Резюме

• Блокчейн — это децентрализованный цифровой реестр, который безопасно записывает данные транзакций на множестве специализированных компьютеров в сети.

• Блокчейн обеспечивает целостность данных благодаря своей неизменяемости, обусловленной криптографией и механизмами консенсуса. Таким образом, после того как информация записана, ее нельзя изменить задним числом.

• Блокчейн является основой криптовалют, таких как Bitcoin и Ethereum, и необходим для обеспечения прозрачности, безопасности и доверия во всех отраслях, выходящих за рамки финансов. 

Что такое блокчейн?

Блокчейн — это особый тип базы данных, также называемый децентрализованным цифровым реестром. Это поддерживается множеством компьютеров, разбросанных по всему миру. Данные блокчейна организованы в блоки, которые упорядочены в хронологическом порядке и защищены криптографией.

Первая модель блокчейна была создана в начале 1990-х годов, когда ученый-компьютерщик Стюарт Хабер и физик У. Скотт Сторнетта использовали криптографические методы в блокчейне для защиты цифровых документов от подделки данных.

Хабер и Сторнетта вдохновили на работу многих других ученых-компьютерщиков и энтузиастов криптографии, что в конечном итоге привело к созданию первой криптовалюты с использованием технологии блокчейна — Биткойна. С тех пор внедрение технологии блокчейн постепенно расширялось, и криптовалюты используются все большим числом людей по всему миру.

Хотя технология блокчейн часто используется для записи транзакций с криптовалютой, она подходит для записи многих других типов цифровых данных и может применяться в широком спектре вариантов использования.

Что такое децентрализация в блокчейне?

Децентрализация в блокчейне подразумевает идею о том, что полномочия по контролю и принятию решений в сети распределены между ее пользователями, а не контролируются каким-то одним субъектом (например, правительством или корпорацией). Это может быть полезно в ситуациях, когда людям необходимо координировать действия с незнакомыми людьми или когда они хотят обеспечить безопасность и целостность своих данных.

В децентрализованной сети блокчейн нет центрального органа или посредника, контролирующего поток данных или транзакций. Вместо этого транзакции проверяются и регистрируются распределенной сетью компьютеров, которые работают вместе, поддерживая целостность сети.

Когда люди говорят о технологии блокчейн, они часто имеют в виду не только базу данных. Технология блокчейна лежит в основе таких приложений, как криптовалюты и невзаимозаменяемые токены (NFT), позволяя людям сотрудничать и совершать транзакции друг с другом, не полагаясь на центральный орган.

Как работает блокчейн?

По сути, блокчейн — это цифровой реестр, который надежно регистрирует транзакции между двумя сторонами, исключая возможность несанкционированного доступа. Данные о транзакциях регистрируются распределенной сетью специальных машин: узлов.

Когда пользователь инициирует транзакцию (например, отправляет определенную сумму криптовалюты другому пользователю), эта транзакция транслируется в сети. Каждый узел подтверждает подлинность транзакции, проверяя цифровые подписи и другие данные транзакции.

После проверки транзакции она добавляется в блок с другими уже проверенными транзакциями. Блоки связаны между собой с помощью криптографии, образуя блокчейн. Процесс проверки транзакций и добавления их в блокчейн осуществляется с помощью механизма консенсуса — набора правил, определяющих, как узлы в сети приходят к соглашению о состоянии блокчейна и действительности транзакций.

Криптография необходима блокчейну для ведения безопасной, прозрачной и защищенной от несанкционированного доступа записи транзакций. Хеширование — один из важнейших криптографических методов, используемых в блокчейнах. Это криптографический процесс, который преобразует входные данные любого размера в строку символов фиксированного размера.

Хэш-функции, используемые в блокчейнах, как правило, устойчивы к коллизиям. Это означает, что вероятность найти два фрагмента данных, дающих одинаковый результат, практически равна нулю. Другая особенность называется эффектом лавины, который заключается в том, что любое незначительное изменение входных данных приводит к радикально иному результату. 

Давайте проиллюстрируем это на примере SHA256 — функции, используемой Биткоином. Как видите, изменение регистра букв (заглавные/строчные) кардинально изменило результат. Хэш-функции также являются односторонними функциями. Действительно, восстановить входные данные из выходного хеша вычислительно невозможно. 

Каждый блок в блокчейне надежно содержит хэш предыдущего блока, создавая надежную цепочку блоков. Любой, кто хочет изменить один блок, должен изменить все последующие блоки. Задача не только технически сложная, но и чрезвычайно дорогостоящая. 

Другим элементом криптографии, широко используемым в блокчейне, является криптография с открытым ключом. Также называемая асимметричной криптографией, она помогает устанавливать безопасные и проверяемые транзакции между пользователями.

Вот как это работает: у каждого участника есть уникальная пара ключей, а именно закрытый ключ, который хранится в секрете, и открытый ключ, который передается открыто. Когда пользователь инициирует транзакцию, он подписывает ее, используя свой закрытый ключ, создавая цифровую подпись.

