Что такое технология блокчейн? Полное руководство

Разделы

1. Блокчейн 101

2. Как работает блокчейн?

3. Для чего используется блокчейн?

Раздел 1 – Блокчейн 101

Содержание

• Что такое блокчейн?

• Как соединяются блоки?

• Блокчейны и децентрализация

• Проблема византийских генералов

• Почему блокчейны должны быть децентрализованы?

• Что такое одноранговая сеть?

• Каковы узлы блокчейна?

• Публичные и публичные блокчейны частные блокчейны

• Как работают транзакции?

• Как совершать транзакции с биткойнами

  • Как вывести биткойны с Binance

  • Как отправить биткойны из Trust Wallet в Electrum

• Кто изобрел технологию блокчейн?

• Плюсы и минусы технологии блокчейн

  • Плюсы

  • Контрасы

Что такое блокчейн?

Блокчейн — это особый тип базы данных. Возможно, вы также слышали о технологии распределенного реестра (DLT) – во многих случаях обе концепции относятся к одному и тому же.

Блокчейн обладает определенными уникальными свойствами. Существуют правила, определяющие, как следует добавлять данные, и после того, как они сохранены, их практически невозможно изменить или удалить.

Данные со временем добавляются в структуры, называемые блоками. Каждый блок построен поверх предыдущего и включает в себя часть информации, связывающую его с ним. Глядя на самый последний блок, мы можем убедиться, что он был создан после предыдущего. Итак, если мы продолжим движение по «цепочке», мы достигнем нашего первого блока, известного как блок генезиса.

Используя аналогию, представьте, что у вас есть электронная таблица с двумя столбцами. В первую ячейку первого столбца вы вводите любую информацию, которую хотите сохранить.

Данные в этой первой ячейке будут преобразованы в двухбуквенный идентификатор, который затем будет использоваться как часть следующего ввода. В нашем примере двухбуквенный идентификатор КП следует использовать для заполнения следующей ячейки во второй строке (defKP). Это означает, что если вы измените данные в первом входе (abcAA), во всех остальных ячейках у вас будет другая комбинация букв.

База данных, в которой каждая запись связана с предыдущей.

Если мы теперь посмотрим на строку 4, мы увидим, что наш последний идентификатор — TH. Помните, как мы упоминали, что вы не можете вернуться и удалить или удалить записи? Причина в том, что любому будет легко заметить, что это произошло, и ваша попытка измениться будет просто проигнорирована.

Представьте, что вы измените данные в первой ячейке — вы получите другой идентификатор, а это значит, что ваш второй блок будет иметь другие данные, что приведет к другому идентификатору в строке 2 и так далее. TH, по сути, является продуктом всей предшествующей ему информации.

Как соединяются блоки?

Приведенное выше обсуждение – с нашими двухбуквенными идентификаторами – представляет собой простую аналогию того, как блокчейн использует хэш-функции. Хэширование — это клей, который скрепляет блоки. Он состоит из сбора данных любого размера для получения выходных данных (хэша), которые всегда будут иметь одинаковую длину.

Хэши, используемые в блокчейнах, интересны тем, что вероятность найти две части информации, которые генерируют одинаковый результат, астрономически мала. Как и в случае с нашими идентификаторами выше, любое незначительное изменение наших входных данных приведет к совершенно другому результату.

Мы можем проиллюстрировать это на примере SHA256, функции, широко используемой в Биткойне. Как видите, даже дифференциального использования заглавных букв достаточно, чтобы полностью изменить результат.

Тот факт, что для SHA256 не существует известных «коллизий» (т. е. двух разных входных данных, дающих один и тот же результат) невероятно ценен в контексте блокчейнов. Это означает, что каждый блок может указывать на предыдущий блок, включая его хэш, и любая попытка редактирования старых блоков будет немедленно очевидна.

Каждый блок содержит отпечаток предыдущего.

Блокчейны и децентрализация

Мы объяснили базовую структуру блокчейна. Но когда вы слышите, как люди говорят о технологии блокчейна, они, вероятно, имеют в виду не саму базу данных, а скорее экосистему, построенную вокруг нее.

Как независимые структуры данных, блокчейны полезны только для очень специфических приложений. Что становится интереснее, так это когда мы используем их как инструмент для координации друг с другом незнакомцев. В сочетании с другими технологиями и некоторой теорией игр блокчейн может действовать как распределенный реестр, который никто не контролирует.

Это означает, что ни один субъект не имеет права редактировать вводимые данные в соответствии с правилами системы (подробнее о правилах чуть позже). В этом смысле мы можем утверждать, что каждый владеет реестром одновременно: участники всегда согласовывают его внешний вид.

Проблема византийских генералов

Настоящая проблема, стоящая на пути создания системы, подобной описанной выше, — это то, что мы знаем как проблема византийских генералов. Задуманный в 1980-х годах, он описывает дилемму, в которой изолированные участники должны общаться, чтобы координировать свои действия. Дилемма, о которой идет речь, заключается в том, что ряд армейских генералов окружает город и решает, стоит ли нападать на него. Генералы могут общаться только через мессенджер.

