Блокчейн является особым видом базы данных в интернете. Эта технология дает такие преимущества, которые не способна обеспечить ни одна другая система. И чтобы использовать ее с максимальной эффективностью, нужно разобраться как она работает.
Суть технологии блокчейн
Blockchain – это непрерывная последовательная цепочка информационных блоков. В ней можно сохранять записи о любых сделках, правах, активах и т.д.
Если содержание какого-то договора или данные о продаже/покупке попадают в блокчейн, их уже не получится изменить или удалить. Подобная информация становится доступной всем пользователям, у которых есть необходимое ПО для ее просмотра. Они будут видеть содержание блоков, но не смогут как-то на них воздействовать.
То есть информация в блокчейн только добавляется, но никогда не удаляется. Если в него уже внесен договор и нужно изменить составленные ранее условия, то создается новая запись. В ней описываются все нововведения. При этом в новой записи указываются причины, по которым прежние условия уже неактуальны.
Например, в цепочку блоков была внесена информация о количестве машин в отдельном автосалоне. Допустим, их было 30. После продажи 5 единиц техники машин стало 25. Чтобы обновить данные, нужно создать новую запись в блокчейне и указать, почему цифра изменилась. При этом старый отчет о наличии 30 машин в салоне останется в базе.
Если в блокчейн заносились договора купли-продажи недвижимости, то по истории сделок участники сети смогут отследить всех владельцев отдельного дома или квартиры. Все потому, что данные каждого договора навсегда остаются в цепочке блоков. Таким же образом можно работать с правами на владение абсолютно любым товаром.
При помощи блокчейна быстро отслеживаются все данные, связанные с куплей или продажей. Имеется в виду цена, количество, время.
Blockchain также можно описать, как базу данных, управление которой распределено между всеми пользователями, работающими с этой системой.
То есть блокчейном не может управлять один человек, поскольку блоки в цепи формируются за счет вычислительных мощностей компьютеров по всему миру. Такой способ построения базы данных называется децентрализованным – исключающим центральное управление.
Если отдельный человек или организация поставят цель взять под контроль блокчейн, им придется взломать все компьютеры, которые используются для формирования цепочки блоков. А это десятки миллионов ПК.
В blockchain каждый информационный блок (он же реестр или регистр), разбросан по всей сети. Из-за этого его еще называют технологией распределенных реестров (DLT). Благодаря такому способу организации работы системы информация надежно защищена и не может быть удалена. Если несколько компьютеров выйдут из строя их функцию всегда выполнят другие ПК.
Блокчейн можно использовать для следующих целей:
- Ведение учета любых транзакций. В цепочке блоков сохраняется информация о платежах на основе различных договоренностей.
- Учет активов. В блокчейн заносятся данные как об офлайн активах (картины, драгоценности, дома), так и о цифровых/нематериальных – патенты, авторские права, интеллектуальная собственность, криптовалюта.
- Добыча цифровых денег. Сеть блоков нуждается в постоянном увеличении вычислительных мощностей. Чтобы мотивировать пользователей предоставлять ресурсы своих ПК, создатели блокчейна дают им вознаграждение (криптомонеты) за успешное подтверждение определенных операций внутри системы.
Первым был блокчейн биткоина, позже на его основе создали другие системы. При помощи распределенной цепочки блоков можно отслеживать любую занесенную в нее информацию и продавать что угодно, фиксируя договор продажи в реестре. Доступ к данным, занесенным в блокчейн, есть у всех участников этой сети.
История технологии blockchain
Все началось в 90-е, когда группа специалистов придумала идею базы данных, которую не смог бы контролировать один человек или какой-либо государственный орган. Реализовать такую концепцию получилось не сразу.
Резкий и успешный прогресс в этой теме произошел в 2008 году. Тогда некто под псевдонимом Сатоши Накамото отправил на электронную почту нескольких сотен программистов статью-манифест. Она была посвящена новому способу работы с информацией в сети.
