Что такое блокчейн? Полное руководство

Содержание

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 P2P-сеть?

• Что представляют ноды на блокчейне?

• Публичные блокчейны против частных

• Как совершаются транзакции?

• Как совершить транзакции с Bitcoin

  • Как снять Bitcoin с Binance

  • Как отправить Bitcoin с Trust Wallet на Electrum

• Кто изобрёл блокчейн?

• Плюсы и минусы блокчейн-технологии

  • Плюсы

  • Минусы

Что такое блокчейн?

Блокчейн – это особый тип базы данных. Возможно, вы также слышали термин "технология распределенного реестра" (или DLT). Во многих случаях они означают одно и то же.

Блокчейн обладает определенными уникальными свойствами. Существуют правила добавления данных и после сохранения данных их практически невозможно изменить или удалить.

Данные со временем добавляются к структурам, которые называются блоками. Каждый блок строится поверх предыдущего и включает фрагмент информации, связанный с предыдущим. Такая система была создана с целью, чтобы любой пользователь, просмотрев крайний блок, легко смог проверить, правильность его порядка. Если пройти весь путь по "цепи", мы добьемся самого первого блока под названием генезис-блок.

Для аналогии допустим, что у вас есть электронная таблица с двумя столбцами. В первую ячейку первой строчки вы помещаете любые данные, которые хотите сохранить.

Данные первой ячейки преобразуются в двухбуквенный идентификатор, который затем будет использоваться как часть следующего ввода. В этом примере двухбуквенный идентификатор KP необходимо использовать для заполнения следующей ячейки во второй строке (defKP). Это означает, что если вы измените первые входные данные (abcAA), вы получите другую комбинацию букв во всех других ячейках.

База данных, где каждая запись связана с последним.

Если посмотреть строку 4, наш последний идентификатор – TH. Помните, как мы говорили, что вы не можете вернуться или удалить записи? Это связано с тем, что в большой системе участников, имеющих тот же набор согласованных данных, вы можете известить всех о том, что уже внесли изменения в таблицу, но большинство может просто проигнорировать вашу попытку изменить всю структуру данных.

Предположим, вы изменили данные в первой ячейке – вы получите другой идентификатор, что означает, что ваш второй блок будет иметь другие данные, что приведет к другому идентификатору в строке 2 и так далее. TH, в сущности, является продуктом всей предварительной информации.

Как соединяются блоки?

То, что мы обсуждали выше с нашими двухбуквенными идентификаторами, является упрощенной аналогией того, как блокчейн использует хэш-функции. Хеширование – это клей, скрепляющий блоки. Оно состоит в том, что мы берём данные любого размера и пропускаем их через математическую функцию, чтобы получить результат (хэш) всегда одинаковой длины.

Хэши, используемые в блокчейнах, интересны тем, что вероятность того, что вы найдете два фрагмента данных, дающих одинаковый результат, астрономически мала. Как и наши идентификаторы выше, любая небольшая модификация входящих данных даст совсем другой выход.

Давайте проиллюстрируем SHA256, функцию, которая широко используется в Bitcoin. Как видите, даже изменения прописных букв достаточно, чтобы полностью зашифровать выход.

Факт того, что нет никаких известных противоречий с SHA256 (т.е. двух разных входных данных, которые дают нам тот же результат), невероятно ценен в контексте блокчейнов. Это означает, что каждый блок может ссылаться на предыдущий, включая его хэш, и любая попытка редактирования более старых блоков сразу станет очевидной.

Каждый блок содержит отпечаток предыдущего.

Блокчейны и децентрализация

Мы объяснили базовую блокчейную структуру. Но когда вы слышите, как люди говорят о блокчейн-технологии, они, скорее всего, говорят не только о самой базе данных, но и об экосистемах, построенных вокруг блокчейнов.

Как автономные структуры данных, блокчейны действительно полезны только в нишевых приложениях. Что становится интересным, это когда мы используем их как инструменты для координации между собой. В сочетании с другими технологиями и теорией игр блокчейн может действовать как распределенный реестр, который никем не контролируется.