Каждый должен решить, атаковать или отступить. Не имеет значения, сделают ли они то или иное, пока все генералы разделяют одно и то же решение. Если они решат атаковать, они добьются успеха только в том случае, если будут двигаться в унисон. Так как же мы можем гарантировать, что они достигнут этого?

Конечно, они могли бы общаться через мессенджер. Но что произойдет, если посланник будет перехвачен с сообщением «мы нападем на рассвете» и это сообщение будет заменено другим, в котором будет написано «мы нападем сегодня вечером»? Что, если один из генералов — злоумышленник, который намеренно обманывает остальных, чтобы обеспечить их поражение?

Генералы добиваются успеха, когда все атакуют (слева). Когда одни отступают, а другие атакуют, они потерпят поражение (справа).

Нам нужна стратегия, с помощью которой можно достичь консенсуса даже в том случае, если участники окажутся злонамеренными или сообщения будут перехвачены. Неспособность поддерживать базу данных не является вопросом жизни и смерти, эквивалентным нападению на город без подкреплений, но действует тот же принцип. Если никто не будет отвечать за надзор за блокчейном и предоставление пользователям «правильной» информации, тогда именно пользователи должны иметь возможность общаться друг с другом.

Чтобы преодолеть потенциальный сбой одного (или нескольких) пользователей, механизмы блокчейна должны быть тщательно разработаны, чтобы быть устойчивыми к таким сбоям. Мы называем системы, способные достичь этой византийской отказоустойчивости. Как мы вскоре увидим, алгоритмы консенсуса используются для обеспечения соблюдения жестких правил.

Почему блокчейны должны быть децентрализованы?

Конечно, можно было бы управлять только блокчейном. Но в конечном итоге у вас получится неуклюжая база данных по сравнению с другими более совершенными альтернативами. И его истинный потенциал можно использовать только в децентрализованной среде, то есть такой, в которой существует равенство всех пользователей. Таким образом, блокчейн не может быть уничтожен или злонамеренно доминировать. Это будет единый источник истины, который будет виден всем.

Что такое одноранговая сеть?

Одноранговая сеть (P2P) — это наш пользовательский уровень (или общий уровень, в нашем предыдущем примере). Администратора нет, поэтому вместо подключения к центральному серверу каждый раз, когда кто-то хочет обменяться информацией с другим пользователем, они отправляют ее напрямую своим коллегам.

Давайте посмотрим на график ниже. Слева A должен отправить свое сообщение через сервер, чтобы передать его F. Однако с правой стороны они соединены без посредника.

Централизованная сеть (слева) против. децентрализованная сеть (справа).

Обычно на сервере хранится вся информация, которая нужна пользователям. Когда вы получаете доступ к Binance Academy, вы просите их серверы предоставить вам все их предметы. Если веб-страница находится в режиме «оффлайн», вы не сможете их увидеть. Однако, если вы загрузили весь контент, вы можете загрузить его на свой компьютер без необходимости запрашивать Binance Academy.

По сути, это то, что каждый узел сети делает с блокчейном: они хранят всю базу данных на своем компьютере. Если кто-то покинет сеть, оставшиеся в ней пользователи все равно смогут получить доступ к блокчейну и обмениваться информацией друг с другом. Когда в цепочку добавляется новый блок, данные распространяются по сети, так что каждый может обновить свою копию реестра.

Не забудьте прочитать наше «Введение в одноранговые сети» для более детального анализа сетей этого типа.

Каковы узлы блокчейна?

Узлы — это просто машины, подключенные к сети: они отвечают за хранение копий блокчейна и обмен информацией с остальными устройствами. Пользователям не нужно вручную управлять этими процессами. Как правило, все, что им нужно сделать, это загрузить и запустить программное обеспечение блокчейна, а все остальное будет работать автоматически.

Выше мы описали, что такое узел в чистом виде, но определение может также включать и других пользователей, которые каким-либо образом взаимодействуют с сетью. Например, в случае с криптовалютами простое приложение типа кошелька на вашем телефоне будет тем, что мы называем легким узлом.

Публичные и публичные блокчейны частные блокчейны

Как вы, возможно, знаете, Биткойн заложил основу для того, чтобы индустрия блокчейнов стала такой, какая она есть сегодня. Как только Биткойн начал зарекомендовать себя как законный финансовый актив, инновационные игроки начали задумываться о потенциале базовой технологии для других областей. Это привело к исследованию блокчейна для бесчисленных вариантов использования за пределами финансов.

Биткойн — это то, что мы называем «публичным блокчейном». Это означает, что любой может просмотреть содержащиеся в нем транзакции, и все, что необходимо для присоединения, — это подключение к Интернету и необходимое программное обеспечение. Поскольку других требований для участия нет, мы можем называть эти типы сред не требующими разрешений.

Напротив, существует еще один тип блокчейна, который мы называем «частными блокчейнами». Эти системы устанавливают правила, определяющие, кто может видеть и взаимодействовать с блокчейном. По этой причине мы называем их разрешенными средами. Хотя на первый взгляд частные блокчейны могут показаться излишними, они предоставляют определенные важные приложения – в основном в корпоративных сценариях.

Если вы хотите узнать больше по этой теме, взгляните на частные, публичные и консорциумные блокчейны — чем они отличаются?

Вы думаете о том, чтобы начать работу в мире криптовалют? Купите биткойны на Binance!