Накамото писал, что ему удалось создать самостоятельную платежную систему, у которой есть собственная цифровая валюта. В письме была ссылка на сайт с описанием принципа работы системы bitcoin.
Функционировал биткоин на основе новой тогда технологии – blockchain.
Первый блок в системе был сгенерирован в 2009 году. Сейчас в мире насчитываются десятки тысяч виртуальных активов и систем, созданных на базе различных модификаций блокчейна биткоина. Количество новых криптовалют постоянно растет. Появляются базы данных, использующие в качестве основы принципы первой криптовалюты.
Также уже есть и создаются совершенно новые цепочки блоков с нестандартными решениями актуальных для современных пользователей задач. И они не используют первый блокчейн в качестве основы.
Популярность технологии распределенных реестров обусловлена несколькими ее ключевыми характеристиками:
- быстрое отслеживание любой информации – заказов, платежей, истории продаж, учетных записей и т.д.;
- мгновенный и полностью прозрачный доступ к любым данным в неизменяемом реестре;
- конфиденциальность во время проведения транзакций внутри определенного региона и за его пределами.
Все эти характеристики делают блокчейн очень выгодным решением для многих бизнес-задач.
Но к основным преимуществам чаще всего относят именно криптовалюту, работающую на базе цепочки блоков. Цифровые деньги позволяют защитить накопленные средства от инфляции и увеличить капитал за счет роста курса ВТС и других цифровых монет.
Работа с данными
Блоки внутри системы содержат информацию о транзакциях (сделках) и другие метаданные. Каждый такой блок связан с предыдущим. Именно эта связь и формирует из них непрерывную цепочку. Каждое новое звено присоединяется к старому. По этой причине децентрализованная база данных называется именно цепочкой блоков.
В блокчейне используется хэш. Так называется функция шифрования информации путем составления уникальной комбинации цифр и букв. Каждый новый блок содержит часть хэша предыдущего блока. Таким образом и формируется связь между ними.
Каждый хэш предыдущего блока выполняет функцию уникального цифрового отпечатка. Эта особенность формирования блокчейна не позволяет незаметно изменить данные в реестрах. Если хакер каким-то образом изменит хэш одного блока, это приведет к изменению цифрового отпечатка второго, третьего и всех остальных, идущих за ним.
По этой причине нельзя в тайне изменить отдельную официальную договоренность, зафиксированную в blockchain. Плюс для взлома всего блокчейна ни у одного хакера не хватит вычислительной мощности.
Публичный blockchain
Так называются данные, формирующие открытую, общедоступную базу. К подобной информации имеет доступ любой пользователь, скачавший блокчейн на свой ПК.
В качестве примера можно привести ту же первую криптовалюту –bitcoin. Каждый пользователь децентрализованной платежной системы может изучить транзакцию и одобрить ее. Этот процесс называется валидацией блоков. Тот, кто занимается проверкой транзакций – валидатор. Это не особый статус, просто описание сути действий пользователей.
Сама процедура валидации сводится к проверке нескольких параметров:
- правильность структуры блоков;
- время создания транзакции;
- совместимость нового блока с предыдущими;
- подпись транзакций;
- соответствие операций требованиям блокчейна.
Чтобы иметь возможность проверять блоки и подтверждать сделки, нужно загружать на свой ПК весь blockchain. После этого пользователь получит возможность выполнять функцию узла сети (или ноды). То есть того, кто поддерживает работу системы.
Все ноды взаимодействуют между собой в одноранговом формате. Это значит, что участники системы имеют один и тот же ранг, без приоритетных позиций. ПК, обеспечивающие функционирование блокчейна (узлы/ноды), выполняют однотипные задачи. Такая одноранговая сеть обозначается как Р2Р. Это сокращение термина «peer-to-peer» – пиринговая система.
Внутри сети все ноды одинаковы:
- хранят один и тот же набор данных (скачанный публичный блокчейн);
- выполняют одинаковые задачи;
- обладают равными правами.
Именно такой подход к организации работы базы данных обеспечивает эффект децентрализации – нет сервера, нет администратора. Нет технической единицы или человека, через которого можно взять под контроль систему.
