Как работает блокчейн: объясняем простыми словами

8 месяцев назад
Как работает блокчейн
Как работает блокчейн

Появление криптовалюты Bitcoin (BTC) в 2009 году дало жизнь цифровой технологии, чьи перспективы привлекают увеличивающееся внимание. Мир без посредников и ограничений, связанных с избыточным регулированием, заметный потенциал внутри значительного диапазона сфер человеческой деятельности обеспечивает блокчейну устойчивый интерес со стороны широких слоев общества, а также импульс долговременного развития.

Большинство людей видят блокчейн изобретением, сравнимым по влиянию и потенциалу с интернетом, появлением персонального компьютера. Другие, обычно представители традиционных банковских структур, демонстрируют настороженность.

Давайте же узнаем, как работает блокчейн и какие сферы применения этой технологии.

Основные принципы блокчейна

Еще в октябре 2008 года появился документ от имени Сатоши Накамото, в котором сообщалось о разработке принципиально нового финансового актива, основанного на цифровых технологиях, а также описывалось то, как работает блокчейн и какими свойствами он обладает. Это была первая декларация о скором появлении блокчейна в лице первой криптовалюты, в которой подробно раскрывались основные моменты, представляющие собой его ключевые свойства.

Прошло время, и не все идеи сохранились в форме, в которой хотел это видеть Сатоши. Но если относиться к ним, как к вектору развития, как к моментам стремления, то эти принципы не потеряют актуальности.

По мнению Сатоши Накамото, блокчейн включает следующие характеристики:

  • децентрализация;
  • анонимность;
  • защищенность и безопасность;
  • прозрачность операций;
  • невозможность подмены информации.

Рассматривая криптовалюту Bitcoin 10 лет спустя после возникновения, заметно следующее. С точки зрения распределенного хранения информации, а также диверсификации контроля за сетью ситуация развивается так, как это видел Сатоши. Сеть полна узлами, в ней достаточно майнеров, объединенных в пулы и добывающих криптовалюту. Хешрейт сети постоянно ставит новые рекорды.

Ситуация с анонимностью хуже. Да, формально первая криптовалюта анонимна, и никто не видит личных данных владельцев монет при проведении транзакций. Но все больше бирж и кошельков запрашивают идентификацию личности клиента (процедура KYC) под предлогом борьбы с отмыванием денег (AML) с привязкой к платежному адресу. И это не единственный способ установить личность в блокчейне.

Защищенность и безопасность рассматривается двояко. Что касается непосредственно криптовалюты Bitcoin, надежности протоколов и работоспособности технических решений, тут все хорошо. По крайней мере, до появления полноценного квантового компьютера.

По отношению к сохранности средств пользователей на биржах и в кошельках ситуация не так однозначна. В новостях регулярно появляются сообщения об очередном крупном взломе и хищении средств пользователей на десятки миллионов долларов. Видимо, это связано с новизной технологии, с тем, что люди к ней пока не привыкли, и совершают ошибки. Будем надеяться, что это «болезнь роста», и она пройдет.

Прозрачности операций и невозможность подмены данных изначально заложены на уровень программной архитектуры.

Как работает блокчейн

Принцип работы технологии блокчейн
Принцип работы технологии блокчейн

Прежде чем узнать, как работает блокчейн, давай разберемся с терминологией. Слово «блокчейн», в английском варианте blockchain, составное слово, которое состоит из «block» и «chain», что дословно переводится, как «цепочка блоков». Также иногда можно встретить вариант «Distributed Ledger Technology». В этом случае чаще используется сокращение DLT. Оно переводится на русский, как «система распределенного реестра». Однако если принять во внимание то, как работает блокчейн и как работает распределенный реестр, то следует сказать, что это не одно и то же.

Структура блоков

Чтобы понять, как работает блокчейн, представьте себе стопку карточек — это и будут блоки. Каждая карточка содержит определенную (уникальную) информацию, но также имеет общие черты с другими карточками. То же касается блоков в блокчейне. Они состоят из:

  • Области заголовка с датой, временем создания, размером и другой служебной информацией;
  • Предыдущего хеш-значения;
  • Собственного хеша;
  • Строки «nonce», содержание которой изменяется произвольным образом для получения хеша заданных параметров и который как раз является заветным числом для майнеров;
  • Основной (полезной) информации.

Когда мы говорим о блокчейне биткоина, то основным содержанием блоков будут транзакции, состоящие из адресов, цифровых подписей, программных кодов и сумм переводов.

Криптографические хеш-функции

Хеш — это криптографическое отображение набора информации. Независимо от первоначального объема (это бывает файл любого формата размером как 1 байт, так и 100 терабайт, и выше), на выходе получится строка фиксированной длины.

Говоря о том, как работает блокчейн, в первую очередь, нужно рассказать о хешировании. В блокчейне биткоина используется алгоритм хеширования SHA-256 с 256-битной последовательностью на выходе. Каждый блокчейн отличается от других используемым алгоритмом шифрования, что приводит к интересному разнообразию криптографии отдельных блокчейн-решений.

