Блокчейн (blockchain — дословно «цепь из блоков») — это децентрализованная база данных, в которой содержится информация обо всех транзакциях, совершенных участниками сети. Технология основана на криптографических методах защиты информации. Данные хранятся в виде цепочки блоков, каждый из которых содержит определенное количество транзакций.
Работу блокчейна обеспечивает множество компьютеров (узлов) по всему миру. Они обрабатывают транзакции, создают новые блоки, обмениваются ими и хранят копии блокчейна.
История появления блокчейн-технологии
История блокчейн-технологии берет свое начало в конце 1970-х годов. Тогда американским криптографом Ральфом Мерклом было запатентовано такое изобретение как хеш-дерево (дерево Меркла).
Дерево Меркла — это концепция систематизации данных и их безопасного хранения в виде структуры блоков, которые связаны между собой при помощи криптографии (хеш-функции).
В 1991 году Стюарт Хабер и Скотт Сторнетта сформулировали первую концепцию блокчейна. За основу своего изобретения ученые взяли деревья Меркла. Они заложили фундамент для появления и развития блокчейн-технологии, какой мы ее знаем сегодня, криптографического шифрования и Web3-отрасли. Их исследование было сосредоточено на создании базы неизменяемых публичных данных, зашифрованных при помощи криптографии. Технологию даже запатентовали (срок патента закончился в 2004 году), но так как она была слишком футуристичной для того времени, то не получила поддержки.
Официальная история блокчейна началась в 2008 году с Сатоши Накамото и его white paper первой в мире криптовалюты — биткойна. В этом документе Хабер и Сторнетта — самые цитируемые эксперты.
Основные принципы работы блокчейна
Блокчейн, независимо от того, в какой сфере он применяется, в финансовой или какой-нибудь другой, должен быть:
Децентрализованным. Данные хранятся не на центральном сервере, а на множестве компьютеров по всему миру.
Прозрачным. Каждый желающий может просмотреть любую интересующую его транзакцию в блокчейне и отследить движение монет хоть от самого их появления.
Неизменным. Блоки, уже добавленные в блокчейн, нельзя отредактировать, удалить или поменять местами. Можно только добавлять новые блоки. Неизменность и необратимость блокчейна обеспечивается распределенной архитектурой сети и использованием хеш-функции.
Безопасным. Криптография, механизм консенсуса, неизменность данных и децентрализованный способ их хранения — все это делает блокчейн максимально безопасным.
Как устроен и работает блокчейн
Проведение транзакций. Стороны транзакции обмениваются данными, зашифрованными при помощи криптографического алгоритма, это может быть не только криптовалюта, но и любая другая информация/активы в цифровой форме.
Подтверждение. Транзакция помещается в mempool (очередь транзакций, ожидающих подтверждения). Узлы сети группируют транзакции в блоки, проверяют и подтверждают их легитимность.
Структура цепочки блоков. Каждый блок идентифицируется хешем, содержит заголовок, хеш предыдущего блока, транзакции. Последовательность связанных между собой хешей создает взаимозависимую цепь блоков.
Проверка блоков. Перед тем как добавить блок в цепочку, его проверяют на неизменность данных. Правила, по которым проводится проверка, называются механизмом консенсуса. Самые популярные механизмы консенсуса — PoW, PoS, но есть и много других (Proof of Burn, Proof-of-History, Proof-of-Authority и пр.). Какой именно алгоритм использовать в том или ином блокчейне, определяется потребностями конкретного проекта. Подробнее читайте в нашей статье «Как подтверждается транзакция».
Майнинг. Работу сети обеспечивают майнеры, именно они проверяют транзакции и создают новые блоки путем сложных математических вычислений, за это они получают вознаграждение в виде нативной монеты сети и/или комиссии за проведение транзакций. Так это работает на PoW, на других алгоритмах консенсуса все выглядит несколько по-другому, но суть остается неизменной: проверка транзакций, создание новых блоков, обеспечение безопасности и децентрализации сети.
Защита данных. Если мошенник попытается изменить хотя бы одну транзакцию в блоке, хеш блока изменится, другие ноды в сети заметят злонамеренное вмешательство и отклонят блок от основной цепи.
Как работает блокчейн
Децентрализованная сеть блокчейна состоит из узлов, которые хранят у себя копию блокчейна. Узлы обрабатывают транзакции, создают новые блоки и обмениваются новыми блоками для блокчейна. Те узлы, что создают новые блоки, называются майнерами или валидаторами, в зависимости от блокчейна.
Чтобы начать пользоваться криптовалютой, вам нужен криптокошелек — приложение или устройство, которое будет для вас формировать транзакции и отправлять их в блокчейн. При первоначальной настройке криптокошелька он создаст для вас приватный ключ, необходимый для подписания транзакций, и публичный ключ, который нужен для проверки транзакций. Публичный ключ преобразуется в адрес — в ваш криптовалютный адрес, на который вы можете принимать транзакции.
