Ключові моменти:
Блокчейн – це цифровий реєстр, який безпечно записує дані транзакцій у розподіленій мережі комп'ютерів.
Блокчейн забезпечує цілісність даних завдяки своїй незмінній природі за допомогою криптографії та механізмів консенсусу, що означає, що після запису інформація не може бути змінена заднім числом.
Блокчейн складає основу криптовалютних мереж, таких як Bitcoin і Ethereum, і відіграє важливу роль у підвищенні прозорості, безпеки та довіри не тільки у фінансах, але й в інших секторах.
Вступ
Блокчейн-технологія змінила галузі, особливо фінанси, запровадивши децентралізований, прозорий і безпечний спосіб управління даними й транзакціями. Блокчейн був спершу основою для таких криптовалют, як Bitcoin, але згодом його розширилося до управління ланцюгами поставок, охорони здоров'я, систем голосування та багато іншого.
Що таке блокчейн?
Блокчейн – це особливий тип бази даних. Це децентралізований цифровий реєстр, який підтримується розподіленою мережею комп'ютерів. Дані блокчейну організовані в блоки, які розташовані в хронологічному порядку і захищені криптографією.
Ця структура гарантує, що дані прозорі, безпечні й незмінні. Практично неможливо змінити дані, що зберігаються в блоці, після того, як блок підтверджено і додано до ланцюга. Децентралізована структура також усуває необхідність у центральному органі. Блокчейн-транзакції можуть відбуватися між користувачами без посередників.
Існують різні типи блокчейнів з різним ступенем децентралізації. Однак термін блокчейн зазвичай відноситься до децентралізованого цифрового реєстру, який використовується для запису криптовалютних транзакцій.
Коротка історія блокчейну
Першу модель блокчейну було створено на початку 1990-х років, коли вчений-комп'ютерник Стюарт Хабер і фізик В. Скотт Сторнетта використовували криптографічні методи в ланцюгу блоків для захисту цифрових документів від підробки даних.
Хабер і Сторнетта надихнули на роботу багатьох інших вчених-комп'ютерників і криптоентузіастів, що зрештою призвело до створення Bitcoin – першої криптовалюти, заснованої на блокчейн-технології. Відтоді прийняття блокчейну значно зросло, а криптовалюти стали глобальним явищем.
Хоча блокчейн-технологія часто використовується для запису криптовалютних транзакцій, вона підходить для запису багатьох інших типів цифрових даних і може застосовуватися в різних випадках.
Основні функції та переваги блокчейну
Децентралізація: інформація зберігається в мережі комп'ютерів (нод), а не на одному центральному сервері. Великі децентралізовані мережі, такі як Bitcoin, дуже стійкі до атак.
Прозорість: більшість блокчейнів є публічними, що означає, що всі учасники мають доступ до однієї бази даних. Транзакції видно всім учасникам.
Незмінність: після того, як дані додані до блокчейну, їх не можна змінити без консенсусу мережі.
Безпека даних: криптографія та механізми консенсусу забезпечують надійний захист від підробки даних.
Ефективність: блокчейн може забезпечити швидші й дешевші транзакції, усуваючи потребу в посередниках. Транзакції обробляються майже в режимі реального часу.
Що таке децентралізація у блокчейні?
Децентралізація у блокчейні – це ідея про те, що контроль і повноваження щодо прийняття рішень у мережі розподіляються між її користувачами, а не контролюються однією особою, такою як банк, уряд чи корпорація.
У децентралізованій блокчейн-мережі немає центрального органу чи посередника, який контролює потік даних чи транзакцій. Натомість транзакції перевіряються й записуються розподіленою мережею комп'ютерів, які працюють разом для підтримки цілісності мережі.
Як працює блокчейн?
За своєю суттю блокчейн є цифровим реєстром, який надійно записує транзакції між двома сторонами із захистом від несанкціонованого доступу. Ці дані транзакцій записуються глобальною розподіленою мережею спеціальних комп'ютерів (нод).
Коли Аліса надсилає Бобу bitcoin, транзакція транслюється в мережу. Кожна нода проводить аутентифікацію транзакції, перевіряючи цифрові підписи й інші дані транзакції. Щойно транзакцію перевірено, вона додається до блоку разом з іншими транзакціями. Ми можемо розглядати кожен блок як сторінку цифрового реєстру.
Блоки поєднуються в ланцюг з використанням криптографічних методів, утворюючи блокчейн. Процес перевірки транзакцій і додавання їх у блокчейн здійснюється за допомогою механізму консенсусу – набору правил, які визначають, як ноди в мережі досягають згоди про стан блокчейну і дійсності транзакцій.
