Ключевые моменты

• Блокчейн — это цифровой реестр, который надежно записывает данные транзакций в распределенной компьютерной сети.

• Блокчейн обеспечивает целостность данных благодаря своей неизменной природе с помощью криптографии и механизмов консенсуса. Это означает, что записанная информация не может быть изменена задним числом.

• Блокчейн формирует основу криптовалютных сетей, таких как Биткойн и Эфириум, и играет важную роль в обеспечении прозрачности, безопасности и доверия в различных секторах, помимо финансов.

Введение

Технология блокчейна изменила отрасли, особенно финансы, предоставив возможность управлять данными и транзакциями децентрализованно, прозрачно и безопасно. Хотя он начинался как основа для таких криптовалют, как Биткойн, его приложения расширились и теперь включают управление цепочками поставок, здравоохранение, системы голосования и многое другое.

Что такое блокчейн?

Блокчейн — это особый тип базы данных. Блокчейн — это децентрализованный цифровой реестр, управляемый распределенной компьютерной сетью. Данные блокчейна организованы в хронологически расположенные блоки и защищены криптографией.

Эта структура гарантирует прозрачность, безопасность и неизменность данных. Изменить данные, хранящиеся в блоке, после того, как блок был подтвержден и добавлен в цепочку, практически невозможно. Децентрализованная структура также устраняет необходимость в центральной власти. Транзакции блокчейна могут происходить между пользователями без необходимости в посредниках.

Существуют различные типы блокчейнов с разной степенью децентрализации. Однако термин «блокчейн» обычно относится к децентрализованному цифровому реестру, используемому для записи транзакций криптовалюты.

Краткая история блокчейна

Самые ранние модели блокчейна были созданы в начале 1990-х годов, когда учёный-компьютерщик Стюарт Хабер и физик У. Скотт Сторнетта применили криптографические методы к блокчейну как способ защиты цифровых документов от подделки данных.

Хабер и Сторнетта вдохновили многих других ученых-компьютерщиков и энтузиастов криптографии на работу, которая в конечном итоге привела к созданию Биткойна как первой криптовалюты, основанной на технологии блокчейна. С тех пор внедрение блокчейна значительно выросло, и криптовалюты теперь стали глобальным явлением.

Хотя технология блокчейн часто используется для записи криптовалютных транзакций, она подходит для записи многих других типов цифровых данных и может применяться во многих целях.

Ключевые особенности и преимущества блокчейна

• Децентрализация: информация хранится в сети компьютеров (узлов), а не на одном центральном сервере. Крупные децентрализованные сети, такие как Биткойн, очень устойчивы к атакам.

• Прозрачность: большинство блокчейнов являются общедоступными, что означает, что все участники имеют доступ к одной и той же базе данных. Транзакции видны всем участникам.

• Неизменяемость: после добавления в блокчейн данные не могут быть изменены без согласия сети.

• Безопасность данных: механизмы криптографии и консенсуса обеспечивают надежную защиту от подделки данных.

• Эффективность: Блокчейн может обеспечить более быстрые и дешевые транзакции, устраняя необходимость в посредниках. Транзакции обрабатываются практически в режиме реального времени.

Что такое децентрализация в блокчейне?

Децентрализация в блокчейне относится к идее, согласно которой полномочия по контролю и принятию решений в сети распределяются между ее пользователями, а не контролируются одним субъектом, например банком, правительством или корпорацией.

В децентрализованной сети блокчейна нет центрального органа или посредника, который контролирует поток данных или транзакций. Вместо этого транзакции проверяются и записываются распределенной сетью компьютеров, которые работают вместе для поддержания целостности сети.

Как работает блокчейн?

По сути, блокчейн — это цифровой реестр, который записывает транзакции между двумя сторонами безопасным и защищенным от несанкционированного доступа способом. Эти данные транзакции записываются глобально распределенной компьютерной сетью (узел).

Когда Алиса отправляет Бобу немного биткойнов, транзакция транслируется в сеть. Каждый узел аутентифицирует транзакции, проверяя цифровые подписи и другие данные транзакции. После проверки транзакция добавляется в блок вместе с другими транзакциями. Каждый блок можно рассматривать как страницу цифрового реестра.

Блоки соединяются вместе с помощью криптографических методов, образуя таким образом блокчейн. Процесс проверки транзакций и добавления их в блокчейн осуществляется посредством механизма консенсуса, который представляет собой набор правил, управляющих тем, как узлы в сети достигают соглашения о состоянии блокчейна и действительности транзакций.

