Как работает блокчейн

По мнению большинства экспертов, технология блокчейн является настоящим прорывом, способным изменить мир, особенно в части обмена важными данными между пользователями без посредников. Поскольку тема эта непростая, а интерес велик, есть потребность в своеобразном пособии для чайников. Попробуем найти максимально простое объяснение вопросам, что такое блокчейн, где он применяется и зачем он нужен.

Основные принципы блокчейна

Когда рассматривается вопрос, что такое блокчейн, все сразу же вспоминают о биткоине. И действительно, они неразрывно связаны, поскольку на основе этой идеи и была создана виртуальная монета, которая бьет все рекорды по росту. Идею цепи блоков предложил криптовалютным разработчикам создатель блокчейна Сатоши Накамото еще в 2008 году. Правда, многие специалисты сомневаются в том, что именно японец придумал с нуля эту систему, скорее всего, он развил более ранние наработки других программистов.

Уже через год, в 2009 году, этот принцип лег в основу первой цифровой валюты и выступил в роли общего реестра всех операций с биткоинами. Однако данную технологию можно использовать и в других сферах человеческой деятельности, ярким свидетельством чего являются более чем миллиардные инвестиции в нее. Существует уже более десятка направлений для применения блокчейна, и этот список постоянно расширяется.

Итак, давайте попытаемся описать, что такое блокчейн простыми словами. Сам термин состоит из двух слов "block" – блок и "chain" – цепочка, цепь. То есть это означает, что существует цепочка неких взаимосвязанных блоков. Фактически – это децентрализованная база данных, целый ряд устройств для хранения данных, не имеющих общего сервера.

Особенностью технологии блокчейн является то, что каждая транзакция вносится в систему в качестве нового звена, которое автоматически получает информацию обо всей сети. Для того чтобы объяснить, что такое блокчейн простыми словами, часто применяют понятные всем аналогии. На пальцах этого, конечно, не показать, но остановимся на примере с учетной книгой или дневником, куда регулярно вносятся записи о любых произошедших событиях (от финансовых операций до бытовых вещей).

Казалось бы, ничего необычного, однако вся суть заключается в том, что этот дневник хранится у всех пользователей данной сети и постоянно обновляется. Поэтому уровень безопасности данных, несмотря на ее общедоступность, повышается неизмеримо.

Этому способствуют такие моменты:

• специально разработанные программы криптографирования;
• сложные математические алгоритмы;
• сеть блокчейн, включающая в себя тысячи компьютеров системы майнинга, содержащих весь массив информации.

Такая степень защиты позволяет оптимизировать и хранить информацию, к которой у пользователей должен быть свободный доступ, но которую необходимо защитить от взломов, подлогов и искажений сведений. К таковым можно отнести не только финансовые операции, но и базы данных о правах собственности, юридических обязательствах, персональная информация и др. На сегодняшний день многие специалисты считают, что блокчейн схема новой экономики.

Отличия баз данных blockchain от стандартных архивов

На первый взгляд, хранение важной информации производится различными организациями, в частности, банками и государственными органами. В чем же отличие от них технологии блокчейн? Эти отличия заключаются в следующем.

• База хранится не на едином сервере, а в виде связанных копий у всех пользователей системы, которые имеют электронные кошельки. Копии связаны посредством пиринговой сети, использующей принцип торрент-трекеров. Поскольку сеть постоянно сверяет данные разных блоков, то ни один пользователь не сможет изменить уже внесенную информацию, система обнаружит это и исправит выявленный подлог.
• Сведения о проведенных транзакциях (блоки) связаны в единую цепь. Каждый из блоков опирается на предыдущий. Благодаря этому система блокчейн противостоит подлогу информации в том или ином блоке, а также попыткам злоумышленников ввести подложные сведения.
• В процессе генерирования новых блоков применяется новаторский метод шифрования – хеширование. Несмотря на то, что мы объясняем блокчейн простыми словами, некоторые термины все-таки нужно знать. Хеш представляет собой некий криптографический алгоритм. Принимая входящие данные (тексты, видео, картинки, файлы), он присваивает им уникальный набор цифр и букв установленной длины. Выглядит это таким образом: b94d27b9934d3e08a52e52d7da7dabfac484efe37a5380ee9088f7ace2efcde9. Если в блоке данные не будут соответствовать присвоенному системой хешу, то такая запись не будет принята.
• Обладатели цифровых кошельков Биткоин могут при необходимости воспользоваться публичным ключом и просмотреть информацию обо всех этапах передвижения монет, а также совершенных транзакциях. Но осуществить мошеннические действия он не сможет, так как для проведения операции требуется личный ключ, который есть только у владельца и прописан в его кошельке. Передать кому-либо свой персональный ключ, значит, отдать ему свои деньги.

Таким образом, мы приходим к определению.

Коротко о том, как работает система

Чтобы лучше понять, как работает блокчейн, опишем простым языком его основной принцип работы. Базовая система является постоянно увеличивающейся последовательностью блоков, распределенных при помощи пиринговых сетей между участниками. Общий механизм того, как создать блокчейн систему, можно увидеть на инфографике ниже.

В то мгновение, когда создается новый блок, к нему добавляется уникальная хеш-сумма, это своего рода отпечаток сетчатки глаза или отпечаток пальца. Системой постоянно проводится сверка на соответствие хеш-сумм их блокам во избежание подделки сведений или отмены проведенной транзакции.

Кроме этих мер безопасности, технология blockchain применяет и другие способы защиты информации:

• PoW (Proof of Work) – доказательство работы;
• PoS (Proof of Stake) – доказательство владения.