Как работают транзакции?

Если Алиса хочет заплатить Бобу банковским переводом, ей нужно будет уведомить об этом банк. Для простоты предположим, что обе стороны используют один и тот же банк. Последний проверит наличие у Алисы необходимых средств для проведения транзакции перед обновлением своей базы данных (то есть запишет -50$ Алисе и +50$ Бобу).

Это не сильно отличается от того, что происходит в блокчейне. Ведь это тоже база данных. Основное отличие состоит в том, что не существует какого-то одного субъекта, который отвечает за контроль и обновление балансов, а все узлы должны делать это.

Если Алиса захочет отправить Бобу пять биткойнов, она отправит сообщение об этом в сеть. Это не будет сразу добавлено в блокчейн — ноды это увидят, но для подтверждения транзакции необходимо будет выполнить другие действия. См. Как блоки добавляются в блокчейн?

Как только транзакция будет добавлена ​​в блокчейн, все узлы смогут видеть, что она была выполнена. Далее они обновят свою копию блокчейна, чтобы отразить это. С этого момента Алиса не сможет отправить Кэрол те же пять единиц (что будет означать «двойную трату»), поскольку сеть будет знать, что она уже потратила их в предыдущей транзакции.

Здесь нет понятий «имя пользователя» и «пароль» — для доказательства принадлежности средств используется криптография с открытым ключом. Итак, сначала, чтобы получить средства, Бобу необходимо будет сгенерировать закрытый ключ. Это просто очень длинное случайное число, которое практически невозможно угадать, даже если у него есть сотни лет, чтобы попытаться это сделать. Но если Боб раскроет свой закрытый ключ кому-либо, он сможет выступать в качестве владельца его средств (и, следовательно, сможет их потратить). Поэтому важно, чтобы вы держали это в секрете.

Однако Боб может получить открытый ключ из своего закрытого ключа. Затем вы можете передать этот открытый ключ кому угодно, потому что практически невозможно перепроектировать на его основе закрытый ключ. В большинстве случаев Боб выполняет другую операцию с открытым ключом (например, хеширует его), чтобы получить публичный адрес.

Боб сообщит Алисе публичный адрес, чтобы она знала, куда отправить средства. Она сгенерирует транзакцию, в которой говорится, что нужно выплатить эти средства на этот публичный адрес. Далее, чтобы доказать сети, что она не пытается потратить чужие средства, Алиса сгенерирует цифровую подпись, используя собственный закрытый ключ. Любой может получить подписанное сообщение Алисы и сравнить его с ее открытым ключом, чтобы с уверенностью определить, имеет ли она право отправлять эти средства Бобу.

Как совершать транзакции с биткойнами

Чтобы проиллюстрировать, как вы можете совершать транзакции с биткойнами, давайте представим себе два сценария. В первом вы планируете вывести биткойны с Binance, а во втором — отправить средства со своего TrustWallet на свой кошелек Electrum.

Как вывести биткойны с Binance

1. Войдите в свою учетную запись Binance. Если у вас еще нет биткойнов, ознакомьтесь с нашим руководством по биткойнам о том, как их купить.

2. Наведите указатель мыши на «Кошелек» и выберите «Спотовый кошелек».

3. Нажмите «Вывести» на левой боковой панели.

4. Выберите валюту, которую хотите вывести – в данном случае BTC.

5. Скопируйте адрес, на который вы хотите отправить снятые биткойны, и вставьте его в адрес BTC получателя.

6. Укажите сумму, которую хотите вывести.

7. Нажмите «Отправить».

8. Вскоре после этого вы получите электронное письмо с подтверждением. Пожалуйста, внимательно проверьте правильность адреса. Если да, подтвердите транзакцию в том же письме.

9. Подождите, пока ваша транзакция пройдет через блокчейн. Вы можете отслеживать его статус на вкладке «История пополнений и снятия средств» или с помощью обозревателя блоков.

Как отправить биткойны из Trust Wallet в Electrum

В этом примере мы отправим немного биткойнов из Trust Wallet в Electrum.

1. Откройте приложение Trust Wallet.

2. Нажмите на свою учетную запись Bitcoin.

3. Нажмите «Отправить».

4. Откройте свой кошелек Electrum.

5. Нажмите на вкладку «Получить» в Electrum и скопируйте адрес.

Кроме того, вы можете вернуться в Trust Wallet и нажать значок [–], чтобы отсканировать QR-код, указывающий на ваш адрес Electrum.

6. Вставьте свой биткойн-адрес в «Адрес получателя» в Trust Wallet.

7. Укажите количество.

8. Если все правильно, подтвердите транзакцию.

9. Готово! Подождите, пока ваша транзакция будет подтверждена в блокчейне. Вы можете отслеживать его статус, введя свой адрес в проводнике блоков.

Вы думаете о том, чтобы начать работу в мире криптовалют? Купите биткойны на Binance!

Кто изобрел технологию блокчейн?

Технология блокчейн была официально оформлена в 2009 году с запуском Биткойна — первого и самого популярного блокчейна. Однако псевдоним его создателя, Сатоши Накамото, был вдохновлен предыдущими технологиями и предложениями.