Вы Блокчейн

1. Регистрация транзакций

Когда инициируется транзакция (например, передача криптовалюты), транзакция транслируется в сеть узлов. Каждый узел проверяет транзакцию, используя предопределенные правила.

2. Формирование блоков

Подтвержденные транзакции группируются в блок. Каждый блок содержит:

• Данные (например, сведения о транзакции)

• Временная метка

• Криптографический хеш: уникальный идентификатор, созданный путем обработки данных блока с помощью алгоритма хеширования.

• Хэш предыдущего блока: компонент, который соединяет блоки, образуя цепочку.

3. Консенсус по механизму

Чтобы добавить блок в цепочку, участники сети должны договориться о его валидности. Это достигается с помощью консенсусных алгоритмов, таких как Proof of Work (PoW) и Proof of Stake (PoS). Вскоре мы рассмотрим оба более подробно, а вот краткое изложение:

• Доказательство работы (PoW): используется Биткойном. PoW требует, чтобы валидаторы блоков использовали вычислительную мощность для решения сложных задач.

• Доказательство доли (PoS): используется в новых блокчейнах, таких как Ethereum. Этот механизм позволяет выбирать валидаторов блоков на основе их доля в сети.

4. Соединение цепей

После проверки блок добавляется в блокчейн. Каждый последующий блок ссылается на предыдущий блок, обеспечивая тем самым защищенную от несанкционированного доступа структуру. Другими словами, чтобы новый блок прошел проверку, он должен использовать идентификатор предыдущего блока.

5. Прозрачность

Еще одной особенностью блокчейна является его прозрачность. Как правило, любой желающий может просмотреть данные блокчейна, включая все данные транзакций и данные блоков, на общедоступном веб-сайте, известном как блокчейн-проводник.  

Например, вы можете просмотреть каждую транзакцию, когда-либо зарегистрированную в сети Биткойн, включая отправку и получение адресов кошельков, суммы переводов и многое другое. Вы также можете отследить все блоки Биткойна до первого блока, известного как блок генезиса.

Блокчейн-криптография

Криптография является ключевым моментом для блокчейнов, позволяющим вести безопасные, прозрачные и защищенные от несанкционированного доступа записи транзакций. Например, хеширование — важный криптографический метод, используемый в блокчейне. Этот криптографический процесс преобразует входные данные любого размера в строку символов фиксированного размера.

Хэш-функции, используемые в блокчейнах, как правило, устойчивы к сбоям. Это означает, что вероятность найти два фрагмента данных, дающих одинаковый результат, очень мала. Другая особенность, называемая лавинным эффектом, связана с явлением, при котором любое небольшое изменение входных данных приведет к совершенно другому результату. 

Давайте проиллюстрируем это на примере SHA256, функции, используемой в Биткойне. Как видите, изменение заглавных букв приводит к совсем другим выводам. Хэш-функция также является односторонней функцией, поскольку вычислительно невозможно получить входные данные путем обратного проектирования хэш-вывода.

Каждый блок в блокчейне надежно содержит хэш предыдущего блока, образуя таким образом надежную цепочку блоков. Любой, кто хочет изменить один блок, должен изменить все последующие блоки. Эта задача не только технически сложна, но и очень дорога.

Другой криптографический метод, широко используемый в блокчейне, — это криптография с открытым ключом. Этот метод, также называемый асимметричной криптографией, помогает обеспечить безопасные и проверяемые транзакции между пользователями.

Вот как это работает. У каждого участника есть уникальная пара ключей: секретный закрытый ключ и открытый общий ключ. Когда пользователь инициирует транзакцию, он подпишет ее своим секретным ключом, тем самым генерируя цифровую подпись.

Затем другие пользователи в сети смогут проверить подлинность транзакции, применив открытый ключ отправителя к цифровой подписи. Такой подход обеспечивает безопасность транзакций, поскольку только законный владелец закрытого ключа может авторизовать транзакцию, и любой может проверить подпись с помощью открытого ключа.

Что такое механизм консенсуса?

Алгоритм консенсуса — это механизм, который позволяет пользователям или машинам координировать свои действия в распределенной среде. Этот механизм должен гарантировать, что все агенты в системе могут договориться об одном источнике истины, даже если некоторые агенты потерпят неудачу. 