Коротко про блокчейн
1. Запис транзакції
Коли транзакція ініціюється (наприклад, переказ криптовалюти), вона транслюється в мережу нод. Кожна нода перевіряє транзакцію за допомогою попередньо визначених правил.
2. Формування блоку
Підтверджені транзакції групуються в блок. Кожен блок містить:
Дані (наприклад, деталі транзакції)
Позначку часу
Криптографічний хеш: унікальний ідентифікатор, створений шляхом обробки даних блоку за допомогою алгоритму хешування.
Хеш попереднього блоку: це те, що пов'язує блоки разом, утворюючи ланцюг.
3. Механізм консенсусу
Щоб додати блок у ланцюг, учасники мережі повинні домовитися про його дійсність. Це досягається за допомогою алгоритму консенсусу, такого як Proof of Work (PoW) і Proof of Stake (PoS). Незабаром ми обговоримо обидва більш детально, але ось короткий підсумок:
Proof of Work (PoW): PoW, що використовується Bitcoin, вимагає, щоб валідатори блоків використовували обчислювальну потужність для розв'язання складних проблем.
Proof of Stake (PoS): використовується новими блокчейнами, такими як Ethereum, де валідатори блоків вибираються на основі їхнього стейкінгу в мережі.
4. Зв'язування ланцюгів
Після перевірки блок додається до блокчейну. Кожен наступний блок посилається на попередній, забезпечуючи структуру, захищену від несанкціонованого доступу. Іншими словами, щоб новий блок був перевірений, він повинен використовувати попередній ідентифікатор блоку.
5. Прозорість
Ще однією особливістю блокчейну є його прозорість. Будь-хто, як правило, може перевірити дані блокчейну, включаючи всі дані транзакцій і дані блоків, на публічних вебсайтах, відомих як провідники блокчейну.
Наприклад, ви можете побачити кожну транзакцію, яка коли-небудь була записана в мережі Bitcoin, зокрема адресу гаманця відправника й одержувача, суму переказу та багато іншого. Ви також можете відстежити всі блоки Bitcoin аж до першого блоку, відомого як генезис-блок.
Криптографія блокчейну
Криптографія є ключем до блокчейну для підтримки безпечного, прозорого й захищеного від несанкціонованого доступу запису транзакцій. Наприклад, хешування – це найважливіший криптографічний метод, який використовується в блокчейнах. Це криптографічний процес, який перетворює вхідні дані будь-якого розміру у рядок символів фіксованого розміру.
Хеш-функції, що використовуються в блокчейнах, зазвичай стійкі до колізій, а це означає, що шанси знайти два фрагменти даних, що дають однаковий результат, астрономічно малі. Інша особливість називається лавинним ефектом, що означає явище, коли будь-яка незначна зміна вхідних даних призведе до іншого результату.
Проілюструємо це на прикладі SHA256 – функції, що широко використовується у Bitcoin. Як бачите, зміна великих літер призвела до різкої зміни результату. Хеш-функції є також односторонніми функціями, тому що з обчислювальної точки зору неможливо отримати вхідні дані шляхом зворотного проєктування хешу результату.
Кожен блок у блокчейні містить хеш попереднього блоку, створюючи надійний ланцюг блоків. Будь-хто, хто хоче змінити один блок, повинен змінити всі наступні блоки, що є не лише технічно складним, а й надзвичайно дорогим завданням.
Інший криптографічний метод, який широко використовується у блокчейні – це криптографія з публічним ключем (асиметрична криптографія). Вона допомагає здійснювати безпечні транзакції між користувачами, які можна перевірити.
Ось як це працює. Кожен учасник має унікальну пару ключів: приватний ключ, який він тримає у секреті, і публічний ключ, яким він відкрито ділиться. Коли користувач ініціює транзакцію, він підписує її своїм приватним ключем, створюючи цифровий підпис.
Потім інші користувачі мережі можуть перевірити справжність транзакції, застосувавши до цифрового підпису відкритий ключ відправника. Такий підхід гарантує безпеку транзакцій, оскільки лише законний власник приватного ключа може авторизувати транзакцію, але кожен може перевірити підписи за допомогою публічного ключа.
Що таке механізм консенсусу?
Алгоритм консенсусу – це механізм, який дозволяє користувачам чи машинам координувати свої дії у розподіленому середовищі. Він повинен гарантувати, що всі агенти в системі можуть домовитися про одне джерело правди, навіть якщо деякі агенти зазнають невдачі.