Это система личных кодов, которая подтверждает подлинность личности. Без такого подтверждения изменения отклоняются. Эта функция выполняется моментально, без длительных проверок, как в современных банках. Следовательно, и денежная операция будет проведена значительно быстрее.

Вообще, повсеместное введение блокчейн позволит избавиться от многочисленных посредников при проведении тех или иных операций между физическими или юридическими лицами. Документы заверяются нотариусами, финансовые операции проводятся банками или обменными пунктами. Постоянно присутствуют такие недостатки, как подделка документов, проблемы с прохождением платежей и т.д. Технология блокчейн дает возможность обмениваться данными напрямую, а проверка подлинности производится самими участниками.

Майнеры и майнинг – что это такое

Blockchain устроен так, что вся цепочка участников подразделяется на два типа:

• простых пользователей;
• майнеров (строителей блоков).

Простые пользователи создают новые транзакции, записывающиеся в сети. К примеру: "Перечислить пользователю Z 10 единиц определенной валюты". Далее дело за майнерами, которые проверяют запись, подтверждают подлинность и вносят ее в блок только при условии согласия большинства членов своего сообщества. Не прошедшие проверку записи считаются недостоверными и игнорируются до тех пор, пока не будут включены в состав одного из следующих блоков.

Поскольку майнинг требует решения сложных и специфических математических задач, майнеры должны обладать очень мощными компьютерами. Такое распределение базы данных между множеством участников дает возможность без привлечения сторонних регуляторов контролировать и проверять транзакции. Вся сеть децентрализованного учета имеет приблизительно такой вид:

Блокчейн криптовалюты биткоин был создан именно на таком принципе. История развития этой мощной сети подтверждает надежность использованных технологий: созданный на их базе продукт успешно противостоит многочисленным хакерским атакам, направленным на хищение средств. Выявляемые в ходе работы уязвимости оперативно устраняются.

Сегодня тысячи майнеров ежедневно проверяют огромное количество операций и вставляют их блоки в общую сеть. За проделанную работу они вознаграждаются создаваемой в сети электронной валютой. Чаще всего вспоминают о биткоинах, хотя на сегодняшний день можно пользоваться множеством других валют (Ethereum, BlackCoin, Altcoin и др.). Благодаря отсутствию единого центра эмиссии цифровой наличности, могут свободно создаваться и развиваться различные криптовалюты.

Сфера применения блокчейн

Разобравшись с самой сутью вопроса, нужно остановиться на том, где возможно применение блокчейн. Ведь интерес инвесторов к системе не случаен, такие люди знают, как заработать на новых технологиях. Если заглянуть в недалекое будущее, то можно увидеть, что цифровая экономика будет играть одну из ведущих ролей в мировом развитии.

Специалисты уже сейчас выделяют несколько основных направлений, в которых можно заработать на блокчейн путем оптимизации основных процессов и снижения расходов:

• В первую, очередь, это, конечно же, создание и продвижение цифровых валют, которые при определенных условиях могут создать сильную конкуренцию национальным фиатным валютам.
• Администрирование сетей, устраняющее принцип "единого администратора" и предупреждающее хакерские атаки типа man in middle (человек посредине).
• Сбережение цифровых сертификатов, от чего доступ пользователей к сайтам будет полностью защищен, а перехват их паролей – исключен.
• "Умные контракты", которые выводят за скобки большой объем юридической волокиты (юридических консультантов, нотариусов, финансовые учреждения). Такие системы уже начинают давать результат: продажа/покупка цифровых монет в сети Биткоин, заверение сделок электронным нотариусом Stampery.
• Сфера авторского права и патентования может опираться на время размещения того или иного документа в сети, при этом создаются уникальные защищенные сертификаты. Ряд творческих людей, в частности, художников, уже пользуются для подтверждения авторства своих работ сервисом Ascribe.
• Создание цифровых ID документов, на основе биометрических данных и blockchain, со временем может заменить водительские права и удостоверения личности.

Иногда технология внедряется в довольно неожиданных сферах. Так, недавно появилась информация о том, что стартап Bext360 умудрился создать блокчейн систему для оптимизации поставок кофейных зерен от фермера-производителя к поставщику. В ходе эксперимента на отдаленной плантации установили специальный аппарат, проверяющий засыпанные в него зерна и сортирующий их по качеству. Все полученные данные заносятся в реестр, и потребители владеют информацией о запасах кофе у производителя и его качестве. Это гарантирует фермеру, что его урожай будет точно куплен, и стимулирует его не гнаться за количеством зерен, а сконцентрироваться на их качественных показателях.

К недостаткам технологии следует отнести:

• Отсутствие законодательно утвержденных стандартов работы, которое не способствует развитию системы.
• Пока еще недостаточную масштабируемость деятельности. Количество транзакций в секунду в сети blockchain (около 7 тысяч) пока еще значительно уступает системам Visa или MasterCard (до 45 тысяч в секунду).
• Огромное потребление энергии для поддержки вычислительных мощностей. Специалисты предполагают, что только для обеспечения биткоина к 2020 году понадобится количество электроэнергии, равное годовому потреблению такой страны, как Дания.
• Вопрос решения теоретической "проблемы 51%", когда определенная группа людей сконцентрирует у себя больше половины вычислительных мощностей и сможет влиять на транзакции в свою пользу. Однако это очень маловероятный сценарий.

В то же время, пока мы задаем, друг другу вопросы, что такое блокчейн и нужен ли он нам, люди, ориентированные на достижение конкретных результатов, активно внедряют новую технологию в жизнь, открывая для нее все новые и новые области применения. Так, правительство Швеции начало переводить на blockchain земельный кадастр, об этом задумывается и Украина, а Китай хочет применить принцип децентрализованного хранения информации для государственного фонда соцстрахования.

Отзывы и обсуждения