Що таке блокчейн? Повний посібник

Зміст

1. Блокчейн 101

2. Як працює блокчейн?

3. Для чого використовується блокчейн?

Розділ 1 - Блокчейн 101

Зміст

• Що таке блокчейн?

• Як з'єднуються блоки?

• Блокчейни та децентралізація

• Проблема візантійських генералів

• Чому блокчейни повинні бути децентралізовані?

• Що таке P2P-мережа?

• Що представляють ноди на блокчейні?

• Публічні блокчейни проти приватних

• Як здійснюються транзакції?

• Як здійснити транзакції з Bitcoin

  • Як зняти Bitcoin з Binance

  • Як надіслати Bitcoin з Trust Wallet на Electrum

• Хто винайшов блокчейн?

• Плюси та мінуси блокчейн-технології

  • Плюси

  • Мінуси

Що таке блокчейн?

Блокчейн – це особливий тип бази даних. Можливо, ви також чули термін "технологія розподіленого реєстру" (або DLT). У багатьох випадках вони означають одне і те ж.

Блокчейн має певні унікальні властивості. Існують правила додавання даних і після того, як дані збережені, їх практично неможливо змінити або видалити.

Дані додаються з часом до структур, які називаються блоками. Кожен блок будується поверх попереднього і включає фрагмент інформації, пов'язаний з попереднім. Така система була створена з тією метою, щоб будь-який користувач, переглянувши крайній блок, легко зміг перевірити, правильність його порядку. Якщо пройти весь шлях по "ланцюгу", ми досягнемо найпершого блоку під назвою генезис-блок.

Для аналогії припустимо, що у вас є електронна таблиця із двома стовпцями. У першу комірку першого рядка ви поміщаєте будь-які дані, які хочете зберегти.

Дані першої комірки перетворюються на дволітерний ідентифікатор, який потім використовуватиметься як частина наступного вводу. У цьому прикладі дволітерний ідентифікатор KP необхідно використовувати для заповнення наступної клітинки в другому рядку (defKP). Це означає, що якщо ви зміните перші вхідні дані (abcAA), ви отримаєте іншу комбінацію літер у всіх інших клітинках.

База даних, де кожен запис пов'язаний з останнім.

Якщо подивитись на рядок 4, наш останній ідентифікатор – TH. Пам'ятаєте, як ми говорили, що ви не можете повернутися чи видалити записи? Це пов'язано з тим, що у великій системі учасників, які мають той самий набір узгоджених даних, ви можете сповістити всіх про те, що вже внесли зміни до таблиці, але більшість може просто проігнорувати вашу спробу змінити всю структуру даних.

Припустимо, ви змінили дані в першій клітинці – ви отримаєте інший ідентифікатор, що означатиме, що ваш другий блок матиме інші дані, що призведе до іншого ідентифікатора в рядку 2 і так далі. TH, по суті, є продуктом усієї попередньої інформації.

Як з'єднуються блоки?

Те, що ми обговорювали вище з нашими дволітерними ідентифікаторами, є спрощеною аналогією того, як блокчейн використовує хеш-функції. Хешування – це клей, що скріплює блоки. Воно полягає в тому, що ми беремо дані будь-якого розміру і пропускаємо їх через математичну функцію, щоб отримати результат (хеш) завжди однакової довжини.

Хеші, які використовуються в блокчейнах, цікаві тим, що ймовірність того, що ви знайдете два фрагменти даних, що дають однаковий результат, астрономічно мала. Як і наші ідентифікатори вище, будь-яка невелика модифікація наших вхідних даних дасть зовсім інший вихід.

Давайте проілюструємо SHA256, функцію, що широко використовується в Bitcoin. Як бачите, навіть змінення великих букв достатньо, щоб повністю зашифрувати вихід.

Факт того, що немає жодних відомих суперечностей з SHA256 (тобто двох різних вхідних даних, які дають нам той самий результат), є неймовірно цінним у контексті блокчейнів. Це означає, що кожен блок може посилатися на попередній, включаючи його хеш, і будь-яка спроба редагування старіших блоків відразу стане очевидною.

Кожен блок містить відбиток попереднього.

Блокчейни та децентралізація

Ми пояснили базову структуру блокчейну. Але коли ви чуєте, як люди говорять про блокчейн-технологію, вони, швидше за все, говорять не тільки про саму базу даних, але й про екосистеми, побудовані навколо блокчейнів. 

Як автономні структури даних, блокчейни справді корисні лише у нішевих додатках. Що стає цікавим, то це коли ми використовуємо їх як інструменти для координації між собою. У поєднанні з іншими технологіями та теорією ігор, блокчейн може діяти як розподілений реєстр, який ніким не контролюється.

Це означає, що ніхто не має права редагувати записи поза правилами системи (детальніше про правила трохи пізніше). У цьому сенсі можна стверджувати, що реєстр одночасно належить всім: учасники дійдуть згоди у тому, як він виглядає у будь-який момент.

Проблема візантійських генералів

Справжньою проблемою, що стоїть на шляху системи, подібної до описаної вище, є так звана Проблема візантійських генералів. Винайдена в 1980-х роках, вона описує дилему, в якій ізольовані учасники повинні спілкуватися, щоб координувати свої дії. Ця дилема включає декілька армійських генералів, які оточують місто та вирішують, чи атакувати його. Генерали можуть спілкуватися тільки через посланця. 