Затем другие пользователи сети могут проверить подлинность транзакции, применив открытый ключ отправителя к цифровой подписи. Такой подход обеспечивает безопасность транзакций, поскольку авторизовать транзакцию может только законный владелец закрытого ключа. Однако любой желающий может проверить подписи, используя открытый ключ. 

Еще одной особенностью блокчейна является его прозрачность. Через некоторые общедоступные сайты любой желающий обычно может проверить данные в блокчейне, включая все данные транзакций и данные блоков.  Например, вы можете просмотреть каждую транзакцию, когда-либо зарегистрированную в сети Bitcoin, на сайтах-обозревателях блокчейнов, включая идентификатор отправителя и получателя, сумму перевода и список владельцев всех биткоинов. Вы также можете проследить историю блоков с сегодняшнего дня (т. е. блок 788 995, 29 мая 2023 г. 18:52:21 по Гринвичу) до первого блока, известного как генезис-блок.

Что такое механизм консенсуса?

Алгоритм консенсуса — это механизм, позволяющий пользователям или машинам координировать действия в распределенной среде. Он должен гарантировать, что все агенты в системе могут договориться о едином источнике истины, даже если некоторые агенты терпят неудачу. Это гарантирует, что все узлы в сети имеют одинаковую копию реестра, содержащую записи всех транзакций. Механизмы консенсуса необходимы для блокчейнов, поскольку отсутствует центральный орган, отвечающий за проверку транзакций и поддержание целостности сети.

Когда десятки тысяч узлов хранят копию данных блокчейна, могут быстро возникнуть проблемы, такие как согласованность данных и вредоносные узлы. Для обеспечения целостности блокчейна существуют различные механизмы консенсуса, которые определяют, как узлы в сети достигают соглашения. Давайте вместе рассмотрим наиболее распространённые из них.

Типы механизмов консенсуса

Что такое доказательство выполнения работы (PoW)?

Доказательство работы (PoW) — это механизм консенсуса, используемый во многих сетях блокчейнов для проверки транзакций и поддержания их целостности. Это изначальный механизм консенсуса, используемый Биткоином.

С помощью PoW майнеры соревнуются в решении сложной математической задачи, чтобы получить право добавить следующий блок в блокчейн. В процессе, известном как добыча полезных ископаемых, первый

Любой несовершеннолетний, решивший задачу, получает вознаграждение в криптовалюте. 

Майнерам необходимо использовать мощные компьютеры для решения математических задач, что позволит им добывать новые криптовалюты и защищать сеть. Вот почему процесс майнинга требует значительных вычислительных мощностей и, следовательно, энергии. 

Что такое доказательство доли владения (PoS)?

Доказательство доли владения (PoS) — это механизм консенсуса, призванный устранить некоторые недостатки доказательства выполнения работы (PoW). В системе PoS вместо того, чтобы майнеры конкурировали за решение сложных математических задач для проверки транзакций и добавления новых блоков в блокчейн, валидаторы выбираются на основе суммы криптовалюты, которую они «вкладывают» (закладывают) в сеть.

Валидаторы хранят определенную сумму криптовалюты в качестве залога или «ставки» для участия в процессе консенсуса. Затем они случайным образом выбираются для создания новых блоков и проверки транзакций на основе размера их доли. Валидаторы получают вознаграждение в виде комиссий за создание новых блоков, что стимулирует их действовать в интересах сети.

Другие популярные механизмы консенсуса

Доказательство работы (PoW) и доказательство доли (PoS) являются наиболее распространенными алгоритмами консенсуса, но есть и другие. Некоторые из них представляют собой гибриды, сочетающие элементы обеих систем, в то время как другие представляют собой совершенно разные методы.

Например, делегированное доказательство доли владения (DPoS) похоже на PoS. Однако вместо того, чтобы предоставить всем валидаторам право создавать новые блоки, владельцы токенов выбирают меньший круг делегатов, которые делают это от их имени.

Напротив, в Proof of Authority (PoA) валидаторы идентифицируются по своей репутации или личности, а не по количеству криптовалюты, которой они владеют. Валидаторы выбираются на основе их надежности и могут быть удалены из сети, если они действуют злонамеренно.

Преимущества блокчейна

1. Децентрализация

Децентрализованная природа блокчейна означает, что не существует единой точки контроля или отказа. Это делает его более безопасным и устойчивым к атакам и утечкам данных.

2. Прозрачность

Транзакции в блокчейне видны всем участникам, что позволяет легко отслеживать и проверять транзакции, а также обеспечивать их точность.

3. Неизменность

После того, как транзакция записана в блокчейн, ее невозможно изменить или удалить. Это создает постоянную запись всех транзакций, которую может проверить любой, кто имеет доступ к сети блокчейн. Это существенное изменение по сравнению с традиционными системами, где транзакции являются обратимыми.

4. Эффективность

Блокчейн может обеспечить более быстрые и эффективные транзакции, поскольку не требует посредников, таких как банки.

5. Более низкие сборы

Устраняя посредников и автоматизируя процессы, блокчейн может снизить транзакционные издержки и сделать некоторые бизнес-операции более эффективными.

