Технология блокчейн — что это и как работает

Сейчас практически в любой компании людей может возникнуть разговор о криптовалюте. В большинстве случаев темы беседы следующие: скачки цены Биткоина, обогащение “счастливчиков”, манипуляция курсом, а также перспективы этого специфического рынка. Однако нередко даже трейдеры, занимающиеся криптовалютой, смутно представляют, как все устроено внутри и как работает эта экосистема. А термин “блокчейн” употребляется в качестве магического заклинания и является своеобразным “черным ящиком”.

Технология блокчейн обещает стать одним из базовых составляющих интернета будущего. Эта система уже существенно повлияла на нашу жизнь и не собирается на этом останавливаться.

Содержание:
1. Немного истории
2. Что такое блокчейн
3. Как связаны блоки
4. Как работает блокчейн
5. Децентрализация сети — избавление от посредников
6. Перспективы технологии блокчейн

После прочтения этой статьи вы вряд ли сможете создать свою криптовалюту или запрограммировать smart-контракт в сети Ethereum. Однако есть все шансы, что слова “блокчейн”, “майнинг”, “криптовалюта”, “хеш” перестанут вызывать сдержанное “понимающее” кивание и острое желание сменить тему. Давайте разбираться, что такое блокчейн простыми словами.

В 2008 году некий Сатоси Накамото опубликовал в сети документ “Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System”. Уже в 2009 году Сатоси реализовал блокчейн криптовалюты Биткоин, что и стало отправной точкой для развития крипторынка. Пока неизвестно, кто скрывается под именем основателя первой блокчейн-системы — гений-одиночка или группа людей. На этот счет уже провели достаточное количество расследований и регулярно появляются новые претенденты на эту столь весомую роль.

“Peer-to-Peer” не зря присутствует в названии документа Сатоси Накамото. P2P-сеть (peer to peer — равный к равному) — децентрализованный комплекс компьютеров. В такой системе, как правило, каждый участник (компьютер, узел) может выполнять роль как клиента, так и сервера. Другими словами, сеть функционирует без выраженного лидера (выделенного сервера) и потеря любого из участников (или группы участников) не отражается на работоспособности всего комплекса. Принцип децентрализации стал одним из основополагающих для технологии блокчейн.

Создание инфраструктуры под Биткоин запустило целую индустрию. Начали появляться все новые и новые реализации технологии блокчейн. В 2015 году была запущена сеть Ethereum, идейным вдохновителем которой является программист Виталик Бутерин. Блокчейн Эфириум стал платформой для криптовалюты Ether (Эфир), которая занимает уверенное второе место по капитализации вслед за Bitcoin. Однако блокчейн Ethereum интересен не только, как платформа второй по влиятельности криптовалюты в мире. Сеть Эфириум позиционируется в качестве эффективного инструмента и рабочего пространства для создания и реализации так называемых “умных контрактов” и децентрализованных онлайн-сервисов.

Блокчейн — технология с открытым исходным кодом (open-source). Это значит, что любой желающий при должной технической подготовке может использовать существующие наработки для создания своего продукта. На данный момент уже есть тысячи различных криптовалют. И их количество, скорее всего, будет активно расти.

Не так давно компания IBM на базе open-source проекта Hyperledger Fabric презентовала услугу “Blockchain as a Service”. Этот инструмент позволяет клиентам создавать свои блокчейн-сети и использовать их под различные бизнес-задачи.

Блокчейн — это база данных совместного использования, в которой хранится информация о транзакциях и другие записи реестра. Среди основных принципов технологии можно выделить следующие:

Децентрализация обеспечивается наличием копий блокчейна со всей информацией о ранее проведенных транзакциях на всех узлах сети. Данные хранятся в блоках, которые выстраиваются в цепочку. “Block chain“ в переводе с английского “цепочка блоков”.

В сети блокчейн нельзя изменять или удалять транзакции. Можно только добавлять новые. Неизменность данных позволяет обеспечить защиту осуществленных операций. Мошенникам предельно сложно внести изменения в блок и, например, переписать условия той или иной транзакции.

Защита данных в цепочке блоков обеспечивается благодаря криптографическим хеш-функциям. У разных блокчейнов могут отличаться протоколы, нюансы шифрования и принципы формирования связей. Блокчейн платформа — это сложная структура с высокоуровневым шифрованием и разными наборами защитных механизмов. Мы рассмотрим основные принципы криптографической защиты данных.

Для начала нужно разобраться, что такое криптографическая хеш-функция. Это такая функция, которая берет на вход определенные данные, обрабатывает их и выдает какую-то строку. При этом должно выполняться несколько правил:

Зачем вообще нужна хеш-функция в блокчейн-сети? Благодаря этому механизму каждый блок получает собственный уникальный идентификатор. На вход поступают данные конкретного блока (информация о транзакциях, изменениях в реестре и т.д), а на выходе получается хеш-код этого блока, который является своеобразным “отпечатком пальца”.