Простыми словами: криптокошелек хранит не валюту, а ключи, которые нужны для подтверждения криптовалютного платежа или перевода.
1. Когда вы в своем криптокошельке вводите адрес получателя и сумму, криптокошелек формирует вашу транзакцию, а также с помощью вашего приватного ключа создает для нее электронную подпись. Транзакцию с электронной подписью криптокошелек отправляет в известный ему узел блокчейна.
2. Узел блокчейна проверяет электронную подпись вашей транзакции. Если подпись соответствует вашему адресу и на адресе достаточно денег, то транзакция легитимная. Узлы начинают передавать ее другим узлам.
3. Майнеры либо валидаторы включают вашу транзакцию в новый блок. Узел, который первым успел создать новый блок, отправляет его другим узлам. Блоки с вашей транзакцией, которые создали другие майнеры или валидаторы, отбрасываются.
4. Узлы, которые получили новый блок с вашей транзакцией, начинают его проверять. Каждый блок в блокчейне зависит от предыдущего, и если вдруг выяснится, что новый блок не соответствует предыдущему, он будет отброшен. Если все в порядке, узлы добавят ваш блок в свои копии блокчейна.
5. Как только блок с вашей транзакцией попадет в значительное количество копий блокчейна, транзакция считается подтвержденной. Ее получатель сможет увидеть полученную криптовалюту на своем адресе, а баланс вашего адреса уменьшится.
Простыми словами: при переводе криптовалюты с кошелька на кошелек транзакция подписывается с помощью приватного ключа отправителя, проверяется специальным валидирующим сервером и через некоторое время записывается в общий блокчейн.
Разновидности блокчейнов
Существует несколько типов децентрализованных сетей.
Публичные блокчейны. Это сети, к которым может присоединиться любой желающий. Все участники блокчейна равны в своих правах.
Частные сети. Такие блокчейны подконтрольны одной организации, которая определяет, кто может присоединиться к сети и какими правами он будет наделен. Частные сети децентрализованы только частично, так как имеют ограничения доступа.
Гибридные блокчейны. Это сети, в которых сочетаются элементы публичных и приватных блокчейнов. То есть доступ к определенным данным ограничен, но к другой информации может получить доступ любой желающий.
Блокчейн-консорциумы. Данный тип сетей управляется группой организаций. Они делят между собой ответственность за работу блокчейна и определяют права доступа к данным.
Где применяются блокчейны
Главная область применения блокчейнов — криптоиндустрия, однако нельзя сказать, что только ей она и ограничивается. Одна из главных ценностей блокчейна состоит в том, что это, по сути, очень надежная база данных, информацию в которой невозможно изменить или удалить.
Поэтому технология может применяться не только в децентрализованных финансах. Проекты на блокчейне есть в сферах банковских услуг и страхования, в государственном секторе, логистике, здравоохранении, энергетике и многих других отраслях.
Криптоиндустрия. Первое и самое известное применение технологии блокчейн — криптоиндустрия, а именно биткойн, за которым впоследствии начали появляться другие децентрализованные сети и криптовалюты. Блокчейн сделал переводы денежных средств без посредников, напрямую от человека к человеку, доступными, быстрыми, безопасными, прозрачными.
Банковский сектор. Использование блокчейна в финансово-кредитной сфере позволяет сделать денежные переводы, кредитование, сделки с ценными бумагами и другие бизнес-процессы более безопасными, надежными и прозрачными.
Кибербезопасность. В блокчейне копии всей базы данных хранятся на множестве узлов, поэтому такая система будет оставаться жизнеспособной даже в случае успешной атаки на одиночный узел или узлы.
Логистика. В этой сфере блокчейн-технология помогает быстро и качественно обрабатывать большие массивы данных о перевозках, маршрутах следования грузов, поставщиках, клиентах и т. д.
Децентрализованная идентификация личности (DID). Предполагает хранение персональных данных о человеке на блокчейне, а не в централизованной базе какой-то организации.
Заключение
Блокчейн — инновационная технология, способная полностью изменить наше представление о ведении бизнеса, управлении обществом, взаимодействии друг с другом. Она обеспечивает высокую эффективность, прозрачность, безопасность передачи и хранения данных, заключения сделок, и поэтому уже сегодня используется во многих отраслях, начиная с криптоиндустрии и заканчивая кредитованием, страхованием, логистикой и другими сферами.
Технология новая и продолжает развиваться, поэтому наверняка можно ожидать появления все новых и новых приложений на базе блокчейн и еще более неожиданных вариантов его применения.