Подавляющее большинство пользователей решают свои крипто-задачи в публичном блокчейне. Майнеры и их пулы (объединения) не являются исключением. Добывать криптовалюту можно только работая с общедоступной системой.
К основному минусу публичной цепочки блоков можно отнести низкую скорость проведения транзакций. Пользователям приходится ждать, пока их операции проверят и одобрят другие участники сети.
Но в любом случае основное преимущество такой сети заключается в создании децентрализованной базы данных. Ее поддержка возможна только при наличии общего доступа пользователей к цепочке блоков.
Приватный блокчейн нейтрализует это преимущество. Но закрытые реестры тоже могут быть полезны.
Приватный blockchain
Это частная база данных с установленными ограничениями как для записи, так и для чтения.
В приватном блокчейне есть эксклюзивные узлы с высшим приоритетом. Обработкой транзакций в такой цепочке блоков занимается ограниченное количество пользователей.
Приватность системы полезна в том случае, когда владелец бизнеса или проекта хочет ограничить доступ к информации. Никто кроме него и установленного им списка лиц не будет иметь возможность добавлять новые транзакции. Иногда в таких блокчейнах отсутствует возможность добывать криптовалюту.
Но при работе с такой базой данных подтверждение транзакций происходит быстрее, чем в публичной сети. Все потому, что те, кто должен проверить операцию, являются своими людьми. Они знают о запуске операции и ждут ее.
У частного блокчейна есть минусы, о которых стоит знать:
- Снижение уровня надежности. Все операции проверяются владельцем приватного блокчейна или заинтересованными лицами. То есть транзакцию могут одобрить даже, если она не соответствует базовым требованиям. В итоге у сторонних пользователей будет минимальный уровень доверия ко всему, что происходит в закрытой системе.
- Централизованное управление. В любой момент может быть добавлена неожиданная и невыгодная для других участников транзакция.
Такая система работы с блоками данных строится только на личном доверии к ее руководителям. В то время, как при использовании публичного блокчейна никому доверять не нужно – если транзакция не соответствует одному из ключевых требований, ее отклонят после проверки.
Приватный blockchain прекрасно подходит для компаний, которые хотят отслеживать все транзакции внутри предприятия, без участия лишних пользователей. Этот вариант также удобен для объединения базы данных партнерских организаций. Вся информация передается и отслеживается максимально быстро. При этом ее видят только уполномоченные для этого лица.
Блокчейн-консорциумы
Это средний вариант между публичной и приватной версией blockchain. Он объединяет некоторые характеристики каждой из них. Основное отличие сводится к тому, что в качестве валидатора может выступать несколько сторон.
В публичном блокчейне одобряют сделки любые пользователи, в приватном – только те, кому разрешит владелец базы данных. В консорциуме несколько разных валидаторов могут проверить и одобрить транзакции.
Обычно такой формат блокчейна используется компаниями, которые сотрудничают, но не являются официальными партнерами. Каждое из предприятий имеет возможность изучить транзакцию и отказать в ее проведении, если что-то в операции неверно.
Критерии одобрения устанавливают участники консорциума. То есть правила всегда сохраняют предельную гибкость. Как договорятся валидаторы – так и будет. При этом соглашения в любой момент можно изменить, если все участники консорциума согласны с этим. И в любом случае, никто кроме них, доступа к информации и работе с транзакциями иметь не будет.
Использование блокчейна
Чтобы получить доступ к blockchain биткоина, нужно полностью загрузить его на ПК.
Сегодня для размещения всех созданных блоков потребуется более 380 Гб свободного места на жестком диске. Для загрузки блокчейна Ethereum нужно выделить 282 Гб. Но эта технология не стоит на месте и уже было создано множество решений, которые позволяют работать с блокчейном не загружая на ПК всю базу данных.
Надежность классической системы, состоящей из распределенных реестров, обеспечивается взаимосвязью всех блоков. Если в один блок будет загружена ошибочная информация, это окажет влияние на всю цепочку. Чтобы такого не случилось, все сделки проверяются.