В блокчейнах широко используются хеш-функции и криптография — элементы, которые на момент запуска Биткойна существовали уже десятилетия. Интересно, что происхождение структуры блокчейна можно проследить до начала 1990-х годов, однако в то время она использовалась просто для «отметки времени» документов — чтобы их нельзя было изменить позже.

Чтобы узнать больше об этой теме, см. «История блокчейна».

Плюсы и минусы технологии блокчейн

Правильно спроектированные блокчейны решают проблему, которая затрагивает заинтересованные стороны в различных секторах — от финансов до сельского хозяйства. Распределенная сеть имеет множество преимуществ по сравнению с традиционной моделью клиент-сервер, но имеет и определенные недостатки.

Плюсы

Одним из непосредственных преимуществ, отмеченных в официальном документе Биткойна, является возможность осуществления платежей без участия посредника. Последующие блокчейны пошли еще дальше, позволив пользователям отправлять все типы информации. Устранение контрагентов приводит к снижению риска для вовлеченных пользователей и приводит к снижению комиссий, поскольку нет посредников, принимающих на себя долю.

Как мы упоминали ранее, публичная сеть блокчейнов также «недоступна» — здесь нет барьеров для входа, поскольку никто за нее не отвечает. Если потенциальный пользователь сможет подключиться к Интернету, он сможет взаимодействовать с другими узлами в сети.

Многие утверждают, что самым важным качеством блокчейнов является высокая степень устойчивости к цензуре. Чтобы отключить централизованную службу, все, что нужно сделать злоумышленнику, — это нацелиться на сервер. Но в одноранговой сети каждый узел действует как отдельный сервер.

Такая система, как Биткойн, имеет более 10 000 видимых узлов, разбросанных по всему миру, что делает практически невозможным даже для злоумышленника с хорошими ресурсами скомпрометировать сеть. Необходимо отметить, что существует также множество скрытых узлов, которые не видны сети в целом.

Это некоторые из общих преимуществ. Существует множество конкретных случаев использования, которым могут удовлетворить блокчейны, как вы увидите в разделе «Для чего используется блокчейн?»

Контрасы

Блокчейны не являются панацеей от всех проблем. Поскольку они оптимизированы с учетом своих сильных сторон, упомянутых в предыдущем разделе, в конечном итоге у них возникают недостатки в других областях. Самым очевидным препятствием для массового внедрения блокчейнов является тот факт, что они не очень хорошо масштабируются.

Это справедливо для любой распределенной сети. Поскольку все участники должны оставаться синхронизированными, новую информацию нельзя добавлять слишком быстро, иначе узлы не смогут успевать за ней. Поэтому разработчики склонны намеренно ограничивать скорость обновления блокчейна, чтобы гарантировать, что система останется децентрализованной.

Для пользователей сети это может проявиться в виде длительных периодов ожидания, если слишком много людей пытаются совершить транзакции. Блоки могут содержать только определенный объем данных и не добавляются в цепочку мгновенно. Если транзакций больше, чем может вместить блок, дополнительным придется ждать следующего блока.

Еще одним возможным недостатком децентрализованных блокчейн-систем является то, что их нелегко обновить. Если вы создаете собственное программное обеспечение, вы можете добавлять новые функции по своему усмотрению — вам не нужно сотрудничать с другими или спрашивать их разрешение на внесение изменений.

В среде с миллионами потенциальных пользователей вносить изменения значительно сложнее. Вы сможете изменять определенные параметры программного обеспечения вашего узла, но в конечном итоге вы окажетесь изолированным от сети. Если модифицированное программное обеспечение несовместимо с другими узлами, они его обнаружат и откажутся от взаимодействия с ним.

Допустим, вы хотите изменить правило, определяющее максимальный размер блока (с 1 МБ на 2 МБ). Вы можете попытаться отправить указанный блок узлам, к которым вы подключены, но у них есть правило, гласящее «не принимать блоки размером более 1 МБ». Если они получат что-то большее, они не включат это в свою копию блокчейна.

Единственный способ осуществить изменения — заставить большую часть экосистемы принять их. В случае с крупными блокчейнами могут потребоваться месяцы или даже годы интенсивных дискуссий на форумах, прежде чем изменения смогут быть скоординированы. Чтобы узнать больше об этой теме, см. Хард-форки и софт-форки.

Раздел 2. Как работает блокчейн?

Содержание

• Как блоки добавляются в блокчейн?

• Майнинг (Доказательство работы)

  • Плюсы доказательства работы

  • Противопоставление доказательства работы

• Ставка (Доказательство ставки)

  • Плюсы доказательства доли

  • Противопоставление доказательства доли

• Другие алгоритмы консенсуса

• Могу ли я отменить транзакции блокчейна?

• Что такое масштабируемость блокчейна?

• Почему блокчейну необходимо масштабироваться?

• Что такое форк блокчейна?

  • Мягкие вилки

  • Хардфорки

Как блоки добавляются в блокчейн?

До этого момента мы рассмотрели множество тем. Мы знаем, что узлы взаимосвязаны и что они хранят копии блокчейна. Также они передают друг другу информацию о транзакциях и новых блоках. Мы уже разбирали, что такое узлы, но вам может быть интересно: как в блокчейн добавляются новые блоки?