Механізми консенсусу гарантують, що всі ноди в мережі мають ту саму копію реєстру, яка містить записи про всі транзакції.
Коли десятки тисяч нод зберігають копію даних блокчейну, можуть виникнути деякі проблеми, зокрема з узгодженістю даних і зловмисними нодами. Задля більшої цілісності блокчейну існують різні механізми консенсусу, які визначають, як мережеві ноди досягають згоди. Розгляньмо детальніше основні механізми консенсусу.
Типи механізмів консенсусу
Що таке Proof of Work?
Proof of Work (PoW) – це механізм консенсусу, який використовується в багатьох блокчейн-мережах для перевірки транзакцій і підтримки цілісності блокчейну. Це оригінальний механізм консенсусу, який використовується Bitcoin.
У PoW майнери змагаються у розв'язанні складної математичної задачі, щоб додати наступний блок до блокчейну. У процесі, відомому як майнінг, перший майнер, який розв'язав задачу, отримує винагороду у вигляді криптовалюти.
Майнери повинні використовувати потужні комп'ютери для розв'язання математичних задач, видобутку нових монет і захисту мережі. Ось чому процес майнінгу вимагає значних ресурсів (обчислювальної потужності й енергії).
Що таке Proof of Stake?
Proof of Stake (PoS) – це механізм консенсусу, призначений для усунення деяких недоліків Proof of Work (PoW). У системі PoS замість того, щоб майнери змагалися у розв'язанні складних математичних задач для перевірки транзакцій і додавання нових блоків до блокчейну, вибираються валідатори на основі кількості криптовалюти, стейкінг якої вони здійснюють в мережі.
Стейкінг представляє кількість криптовалюти, що зберігається валідаторами як забезпечення. Зазвичай валідатори PoS випадково вибираються для створення нових блоків і перевірки транзакцій залежно від розміру їхньої частки стейкінгу. Вони отримують комісію за транзакції за створення нових блоків і як стимул діяти на користь мережі. Якщо вони діятимуть зловмисно, то ризикують втратити свою криптовалюту у стейкінгу.
Інші популярні механізми консенсусу
Proof of Work та Proof of Stake є найбільш поширеними алгоритмами консенсусу, але їх існує набагато більше. Деякі з них є гібридними й поєднують у собі елементи обох систем, тоді як інші використовують абсолютно інші способи.
Наприклад, Delegated Proof of Stake (DPoS) схожий на PoS, але замість того, щоб усі валідатори мали право створювати нові блоки, власники токенів вибирають менший набір делегатів, щоб робити це від їхнього імені.
З іншого боку, в Proof of Authority (PoA) валідатори ідентифікуються за їхньою репутацією чи особистістю, а не за кількістю криптовалюти, якою вони володіють. Валідатори вибираються на основі їхньої надійності та можуть бути видалені з мережі, якщо вони діють зловмисно.
Які існують типи блокчейн-мереж?
Публічний блокчейн
Публічний блокчейн – це децентралізована мережа, відкрита для всіх, хто хоче взяти участь. Ці мережі зазвичай мають відкритий вихідний код, вони прозорі й інклюзивні, що означає, що будь-хто може отримати доступ до них і використовувати їх. Bitcoin та Ethereum є прикладами публічних блокчейнів.
Приватний блокчейн
Приватний блокчейн, як випливає з назви, є блокчейн-мережею, яка не відкрита для загалу. Приватні блокчейни зазвичай управляються однією організацією, наприклад компанією, і використовуються для внутрішніх цілей та інших варіантів використання.
Приватні блокчейни – це ексклюзивні середовища з встановленими правилами, які визначають, хто може бачити й здійснювати записи в блокчейн. Вони є децентралізованими системами, оскільки існує чітка ієрархія управління. Однак вони можуть бути розподілені в тому сенсі, що багато нод зберігають копію блокчейну на своїх машинах.
Консорціумний блокчейн
Консорціумний блокчейн є гібридом публічного та приватного блокчейнів. У консорціумному блокчейні декілька організацій об'єднуються для створення спільної блокчейн-мережі, якою спільно керують. Ці мережі можуть бути як відкритими, так і закритими, залежно від потреб членів консорціуму.
Замість відкритої системи, в якій кожен може перевіряти блоки, або закритої системи, в якій тільки одна організація призначає виробників блоків, у консорціумному блокчейні є декілька однаково рівнозначних сторін, що виступають як валідатори.