Кожен має вирішити, атакувати чи відступити. Неважливо, чи атакують вони чи відступають, головне, щоб усі генерали дійшли єдиного рішення. Якщо вони вирішать атакувати, вони досягнуть успіху тільки в тому випадку, якщо вирушать одночасно. Отже, як ми можемо гарантувати, що вони зможуть це здійснити? 

Звичайно, вони могли спілкуватись через посланця. Але що, якщо посланця було перехоплено і змінено повідомлення з "ми атакуємо на світанку", на "ми атакуємо сьогодні вночі"? Що, якщо один із генералів навмисне вводить в оману інших, щоб вони були переможені?

Всі генерали успішно атакують (ліворуч). Коли один відступає, інші атакують, вони зазнають поразки (праворуч).

Нам потрібна стратегія, за якої може бути досягнуто консенсусу, навіть якщо учасники стануть зловмисниками або повідомлення будуть перехоплені. Нездатність підтримувати базу даних не є життєво важливою ситуацією, як напад на місто без підкріплення, але діє той самий принцип. Якщо нема кому слідкувати за блокчейном і давати користувачам "правильну" інформацію, то користувачі повинні мати можливість спілкуватися між собою.

Щоб подолати потенційний збій одного (або декількох) користувачів, блокчейн-механізми повинні бути ретельно спроєктовані, щоб бути стійкими до таких збоїв. Система, яка може досягти цього, називається "Консенсусом візантійських генералів". Як ми незабаром побачимо, алгоритми консенсусу використовуються задля забезпечення дотримання всеохоплюючих правил.

Чому блокчейни повинні бути децентралізовані?

Звичайно, ви можете керувати блокчейном самостійно. Але в результаті ви отримаєте базу даних, яка буде незграбною порівняно з кращими альтернативами. Його реальний потенціал можна використовувати в децентралізованому середовищі, тобто в такому, де всі користувачі рівні. Таким чином, блокчейн не може бути видалений або захоплений зловмисниками. Це єдине джерело правди, яке може побачити кожен.

Що таке P2P-мережа?

P2P-мережа (Peer-to-peer) – це рівень користувачів (або генералів у нашому попередньому прикладі). Тут немає адміністратора, тому замість того, щоб телефонувати на центральний сервер у будь-який час, коли користувач хоче обмінятися інформацією з іншим користувачем, він надсилає її напряму своїм колегам. 

Розглянемо графік нижче. Ліворуч розташована централізована структура, в якій учаснику A необхідно надіслати повідомлення через сервер, щоб передати його учаснику F. Однак праворуч всі учасники підключені напряму, без будь-якого посередника.

Централізована мережа (ліворуч) та децентралізована (праворуч).

Зазвичай, на сервері зберігається вся необхідна користувачам інформація. Коли ви отримуєте доступ до Binance Academy, ви просите її сервери надати вам всі статті. Якщо вебсайт вимкнеться, ви не зможете їх побачити. Однак, якщо б ви завантажили весь контент, ви змогли б відкрити його на своєму комп'ютері, не надсилаючи запит до Binance Academy. 

По суті, це те, що кожен користувач робить з блокчейном: вся база даних зберігається на їхньому комп'ютері. Якщо хтось залишить мережу, решта користувачів, як і раніше, зможуть отримати доступ до блокчейну та обмінюватися інформацією один з одним. Коли в ланцюг додається новий блок, дані розповсюджуються через мережу, щоб кожен міг оновити свою власну копію реєстру.

Обов'язково ознайомтеся з Поясненням P2P-мереж для більш детального ознайомлення з цим типом мереж.

Що представляють ноди на блокчейні?

Ноди – це просто те, що ми називаємо машинами, підключеними до мережі. Ноди зберігають копії блокчейну та обмінюються інформацією з іншими машинами. Користувачам не потрібно обробляти ці процеси вручну. Як правило, все, що їм потрібно зробити, це завантажити та запустити програмне забезпечення блокчейну, а все інше буде зроблено автоматично.

Вище описано, що таке нода, але це визначення може також стосуватися інших користувачів, які будь-яким чином взаємодіють з мережею. Наприклад, у криптовалюті простий додаток гаманця на вашому телефоні називається спрощеною нодою. 

Публічні блокчейни проти приватних

Як ви, можливо, знаєте, Bitcoin заклав основу для індустрії блокчейну, яка перетворилася на те, чим вона є сьогодні. Відколи Bitcoin почав позиціонувати себе як реальний фінансовий актив, новатори почали замислюватися про потенціал базової технології в інших областях. Це призвело до дослідження блокчейну для незліченних варіантів використання поза фінансами.

Bitcoin – це те, що ми називаємо публічним блокчейном. Це означає, що будь-хто може переглядати транзакції в ньому, і все, що потрібно для приєднання, це підключення до інтернету та необхідне програмне забезпечення. Оскільки інших вимог для участі немає, ми можемо називати це середовищем інклюзивним (без дозволів).

Навпаки, існують інші типи блокчейнів, які називають приватними блокчейнами. Ці системи встановлюють правила щодо того, хто може бачити блокчейн та взаємодіяти з ним. Таким чином, ми називаємо їх ексклюзивним середовищем. Хоча спочатку приватні блокчейни можуть здатися зайвими, вони дійсно мають декілька важливих застосувань – в основному в корпоративних умовах.

Додаткову інформацію на цю тему, ви можете переглянути в цій статті "У чому різниця між публічними, приватними та консорціумними блокчейнами?"

Хочете почати торгувати криптовалютою? Купуйте Bitcoin на Binance!

Як здійснюються транзакції?