6. Отсутствие доверия

Технология блокчейн обеспечивает прозрачность транзакций, проверяемых и подтверждаемых самими участниками сети, без доверенных посредников.

Каковы различные типы сетей блокчейна?

Публичный блокчейн

Публичный блокчейн — это децентрализованная сеть, открытая для всех желающих принять участие. Эти сети, как правило, имеют открытый исходный код, прозрачны и не требуют разрешений, то есть любой может получить к ним доступ и использовать их. Примерами публичных блокчейнов являются Bitcoin и Ethereum.

Частный блокчейн

Частный блокчейн, как следует из названия, представляет собой сеть блокчейнов, которая не является открытой для публики. Частные блокчейны обычно управляются одним субъектом, например компанией, и используются для внутренних целей и определенных целей.

Частные блокчейны — это контролируемые среды с установленными правилами, которые определяют, кто может видеть цепочку и записывать в нее данные. Это не децентрализованные системы, поскольку существует четкая иерархия управления. Однако их можно распределить, поскольку многие узлы хранят копию цепочки.

Blockchain консорциума

Консорциумный блокчейн представляет собой гибрид публичного и частного блокчейна. В консорциуме блокчейнов несколько организаций объединяются для создания общей сети блокчейнов, которая совместно управляется и регулируется. Эти сети могут быть открытыми или закрытыми в зависимости от потребностей членов консорциума.

Вместо открытой системы, где любой может проверять блоки; или закрытая система, в которой единый субъект назначает производителей блоков; Консорциум блокчейнов предполагает, что несколько одинаково влиятельных сторон выступают в качестве валидаторов. 

Правила системы гибкие: видимость цепочки может быть ограничена валидаторами, уполномоченными лицами или всеми. Если валидаторы достигнут консенсуса, изменения можно будет легко внедрить. Что касается того, как работает блокчейн, если определенное количество участников будет вести себя честно, то система не столкнется с проблемами.

Для чего используется блокчейн?

Хотя технология блокчейн все еще находится в зачаточном состоянии, она уже находит применение во многих отраслях. Некоторые из наиболее распространенных современных применений включают в себя:

1. Криптовалюты

Технология блокчейн была разработана для поддержки создания криптовалют, которые используют ее в качестве безопасного децентрализованного реестра для записи транзакций.

2. Цифровая идентификация

Блокчейн можно использовать для создания безопасных, защищенных от несанкционированного доступа цифровых идентификаторов, которые можно использовать для проверки личной информации и других конфиденциальных данных. Этот вариант использования может стать еще более важным по мере оцифровки нашей личной информации и активов.

3. Голосование

Технология блокчейна позволяет создать децентрализованный, защищенный от несанкционированного доступа реестр всех поданных голосов и создать безопасную и прозрачную систему голосования, которая исключает возможность мошенничества и гарантирует честность голосования.

4. Управление цепочкой поставок

Технология блокчейн может использоваться для создания реестра всех транзакций в цепочке поставок. Каждая транзакция может быть записана как блок в блокчейне, создавая неизменяемую и прозрачную запись всего процесса цепочки поставок.

5. Смарт-контракты

Смарт-контракты — это самоисполняемые контракты, которые можно запрограммировать на автоматическое выполнение при соблюдении определенных условий. Технология блокчейн позволяет создавать и исполнять смарт-контракты безопасным и децентрализованным способом. Одной из наиболее перспективных областей применения смарт-контрактов являются децентрализованные приложения (dApps) и организации (DAO).

Заключение

Технология блокчейн обеспечивает безопасный и прозрачный способ записи транзакций и хранения данных. Он способен произвести революцию в отраслях, выведя цифровой мир на новый уровень доверия и безопасности.

Будь то обеспечение одноранговых транзакций, создание новых форм цифровых активов или содействие децентрализованным приложениям, технология блокчейн открывает целый мир возможностей. Поскольку технологии продолжают развиваться и получать все более широкое распространение, в ближайшие годы можно ожидать появления более инновационных вариантов их использования.

Дополнительная информация

• Что такое криптовалюта?

• Что такое стейблкоин?

• Что такое NFT?

Отказ от ответственности и предупреждение о рисках: данный контент предоставляется вам «как есть» исключительно в общих информационных и образовательных целях, без каких-либо заявлений или гарантий. Его не следует толковать как финансовый, юридический или профессиональный совет, а также как рекомендацию к приобретению какого-либо конкретного продукта или услуги. Прежде чем принять какое-либо решение, вам следует проконсультироваться с соответствующими специалистами. Если статья была написана сторонним автором, обратите внимание, что мнения, высказанные в статье, не обязательно отражают точку зрения Binance Academy. Для получения более подробной информации прочитайте наш полный текст отказа от ответственности здесь. Цены на цифровые активы могут быть нестабильными. Стоимость ваших инвестиций может как вырасти, так и упасть, и вы можете не получить обратно вложенную сумму. Вы несете исключительную ответственность за свои инвестиционные решения, и Binance Academy не несет ответственности за какие-либо убытки, которые вы можете понести. Данный контент не следует толковать как финансовую, юридическую или профессиональную консультацию. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашими Условиями использования и Предупреждением о рисках.