Для проведения транзакций в системе используется 2 ключа (комбинации символов):
- Закрытый ключ. Секретный набор цифр и букв. Он нужен для подтверждения перевода криптомонет. Создается при регистрации криптовалютного кошелька. Закрытый ключ есть только у владельца цифровых монет.
- Открытый ключ. Эта комбинация символов генерируется вместе с закрытым ключом. Создается она при помощи специальных криптографических математических методов. То есть путем особого шифрования. Открытый ключ выполняет функцию публичного адреса. На него выполняется перевод монет от другого пользователя.
Пример закрытого ключа.
Пример открытого ключа.
При помощи открытого ключа инициируется операция в блокчейне. Используя закрытый ключ, участник системы, отправляющий средства, подписывает сделку. То есть подтверждает свое желание отправить цифровые деньги.
Для пользователей, которые будут проверять сделку, важно наличие у отправителя закрытого ключа. Именно он подтверждает тот факт, что лицо, отправляющее криптовалюту, реально имеет на балансе указанное количество монет.
Запрос на перевод – это как заявление, что отправитель имеет определенную сумму на счету. Но без фактического подтверждения. Подпись, сделанная при помощи закрытого ключа – это демонстрация реального счета с настоящими деньгами. По этой причине без подписи сделка в блокчейне никогда не будет одобрена.
Для примера подобных транзакций можно представить условных пользователей – Анастасию и Романа. Настя должна Роме 5 ВТС. Чтобы перевести эти средства она передает в децентрализованную платежную систему сообщение о намерении произвести транзакцию. Этот запрос получают все майнеры – пользователи, предоставляющие свои вычислительные мощности.
В самой транзакции содержится следующая информация:
- публичный адрес того, кто должен получить криптосредства;
- количество отправляемых монет;
- открытый ключ Анастасии – публичный адрес, с которого будут переводиться цифровые деньги;
- цифровая подпись транзакции, созданная при помощи закрытого ключа.
Майнеры проверяют всю эту информацию. Они видят, что в транзакции содержится цифровая подпись, а значит, у Анастасии есть закрытый ключ и реальные криптоденьги. Убедившись, что все в порядке, майнеры помещают транзакцию Насти в блок – то есть туда, где содержатся данные других операций.
После этого участники децентрализованной системы начинают запускать вычислительные процессы по специальному алгоритму хеширования (шифрования) SHA-256. При помощи этого алгоритма, полученные данные преобразовываются в зашифрованные строки. Каждая такая строка имеет длину 256 бит. Такое кодирование является необратимым.
Именно для получения нужной комбинации символов и задействуются вычислительные мощности ПК майнеров. Этот процесс разделяется на 2 отдельных процедуры:
- Создание выходного хэша – секретного цифрового ключа. Чтобы его получить, майнер добавляет в блок nonce number. Так называется двоичный код, который вычисляется компьютером майнера или объединенными мощностями группы пользователей.
- Запуск найденного кода через алгоритм SHA-256.
При успешном выполнении этих двух задач, майнер получает блок. Затем выполняется его проверка и добавление в общую цепочку.
Далее блок проверяют другие пользователи, и, если все хорошо, записывают его в свои экземпляры базы данных. Факт добычи подтверждается только при наличии в новом блоке части хэша предыдущего. Если майнер не добавит эту часть хеша и отправит блок на проверку без нее, то его результат не будет доказан, то есть аннулируется. Всю работу придется начинать заново. Вот почему blockchain называют системой, функционирующей на доказательстве выполненной работы.
Для запустившей транзакцию Анастасии, успешное включение в децентрализованную систему блока, содержащего данные ее операции, означает выполнение перевода монет на публичный адрес Романа. Но из-за необходимости производить все описанные вычисления, сделки в блокчейне не всегда проходят быстро – приходится ждать, пока майнеры выполнят свою часть работы.
Пользователи, представляющие свои ПК для вычислений, мотивированы получением вознаграждения. Сегодня за один добытый блок в сети биткоина можно получить 6,25 ВТС.
