низкие комиссии
Блокчейн может снизить стоимость транзакций и повысить эффективность некоторых бизнес-операций, устраняя посредников и автоматизируя процессы.
6. Не требует доверия
Технология блокчейна позволяет совершать прозрачные транзакции, которые проверяются и подтверждаются самими участниками сети без навязанных посредников.
Типы сетей блокчейна
Публичный блокчейн
Публичный блокчейн — это открытая децентрализованная сеть, доступная всем желающим. Обычно такие сети используют открытый исходный код, действуют прозрачно и не требуют доверия, то есть получить к ним доступ и использовать их может кто угодно. Примерами публичных блокчейнов являются Биткоин и Ethereum.
Приватный блокчейн
Приватный блокчейн, как следует из названия, — это закрытая сеть блокчейна. Обычно она находится под контролем одной организации и используется для ее целей и способов применения.
Приватные блокчейны контролируют доступ и устанавливают правила, которые определяют, кто может видеть и записывать транзакции в блокчейне. Они не являются децентрализованными, поскольку в них действует четкая иерархия управления. Однако они могут быть распределенными и поручать многим нодам хранить копию блокчейна на своих компьютерах.
Блокчейн-консорциум
Блокчейн-консорциум — это гибрид публичного и приватного блокчейнов. В блокчейн-консорциуме несколько организаций объединяются для создания общей сети блокчейна, которая управляется и контролируется совместно. В зависимости от потребностей участников такие сети могут быть как открытыми, так и закрытыми.
В отличие от открытой системы, где проверять блоки может любой пользователь, или закрытой системы, где создателей блоков выбирает одна организация, в блокчейн-консорциуме валидаторами выступают несколько одинаково влиятельных сторон.
Следовательно, правила системы гибкие: просматривать блокчейн могут либо все пользователи, либо только валидаторы. Если валидаторы могут достичь консенсуса между собой, вносить изменения довольно просто. И пока определенная часть участников сети действует честно, у системы блокчейна не возникнет проблем.
Для чего используется блокчейн?
Хотя технология блокчейна еще находятся на ранней стадии развития, ее уже применяют во многих отраслях. Обычно она используется в следующих сферах:
1. Криптовалюты
Технология блокчейна поддерживает создание криптовалют и запись их транзакций в безопасном и децентрализованном реестре.
2. Цифровая идентификация
Блокчейн можно использовать для создания безопасной и защищенной от взлома цифровой идентификации, которая нужна для проверки личной информации и других конфиденциальных данных. Цифровая идентификация может стать очень востребованной, ведь наша личная информации и активы постепенно переходят в интернет.
3. Голосование
Технология блокчейна позволяет проводить безопасные и прозрачные голосования, которые исключают возможность мошенничества. Ведь блокчейн предоставляет децентрализованный и защищенный от взлома реестр всех голосов.
4. Управление цепочками поставок
Технологию блокчейна можно использовать для создания реестра всех транзакций в цепочке поставок. В таком случае каждая транзакция будет записана в виде блока на блокчейне, который обеспечит неизменность и прозрачность всех записей о процессах цепочки поставок.
5. Смарт-контракты
Смарт-контракты — это самоисполняющиеся программы, которые могут автоматически выполнять заданные действия при определенных условиях. Технология блокчейна позволяет создавать и исполнять смарт-контракты безопасным и децентрализованным способом. Они могут применяться в разных сферах, наиболее перспективные из которых — децентрализованные приложения (DApp) и организации (DAO).
В заключение
Технология блокчейна предлагает безопасный и прозрачный способ записи транзакций и хранения данных. Она способна произвести революцию во многих сферах за счет нового уровня доверия и безопасности в цифровом мире.
Блокчейн открывает целый мир возможностей: позволяет совершать одноранговые транзакции, создавать новые формы цифровых активов и развивать децентрализованные приложения. Поскольку эта технология продолжает развиваться и набирать популярность, скорее всего, в ближайшие годы у нее появятся новые инновационные сценарии использования.
Рекомендуемая литература
Предупреждение о рисках и отказ от ответственности: следующие материалы предоставляются на условиях «как есть» без каких-либо гарантий исключительно для общих справочных и образовательных целей. Эта информация не должна рассматриваться как финансовая, юридическая консультация или рекомендация по приобретению какого-либо конкретного продукта или услуги. Вам следует самостоятельно обратиться за советом к соответствующим профессиональным консультантам. Поскольку статья написана сторонним автором, обратите внимание, что высказанные мнения принадлежат стороннему автору и необязательно отражают точку зрения Binance Academy. Для получения более подробной информации перейдите по ссылке. Стоимость цифровых активов может быть волатильной. Стоимость инвестированных средств может увеличиваться и уменьшаться. Вы можете не вернуть инвестированные средства. Вы несете полную ответственность за свои инвестиционные решения. Binance Academy не несет ответственность за ваши возможные убытки. Данная информация не является финансовой, юридической или профессиональной рекомендацией. Чтобы узнать больше, ознакомьтесь с нашими Условиями использования и Предупреждением о рисках.