Якщо Аліса хоче заплатити Бобу за допомогою банківського переказу, вона повідомляє свій банк. Давайте для простоти припустимо, що обидві сторони використовують один і той самий банк. Банк перевіряє, чи є у Аліси кошти на виконання транзакції, перш ніж оновлювати свою базу даних (наприклад, -$50 для Аліси, +$50 для Боба).

Це не дуже відрізняється від того, що відбувається з блокчейном. Адже це теж база даних. Ключова відмінність полягає в тому, що немає жодної сторони, яка виконує перевірки та оновлює баланс. Це повинні робити всі ноди. 

Якщо Аліса хоче відправити 5 BTC Бобу, вона передає повідомлення про це до мережі. Воно не буде додано у блокчейн відразу – його побачать ноди, але для того, щоб транзакція була підтверджена, повинні бути виконані інші дії. Перегляньте статтю "Як блоки додаються у блокчейн?"

Як тільки ця транзакція буде додана до блокчейну, всі ноди побачать, що вона була здійснена. Вони оновлять свою копію блокчейну, щоб відобразити її. Тепер Аліса не може відправити ті ж 5 BTC Керол (подвійні витрати), тому що мережа знає, що вона вже витратила їх у більш ранній транзакції.

Не існує концепції імен користувачів та паролів – криптографія з публічним ключем використовується для підтвердження права власності на кошти. Перш за все, щоб отримати кошти, Бобу потрібно згенерувати приватний ключ . Це просто дуже довга випадкова кількість символів, яку практично неможливо вгадати нікому, навіть маючи у своєму розпорядженні сотні років. Але якщо він розповість комусь свій приватний ключ, то ці користувачі зможуть довести право власності на його кошти (і, отже, Боб їх витратить). Тому важливо, щоб він тримав його у секреті.

Однак Боб може отримати публічний ключ зі свого приватного. Потім він може передати публічний ключ будь-кому, тому що практично неможливо перепроєктувати його, щоб отримати приватний ключ. У більшості випадків він виконає іншу операцію (наприклад, хешування) з публічним ключем, щоб отримати публічні адреси.

Він дасть Алісі публічну адресу, щоб вона знала, куди надсилати гроші. Вона створює транзакцію, в якій йдеться: перерахуйте ці кошти на цю публічну адресу. Потім, щоб довести мережі, що вона не намагається витратити чужі кошти, Аліса генерує цифровий підпис, використовуючи свій приватний ключ. Будь-хто може взяти підписане Алісою повідомлення, порівняти його з її публічним ключем і впевнено сказати, що вона має право відправити ці кошти Бобу.

Як здійснити транзакції з Bitcoin

Щоб проілюструвати, як ви можете здійснювати Bitcoin транзакції, давайте уявимо два різні сценарії. Перший полягає в тому, що ви знімаєте Bitcoin з Binance, а другий у надсиланні коштів з вашого TrustWallet на ваш гаманець Electrum.

Як зняти Bitcoin з Binance

1. Увійдіть у свій акаунт Binance. Якщо у вас ще немає BTC, ознайомтеся з нашим посібником "Як купити BTC".

2. Наведіть курсор на "Гаманець" та виберіть "Спотовий гаманець".

3. Натисніть кнопку "Зняття" на бічній панелі ліворуч.

4. Виберіть монету, яку ви хочете вивести, у цьому випадку BTC.

5. Скопіюйте адресу, на яку ви хочете зняти свої Bitcoin, і вставте BTC адресу одержувача.

6. Вкажіть суму, яку ви хочете зняти.

7. Натисніть "Надіслати".

8. Незабаром ви отримаєте електронного листа з підтвердженням. Уважно перевірте правильність адреси. Якщо все вірно, підтвердьте транзакцію в електронному листі.

9. Зачекайте, поки транзакція пройде на блокчейні. Ви можете відстежувати її статус на вкладці Історія депозитів та зняття або за допомогою Block Explorer.

Як надіслати Bitcoin з Trust Wallet на Electrum

У цьому прикладі ми надішлемо BTC із Trust Wallet на Electrum.

1. Відкрийте додаток Trust Wallet.

2. Натисніть на свій Bitcoin акаунт.

3. Натисніть "Send".

4. Відкрийте гаманець Electrum.

5. Перейдіть на вкладку "Receive" в Electrum та скопіюйте адресу.

Крім того, ви можете повернутися до Trust Wallet і натиснути значок [–], щоб відсканувати QR-код, що веде до вашої адреси Electrum.

6. Вставте вашу Bitcoin-адресу у поле "Recipient Address" у Trust Wallet.

7. Вкажіть суму.

8. Якщо все правильно, підтвердьте транзакцію.

9. Все готово! Зачекайте, поки ваша транзакція не буде підтверджена у блокчейні. Ви можете стежити за її статусом, скопіювавши свою адресу у Block Explorer.

Хочете почати торгувати криптовалютою? Купуйте Bitcoin на Binance!

Хто винайшов блокчейн?

Блокчейн-технологія була створена в 2009 році із запуском Bitcoin – першого та найпопулярнішого блокчейну. Однак його творець під псевдонімом Сатоші Накамото черпав натхнення з більш ранніх технологій та пропозицій.

Блокчейни широко використовують хеш-функції та криптографію, які існували за десятиліття до випуску Bitcoin. Цікаво, що блокчейн структуру можна було простежити на початку 1990-х років, хоча вона просто використовувалась для часових міток документів, щоб їх не можна було змінити пізніше.