Не существует единого источника, который бы говорил пользователям, что делать. Поскольку все узлы имеют одинаковую мощность, необходим механизм, позволяющий справедливо решать, кто может добавлять блоки в блокчейн. Нам нужна система, которая сделает мошенничество дорогостоящим для пользователей, но вознаградит их за честные действия. Любой разумный пользователь захочет действовать экономически выгодно.

Поскольку сеть закрыта, создание блоков должно быть доступно каждому. Протоколы часто обеспечивают это, требуя от пользователя внести некоторую «скин в игру»: он должен подвергнуть риску свои собственные деньги. Это позволит им участвовать в создании блоков, и если они сгенерируют действительный блок, им будет выплачено вознаграждение.

Однако если они попытаются обмануть, остальная часть сети узнает об этом. Любая сделанная ими ставка будет потеряна. Мы называем эти механизмы алгоритмами консенсуса, поскольку они позволяют участникам сети достичь консенсуса относительно того, какой блок следует добавить следующим.

Майнинг (Доказательство работы)

Майнинг на сегодняшний день является наиболее широко используемым алгоритмом консенсуса. В майнинге используется алгоритм Proof of Work (PoW). Это предполагает, что пользователи жертвуют вычислительной мощностью, чтобы попытаться решить головоломку, заданную протоколом.

Головоломка требует от пользователей контролировать транзакции и другую информацию, включенную в блок. Но чтобы хэш считался действительным, он должен быть ниже определенного числа. Поскольку невозможно предсказать, каким будет данный результат, майнеры должны продолжать анализировать слегка измененные данные, пока не найдут правильное решение.

Очевидно, что повторное хеширование данных требует больших вычислительных затрат. В блокчейнах Proof of Work «ставка», которую вносят пользователи, — это деньги, вложенные в компьютеры для майнинга, и электроэнергия, используемая для их питания. Они делают это в надежде получить награду за блок.

Помните, как мы говорили ранее, что обратить хеш практически невозможно, но его легко проверить? Когда майнер отправляет новый блок остальной части сети, все остальные узлы используют его в качестве входных данных для хэш-функции. Им просто нужно запустить его один раз, чтобы убедиться, что блок действителен в соответствии с правилами блокчейна. В противном случае майнер не получит вознаграждения и потратит электроэнергию впустую.

Первым блокчейном Proof of Work был Биткойн. С момента его создания многие другие блокчейны приняли механизм PoW.

Преимущества доказательства работы

• Проверенный и проверенный: на сегодняшний день Proof of Work является наиболее зрелым консенсусным алгоритмом, стоимость которого оценивается в сотни миллиардов долларов.

• Без разрешений: любой может присоединиться к соревнованию по майнингу или просто запустить узел валидатора.

• Децентрализация: майнеры конкурируют друг с другом за производство блоков, а это означает, что мощность хэширования никогда не контролируется одной стороной.

Противопоставление доказательства работы

• Расточительно: майнинг потребляет огромное количество электроэнергии.

• Все более высокие барьеры для входа: чем больше майнеров присоединяются к сети, тем сложнее протоколы майнинга. Чтобы оставаться конкурентоспособными, пользователи должны инвестировать в лучшее оборудование. Это может стоить многим майнерам.

• Атаки 51%: хотя майнинг способствует децентрализации, существует вероятность того, что один майнер получит большую часть мощности хеширования. Если они это сделают, они теоретически могут отменить транзакции и подорвать безопасность блокчейна.

Ставка (Доказательство ставки)

В системах Proof of Work вас мотивируют действовать честно — это деньги, которые вы заплатили за майнинг компьютеров и электроэнергии. Вы не получите окупаемости своих инвестиций, если не будете правильно добывать блоки.

При использовании Proof of Stake (PoS) внешние затраты отсутствуют. Вместо майнеров у нас есть валидаторы, которые предлагают (или «подделывают») блоки. Они могут использовать обычный компьютер для генерации новых блоков, но для получения этой привилегии им придется поставить на кон значительную часть своих средств. Стейкинг осуществляется с использованием заранее определенного количества собственной криптовалюты блокчейна в соответствии с правилами каждого протокола.

В разных реализациях есть разные варианты, но как только валидатор ставит свои единицы, протокол может случайным образом выбирать их для объявления следующего блока. Сделав это правильно, они получат награду. Альтернативно, может быть несколько валидаторов, согласившихся на следующий блок, и вознаграждение распределяется пропорционально ставке, которую каждый отправил.

«Чистые» блокчейны PoS менее распространены, чем DPoS (делегированное доказательство доли), которые требуют, чтобы пользователи голосовали за узлы (свидетели) для проверки блоков для всей сети.

Ethereum, ведущий блокчейн смарт-контрактов, вскоре перейдет на Proof of Stake по мере перехода на ETH 2.0.

Преимущества доказательства доли

• Экологичность: выбросы углекислого газа от PoS составляют часть майнинга PoW. Стейкинг устраняет необходимость в ресурсоемких операциях хеширования.

• Более быстрые транзакции: поскольку нет необходимости тратить дополнительную вычислительную мощность на произвольные головоломки, заданные протоколом, некоторые сторонники PoS утверждают, что это может увеличить пропускную способность транзакций.

