Понять логику работы, стоящую за blockchain, за одну статью

Блокчейн меняет наше восприятие финансов и управления данными. От Биткойна до Ethereum, от отслеживания Блокчейн поставок до медицинских записей, сферы применения этой технологии постоянно расширяются. Но действительно ли вы понимаете, что такое блокчейн и как он работает?

Основная суть блокчейна

Простыми словами, blockchain — это цифровая бухгалтерская книга, которая совместно поддерживается распределенной сетью компьютеров. В отличие от традиционных баз данных, контролируемых каким-либо центральным учреждением, данные на blockchain хранятся на множестве узлов, и каждый узел имеет полную копию.

Такой дизайн приносит три основных преимущества:

Во-первых, безопасность. Каждая запись данных шифруется с использованием криптографических технологий и после записи не может быть изменена. Чтобы изменить определенную информацию, необходимо одновременно изменить все последующие блоки, что практически невозможно как с технической, так и с экономической точки зрения.

Во-вторых, это децентрализация. Ни одна сторона не может единолично контролировать сеть, власть распределена между всеми участниками. Транзакции не требуют прохождения через банки, государственные органы и другие посредники, участники могут напрямую осуществлять передачу ценности.

Наконец, это прозрачность. Все записи о транзакциях открыты и доступны для проверки, любой может отследить источник и направление каждой транзакции с помощью браузера блокчейна, что облегчает регулирование и аудит.

Как работает блокчейн

Для понимания принципов работы блокчейна необходимо усвоить пять ключевых этапов:

Первый шаг: инициирование сделки. Когда пользователь инициирует сделку (например, перевод), эта сделка будет транслироваться по всей сети, и тысячи узлов смогут получить эту информацию.

Шаг 2: Проверка транзакции. Узлы в сети проверяют законность транзакции в соответствии с установленными правилами. Они будут проверять цифровую подпись отправителя, достаточность баланса и другие факторы, чтобы убедиться, что это не мошенническая транзакция.

Шаг третий: Упаковка блока. Проверенные транзакции собираются вместе, формируя новый блок. Каждый блок содержит данные о транзакциях, отметку времени и криптографическое хэш-значение предыдущего блока — это хэш-значение похоже на “ключ”, который запирает текущий блок с предыдущим.

Четвертый шаг: Достижение консенсуса. Чтобы сеть могла добавить этот новый блок в цепочку, все участники должны прийти к согласию относительно его действительности. Этот процесс достижения согласия называется механизмом консенсуса.

Пятый шаг: Блокчейн. После добавления нового блока к цепочке, последующие блоки будут ссылаться на его хэш. Любая попытка подделать ранние блоки изменит их хэш, тем самым разрушая целостность всей цепи, что немедленно будет распознано сетью.

Криптография: защитник безопасности блокчейна

Антифальсификационные свойства блокчейна не могут обойтись без криптографии. Наиболее важными являются две технологии:

Хэш-функция — это односторонняя операция. Вводя данные произвольной длины, можно получить строку фиксированной длины (хэш-значение). Изменив одну букву во входных данных, результат будет совершенно другим — это называется “эффект лавины”. Биткойн использует функцию SHA256, которая, если входные данные изменятся, выводит совершенно иной результат, что гарантирует целостность данных.

Криптография с открытым ключом используется для аутентификации. У каждого участника есть пара ключей: закрытый ключ (хранится в секрете) и открытый ключ (делится публично). При инициировании транзакции закрытым ключом ставится подпись; другие участники с помощью открытого ключа проверяют, действительно ли эта подпись принадлежит заявленному отправителю. Только владелец закрытого ключа может авторизовать транзакцию, что исключает подделку и мошенничество.

Механизм консенсуса: демократический механизм принятия решений blockchain

Самое инновационное в блокчейне — это его механизм консенсуса — набор правил, позволяющих тысячам незнакомцев согласиться по одному и тому же вопросу.

Доказательство работы(PoW) — это самый ранний механизм консенсуса, который использует Биткойн. Майнеры соревнуются в решении сложных математических задач, первый, кто решит, сможет добавить следующий блок в цепочку и получить награду в криптовалюте. Этот механизм обеспечивает безопасность, но требует больших вычислительных мощностей и электроэнергии.

Доказательство доли(PoS) является улучшением, которое будет внедрено после Ethereum 2.0. Валидаторам не нужно конкурировать в решении задач, а вместо этого они случайным образом выбираются для проверки блоков в зависимости от количества криптовалюты, которую они ставят в сети. Чем больше ставка, тем выше вероятность быть выбранным, а также больше получаемые вознаграждения. Но если валидатор совершает плохие поступки, ставленные токены могут быть конфискованы. Этот механизм более энергоэффективен и побуждает участников к честному поведению.

Кроме того, делегированное доказательство доли ( DPoS ) позволяет держателям токенов голосовать за выбор представителей для проверки блоков; доказательство полномочий ( PoA ) исполняется надежными организациями, которые выступают в качестве валидаторов. Разные блокчейны выбирают разные механизмы консенсуса в зависимости от своих потребностей.

Три формы блокчейн-сети

Общественный блокчейн полностью открыт, любой может присоединиться, просмотреть, подтвердить. Биткойн и Ethereum являются типичными общественными блокчейнами, с наивысшей прозрачностью и наибольшей устойчивостью к цензуре.

Частный блокчейн используется только внутри определенных организаций. Компания может создать частный блокчейн для записи внутренних транзакций, не открывая его для внешних пользователей. Хотя это более эффективно, но теряется преимущество децентрализации.

Союзный blockchain находится между двумя крайностями. Несколько организаций совместно управляют одним blockchain, сохраняя определенные черты децентрализации, а также удовлетворяя особые потребности участников. Этот формат часто используется для отслеживания в Блокчейн поставок.

что меняет блокчейн

Криптовалюта и международные переводы. Блокчейн позволяет осуществлять прямые переводы, международные переводы возможны без банковских посредников, с низкими комиссиями и высокой скоростью.

Умные контракты и DeFi. На блокчейне можно развертывать автоматически исполняемые умные контракты, которые запускаются автоматически при выполнении условий, без необходимости ручного вмешательства. Это открыло двери для децентрализованных финансов (DeFi) — кредитование, торговля, торговля деривативами могут прозрачно осуществляться в виде кода.

Токенизация активов. Реальные активы, такие как недвижимость, произведения искусства, акции и т.д., могут быть преобразованы в цифровые токены на блокчейне, что повышает ликвидность и позволяет большему числу людей участвовать в инвестициях.

Идентичность и голосование. Блокчейн может создавать неизменяемую цифровую идентичность для проверки личной информации. После того как процесс голосования будет записан в блокчейн, каждый голос оставляет не удалимую запись, полностью устраняя мошенничество.

Прозрачность блокчейна поставок. От производства, транспортировки до продажи, каждый этап записывается на blockchain, потребители могут проследить полный процесс движения товара, гарантируя подлинность и борясь с подделками.

В общем

blockchain превращается из технологической инновации в инновационный способ социального управления. Он обеспечивает безопасность с помощью криптографии, реализует демократическое принятие решений через механизмы консенсуса, позволяя незнакомцам устанавливать доверие. Будь то инновация финансовой системы или оптимизация Блокчейн поставок, blockchain демонстрирует нам более прозрачные, эффективные и справедливые возможности.

С развитием технологий и расширением применения блокчейн будет продолжать оказывать влияние на все большее количество отраслей. Понимание принципов работы блокчейн имеет решающее значение для освоения цифрового мира будущего.