Механизм консенсуса гарантирует, что все узлы в сети имеют одну и ту же копию реестра, содержащего записи всех транзакций.

Когда десятки тысяч узлов хранят копии данных блокчейна, могут быстро возникнуть несколько проблем, включая согласованность данных и вредоносные узлы. Чтобы обеспечить целостность блокчейна, существуют различные механизмы консенсуса, которые управляют тем, как сетевые узлы достигают соглашения. Давайте перейдем к основному механизму консенсуса.

Типы механизмов консенсуса

Что такое доказательство работы?

Доказательство работы (PoW) — это механизм консенсуса, используемый во многих сетях блокчейнов для проверки транзакций и поддержания целостности блокчейна. PoW — это первоначальный механизм консенсуса, используемый Биткойном.

В PoW майнеры соревнуются в решении сложных математических задач, чтобы добавить следующий блок в блокчейн. В процессе, известном как майнинг, первый майнер, решивший проблему, будет вознагражден криптовалютой.

Майнеры должны использовать мощные компьютеры для решения математических задач, добычи новых монет и защиты сети. Вот почему процесс майнинга требует большого количества ресурсов (вычислительной мощности и энергии). 

Что такое доказательство доли?

Proof of Stake (PoS) — это механизм консенсуса, разработанный для преодоления некоторых недостатков Proof of Work (PoW). В системе PoS вместо того, чтобы майнеры соревновались в решении сложных математических задач для проверки транзакций и добавления новых блоков в блокчейн, валидаторы выбираются на основе количества криптовалюты, размещенной в сети.

Стейкинг представляет собой количество криптовалюты, удерживаемой валидатором в качестве залога. Обычно валидаторы PoS выбираются случайным образом для создания новых блоков и проверки транзакций на основе размера их ставки. Они вознаграждаются в виде комиссий за транзакции за создание новых блоков и в качестве стимула действовать от имени сети. Если они будут действовать злонамеренно, они рискуют потерять поставленную на карту криптовалюту.

Еще один популярный механизм консенсуса

Доказательство работы и Доказательство доли являются наиболее распространенными алгоритмами консенсуса, но существует множество других типов. Некоторые из них представляют собой гибриды, сочетающие в себе элементы обеих систем, а другие представляют собой совершенно разные методы.

Например, делегированное доказательство доли (DPoS) похоже на PoS, но вместо того, чтобы все валидаторы имели право создавать новые блоки, владельцы токенов выбирают для этого небольшую группу делегатов. их имени.

С другой стороны, в Proof of Authority (PoA) валидаторы идентифицируются на основе их репутации или личности, а не количества хранимой криптовалюты. Валидаторы выбираются на основе их надежности и могут быть удалены из сети, если действуют злонамеренно.

Какие типы сетей блокчейн существуют?

Блокчейн публичный

Публичные блокчейны — это децентрализованные сети, открытые для всех, кто хочет участвовать. Эти сети обычно имеют открытый исходный код, прозрачность и не требуют разрешений. Это означает, что любой может получить к нему доступ и использовать его. Биткойн и Эфириум являются примерами публичных блокчейнов.

Блокчейн частный

Как следует из названия, частный блокчейн — это сеть блокчейнов, закрытая для публики. Частные блокчейны обычно управляются одним лицом, например компанией, и используются для внутренних целей и использования.

Частный блокчейн — это разрешенная среда с установленными правилами, которые определяют, какие пользователи могут просматривать и писать в цепочку. Эта система блокчейна не децентрализована, поскольку существует четкая иерархия управления. Однако этот блокчейн можно распространять, поскольку многие узлы хранят копии цепочки на своих машинах.

Блокчейн консорциума

Блокчейн консорциума представляет собой гибрид публичного и частного блокчейна. В блокчейне консорциума несколько организаций объединяются для создания общей сети блокчейнов, которая управляется и регулируется совместно. Эта сеть может быть открытой или закрытой, в зависимости от потребностей членов консорциума.

Вместо открытой системы, которая позволяет любому проверять блоки, или закрытой системы, которая позволяет только одному объекту назначать производителя блоков, в цепочках консорциумов есть несколько одинаково влиятельных сторон, выступающих в качестве валидаторов. 