Для отримання детальної інформації, будь ласка, перегляньте статтю "Історія блокчейну".

Плюси та мінуси блокчейн-технології

Правильно спроєктовані блокчейни вирішують проблему, з якою стикаються зацікавлені сторони у низці галузей, від фінансів до сільського господарства. Розподілена мережа має багато переваг у порівнянні з традиційною моделлю клієнт-сервер. Але також існують деякі недоліки.

Плюси

Одна з безпосередніх переваг, зазначених у "Bitcoin whitepaper", полягає в тому, що платежі можуть передаватися без посередника. Наступні блокчейни пішли ще далі, дозволяючи користувачам надсилати всі види інформації. Усунення контрагентів означає менший ризик для залучених користувачів і призводить до нижчих комісій, оскільки посередник не отримує частку.

Як ми згадували раніше, публічна блокчейн-мережа також інклюзивна – тут немає бар'єру для входу, оскільки відсутній регулюючий орган. Якщо потенційний користувач може підключитися до інтернету, він зможе взаємодіяти з іншими нодами в мережі.

Багато хто стверджує, що найважливішою якістю блокчейнів є їх високий рівень стійкості до цензури. Щоб вивести з ладу централізовану службу, все, що потрібно зробити зловмиснику, це атакувати сервер. Але в P2P-мережі кожна нода працює як окремий сервер. 

Така система, як Bitcoin, має понад 10 000 видимих нод, розкиданих по всьому світу, що унеможливлює компрометацію мережі навіть для зловмисника з хорошими ресурсами. Слід зазначити, що є багато прихованих нод, які не видно для більш широкої мережі.

Але існують деякі поверхневі переваги. Існує безліч конкретних варіантів використання, які можуть бути реалізовані в блокчейнах. Детальніше про це ви можете дізнатися у цій статті "Як використовується блокчейн?"

Мінуси

Блокчейни не є панацеєю від усіх проблем. Оптимізовані для переваг, описаних у попередньому розділі, їм не вистачає розвитку в інших областях. Найбільш очевидною перешкодою для масового впровадження блокчейнів є те, що вони не дуже масштабуються.

Це дійсність для будь-якої розподіленої мережі. Оскільки всі учасники повинні синхронізуватись, нова інформація не може додаватися достатньо швидко, оскільки ноди не встигають за нею. Тому розробники, зазвичай, навмисно обмежують швидкість оновлення блокчейну, щоб система залишалася децентралізованою.

Для користувачів мережі це може виявлятись у тривалих періодах очікування, якщо надто багато людей намагаються здійснити транзакції. Блоки можуть містити обмежений об'єм даних, і вони не додаються у ланцюг миттєво. Якщо транзакцій більше, ніж може поміститися в блоці, будь-які додаткові повинні чекати наступного блоку.

Ще один можливий недолік децентралізованих блокчейн-систем полягає в тому, що їх нелегко оновити. Якщо ви створюєте власне програмне забезпечення, ви можете додавати нові функції на свій розсуд. Вам не потрібно працювати з іншими або питати дозволи на внесення змін.

У середовищі з мільйонами користувачів вносити зміни значно складніше. Ви можете змінити деякі параметри програмного забезпечення вашої ноди, але в кінцевому підсумку ви виявитеся відокремленим від мережі. Якщо модифіковане програмне забезпечення несумісне з іншими нодами, вони розпізнають це та відмовляться взаємодіяти з вашою нодою.

Припустимо, ви хочете змінити правило про те, наскільки великими можуть бути блоки (з 1 МБ до 2 МБ). Ви можете спробувати надіслати цей блок нодам, до яких ви підключені, але вони мають правило "не приймати блоки розміром більше 1 МБ". Якщо вони отримають більший блок, вони не включатимуть його у свою копію блокчейну.

Єдиний спосіб проштовхнути зміни – змусити їх прийняти більшу частину екосистеми. Можуть пройти місяці або навіть роки інтенсивних обговорень на форумах, перш ніж можна буде скоординувати зміни в основних блокчейнах. Перегляньте статтю, ""Хард-форки та софт-форки для отримання детальної інформації.

Розділ 2 - Як працює блокчейн?

Зміст

• Як додаються блоки у блокчейн?

• Майнінг (Proof of Work)

  • Плюси Proof of Work

  • Мінуси Proof of Work

• Стейкінг (Proof of Stake)

  • Плюси Proof of Stake

  • Мінуси Proof of Stake

• Інші алгоритми консенсусу

• Чи можливо скасувати Bitcoin транзакцію?

• Що таке масштабованість блокчейну?

• Чому блокчейн потребує масштабування?

• Що таке форк блокчейну?

  • Софт-форк

  • Хард-форк

Як додаються блоки у блокчейн?

Наразі ми багато про що розповіли. Ми знаємо, що ноди взаємопов'язані та зберігають копії блокчейну. Вони передають одна одній інформацію про транзакції та нові блоки. Ми вже обговорювали, що таке ноди, але вам може бути цікаво, як нові блоки додаються до блокчейну?

Немає єдиного джерела, яке б повідомляло користувачам, що слід робити. Оскільки всі ноди мають рівну потужність, потрібен механізм справедливого рішення про те, хто може додавати блоки у блокчейн. Нам потрібна система, яка робить обман користувачів дорогим, але винагороджує їх за чесні дії. Будь-який розумний користувач захоче діяти економічно вигідно для себе.