Это означает, что никто не имеет права редактировать записи вне правил системы (подробнее о правилах чуть позже). В этом смысле можно утверждать, что реестр одновременно принадлежит всем: участники придут к согласию о том, как он выглядит в любой момент.

Проблема византийских генералов

Настоящей проблемой, стоящей на пути системы, подобной описанной выше, является так называемая проблема византийских генералов. Изобретенная в 1980-х, она описывает дилемму, в которой изолированные участники должны общаться, чтобы координировать свои действия. Эта дилемма включает несколько армейских генералов, которые окружают город и решают атаковать ли его. Генералы могут общаться только через посланника.

Каждый должен решить, атаковать или отступить. Неважно, атакуют ли они или отступают, главное, чтобы все генералы пришли к единому решению. Если они решат атаковать, они добьются успеха только в том случае, если отправятся одновременно. Итак, как мы можем гарантировать, что они смогут это осуществить?

Конечно, они могли общаться через посланника. Но что, если посланник был перехвачен и изменен сообщение с "мы атакуем на рассвете", на "мы атакуем сегодня ночью"? Что, если один из генералов умышленно вводит в заблуждение других, чтобы они были побеждены?

Все генералы успешно атакуют (слева). Когда один отступает, другие атакуют, они терпят поражение (справа).

Нам нужна стратегия, при которой может быть достигнут консенсус, даже если участники станут злоумышленниками или сообщения будут перехвачены. Неспособность поддерживать базу данных не является жизненно важной ситуацией, как нападение на город без подкрепления, но действует тот же принцип. Если некому следить за блокчейном и давать пользователям "правильную" информацию, то пользователи должны иметь возможность общаться между собой.

Чтобы преодолеть потенциальный сбой одного (или нескольких) пользователей, блокчейн-механизмы должны тщательно спроектироваться, чтобы быть устойчивыми к таким сбоям. Система, которая может добиться этого, называется "Консенсусом византийских генералов". Как мы скоро увидим, алгоритмы консенсуса используются для обеспечения соблюдения всеобъемлющих правил.

Почему блокчейны должны быть децентрализованы?

Конечно, вы можете управлять блокчейном самостоятельно. Но в результате вы получите базу данных, которая будет неловкой по сравнению с лучшими альтернативами. Его реальный потенциал можно использовать в децентрализованной среде, то есть в такой, где все пользователи равны. Таким образом, блокчейн не может быть удален или захвачен злоумышленниками. Это единственный источник правды, который может увидеть каждый.

Что такое P2P-сеть?

P2P-сеть (Peer-to-peer) – это уровень пользователей (или генералов в нашем предыдущем примере). Здесь нет администратора, поэтому вместо того, чтобы звонить по телефону на центральный сервер в любое время, когда пользователь хочет обменяться информацией с другим пользователем, он посылает ее напрямую своим коллегам.

Рассмотрим график ниже. Слева расположена централизованная структура, в которой участнику A необходимо отправить сообщение через сервер, чтобы передать его участнику F. Однако справа все участники подключены напрямую, без посредника.

Централизованная сеть (слева) и децентрализованная (справа).

Обычно на сервере хранится вся необходимая пользователям информация. Когда вы получаете доступ к Binance Academy, вы просите ее серверы предоставить вам все статьи. Если веб-сайт отключится, вы не сможете их увидеть. Однако, если бы вы скачали весь контент, вы смогли бы открыть его на своем компьютере, не отправляя запрос в Binance Academy.

По сути это то, что каждый пользователь делает с блокчейном: вся база данных хранится на их компьютере. Если кто-то покинет сеть, остальные пользователи по-прежнему смогут получить доступ к блокчейну и обмениваться информацией друг с другом. Когда в цепь добавляется новый блок, данные распространяются по сети, чтобы каждый мог обновить свою собственную копию реестра.

Обязательно ознакомьтесь с Пояснением P2P-сетей для более подробного ознакомления с этим типом сетей.

Что представляют ноды на блокчейне?

Ноды – просто то, что мы называем машинами, подключенными к сети. Ноды сохраняют копии блокчейна и обмениваются информацией с другими машинами. Пользователям не нужно обрабатывать эти процессы вручную. Как правило, все, что им нужно сделать, это загрузить и запустить программное обеспечение блокчейна, а все остальное будет сделано автоматически.