• Вознаграждения и проценты за ставку: вместо майнеров вознаграждения за безопасность сети выплачиваются непосредственно держателям токенов. В некоторых случаях PoS позволяет пользователям получать пассивный доход в виде аирдропов или процентов, просто вкладывая свои средства.

Противопоставление доказательства доли

• Относительно непроверенные: протоколы PoS еще не тестировались в больших масштабах. В его реализации или криптоэкономике могут быть некоторые необнаруженные уязвимости.

• Плутократия: Есть опасения, что PoS поощряет экосистему «богатые становятся богаче», поскольку валидаторы с высокими ставками, как правило, получают больше вознаграждений.

• Проблема «ничего не поставлено»: в PoW пользователи могут «ставить» только одну цепочку: они майнят в той цепочке, которая, по их мнению, наиболее вероятна для успеха. Во время хардфорка они не могут делать ставки на несколько монет с одинаковой хэш-мощностью. Однако валидаторы в PoS могут работать в нескольких цепочках с небольшими дополнительными затратами, что может вызвать экономические проблемы.

Другие алгоритмы консенсусаДругие алгоритмы консенсуса

Доказательство работы и Доказательство доли — наиболее распространенные алгоритмы консенсуса, но их гораздо больше. Некоторые из них представляют собой гибриды, сочетающие в себе элементы обеих систем, а другие представляют собой совершенно разные методы.

Мы не будем их здесь освещать, но если вам интересно, прочтите следующие статьи:

• Отложенное доказательство работы

• Разъяснение консенсуса по арендованному доказательству доли

• Доказательство полномочий Explido

• Доказательство сжигания экспликадо

Могу ли я отменить транзакции блокчейна?

Блокчейны по своей сути представляют собой очень надежные базы данных. Его присущие свойства чрезвычайно затрудняют удаление или изменение данных блокчейна после их записи. Когда дело доходит до Биткойна и других крупных сетей, это практически невозможно. Поэтому, когда вы совершаете транзакцию в блокчейне, лучше всего думать о ней как о высеченной на камне навсегда.

Тем не менее, существует множество различных реализаций блокчейна, и самое фундаментальное различие между ними заключается в том, как они достигают консенсуса внутри сети. Это означает, что в некоторых реализациях относительно небольшая группа участников может получить достаточную власть внутри сети для эффективного отмены транзакций. Это особенно беспокоит альткойны, работающие в небольших сетях (с низкими скоростями хэширования из-за низкой конкуренции в майнинге).

Что такое масштабируемость блокчейна?

Масштабируемость блокчейна обычно используется как общий термин для обозначения способности системы блокчейна удовлетворять растущий спрос. Хотя блокчейны обладают желательными свойствами (такими как децентрализация, устойчивость к цензуре, неизменность), за них приходится платить.

В отличие от децентрализованных систем, централизованная база данных может работать со значительно более высокой скоростью и производительностью. Это имеет смысл, поскольку тысячам узлов, разбросанных по всему миру, не требуется синхронизироваться с сетью каждый раз, когда их контент изменяется. Но в случае с блокчейнами это не так. В результате масштабируемость уже много лет является горячо обсуждаемой темой среди разработчиков блокчейнов.

Было предложено или реализовано несколько различных решений для смягчения некоторых недостатков производительности блокчейнов. Однако на данный момент не существует четкого наилучшего подхода. Вероятно, придется опробовать множество различных решений, пока не будет найдено более прямое решение проблемы масштабируемости.

На более широком уровне существует фундаментальный вопрос о масштабируемости: должны ли мы улучшить производительность самого блокчейна (ончейн-масштабирование) или нам следует разрешить выполнение транзакций без раздувания основного блокчейна (оффчейн-масштабирование)?

Для обоих могут быть явные преимущества. Решения по масштабированию внутри цепочки могут уменьшить размеры транзакций или даже просто оптимизировать хранение данных в блоках. С другой стороны, оффчейн-решения включают пакетные транзакции за пределами основного блокчейна и добавляют их только позже. Некоторые из наиболее известных оффчейн-решений называются сайдчейнами и платежными каналами.

Если вы хотите глубже изучить эту тему, прочитайте «Масштабируемость блокчейна: сайдчейны и платежные каналы».

Почему блокчейну необходимо масштабироваться?

Если системы блокчейна хотят конкурировать со своими централизованными аналогами, они должны быть как минимум такими же эффективными, как и они. Однако на самом деле им, вероятно, придется сделать еще больше, чтобы стимулировать разработчиков и пользователей переходить на платформы и приложения на основе блокчейна.

Это означает, что по сравнению с централизованными системами использование блокчейнов должно быть быстрее, дешевле и проще как для разработчиков, так и для пользователей. Это непростая задача, сохраняя при этом определяющие характеристики блокчейнов, которые мы обсуждали выше.

Что такое форк блокчейна?

Как и любое программное обеспечение, блокчейны нуждаются в обновлениях для устранения проблем, добавления новых правил или удаления старых. Поскольку большая часть программного обеспечения блокчейна имеет открытый исходный код, теоретически любой может предлагать новые обновления для добавления в программное обеспечение, управляющее сетью.

