Що таке блокчейн і як він працює?
Головна сторінка
Статті
Що таке блокчейн і як він працює?

Що таке блокчейн і як він працює?

Новачок
Опубліковано May 15, 2023Оновлено Dec 11, 2023
11m

Короткий зміст

  • Блокчейн – це децентралізований цифровий реєстр, який надійно записує дані транзакцій на безлічі спеціалізованих комп'ютерах у мережі.

  • 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 криптовалют, таких як Bitcoin та Ethereum, і відіграє важливу роль у підвищенні прозорості, безпеки та довіри не тільки у фінансах, але й в інших секторах. 

Що таке блокчейн?

Блокчейн або децентралізований цифровий реєстр – це особливий вид бази даних, який підтримується численними комп'ютерами, розміщеними по всьому світу. Дані блокчейну організовані в блоки, які розташовані в хронологічному порядку і захищені криптографією.

Перша модель блокчейну була створена на початку 1990 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 першої криптовалюти, заснованої на блокчейн-технології, – Bitcoin. З того часу прийняття блокчейн-технології поступово розширювалося, і криптовалюти використовуються все більшою кількістю людей у всьому світі.

Хоча блокчейн-технологія часто використовується для запису криптовалютних транзакцій, вона підходить для запису багатьох інших типів цифрових даних і може застосовуватися в різних випадках.

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 уряд чи корпорація. Це може бути корисним у ситуаціях, коли людям необхідно координувати свої дії з незнайомцями або коли вони хочуть подбати про безпеку й цілісність своїх даних.

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.

Коли люди говорять про блокчейн-технологію, вони часто мають на увазі не лише базу даних. Блокчейн-технологія підтримує криптовалюти й невзаємозамінні токени (NFT), дозволяючи людям співпрацювати й здійснювати угоди один з одним, не покладаючись на центральний орган.

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, які називаються нодами.

Коли користувач ініціює транзакцію, наприклад, переказує певну кількість криптовалюти іншому користувачеві, ця 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 вже перевіреними транзакціями. 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.

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. 

Давайте проілюструємо це за допомогою 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. 

Вхідні дані

Результат SHA256

Binance Academy

886c5fd21b403a139d24f2ea1554ff5c0df42d5f873a56d04dc480808c155af3

Binance academy

4733a0602ade574551bf6d977d94e091d571dc2fcfd8e39767d38301d2c459a7

binance academy

a780cd8a625deb767e999c6bec34bc86e883acc3cf8b7971138f5b25682ab181

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. 

Ще однією особливістю блокчейну є його прозорість. Як правило, будь-хто може перевірити дані блокчейну, зокрема всі дані транзакцій і блоків, на публічних сайтах блокчейнів.  Наприклад, ви можете побачити кожну транзакцію, коли-небудь зареєстровану в мережі Bitcoin, на сайтах блокчейн explorer, зокрема ідентифікатор відправника й одержувача, суму переказу і список власників будь-якого Bitcoin. Ви також можете простежити блоки від сьогоднішнього дня (блок 788 995 станом на 18:52:21 29.05.2023 (GMT)) аж до першого блоку, відомого як генезис-блок.

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. Вони гарантують, що всі ноди в мережі мають ту саму копію реєстру, яка містить записи про всі транзакції. Механізми консенсусу необхідні для блокчейнів, тому що немає центрального органу для перевірки транзакцій і підтримки цілісності мережі.

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. Давайте тепер розглянемо основні з них.

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 складного математичного завдання, щоб додати наступний блок до блокчейну. У процесі, відомому як майнінг, перший майнер, який розв'язав завдання, отримує винагороду у вигляді криптовалюти. 

Майнери повинні використовувати потужні комп'ютери для розв'язання математичних завдань, щоб добувати нові монети й захищати мережу. Ось чому процес майнінгу потребує значних обчислювальних потужностей і, отже, 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 вирішенні складних математичних завдань для перевірки транзакцій і додавання нових блоків до блокчейну, вибираються валідатори на основі кількості криптовалюти, стейкінг якої вони здійснюють в мережі.

Валідатори тримають певну кількість криптовалюти як забезпечення або частки стейкінгу для участі у процесі консенсусу. Потім вони випадково вибираються для створення нових блоків і перевірки транзакцій залежно від розміру їхньої частки стейкінгу. Валідатори отримують комісію за транзакції за створення нових блоків і як стимул діяти на користь мережі.

Інші популярні механізми консенсусу

Proof of Work і Proof of Stake є найбільш поширеними алгоритмами консенсусу, але їх існує набагато більше. Деякі з них є гібридними та 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 делегаторів, 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.

Переваги блокчейну

1. Децентралізація

Децентралізований характер блокчейну означає відсутність єдиної точки контролю або збою, що може зробити його більш безпечним і стійким до атак чи витоку даних.

2. Прозорість

Транзакції у блокчейні видно всім учасникам, що спрощує відстеження і перевірку транзакцій, а також забезпечує їхню точність.

3. Незмінність

Після того, як транзакцію зареєстровано в блокчейні, її не можна змінити або видалити. Це створює постійний запис усіх транзакцій, який може перевірити будь-хто, хто має доступ до блокчейн-мережі. Це значний відхід від традиційних систем, у яких транзакції є зворотними.

4. Ефективність

Блокчейн може забезпечити швидші й ефективніші транзакції, оскільки він не вимагає посередників, таких як банки.

5. Нижчі комісії

Усуваючи посередників і автоматизуючи процеси, блокчейн може знизити транзакційні витрати й підвищити ефективність деяких бізнес-операцій.

6. Система "без довіри"

Блокчейн-технологія забезпечує прозорі транзакції, що перевіряються і підтверджуються самими учасниками мережі без нав'язаних посередників.

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.

2. 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.

3. 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.

4. Управління ланцюгом постачання

Блокчейн-технологія може використовуватися для створення реєстру всіх транзакцій у ланцюгу постачання. Кожна транзакція може бути записана як блок у блокчейн, створюючи незмінний і прозорий запис всього процесу ланцюга постачання.

5. 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. Одне з найбільш перспективних застосувань смартконтрактів – децентралізовані програми (dApp) і організації (DAO).

Підсумки

Блокчейн-технологія пропонує безпечний і прозорий спосіб запису транзакцій та зберігання даних. Вона може здійснити революцію в промисловості, вивівши цифровий світ на новий рівень довіри й безпеки.

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 та попередження про ризик: 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, юридичну чи іншу професійну пораду, і він не призначений для рекомендації купівлі будь-якого 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. Для отримання додаткової інформації, будь ласка, перегляньте нашу повну відмову від відповідальності. 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 Academy 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, будь ласка, перегляньте наші Умови користування та Попередження про ризик.