Выше описано, что такое нода, но это определение может также относиться к другим пользователям, которые каким-либо образом взаимодействуют с сетью. Например, в криптовалюте простое приложение кошелька на вашем телефоне называется упрощенной нодой.

Публичные блокчейны против частных

Как вы, возможно, знаете, Bitcoin заложил основу для блокчейной индустрии, которая превратилась в то, чем она является сегодня. С тех пор, как Bitcoin начал позиционировать себя как реальный финансовый актив, новаторы начали задумываться о потенциале базовой технологии в других областях. Это привело к исследованию блокчейна для бесчисленных вариантов использования вне финансов.

Bitcoin – это то, что мы называем публичным блокчейном. Это означает, что любой может просматривать транзакции в нем, и все, что нужно для подключения, это подключение к интернету и необходимое программное обеспечение. Поскольку других требований для участия нет, мы можем называть это инклюзивной средой (без разрешений).

Напротив, есть другие типы блокчейнов, которые именуют частными блокчейнами. Эти системы устанавливают правила, касающиеся того, кто может видеть блокчейн и взаимодействовать с ним. Таким образом мы называем их эксклюзивной средой. Хотя поначалу частные блокчейны могут показаться лишними, они действительно имеют несколько важных применений – в основном в корпоративных условиях.

Дополнительную информацию на эту тему вы можете просмотреть в этой статье "В чем разница между публичными, частными и консорциумными блокчейнами?"

Хотите начать торговать криптовалютой? Купите Bitcoin на Binance!

Как совершаются транзакции?

Если Алиса хочет заплатить Бобу посредством банковского перевода, она сообщает свой банк. Давайте для простоты предположим, что обе стороны используют один и тот же банк. Банк проверяет, есть ли у Алисы средства для выполнения транзакции, прежде чем обновлять свою базу данных (например, -$50 для Алисы, +$50 для Боба).

Это не сильно отличается от того, что происходит с блокчейном. Это ведь тоже база данных. Ключевое отличие состоит в том, что нет ни одной стороны, которая выполняет проверки и обновляет баланс. Это должны делать все ноды.

Если Алиса хочет отправить 5 BTC Бобу, она передает сообщение об этом сети. Оно не будет добавлено в блокчейн сразу – его увидят ноды, но для того чтобы транзакция была подтверждена, должны быть выполнены другие действия. Просмотрите статью "Как блоки добавляются в блокчейн?"

Как только эта транзакция будет добавлена ​​в блокчейн, все ноды увидят, что она была совершена. Они обновят свою копию блокчейна, чтобы отобразить ее. Теперь Алиса не может отправить те же 5 BTC Кэрол (двойные расходы), потому что сеть знает, что она уже потратила их в более ранней транзакции.

Нет концепции имен пользователей и паролей – криптография с публичным ключом используется для подтверждения права собственности на средства. Прежде всего, чтобы получить средства, Бобу нужно сгенерировать приватный ключ. Это просто очень длинное случайное количество символов, которое практически невозможно угадать никому, даже располагая сотнями лет. Но если он расскажет кому свой частный ключ, то эти пользователи смогут доказать право собственности на его средства (и, следовательно, Боб их потратит). Поэтому важно, чтобы он держал его в секрете.

Однако Боб может получить публичный ключ из своего приватного. Затем он может передать публичный ключ любому, потому что практически невозможно перепроектировать его, чтобы получить частный ключ. В большинстве случаев он выполнит другую операцию (например, хеширование) с публичным ключом, чтобы получить публичные адреса.

Он даст Алисе публичный адрес, чтобы она знала, куда отправлять деньги. Она создает транзакцию, в которой говорится: перечислите эти средства в этот публичный адрес. Затем, чтобы доказать сети, что она не пытается потратить чужие средства, Алиса генерирует цифровую подпись, используя свой приватный ключ. Кто угодно может взять подписанное Алисой сообщение, сравнить его с ее публичным ключом и уверенно сказать, что она имеет право отправить эти средства Бобу.