Обязательные свойства хеша:

  • Принцип «малое изменение на входе дает большое изменение на выходе» — достаточно поменять один символ в исходном файле, и хеш изменится до неузнаваемости;
  • Стойкость к коллизиям — должно быть непросто, практически невозможно подобрать сообщение, которое даст на выходе хеш, идентичный хешу текущего сообщения;
  • Необратимость — невозможность получения исходного сообщения из хеша;
  • Детерминированность — одно и то же сообщение на выходе всегда будет давать одинаковый хеш.

Связанность блоков реализуется использованием хеш-значения предыдущего блока. Поскольку оно представляет собой часть данных, применяющихся для вычисления текущего хеша, его подмена в предыдущем блоке автоматически приведет к изменению контрольного значения текущего блока. Это сделает оба блока невалидными. Соответственно, невалидными становятся и все последующие блоки, поскольку в каждый из них включен хеш предыдущего.

Это свойство приводит к неизменяемости данных в блокчейне. Для того, чтобы их изменить, потребуется заново пересчитать, а главное, перезаписать хеш множества звеньев цепи. Если целевой блок сформировался достаточно давно, эта процедура практически невыполнима.

Устройство сети

Краеугольный камень блокчейн-сети — децентрализация. Сеть этого типа не имеет единого центра управления. Взаимодействие происходит через peer-to-peer (P2P)-соединение, напрямую между отдельными пользователями.

Устойчивость достигается наличием большого количества рабочих, постоянно обновляемых по правилам консенсуса копий блокчейна. Они находятся на множественных, распределенных территориально сетевых узлах, иначе называемых нодами. Такие узлы представляют собой desktop-компьютеры или полноценные серверы, в обоих случаях с высокоскоростным подключением к интернету. Каждый из них содержит собственную копию блокчейна, которую обновляет по мере появления новых блоков.

Сюжет, при котором все ноды одновременно прекращают функционирование, возможен только в фантастическом романе. В некоторых случаях в качестве узлов выступают специальные доверенные центры, иначе называемые валидаторами. Они бывают независимыми от создателя блокчейна, условно независимыми, а также находиться под его контролем. В последнем случае говорят, что блокчейн централизован.

Майнинг

Нужно еще немного сказать и о майнерах, если вы хотите понять, как работает блокчейн. Это участники сети, которые формируют новые блоки, а майнинг – это процесс генерации новых блоков по правилам алгоритма консенсуса.

Если это Proof-of-Work (PoW), который используется в Bitcoin, то решается сложная вычислительная задача с использованием электроэнергии и вычислительной мощности устройства. В консенсусе Proof-of-Stake (PoS) право формирования блока по определенным правилам, в формате, похожем на лотерею достается узлу, на счету которого имеются данные монеты.

Также смотрите наше видео, в котором наглядно показано, как работает блокчейн:

Как работает блокчейн

Применение технологии блокчейн

Применение технологии блокчейн
Применение технологии блокчейн

Применение технологии блокчейн последние 2 года стремительно расширяется. Все новые организации разрабатывают решения на всей территории земного шара, включая исследовательские институты, работающие на правительства. Целые государства анонсируют планы по занятию лидирующих позиций в цифровой индустрии.

Большинство стран мира разрабатывают нормы законодательного регулирования новой отрасли, а ведущие финансовые институты либо запускают собственные криптопроекты, либо самым серьезным образом рассматривают такую возможность.

Блокчейн — это все возрастающая активность в следующих областях:

  • Банкинг и инвестиции;
  • Морская и сухопутная логистика;
  • Внутренние и международные поставки продукции;
  • «Зеленая» энергетика, построенная на добыче электроэнергии из возобновляемых источников;
  • Технологические и цифровые инновационные проекты;
  • Онлайн-платформы по работе с аудиторией (сообщества, голосования, сервисы электронных услуг);
  • Неизменяемые базы данных (земельные кадастры, медицинские карточки пациентов, кредитные истории);
  • Токенизация активов и природных ресурсов (недвижимость, нефть, редкие металлы, драгоценные камни);
  • Фиксация авторских прав и контроль над их соблюдением.

И этот список далеко не полный.

Над воплощением проектов работает большое количество организаций. Число людей, занятых в индустрии неуклонно растет. Увеличиваются инвестиции на создание и внедрение готовых решений. Подобные процессы происходят везде:

  • На государственном уровне;
  • В мире крупных международных корпораций;
  • На уровне малого и среднего бизнеса.

Стабильный интерес проявляют индивидуальные предприниматели и частные лица.

Десятилетнее развитие блокчейна привело не только к повышению общей капитализации цифровых активов, но также к появлению перспективных разработок, не относящихся к финансовой сфере. Их становится с каждым днем больше. Слово «блокчейн» постепенно входит в лексикон людей во всех, даже самых затерянных уголках мира.

Читайте также:

BaaS, Блокчейн как услуга: потенциал и рост

В чем разница между публичным и частным блокчейном

ТОП-10 самых необычных и оригинальных блокчейн-проектов

© Coin Post, 2017-2019. Все материалы данного сайта являются объектами авторского права. Запрещается копирование, распространение (в том числе, путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете с указанием источника) или любое иное использование информации без предварительного согласия правообладателя.