Правила системи є гнучкими: видимість блокчейну може бути обмежена валідаторами та доступна для перегляду авторизованими особами або всіма. Якщо валідатори можуть досягти консенсусу, зміни можуть бути легко реалізовані. Що стосується того, як працює блокчейн, якщо певний відсоток цих сторін поводитиметься чесно, система не зіткнеться з проблемами.
Для чого використовується блокчейн?
Хоча блокчейн-технологія все ще знаходиться в зародковому стані, вона вже використовується в багатьох галузях. Деякі з найпоширеніших поточних застосувань блокчейн-технології включають:
1. Криптовалюти
Блокчейн-технологія була розроблена для підтримки створення криптовалют, які використовують блокчейн як безпечний і децентралізований реєстр для запису транзакцій.
У той час як традиційні транскордонні транзакції передбачають участь посередників і високі комісії, блокчейн дозволяє здійснювати міжнародні перекази швидше, дешевше і прозоріше. Окрім збереження вартості, багато хто використовує Bitcoin та інші криптовалюти для глобальних грошових переказів.
2. Смартконтракти
Смартконтракти – це контракти, що виконуються самостійно, які можна запрограмувати на автоматичне виконання пза певних умов. Блокчейн-технологія дозволяє створювати й виконувати смартконтракти безпечним і децентралізованим чином.
Одним із найпопулярніших застосувань смартконтрактів є децентралізовані програми (dApp) і організації (DAO), які є значною частиною платформ децентралізованих фінансів (DeFi). Платформи DeFi використовують блокчейн для надання фінансових послуг, таких як кредитування, запозичення і торгівля без традиційних організацій. Це демократизує доступ до фінансових інструментів.
3. Токенізація
Реальні активи (RWA), такі як нерухомість, акції або мистецтво, можна токенізувати (перетворити на цифрові токени на блокчейні). Це може покращити ліквідність й розширити доступ до інвестиційних можливостей.
4. Цифрова ідентифікація
Блокчейн можна використовувати для створення безпечних і захищених від несанкціонованого доступу цифрових ідентифікацій, за допомогою яких можна перевіряти особисту інформацію та інші конфіденційні дані. Це може відігравати дедалі більшу роль, оскільки все більше нашої особистої інформації та активів переміщується в онлайн-простір.
5. Голосування
Надаючи децентралізований, захищений від несанкціонованого доступу реєстр усіх відданих голосів, блокчейн-технологія може використовуватися для створення безпечної та прозорої системи голосування, яка усуває можливість шахрайства з виборцями й забезпечує цілісність процесу голосування.
6. Управління ланцюгом постачання
Блокчейн-технологія може використовуватися для створення реєстру всіх транзакцій у ланцюгу постачання. Кожну транзакцію (або групу транзакцій) можна записати як блок у блокчейн, створюючи незмінний і прозорий запис всього процесу ланцюга постачання.
Підсумки
Блокчейн-технологія пропонує безпечний і прозорий спосіб запису транзакцій та зберігання даних. Це технологія, яка революціонізує галузі й забезпечує новий рівень довіри та безпеки в цифровому світі.
Блокчейн-технологія відкриває цілий світ можливостей, незалежно від того, чи це забезпечення peer-to-peer транзакцій, створення нових форм цифрових активів чи підтримання децентралізованих програм. Оскільки технологія продовжує розвиватися й набувати ширшого прийняття, ми можемо очікувати появи більш інноваційних варіантів використання в найближчі роки.
Пов'язані статті
Відмова від відповідальності: цей контент надається вам на умовах "як є" тільки для загальної інформації та освітніх цілей, без будь-яких заяв чи гарантій. Його не слід розглядати як фінансову пораду, і він не призначений для рекомендації купівлі якогось конкретного продукту чи послуги. Вам слід звернутися за порадою до відповідних професійних консультантів. Якщо стаття написана стороннім автором, зверніть увагу, що висловлені думки належать сторонньому автору, і не обов'язково відображають думку Binance Academy. Будь ласка, прочитайте нашу повну відмову від відповідальності тут для отримання додаткової інформації. Ціни на цифрові активи можуть бути волатильними. Вартість ваших інвестицій може як впасти, так і зрости, і ви можете не повернути інвестовану суму. Ви несете повну відповідальність за свої інвестиційні рішення, і Binance не несе відповідальності за збитки, які ви можете понести. Цей матеріал не повинен розглядатись як фінансова, юридична чи інша професійна порада. Для отримання додаткової інформації перегляньте Умови користування і Попередження про ризик.