Как совершить транзакции с Bitcoin

Чтобы проиллюстрировать, как вы можете совершать Bitcoin транзакции, давайте представим два разных сценария. Первый состоит в том, что вы снимаете Bitcoin из Binance, а второй в отправке средств с вашего TrustWallet на ваш кошелек Electrum.

Как снять Bitcoin с Binance

1. Войдите в свой аккаунт Binance. Если у вас еще нет BTC, ознакомьтесь с нашим руководством "Как купить BTC".

2. Наведите курсор на "Кошелек" и выберите "Спотовой кошелек".

3. Нажмите кнопку "Снятие" на боковой панели слева.

4. Выберите монету, которую вы хотите вывести, в этом случае BTC.

5. Скопируйте адрес, на который вы хотите снять свои Bitcoin, и вставьте адрес BTC адреса получателя.

6. Укажите сумму, которую вы хотите снять.

7. Щелкните "Отправить".

8. Вскоре вы получите электронное письмо с подтверждением. Внимательно проверьте правильность адреса. Если все верно, подтвердите транзакцию в электронном письме.

9. Подождите, пока транзакция пройдет на блокчейне. Вы можете отслеживать ее статус на вкладке История депозитов и снятия или с помощью Block Explorer.

Как отправить Bitcoin с Trust Wallet на Electrum

В этом примере мы отправим BTC из Trust Wallet на Electrum.

1. Откройте приложение Trust Wallet.

2. Нажмите на свой Bitcoin аккаунт.

3. Щелкните "Send".

4. Откройте кошелек Electrum.

5. Перейдите на вкладку Receive в Electrum и скопируйте адрес.

Кроме того, вы можете вернуться к Trust Wallet и нажать значок [–], чтобы отсканировать QR-код, ведущий к вашему адресу Electrum.

6. Вставьте ваш Bitcoin-адрес в поле "Recipient Address" в Trust Wallet.

7. Укажите сумму.

8. Если все правильно, подтвердите транзакцию.

9. Все готово! Подождите, пока ваша транзакция не будет подтверждена в блокчейне. Вы можете следить за ее статусом, скопировав свой адрес в Block Explorer.

Хотите начать торговать криптовалютой? Купите Bitcoin на Binance!

Кто изобрёл блокчейн?

Блокчейн-технология была создана в 2009 году с запуском Bitcoin – первого и популярного блокчейна. Однако его создатель под псевдонимом Сатоши Накамото черпал вдохновение из более ранних технологий и предложений.

Блокчейны широко используют хэш-функции и криптографию, существовавшие за десятилетие до выпуска Bitcoin. Интересно, что блокчейн структуру можно было проследить в начале 1990-х годов, хотя она просто использовалась для временных меток документов, чтобы их нельзя было изменить позже.

Для получения подробной информации, пожалуйста, просмотрите статью "История блокчейна".

Плюсы и минусы блокчейн-технологии

Правильно спроектированные блокчейны решают проблему, с которой сталкиваются заинтересованные стороны в ряде отраслей, от финансов до сельского хозяйства. Распределенная сеть имеет множество преимуществ по сравнению с традиционной моделью клиент-сервер. Но также есть некоторые недостатки.

Плюсы

Одно из непосредственных преимуществ, указанных в Bitcoin whitepaper, заключается в том, что платежи могут передаваться без посредника. Следующие блокчейны пошли еще дальше, позволяя пользователям отправлять все виды информации. Устранение контрагентов означает меньший риск для привлеченных пользователей и приводит к более низким комиссиям, поскольку посредник не получает долю.

Как мы упоминали ранее, публичная блокчейн-сеть также инклюзивна – здесь нет барьера для входа, поскольку отсутствует регулирующий орган. Если потенциальный пользователь может подключиться к Интернету, он сможет взаимодействовать с другими сетевыми нодами.

Многие утверждают, что важнейшим качеством блокчейнов является высокий уровень устойчивости к цензуре. Чтобы вывести из строя централизованную службу, все, что нужно сделать злоумышленнику, это атаковать сервер. Но в P2P-сети любая нода работает как отдельный сервер.