Системные правила гибки: видимость цепочки может быть ограничена валидаторами, видна авторизованным лицам или видна всем. Если валидаторы смогут достичь консенсуса, изменения можно будет легко реализовать. Что касается того, как работает блокчейн, то если определенный порог сторон будет вести себя честно, в системе не возникнет проблем.

Каково использование блокчейна?

Несмотря на то, что технология блокчейна все еще находится на ранней стадии, она уже нашла применение в различных отраслях. Некоторые из наиболее распространенных применений технологии блокчейн сегодня включают в себя:

1. Криптовалюта

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

Трансграничные транзакции обычно включают посредников и высокие комиссии, тогда как блокчейн обеспечивает более быстрые, дешевые и прозрачные международные переводы. Помимо того, что Биткойн является хранилищем, многие люди используют Биткойн и другие криптовалюты для глобальных денежных переводов.

2. Смарт-контракт

Смарт-контракты — это самоисполняющиеся контракты, которые можно запрограммировать на автоматическое выполнение при выполнении определенных условий. Технология блокчейн позволяет создавать и выполнять смарт-контракты безопасным и децентрализованным способом.

Одно из самых популярных применений смарт-контрактов — для децентрализованных приложений (DApp) и организаций (DAO), которые составляют значительную часть платформ децентрализованного финансирования (DeFi). Платформы DeFi используют блокчейн для предоставления финансовых услуг, таких как кредитование, получение кредитов и торговля, без участия традиционных институтов. Эта технология демократизирует доступ к финансовым инструментам.

3. Токенизация

Реальные активы (RWA), такие как недвижимость, акции или произведения искусства, могут быть токенизированы (преобразованы в цифровые токены на блокчейне). Это может повысить ликвидность и расширить доступ к инвестиционным возможностям.

4. Цифровая идентификация

Блокчейн можно использовать для создания безопасных, защищенных от несанкционированного доступа цифровых удостоверений личности, которые можно использовать для проверки личной информации и других конфиденциальных данных. Цифровая идентификация может стать все более важной, поскольку все больше личной информации и активов становится доступным в Интернете.

5. Голосование

Обеспечивая децентрализованный, защищенный от несанкционированного доступа реестр всех поданных голосов, технология блокчейна может использоваться для создания безопасной и прозрачной системы голосования, которая исключает возможность мошенничества избирателей и обеспечивает целостность процесса голосования.

6. Управление цепочкой поставок

Технология блокчейна может использоваться для создания реестра всех транзакций в цепочке поставок. Каждая транзакция (или группа транзакций) может быть записана как блок в блокчейне, тем самым создавая неизменяемую и прозрачную запись всего процесса цепочки поставок.

Крышка

Технология блокчейн предлагает безопасный и прозрачный способ записи транзакций и хранения данных. Эта технология производит революцию в отрасли, обеспечивая большее доверие и безопасность в цифровом мире.

Технология блокчейн открывает огромное количество возможностей, будь то обеспечение одноранговых транзакций, создание новых форм цифровых активов или упрощение децентрализованных приложений. Поскольку технология продолжает развиваться и получать все более широкое распространение, мы можем ожидать, что в ближайшие годы появятся более инновационные и преобразующие способы ее применения.

Дальнейшее чтение

• Что такое криптовалюта и как она работает?

• Что такое стейблкоины?

• Что такое майнинг криптовалют и как он работает?

Отказ от ответственности: этот контент предоставляется вам «как есть» только для общих информационных и образовательных целей без каких-либо заявлений или гарантий. Этот контент не должен быть истолкован как финансовая, юридическая или другая профессиональная консультация, а также не предназначен для рекомендации покупки какого-либо конкретного продукта или услуги. Вам следует обратиться за советом к соответствующим профессиональным консультантам. Если статья написана сторонним участником, обратите внимание, что высказанные мнения принадлежат стороннему участнику и не обязательно отражают точку зрения Binance Academy. Пожалуйста, прочитайте наш полный отказ от ответственности здесь для получения более подробной информации. Цены на цифровые активы могут быть нестабильными. Стоимость ваших инвестиций может упасть или вырасти. Вы можете не вернуть вложенную сумму. Вы несете полную ответственность за свои инвестиционные решения, и Binance Academy не несет ответственности за любые убытки, которые вы можете понести. Этот материал не следует рассматривать как финансовую, юридическую или другую профессиональную консультацию. Дополнительную информацию см. в наших Условиях использования и Предупреждении о рисках.