Оскільки мережа інклюзивна, створення блоків має бути доступним для всіх. Протоколи часто забезпечують це, вимагаючи від користувача здійснити свій вклад у гру, тобто передбачає деякий ризик. Це дозволить їм брати участь у створенні блоку, і якщо вони створять дійсний блок, їм буде виплачено винагороду.

Однак, якщо вони спробують обдурити систему, решта мережі дізнається про це. Яку б частку майнер не надав для мережі, її буде втрачено. Ми називаємо ці механізми алгоритмами консенсусу, тому що вони дозволяють учасникам мережі досягти консенсусу щодо того, який блок слід додати наступним.

Майнінг (Proof of Work)

Майнінг на сьогоднішній день є найпопулярнішим алгоритмом консенсусу. У майнінгу використовується алгоритм Proof of Work (PoW). Це передбачає, що користувачі жертвують обчислювальні потужності, щоб спробувати вирішити задачу, викладену в протоколі.

Головоломка вимагає, щоб користувачі хешували транзакції та іншу інформацію, включену до блоку. Але щоб хеш вважався дійсним, він повинен бути меншим за певну кількість. Оскільки неможливо передбачити, яким буде той чи інший вихід, майнери повинні хешувати злегка змінені дані, поки не знайдуть правильне рішення.

Очевидно, що багаторазове хешування даних потребує великих обчислювальних ресурсів. У блокчейнах Proof of Work, частку, яку висувають користувачі, є гроші, інвестовані в придбання майнінг пристроїв та електроенергію, що використовується для їх живлення. Вони роблять це, сподіваючись отримати винагороду за блок. 

Пам'ятаєте, як ми згадували про те, що первинне значення з хешу практично неможливо отримати, але чи легко перевірити його правильність? Коли майнер відправляє новий блок в решту мережі, всі інші ноди використовують його як вхідні дані для хеш-функції. Їм просто потрібно пропустити його хеш через функцію, щоб переконатися, що блок є дійсним і здобутий відповідно до всіх правил блокчейну. Якщо це не так, майнер не отримує винагороду, і він марнуватиме електроенергію.

Першим блокчейном Proof of Work був Bitcoin. З моменту його створення багато інших блокчейнів прийняли механізм PoW.

Плюси Proof of Work

• Надійність. На сьогоднішній день Proof of Work є найбільш зрілим алгоритмом консенсусу, який забезпечує безпеку сотень мільярдів доларів.

• Інклюзивність. Будь-хто може приєднатися до майнінгу або просто запустити валідуючу ноду.

• Децентралізація. Майнери конкурують один з одним за виробництво блоків, а це означає, що хеш-потужність ніколи не контролюється однією стороною.

Мінуси Proof of Work

• Висока вартість обслуговування. Майнінг споживає величезну кількість електроенергії.

• Високий бар'єр для входу. У міру того, як все більше майнерів приєднуються до мережі, протоколи ускладнюють задачу майнінгу. Щоб залишатися конкурентоспроможними, користувачі повинні інвестувати у краще обладнання. Це може зупинити багатьох майнерів.

• Атака 51%. Хоча майнінг сприяє децентралізації, існує ймовірність того, що один майнер отримає більшу частину хеш-потужності. Якщо він це зроблять, то теоретично зможе скасувати транзакції та підірвати безпеку блокчейну.

Стейкінг (Proof of Stake)

У системах Proof of Work те, що спонукає вас діяти чесно, це гроші, які ви заплатили за комп'ютери для майнінгу та електрику. Ви не отримаєте повернення своїх інвестицій, якщо не будете правильно майнити блоки.

З Proof of Stake (PoS) зовнішні витрати відсутні. Замість майнерів у нас є валідатори, які пропонують блоки. Вони можуть використовувати звичайний комп'ютер для створення нових блоків, але вони повинні поставити на карту значну частину своїх коштів, щоб отримати цей привілей. Стейкінг здійснюється із заздалегідь визначеною сумою нативної криптовалюти блокчейну відповідно до правил кожного протоколу. 

Різні реалізації мають різні варіації, але як тільки валідатор запускає стейкінг своїх одиниць, він може бути випадково обраним протоколом для оголошення наступного блоку. За умови правильного виконання вони отримають винагороду. Як альтернатива може бути декілька валідаторів, які домовляються про наступний блок, і винагорода розподіляється пропорційно до коштів у стейкінгу кожного з них.

"Чисті" блокчейни PoS менш поширені, ніж блокчейни DPoS (Delegated Proof of Stake), які вимагають, щоб користувачі голосували за ноди (свідки) для перевірки блоків всієї мережі.

Ethereum, провідний блокчейн смарт-контрактів, скоро перейде на Proof of Stake при переході на ETH 2.0. 

Плюси Proof of Stake

• Екологічність – порівняно з майнінгом на PoW, вуглецевий слід від PoS є вкрай незначним. Стейкінг усуває необхідність ресурсоємних операцій з хешування даних.

• Швидкі транзакції. Оскільки немає потреби витрачати додаткову обчислювальну потужність на довільні задачі, задані протоколом, деякі прихильники PoS стверджують, що це може збільшити пропускну спроможність транзакцій.

• Винагороди за стейкінг та відсотки. Винагороди за безпеку мережі виплачується напряму власникам токенів, а не майнерам. У деяких випадках PoS дозволяє користувачам отримувати пасивний дохід у вигляді аірдропів або відсотків, просто здійснюючи стейкінг своїх коштів.

Мінуси Proof of Stake

• Протестований не повною мірою. Протоколи PoS ще мають пройти тестування у великих масштабах. У його реалізації або криптоекономіці можуть бути якісь невиявлені вразливості.