Но просто присвоить блоку с данными уникальный идентификатор — этого мало. Особенность блокчейна в том, что каждый сегмент имеет криптографический указатель на предыдущий. Хеш-сумма блока передается в следующий блок и таким образом влияет на его “отпечаток пальца”. За счет этого и создается неизменяемая цепочка записей. Если сделать изменения в блоке (например, поменять адресата транзакции), то хеш-код уже не будет соответствовать принятому всеми значению. При этом нужно помнить, что копии блокчейна хранятся на других узлах сети. Поэтому любое несоответствие хеш-кода записям в оригинальной цепочке легко отследить. Такой “плохой” блок просто игнорируется.

В blokcheyn-системе существует правило — за оригинальную цепочку принимается самая длинная последовательность блоков. Если “нечестные” участники захотят сделать изменения в одном из блоков, то им придется изменять все последующие блоки и строить цепочку длиннее уже существующей. Эта задача выполнима только в теории. Например, если у одного из участников системы более 50% вычислительной мощности всей сети.

Блоки в блокчейне формируют так называемые майнеры — это активные участники сети, которые и поддерживают работу цепочки. Рассмотрим ключевые этапы:

Такая цепочка событий представляет собой упрощенную интерпретацию функционирования блокчейна. У майнинга, валидации транзакций и процессов построения блоков есть довольно много нюансов.

За создание новых звеньев цепи майнеры получают вознаграждение в виде внутренней цифровой валюты блокчейна. Успех всего предприятия зависит от вычислительной мощности, брошенной на поиски валидной хеш-суммы. Также приоритет построения блоков может регулироваться внутренними правилами сети. Например, отдается предпочтение участникам с большим количеством “монет” на счету.

Блокчейн — это, простыми словами, распределенная база данных. Информация дублируется и хранится на тысячах компьютерах. Данные принадлежат всем и не принадлежат никому. Нет компьютера, организации, человека или группы людей, от которых зависит работа блокчейна. Хотя здесь есть несколько оговорок:

И тем не менее блокчейн представляет собой эффективную реализацию распределенного хранения информации, где сложно найти место монополисту-держателю данных или администратору-модератору.

Блокчайн — инструмент, который позволяет реализовать обмен ценностями без третьей стороны. Когда речь заходит о пользе технологии для рядового пользователя, то, как правило, первым или вторым преимуществом называют избавление от посредников при денежных переводах. 

Когда мы пересылаем друг другу деньги, то пользуемся услугами банка или платежной системы. Эта третья сторона хранит информацию о нас и наших счетах. По факту работа посредника при оформлении транзакции заключается в проверке данных и корректировке записей в базе. Если утрировать, то в графе доступных денег у пользователя X отнимают число, а в графе пользователя Y — прибавляют. Процесс сверки данных и изменений в реестре может занимать достаточно большое количество времени.

Как работает криптовалюта? Это внутренняя денежная единица блокчейна. Система обеспечивает высокую скорость перевода цифрового актива. Кроме того, отпадает надобность в посредничестве. Валидность операции контролируется всеми участниками сети и нет одного единственного сервера/организации/пользователя, от которого зависит процесс перевода.

Чем хороша система без посредников? Клиенты банка или платежной системы полностью зависят от этих организаций. Человеку могут заблокировать счет по каким-либо причинам, на сервер с данными может быть совершена атака и т.д. Каждый из таких неприятных случаев “отрезает” пользователя от своего имущества. В блокчейне же нет компьютера или группы машин, которые можно взломать и остановить работу системы.

Децентрализованная база данных позволяет исключить третью сторону в регулировании обмена ценностями. Однако на этот счет имеются разные точки зрения. С одной стороны, это возможность построить денежную систему без контроля государства, корпорации и т.д. С другой стороны, бесконтрольное поле является хорошим подспорьем для хранения и обмена ценностями, добытыми незаконными методами.

Учитывая триллионную (в долларах) капитализацию криптовалютного рынка, можно с уверенностью сказать, что технология блокчейна уже изменила мир. Однако цифровые деньги — это далеко не единственная реализация возможностей распределенного реестра. На базе блокчейн-технологии уже сейчас создается новый формат интернета — интернет ценностей. Привязать к цифровой записи можно недвижимость, акции, картины, музыку, digital-арт и т.д.

Смарт-контракты, написанные на платформе блокчейн, упрощают решение различных бизнес-задач. Распределенная сеть также может позволить организовать процесс голосования с минимальными шансами подтасовки и других внешних вмешательств. На базе блокчейн появились NFT-токены, NFT-игры и многое другое, что еще в недавнем прошлом не укладывалось в привычную картину мира. Так что при всех спорных и неоднозначных моментах стоит привыкать, что блокчейн с нами всерьез и надолго.

Apix-Drive — простой и эффективный коннектор систем, который поможет вам автоматизировать рутинные задачи и оптимизировать бизнес-процессы. Вы сможете экономить время и средства, направить эти ресурсы на более важные цели. Протестируйте ApiX-Drive и убедитесь, что этот инструмент разгрузит ваших сотрудников и уже после 5 минут настроек ваш бизнес начнет работать быстрее.