Такая система, как Bitcoin, имеет более 10 000 видимых нод, разбросанных по всему миру, что делает невозможным компрометацию сети даже для злоумышленника с хорошими ресурсами. Следует отметить, что существует множество скрытых нод, которые не видны для более широкой сети.

Но есть некие поверхностные достоинства. Существует множество конкретных вариантов использования, которые могут быть реализованы в блокчейнах. Более подробно об этом вы можете узнать в этой статье "Как используется блокчейн?"

Минусы

Блокчейны не панацея от всех проблем. Оптимизированные для преимуществ, описанных в предыдущей главе, им не хватает развития в других областях. Наиболее очевидным препятствием для массового внедрения блокчейнов есть то, что они не очень масштабируются.

Это действительность для любой распределенной сети. Поскольку все участники должны синхронизироваться, новая информация не может быть добавлена ​​достаточно быстро, поскольку ноды не поспевают за ней. Поэтому разработчики обычно намеренно ограничивают скорость обновления блокчейна, чтобы система оставалась децентрализованной.

Для пользователей сети это может проявляться в длительных периодах ожидания, если слишком многие пытаются совершить транзакции. Блоки могут содержать ограниченный объем данных и не добавляются в цепь мгновенно. Если транзакций больше, чем может поместиться в блоке, какие-либо дополнительные должны ждать следующего блока.

Еще один возможный недостаток децентрализованных блокчейн-систем состоит в том, что их нелегко обновить. Если вы создаете собственное программное обеспечение, вы можете добавлять новые функции по своему усмотрению. Вам не нужно работать с другими или спрашивать разрешения на внесение изменений.

В среде с миллионами пользователей вносить изменения гораздо сложнее. Вы можете изменить некоторые параметры программного обеспечения вашей ноды, но в конечном итоге вы окажетесь отделенным от сети. Если модифицированное программное обеспечение несовместимо с другими нодами, они распознают это и откажутся взаимодействовать с вашей нодой.

Предположим, вы хотите изменить правило о том, сколь большими могут быть блоки (с 1 МБ до 2 МБ). Вы можете попытаться отправить блок нодам, к которым вы подключены, но они имеют правило "не принимать блоки размером более 1 МБ". Если они получат больше блока, они не будут включать его в свою копию блокчейна.

Единственный способ протолкнуть изменения – заставить их принять большую часть экосистемы. Могут пройти месяцы или годы интенсивных обсуждений на форумах, прежде чем можно будет скоординировать изменения в основных блокчейнах. Просмотрите статью, ""Хард-форки и софт-форки для получения подробной информации.

Раздел 2 – Как работает блокчейн?

Содержание

• Как добавляются блоки в блокчейн?

• Майнинг (Proof of Work)

  • Плюсы Proof of Work

  • Минусы Proof of Work

• Стейкинг (Proof of Stake)

  • Плюсы Proof of Stake

  • Минусы Proof of Stake

• Другие алгоритмы консенсуса

• Возможно ли отменить транзакцию Bitcoin?

• Что такое масштабируемость блокчейна?

• Почему блокчейн нуждается в масштабировании?

• Что такое форк блокчейна?

  • Софт-форк

  • Хард-форк

Как добавляются блоки в блокчейн?

Сейчас мы о многом рассказали. Мы знаем, что ноды взаимосвязаны и сохраняют копии блокчейна. Они передают друг другу информацию о транзакциях и новых блоках. Мы уже обсуждали, что такое ноды, но вам может быть интересно, как новые блоки прилагаются к блокчейну?

Нет единственного источника, который бы сообщал пользователям, что следует делать. Поскольку все ноды обладают равной мощностью, нужен механизм справедливого решения о том, кто может добавлять блоки в блокчейн. Нам нужна система, которая делает обман пользователей дорогим, но вознаграждает их за честные действия. Любой умный пользователь захочет действовать экономически выгодно для себя.

Поскольку сеть инклюзивная, создание блоков должно быть доступно всем. Протоколы часто обеспечивают это, требуя от пользователя осуществить свой вклад в игру, то есть предполагает некоторый риск. Это позволит им участвовать в создании блока, и если они создадут действительный блок, им будет выплачено вознаграждение.