• Плутократія. Є побоювання, що PoS системи є екосистемою у вигляді: "багаті стають ще багатшими", оскільки валідатори з більшою часткою активів, як правило, отримують більше винагород.

• Ніщо не поставлено на карту. У випадку з PoW користувачі можуть "робити ставку" тільки на один ланцюг, який, на їхню думку, є найуспішнішим. Під час хардфорку вони не можуть робити ставки на декілька монет з однаковою хеш потужністю. Однак валідатори в PoS можуть працювати з декількома ланцюгами з невеликими додатковими витратами, що може спричинити економічні проблеми.

Інші алгоритми консенсусу

Proof of Work та Proof of Stake є найбільш поширеними алгоритмами консенсусу, але їх набагато більше. Деякі з них є гібридними та поєднують у собі елементи обох систем, у той час як інші використовують абсолютно інші способи. 

Ми не будемо детально розглядати їх, але якщо вам цікаво, ознайомтеся з такими статтями:

• Пояснення Delayed Proof of Work

• Пояснення Leased Proof of Stake Consensus

• Пояснення Proof of Authority

• Пояснення Proof of Burn

Чи можливо скасувати Bitcoin транзакцію?

Блокчейни за своєю природою є дуже надійними базами даних. Їхні невід'ємні властивості надзвичайно ускладнюють видалення або зміну даних блокчейну після того, як вони були записані. Коли справа доходить до Bitcoin та інших великих мереж, це практично неможливо. Отже, коли ви здійснюєте транзакцію на блокчейні, її повернути вже неможливо.

При цьому існує безліч різних реалізацій блокчейну, і фундаментальна різниця між ними полягає в тому, як вони досягають консенсусу в мережі. Це означає, що в деяких реалізаціях відносно невелика група учасників може отримати достатню владу в мережі для ефективного повернення транзакцій. Це особливо стосується альткоїнів, які працюють у невеликих мережах (з низькими хешрейтами через слабку конкуренцію майнінгу).

Що таке масштабованість блокчейну?

Масштабованість блокчейну зазвичай використовується як загальний термін для позначення здатності блокчейн-системи задовольняти зростаючий попит. Незважаючи на те, що блокчейни мають бажані властивості (такі як децентралізація, стійкість до цензури, незмінність), за них доводиться платити.

На відміну від децентралізованих систем, централізована база даних може працювати із більш високою швидкістю та пропускною здатністю. Це має сенс, оскільки немає необхідності, щоб тисячі нод, розкиданих по всьому світу, синхронізувалися з мережею при кожній зміні вмісту. Але це не відноситься до блокчейнів. В результаті, масштабування, вже багато років є предметом запеклих суперечок серед розробників блокчейнів.

Було запропоновано або реалізовано ряд різних рішень для пом'якшення деяких недоліків продуктивності блокчейнів. Однак, на даний момент, не існує чіткого найкращого підходу. Ймовірно, потрібно випробувати безліч різних рішень, доки не буде знайдено простіших відповідей на проблему масштабованості.

На більш широкому рівні виникає фундаментальне питання, що стосується масштабованості: чи повинні ми покращити продуктивність самого блокчейну (он-чейн масштабування) або дозволити виконання транзакцій без роздування основного блокчейну (оф-чейн масштабування)? 

В обох можуть бути очевидні переваги. Рішення для он-чейн масштабування можуть полягати у зменшенні розміру транзакцій або навіть в оптимізації зберігання даних у блоках. З іншого боку, оф-чейн рішення включають пакетну обробку транзакцій поза основним блокчейном та додавання їх пізніше. Деякі з найбільш відомих оф-чейн рішень називаються сайд-чейнами та платіжними каналами.

Якщо ви хочете глибше зануритися в цю тему, прочитайте статтю "Масштабованість блокчейну – сайд-чейни та платіжні канали".

Чому блокчейн потребує масштабування?

Якщо блокчейн-системи повинні конкурувати зі своїми централізованими аналогами, вони мають бути як мінімум такими ж продуктивними, як останні. Однак насправді їм, ймовірно, доведеться працювати ще краще, щоб стимулювати розробників та користувачів до переходу на платформи та додатки на основі блокчейну. 

Це означає, що порівняно з централізованими системами, використання блокчейнів має бути швидшим, дешевшим і простішим як для розробників, так і для користувачів. Цього нелегко досягти, зберігаючи основні характеристики блокчейнів, які ми обговорювали раніше. 

Що таке форк блокчейну?

Як і будь-яке програмне забезпечення, блокчейни потребують оновлень для усунення проблем, додавання нових правил або видалення старих. Оскільки більша частина програмного забезпечення для блокчейну має відкритий вихідний код, теоретично будь-хто може пропонувати нові оновлення для додавання в програмне забезпечення, що управляє мережею. 

Майте на увазі, що блокчейни це розподілені мережі. Після оновлення програмного забезпечення тисячі нод, розкиданих по всьому світу, повинні мати можливість обмінюватися даними та впроваджувати нову версію. Але що станеться, якщо учасники не зможуть домовитись про те, яке оновлення запровадити? Зазвичай, немає організації із налагодженою процедурою прийняття рішень. Це призводить до софт-форку та хард-форку.