В блокчейне постоянно производится большое количество транзакций. Это значит, что круглые сутки есть необходимость в поиске секретного ключа нового блока – выходного хэша. Вознаграждение получает тот майнер, который первым найдет правильную комбинацию символов путем вычислений. По этой причине майнеры постоянно конкурируют между собой.
Сам процесс добычи напоминает ситуацию с дверью и большой связкой ключей. Только один из них может открыть замок. Работа майнера сводится к тому, чтобы последовательно вставлять каждый ключ, проверяя его совместимость с замком.
Дверной замок является аналогом секретной комбинации блока, ключи – математическими решениями, которые генерирует компьютер. Найденный правильный ключ майнер передает другим пользователям, чтобы они тоже вставили его в замочную скважину, успешно открыли дверь и таким образом подтвердили результат.
Чем больше вычислительных мощностей есть в наличии, тем быстрее движется процесс.
Блокчейн Ethereum
Эфириум является более совершенной blockchain-сетью. На базе этой цепи блоков была создана криптовалюта Ethereum (ETH). Эта монета используется в качестве оплаты транзакций внутри системы и для расчетов за вычислительные услуги.
Платформа Ethereum, как и блокчейн биткоина, используется для проведения цифровых транзакций. Но этим его возможности не ограничиваются. Blockchain Эфириум устроен так, что на его базе можно создавать любые децентрализованные приложения.
Имеются в виду программы, работающие на основе блокчейна и механизма распределенного выполнения инструкций. В таких приложениях для решения сложных и ресурсоемких задач используются вычислительные мощности участников системы blockchain Ethereum. По этой причине подобные программы и называются децентрализованными. Без блокчейна Эфириум не было бы возможностей для их создания.
Есть также примеры таких приложений в других сетях:
- Uniswap. Децентрализованный сервис обмена криптовалют.
- Auctionity. Платформа онлайн-аукционов.
- Blockstack. Ресурс для разработки децентрализованных приложений.
Блокчейн-сеть Эфириум является открытой – общедоступной. Его создатели взяли технологию биткоина и расширили ее возможности. Они создали децентрализованную платформу для разработки программ. Все подобные приложения работают на основе смарт-контрактов Эфириума – это программные решения, которые делают проверку и выполнение операций автоматическими.
Smart-contracts можно создавать под задачи разного типа. Также их можно использовать в качестве цифрового аналога обычных договоров. При этом каждый смарт-контракт будет самостоятельно реагировать на действие участников сделки. Потому его и называют smart – умный.
Можно рассмотреть пример того, как человек продает дом. В смарт-контракте он может прописать, что покупателю перейдут права на недвижимость только после перечисления определенной суммы. Как только Smart-contract зафиксирует нужный перевод, он присвоит покупателю статус владельца дома и сохранит эту информацию в блокчейне Эфириума. Полная автоматизация сделки.
При таком подходе к ведению дел необходимость в посредниках отпадает. Плюс вся информация, как и в blockchain биткоина, надежно фиксируется в децентрализованной базе данных Ethereum. То есть результат сделки изменить нельзя. Все надежно.
Поскольку Эфириум является глобальной базой для работы многочисленных программ любого формата, его можно использовать в самых разных направлениях:
- проведение онлайн-голосования без возможности повлиять на результат со стороны;
- формирование сложных умных контрактов, позволяющих управлять целыми цепями поставок товаров;
- создание сервисов подтверждения подлинности документов и проверки личности пользователей;
- перевод в цифровой формат любых активов (токенизация);
- обеспечение стабильной работы различных баз данных (финансовых, коммерческий, общественных и др).
Эфириум позволяет мгновенно выполнять те операции, для проведения которых в офлайне потребовались бы часы или дни. За счет своих многочисленных преимуществ Ethereum стал вторым по популярности блокчейном после Bitcoin.
Telegram: https://t.me/deeptrd
Trade: https://app.aivia.io/ranking/136?a=VA9GZqD97a