Однако если они попытаются обмануть систему, остальные сети узнают об этом. Какая бы доля майнер не предоставила для сети, она будет потеряна. Мы называем эти механизмы алгоритмами консенсуса, потому что они позволяют участникам сети достичь консенсуса по поводу того, какой блок следует добавить следующим.

Майнинг (Proof of Work)

Майнинг на сегодняшний день является самым популярным алгоритмом консенсуса. В майнинге используется алгоритм Proof of Work (PoW). Это предполагает, что пользователи жертвуют вычислительные мощности, чтобы попытаться решить задачу, изложенную в протоколе.

Головоломка требует, чтобы пользователи хешировали транзакции и другую информацию, включенную в блок. Но чтобы хеш считался действительным, он должен быть меньше определенного количества. Поскольку невозможно предположить, каким будет тот или иной выход, майнеры должны хешировать слегка измененные данные, пока не найдут правильное решение.

Очевидно, что многократное хеширование данных требует больших вычислительных ресурсов. В блокчейнах Proof of Work, часть, которую выдвигают пользователи, есть деньги, инвестированные в приобретение майнинга устройств и электроэнергию, используемую для их питания. Они делают это в надежде получить вознаграждение за блок.

Помните, как мы упоминали о том, что первоначальное значение из хеша практически невозможно получить, но легко ли проверить его правильность? Когда майнер отправляет новый блок в остальную сеть, все остальные ноды используют его как входные данные для хэш-функции. Им просто нужно пропустить его хэш через функцию, чтобы убедиться, что блок действителен и получен в соответствии со всеми правилами блокчейна. Если это не так, майнер не получает вознаграждение и будет тратить электроэнергию.

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

Плюсы Proof of Work

• Надежность. На сегодняшний день Proof of Work является наиболее зрелым алгоритмом консенсуса, обеспечивающим безопасность сотен миллиардов долларов.

• Инклюзивность. Кто угодно может присоединиться к майнингу или просто запустить валидирующую ноду.

• Децентрализация. Майнеры конкурируют друг с другом за производство блоков, а это значит, что хэш-мощность никогда не контролируется одной стороной.

Минусы Proof of Work

• Высокая цена обслуживания. Майнинг потребляет огромное количество электроэнергии.

• Высокий барьер для входа. По мере того, как все больше майнеров подключаются к сети, протоколы усложняют задачу майнинга. Чтобы оставаться конкурентоспособными, пользователи должны инвестировать в лучшее оборудование. Это может остановить многих майнеров.

• Атака – 51%. Хотя майнинг способствует децентрализации, существует вероятность того, что один майнер получит большую часть хэш-мощности. Если он это сделают, то теоретически сможет отменить транзакции и взорвать блокчейную безопасность.

Стейкинг (Proof of Stake)

В системах Proof of Work то, что побуждает вас действовать честно, это деньги, которые вы заплатили за компьютеры для майнинга и электричества. Вы не получите возврата своих инвестиций, если не будете правильно мелькнуть блоки.

С Proof of Stake (PoS) внешние издержки отсутствуют. Вместо майнеров у нас есть валидаторы, предлагающие блоки. Они могут использовать обычный компьютер для создания новых блоков, но они должны поставить на карту значительную часть своих средств, чтобы получить эту привилегию. Стейкинг осуществляется с заранее определенной суммой нативной криптовалюты блокчейна в соответствии с правилами каждого протокола.

Различные реализации имеют разные вариации, но как только валидатор запускает стэйкинг своих единиц, он может быть случайно выбранным протоколом для объявления следующего блока. При правильном выполнении они получат вознаграждение. В качестве альтернативы может быть несколько валидаторов, которые договариваются о следующем блоке, и вознаграждение распределяется пропорционально средствам в стейкинге каждого из них.

"Чистые" блокчейны PoS менее распространены, чем блокчейны DPoS (Delegated Proof of Stake), требующие, чтобы пользователи голосовали за ноды (свидетели) для проверки блоков всей сети.

Ethereum, ведущий блокчейн смарт-контрактов, скоро перейдет на Proof of Stake при переходе на ETH 2.0.