Софт-форк

Якщо є загальна угода про те, як має виглядати оновлення, це досить просте питання. У такому сценарії програмне забезпечення оновлюється зі змінами, сумісними з попередніми версіями, що означає, що оновлені ноди, як і раніше, можуть взаємодіяти з нодами, які не оновлені. Проте насправді очікується, що майже всі ноди згодом оновляться. Це називається софт-форком. 

Хард-форк

З хард-форком буде складніше. Після впровадження нові правила будуть несумісні зі старими правилами. Таким чином, якщо ноди, на яких працюють нові правила, намагатимуться взаємодіяти з нодами, на яких працюють старі правила, це буде неможливо. В результаті блокчейн розбивається на дві частини – в одній працює старе програмне забезпечення, в іншій – нові правила.

Після хард-форку, по суті, існують дві різні мережі, що паралельно використовують два різні протоколи. На момент форку, баланси нативної одиниці блокчейну клонуються зі старої мережі. Таким чином, якщо у вас був баланс у старій мережі на момент форку, у вас також буде баланс і у новій. 

Перегляньте статтю, "Хард-форки та софт-форки" для отримання детальної інформації.

Розділ 3. Як використовується блокчейн?

Зміст

• Блокчейн для ланцюгів постачання

• Блокчейн та ігрова індустрія

• Блокчейн для охорони здоров'я

• Блокчейн перекази

• Блокчейн та цифрова ідентичність

• Блокчейн та інтернет речей (IoT)

• Блокчейн для управління

• Блокчейн для благодійності

• Блокчейн для спекуляцій

• Краудфандінг на блокчейні

• Блокчейн та розподілені файлові системи

Блокчейн технологія може мати широкий спектр варіантів використання. Давайте пройдемося по деяким з них. 

Блокчейн для ланцюгів постачання

Ефективні ланцюги постачання лежать в основі багатьох успішних бізнесів і пов'язані з переміщенням товарів від постачальника до споживача. Координація декількох зацікавлених сторін у цій галузі традиційно виявлялися складним завданням. Однак блокчейн-технологія може забезпечити новий рівень прозорості у багатьох галузях. Функціональна екосистема ланцюга постачання, що обертається навколо незмінної бази даних – це саме те, що потрібно багатьом галузям, щоб стати надійнішими.

Якщо ви хочете дізнатися більше, прочитайте статтю "Варіанти використання блокчейну: Ланцюги постачання".

Блокчейн та ігрова індустрія

Ігрова індустрія стала однією з найбільших індустрій розваг у світі, і блокчейн-технологія може принести їй велику користь. Як правило, геймери перебувають у владі розробників ігор. У більшості онлайн-ігор геймери змушені покладатися на серверний простір розробників і слідувати їх наборам правил, що постійно змінюються. У цьому контексті блокчейн може допомогти децентралізувати владу, управління та обслуговування онлайн-ігор.

Однак найбільшою проблемою може бути те, що ігрові предмети не можуть існувати поза іграми, що виключає шанси на реальне володіння та існування вторинних ринків. Використовуючи підхід, заснований на блокчейні, ігри можуть стати більш стійкими в довгостроковій перспективі, а внутрішньоігрові предмети, випущені як предмети криптоколекціонування, могли б отримати реальну цінність.

Якщо ви хочете дізнатися більше, прочитайте статтю "Варіанти використання блокчейну: Ігри."

Блокчейн для охорони здоров'я

Надійне зберігання медичних записів є життєво важливим для будь-якої системи охорони здоров'я, а залежність від централізованих серверів робить конфіденційну інформацію вразливою. Прозорість та безпека блокчейн-технології роблять її ідеальною платформою для зберігання медичних карток.

Криптографічно захищаючи записи в блокчейні, пацієнти можуть зберігати свою конфіденційність, маючи при цьому можливість ділитися своєю медичною інформацією з будь-яким медичним закладом. Якби всі учасники нинішньої фрагментованої системи охорони здоров'я могли підключитися до захищеної глобальної бази даних, потік інформації між ними був би швидшим.

Якщо ви хочете дізнатися більше, прочитайте статтю "Варіанти використання блокчейну: Охорона здоров'я".

Блокчейн перекази

Надсилання грошей на міжнародному рівні є проблемою з традиційними банківськими послугами. Переважно через заплутану мережу посередників, комісії та терміни розрахунків роблять використання традиційних банків дорогим та ненадійним для термінових транзакцій.

Криптовалюти та блокчейни усувають цю екосистему посередників і можуть забезпечити дешеві та швидкі перекази по всьому світу. У той час як блокчейни, безперечно, жертвують продуктивністю заради деяких своїх бажаних властивостей, низка проєктів використовують цю технологію для забезпечення дешевих та майже миттєвих транзакцій.

Якщо ви хочете дізнатися більше, прочитайте статтю "Варіанти використання блокчейну: перекази."

Хочете почати торгувати криптовалютою? Купуйте Bitcoin на Binance!

Блокчейн та цифрова ідентичність

Безпечне управління ідентифікацією в інтернеті гостро потребує швидкого вирішення. Надзвичайний об'єм наших особистих даних зберігається на централізованих серверах та аналізується алгоритмами машинного навчання без нашого відома чи згоди. 

Блокчейн-технологія дозволяє користувачам брати на себе відповідальність за свої дані та вибірково розкривати інформацію третім особам лише тоді, коли це необхідно. Цей тип криптографічної магії може забезпечити більш плавну роботу в інтернеті без шкоди для конфіденційності.

Якщо ви хочете дізнатися більше, прочитайте статтю "Варіанти використання блокчейну: Цифрова ідентифікація".