Имейте в виду, что блокчейны — это распределенные сети. После обновления программного обеспечения тысячи узлов, разбросанных по всему миру, должны иметь возможность обмениваться данными и развертывать новую версию. Но что произойдет, если участники не смогут договориться о том, какое обновление реализовать? Как правило, не существует организации с установленным потоком решений. Это подводит нас к мягким и хард-форкам.

Мягкие вилки

Если есть общее согласие относительно того, как должно выглядеть обновление, это относительно простой вопрос. В подобном сценарии программное обеспечение обновляется с использованием обратно совместимых изменений, а это означает, что обновленные узлы по-прежнему могут взаимодействовать с узлами, которые не обновлены. Однако на самом деле ожидается, что почти все узлы со временем будут обновляться. Это называется софт-форк.

Хардфорки

Хард-форк сложнее. После внедрения новые правила будут несовместимы со старыми. Следовательно, если узел, на котором выполняются новые правила, попытается взаимодействовать с узлом, на котором выполняются старые правила, они не смогут взаимодействовать. В результате блокчейн разделяется на две части: на одной работает старое программное обеспечение, а на другой реализуются новые правила.

После хард-форка по сути существуют две разные сети, в которых параллельно используются два разных протокола. Стоит отметить, что в момент форка балансы родной единицы блокчейна клонируются из предыдущей сети. Таким образом, если на момент форка у вас был баланс на старой цепочке, у вас будет баланс и на новой.

Дополнительные сведения об этом см. в разделах «Хард-форки» и «софт-форки».

Глава 3. Для чего нужен блокчейн?

Содержание

• Блокчейн для цепочек поставок

• Блокчейн и игровая индустрия

• Блокчейн для здравоохранения

• Денежные переводы с помощью блокчейна

• Блокчейн и цифровая идентификация

• Блокчейн и Интернет вещей (IoT)

• Блокчейн для управления

• Блокчейн для благотворительности

• Блокчейн для спекуляций

• Краудфандинг против блокчейна

• Блокчейн и распределенные файловые системы

Технология блокчейн может использоваться для широкого спектра случаев. Давайте посмотрим на некоторые из них.

Блокчейн для цепочек поставок

Эффективные цепочки поставок лежат в основе многих успешных предприятий и касаются транспортировки товаров от поставщика к потребителю. Координация действий нескольких заинтересованных сторон в конкретной отрасли традиционно была сложной задачей. Однако технология блокчейна может обеспечить новый уровень прозрачности во многих отраслях. Совместимая экосистема цепочки поставок, основанная на неизменяемой базе данных, — это именно то, что нужно многим отраслям, чтобы стать более устойчивыми и надежными.

Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с примерами использования блокчейна: цепочка поставок.

Блокчейн и игровая индустрия

Игровая индустрия стала одной из крупнейших индустрий развлечений в мире и может получить большую выгоду от технологии блокчейна. Как правило, геймеры склонны зависеть от разработчиков игр. В большинстве онлайн-игр игроки вынуждены полагаться на серверное пространство разработчиков и следовать их постоянно меняющимся наборам правил. В этом контексте блокчейн может помочь децентрализовать владение, управление и обслуживание онлайн-игр.

Однако самой большой проблемой может быть то, что элементы игрового процесса не могут существовать вне игр, что исключает возможность фактического владения и вторичного рынка. Выбрав подход, основанный на блокчейне, игры могут стать более устойчивыми в долгосрочной перспективе, а внутриигровые предметы, выпускаемые как крипто-коллекционные предметы, могут получить реальную ценность.

Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с примерами использования блокчейна: игры.

Блокчейн для здравоохранения

Надежное хранение медицинских записей жизненно важно для любой системы здравоохранения, а зависимость от централизованных серверов делает конфиденциальную информацию уязвимой. Прозрачность и безопасность технологии блокчейн делают ее идеальной платформой для хранения медицинских записей.

Криптографически защищая свои записи в блокчейне, пациенты могут сохранять конфиденциальность и делиться своей медицинской информацией с любым медицинским учреждением. Если бы все участники ныне фрагментированной системы здравоохранения могли бы получить доступ к безопасной глобальной базе данных, поток информации между ними был бы намного быстрее.

Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с примерами использования блокчейна: здравоохранение.

Денежные переводы с помощью блокчейна

Отправка денег за границу — это проблема с традиционным банковским обслуживанием. В основном из-за сложной сети посредников, комиссии и сроки расчетов делают использование традиционных банков дорогим и ненадежным для срочных транзакций.

Криптовалюты и блокчейны устраняют эту экосистему посредников и могут обеспечить быстрые и дешевые переводы по всему миру. Хотя блокчейны, несомненно, жертвуют производительностью ради некоторых своих желательных свойств, множество проектов используют эту технологию для обеспечения дешевых, почти мгновенных транзакций.

Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с примерами использования блокчейна: денежные переводы.

Вы думаете о том, чтобы начать работу в мире криптовалют? Купите биткойны на Binance!

Блокчейн и цифровая идентификация

Безопасное управление идентификацией в Интернете срочно нуждается в быстром решении. Огромное количество наших персональных данных хранится на централизованных серверах и анализируется с помощью алгоритмов машинного обучения без нашего ведома и согласия.

Технология блокчейн позволяет пользователям брать на себя ответственность за свои данные и выборочно раскрывать информацию третьим лицам только в случае необходимости. Этот вид криптомагии может обеспечить более плавную работу в Интернете без ущерба для конфиденциальности.

Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с примерами использования блокчейна: цифровая идентификация.

Блокчейн и Интернет вещей (IoT)

К Интернету подключается необычайное количество физических устройств, и это число будет только увеличиваться. Некоторые предполагают, что связь и сотрудничество между этими устройствами могут значительно улучшиться с помощью технологии блокчейн. Автоматизированные межмашинные микроплатежи (M2M) могут создать новую экономику, которая зависит от высокопроизводительного и безопасного решения для баз данных.

Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с примерами использования блокчейна: Интернет вещей (IoT).

Блокчейн для управления

Распределенные сети могут определять и применять свои собственные формы регулирования в виде компьютерного кода. Неудивительно, что у блокчейна есть возможность устранить посредничество в различных процессах управления на местном, национальном или даже международном уровне.

Кроме того, это могло бы решить одну из самых больших проблем, с которыми в настоящее время сталкивается среда разработки с открытым исходным кодом: отсутствие надежного механизма распределения средств. Управление блокчейном гарантирует, что все участники могут участвовать в принятии решений, и обеспечивает прозрачный обзор реализуемой политики.

Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с примерами использования блокчейна: управление.

Блокчейн для благотворительности

Благотворительной деятельности часто мешают ограничения на то, как они могут принимать средства. Еще больше расстраивает то, что конечный пункт назначения пожертвованных средств сложно точно отследить, что, несомненно, отбивает у многих желание поддерживать эти организации.

«Криптофилантропия» означает использование технологии блокчейна для обхода этих ограничений. Опираясь на свойства технологий, обеспечивающие большую прозрачность, глобальное участие и сокращение расходов, новая область стремится максимизировать влияние благотворительной деятельности. Одной из таких организаций является Благотворительный фонд Blockchain.

Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с примерами использования блокчейна: благотворительность.

Блокчейн для спекуляций

Без сомнения, одним из самых популярных применений технологии блокчейн является спекуляция. Беспрепятственные переводы между биржами, торговые решения, не связанные с хранением, и растущая экосистема деривативов делают его идеальным игровым полем для всех типов скальперов.

Благодаря своим присущим свойствам блокчейн является отличным инструментом для тех, кто готов пойти на риск, участвуя в таком классе активов. Некоторые даже думают, что как только технология и окружающее ее регулирование станут зрелыми, глобальные спекулятивные рынки можно будет токенизировать на блокчейне.

Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с примерами использования блокчейна: рынки прогнозов.

Краудфандинг против блокчейна

Краудфандинговые онлайн-платформы уже почти десять лет закладывают основу для одноранговой экономики. Успех этих сайтов показывает, что существует реальный интерес к разработке продуктов, финансируемых за счет краудфандинга. Однако, поскольку эти платформы выступают хранителями средств, они могут брать значительную их часть в качестве комиссий. Кроме того, у каждого будет свой собственный набор правил, облегчающий соглашение между различными участниками.

Технология блокчейн и, в частности, смарт-контракты, могут обеспечить более безопасный и автоматизированный краудфандинг, где условия соглашений определяются в компьютерном коде.

Еще одно применение краудфандинга с использованием блокчейна — это первоначальные предложения монет (ICO) и первоначальные предложения обмена (IEO). При таких продажах токенов инвесторы собирают средства в надежде, что сеть будет успешной в будущем и они получат возврат своих инвестиций.

Блокчейн и распределенные файловые системы

Распределение хранилища файлов через Интернет имеет множество преимуществ по сравнению с традиционными централизованными альтернативами. Большая часть данных, хранящихся в облаке, зависит от централизованных серверов и поставщиков услуг, которые, как правило, более уязвимы для атак и потери данных. В некоторых случаях пользователи также могут столкнуться с проблемами доступности из-за цензуры со стороны централизованных серверов.

С точки зрения пользователя, решения для хранения файлов на блокчейне работают так же, как и другие решения для облачного хранения: вы можете загружать, хранить файлы и получать к ним доступ. Однако то, что происходит на заднем плане, совсем другое.

Когда вы загружаете файл в хранилище блокчейна, он распространяется и реплицируется на нескольких узлах. В некоторых случаях каждый узел будет хранить отдельную часть вашего файла. Они мало что могут сделать с частичными данными, но затем вы можете попросить узлы предоставить каждую часть, чтобы вы могли объединить их для получения всего файла.

Пространство для хранения определяется участниками, которые предоставляют свое хранилище и пропускную способность сети. Обычно эти участники получают финансовые стимулы за предоставление этих ресурсов и подвергаются финансовому наказанию, если они не соблюдают правила или не хранят и не обслуживают файлы.

Вы можете подумать, что этот тип сети похож на Биткойн. Однако в этом случае основной целью сети является не поддержка передачи денежных средств, а скорее обеспечение устойчивого к цензуре децентрализованного хранилища файлов.

Другие протоколы с открытым исходным кодом, такие как Межпланетная файловая система (IPFS), уже прокладывают путь для этой новой, более постоянной и распределенной сети. Хотя IPFS — это одноранговый протокол и сеть, это не совсем блокчейн. Но он применяет некоторые принципы технологии блокчейна для повышения безопасности и эффективности.