Плюсы Proof of Stake

• Экологичность – по сравнению с майнингом на PoW, углеродный след от PoS крайне незначителен. Стейкинг устраняет необходимость ресурсоемких операций по хешированию данных.

• Быстрые транзакции. Поскольку нет необходимости тратить дополнительную вычислительную мощность на произвольные задачи, заданные протоколом, некоторые сторонники PoS утверждают, что это может увеличить пропускную способность транзакций.

• Вознаграждения за стейкинг и проценты. Вознаграждение за безопасность сети выплачивается напрямую владельцам токенов, а не майнерам. В некоторых случаях PoS позволяет пользователям получать пассивный доход в виде аирдропов или процентов, просто совершая стейкинг своих средств.

Минусы Proof of Stake

• Протестирован не в полной мере. Протоколы PoS еще предстоят пройти тестирование в больших масштабах. В его реализации или криптоэкономике могут быть какие-то невыявленные уязвимости.

• Плутократия. Есть опасения, что PoS системы являются экосистемой в виде: "богатые становятся еще богаче", поскольку валидаторы с большей долей активов, как правило, получают больше вознаграждений.

• Ничто не поставлено на карту. В случае с PoW пользователи могут "делать ставку" только на одну цепь, которая, по их мнению, наиболее успешна. Во время хардфорка они не могут делать ставки на несколько монет с одинаковой хеш мощностью. Однако валидаторы в PoS могут работать с несколькими цепями с небольшими дополнительными затратами, что может вызвать экономические проблемы.

Другие алгоритмы консенсуса

Proof of Work и Proof of Stake являются наиболее распространенными алгоритмами консенсуса, но их гораздо больше. Некоторые из них являются гибридными и объединяют в себе элементы обеих систем, в то время как другие используют совершенно другие способы.

Мы не будем подробно рассматривать их, но если вам интересно, ознакомьтесь со следующими статьями:

• Объяснение Delayed Proof of Work

• Объяснение Leased Proof of Stake Consensus

• Объяснение Proof of Authority

• Объяснение Proof of Burn

Возможно ли отменить транзакцию Bitcoin?

Блокчейны по своей природе являются очень надежными базами данных. Их неотъемлемые свойства чрезвычайно затрудняют удаление или изменение блокчейных данных после того, как они были записаны. Когда дело доходит до Bitcoin и других крупных сетей, это практически невозможно. Итак, когда вы совершаете транзакцию на блокчейне, ее вернуть уже невозможно.

При этом существует множество различных реализаций блокчейна, и фундаментальная разница между ними состоит в том, как они достигают консенсуса в сети. Это означает, что в некоторых реализациях относительно небольшая группа участников может получить достаточные власти в сети для эффективного возврата транзакций. Это особенно касается альтокинов, работающих в небольших сетях (с низкими хешрейтами из-за слабой конкуренции майнинга).

Что такое масштабируемость блокчейна?

Масштабируемость блокчейна обычно используется как общий термин для обозначения способности блокчейн-системы удовлетворять растущий спрос. Несмотря на то, что блокчейны обладают желаемыми свойствами (такие как децентрализация, стойкость к цензуре, неизменность), за них приходится платить.

В отличие от децентрализованных систем централизованная база данных может работать с более высокой скоростью и пропускной способностью. Это имеет смысл, поскольку нет необходимости, чтобы тысячи нод, разбросанных по всему миру, синхронизировались с сетью при каждом изменении содержимого. Но это не относится к блокчейнам. В результате, масштабирование уже много лет является предметом ожесточенных споров среди разработчиков блокчейнов.

Был предложен или реализован ряд различных решений для смягчения некоторых недостатков производительности блокчейнов. Однако на данный момент не существует четкого наилучшего подхода. Вероятно, нужно испытать множество различных решений, пока не будут найдены более простые ответы на проблему масштабируемости.

На более широком уровне возникает фундаментальный вопрос, касающийся масштабируемости: должны ли мы улучшить производительность самого блокчейна (он-чейн масштабирования) или разрешить выполнение транзакций без раздувания основного блокчейна (оф-чейн масштабирования)?