Блокчейн та інтернет речей (IoT)

До інтернету підключається неймовірна кількість фізичних пристроїв, і це число тільки збільшуватиметься. Деякі припускають, що зв'язок та співробітництво між цими пристроями можуть бути значно покращені за допомогою блокчейн технології. Автоматизовані мікроплатежі між машинами (M2M) можуть створити нову економіку, яка залежить від безпечного рішення для бази даних з високою пропускною здатністю.

Якщо ви хочете дізнатися більше, прочитайте статтю "Варіанти використання блокчейну: Інтернет речей".

Блокчейн для управління

Розподілені мережі можуть визначати та застосовувати власні форми регулювання у вигляді комп'ютерного коду. Тому не дивно, що блокчейн може мати шанс позбутися посередників у різних процесах управління на місцевому, національному або навіть міжнародному рівні. 

Більше того, це може вирішити одну з найбільших проблем, з якими нині стикаються середовища розробки з відкритим кодом – відсутність надійного механізму розподілу фінансування. Управління блокчейном гарантує, що всі учасники можуть брати участь у прийнятті рішень та забезпечує прозорий огляд того, які політики реалізуються.

Якщо ви хочете дізнатися більше, прочитайте статтю "Варіанти використання блокчейну: управління".

Блокчейн для благодійності

Благодійним організаціям часто заважають обмеження щодо того, як вони можуть приймати кошти. Ще прикро, що кінцевий пункт призначення пожертвуваних коштів важко точно відстежити, що, безсумнівно, відлякує багатьох підтримувати ці організації.

"Криптофілантропія" займається використанням блокчейн-технології для обходу цих обмежень. Опираючись на невід'ємні властивості технології, що забезпечує велику прозорість, глобальну участь та скорочення витрат, нова галузь прагне максимізувати вплив благодійних організацій. Однією з таких організацій є Благодійний блокчейн-фонд.

Якщо ви хочете дізнатися більше, прочитайте статтю "Варіанти використання блокчейну: Благодійність".

Блокчейн для спекуляцій

Безперечно, одним із найпопулярніших застосувань блокчейн-технології є спекуляції. Безпроблемні перекази між біржами, торгові некастодіальні рішення та зростаюча екосистема деривативних продуктів, роблять його ідеальним ігровим полем для всіх типів спекулянтів.

Завдяки своїм невід'ємним властивостям, блокчейн є відмінним інструментом для тих, хто готовий ризикнути, використовуючи такий клас активів. Деякі прихильники навіть вважають, що як тільки технологія та відповідне регулювання дозріють, всі глобальні спекулятивні ринки зможуть бути токенізовані на блокчейні.

Якщо ви хочете дізнатися більше, прочитайте статтю "Варіанти використання блокчейну: Ринки передбачень".

Краудфандінг на блокчейні

Онлайн-платформи краудфандингу вже майже десятиліття закладають основу для P2P-економіки. Успіх цих сайтів показує, що існує реальний інтерес до краудфандингової розробки продуктів. Однак, ці платформи виступають як зберігачі коштів, вони можуть отримувати значну їх частину як комісії. Крім того, кожен з них матиме свій власний набір правил для полегшення угоди між різними учасниками.

Блокчейн технологія, а точніше смарт-контракти можуть надати більш безпечний автоматизований краудфандинг, коли умови угод визначаються в комп'ютерному коді. 

Ще одним застосуванням краудфандингу з використанням блокчейну є Первинна пропозиція монет та Первинна біржова пропозиція (IEO). У подібних розпродажах токенів інвестори збирають кошти, сподіваючись, що мережа буде успішною в майбутньому, та вони отримають прибуток зі своїх інвестицій.

Блокчейн та розподілені файлові системи

Розподілені сховища файлів в інтернеті мають багато переваг у порівнянні з традиційними централізованими альтернативами. Більшість даних, що зберігаються у хмарі, залежить від централізованих серверів та постачальників послуг, які, як правило, більш вразливі для атак та втрати даних. У деяких випадках користувачі можуть зіткнутися з проблемами доступності через цензуру з боку централізованих серверів.

З точки зору користувача, рішення для зберігання файлів на блокчейні працюють так само, як і інші рішення для хмарного зберігання – ви можете завантажувати, зберігати та отримувати доступ до файлів. Проте те, що відбувається на задньому плані, зовсім інше.

Коли ви завантажуєте файл у блокчейн-сховище, він розподіляється та дублюється серед декількох нод. У деяких випадках кожна нода зберігатиме різні частини вашого файлу. У свою чергу, ноди нічого не зможуть зробити з цими частинами даних, але в подальшому ви можете запросити у них надати вам кожну з цих частин, щоб скомбінувати їх та отримати повний файл назад.

Простір для зберігання надходить від учасників, які надають своє сховище та пропускну спроможність мережі. Як правило, ці учасники економічно мотивовані надавати ці ресурси та караються, якщо вони не дотримуються правил або не зберігають та не обслуговують файли.

Ви можете думати про цей тип мережі як про Bitcoin. Однак у цьому випадку основна мета мережі полягає не у підтримці грошових переказів, а у забезпеченні децентралізованого зберігання файлів, захищеного від цензури.

Інші протоколи з відкритим вихідним кодом, такі як InterPlanetary File System (IPFS), вже прокладають шлях для цієї нової, постійної і розподіленої веб-технології. Хоча IPFS – це протокол і Р2Р-мережа, це не зовсім блокчейн. Але він застосовує деякі принципи блокчейн-технології для підвищення безпеки та ефективності.