У обоих могут быть очевидные преимущества. Решения для он-чейн масштабирования могут заключаться в уменьшении размера транзакций или даже в оптимизации хранения данных в блоках. С другой стороны, оф-чейн решения включают пакетную обработку транзакций вне основного блокчейна и добавление их позже. Некоторые из наиболее известных офф-чейн решений называются сайд-чейнами и платежными каналами.

Если вы хотите глубже погрузиться в эту тему, прочтите статью "Масштабованность блокчейна – сайд-чейны и платежные каналы".

Почему блокчейн нуждается в масштабировании?

Если блокчейн системы должны конкурировать со своими централизованными аналогами, они должны быть как минимум такими же производительными, как последние. Однако на самом деле им, вероятно, придется работать еще лучше, чтобы стимулировать разработчиков и пользователей к переходу на платформы и приложения на основе блокчейна.

Это означает, что по сравнению с централизованными системами использование блокчейнов должно быть более быстрым, более дешевым и более простым как для разработчиков, так и для пользователей. Этого нелегко достичь, сохраняя основные характеристики ранее обсуждаемых блокчейнов.

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 для 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 нод, разбросанных по всему миру, должны иметь возможность обмениваться данными и внедрять новую версию. Но что произойдет, если участники не смогут договориться о том, какое обновление ввести? Обычно нет организации с отлаженной процедурой принятия решений. Это приводит к софт-форку и хард-форку.

Софт-форк

Если есть общее соглашение о том, как выглядеть обновление, это довольно простой вопрос. В таком сценарии программное обеспечение обновляется с изменениями, совместимыми с предыдущими версиями, что означает, что обновленные ноды по-прежнему могут взаимодействовать с необновленными нодами. Однако на самом деле ожидается, что почти все ноды обновятся. Это называется софт-форком.

Хард-форк

С хард-форком будет посложнее. После внедрения новые правила будут несовместимы со старыми правилами. Таким образом, если ноды, на которых работают новые правила, постараются взаимодействовать с нодами, на которых работают старые правила, это будет невозможно. В результате блокчейн разбивается на две части – в одной работает старое программное обеспечение, в другой – новые правила.

После хард-форка, по сути, существуют две разные сети, параллельно использующие два разных протокола. На момент форки, балансы нативной блокчейной единицы клонируются из старой сети. Таким образом, если у вас был баланс в старой сети на момент форки, у вас также будет баланс и в новой.

Просмотрите статью "Хард-форки и софт-форки" для получения подробной информации.

Глава 3. Как используется блокчейн?

Содержание

• Блокчейн для цепей снабжения

• Блокчейн и игровая индустрия

• Блокчейн для здравоохранения

• Блокчейн переводы

• Блокчейн и цифровая идентичность

• Блокчейн и интернет вещей (IoT)

• Блокчейн для управления

• Блокчейн для благотворительности

• Блокчейн для спекуляций

• Краудфандинг на блокчейне

• Блокчейн и распределенные файловые системы

Блокчейн технология может иметь широкий спектр вариантов использования. Давайте пройдемся по некоторым из них.

Блокчейн для цепей снабжения

Эффективные цепи снабжения лежат в основе многих успешных бизнесов и связаны с перемещением товаров от поставщика к потребителю. Координация нескольких заинтересованных сторон в этой области традиционно оказывалась сложной задачей. Однако блокчейн-технология может обеспечить новый уровень прозрачности во многих отраслях. Функциональная экосистема цепи снабжения, вращающаяся вокруг неизменной базы данных – это именно то, что нужно многим отраслям, чтобы стать более надежными.

Если вы хотите узнать больше, прочтите статью "Варианты использования блокчейна: Цепи поставки".

Блокчейн и игровая индустрия

Игровая индустрия стала одной из самых больших индустрий развлечений в мире, и блокчейн-технология может принести ей большую пользу. Как правило, геймеры находятся у власти разработчиков игр. В большинстве онлайн-игр геймеры вынуждены полагаться на серверное пространство разработчиков и следовать их постоянно меняющимся наборам правил. В этом контексте блокчейн может помочь децентрализовать власть, управление и обслуживание онлайн-игр.

Однако наибольшей проблемой может быть то, что игровые предметы не могут существовать вне игр, что исключает шансы на реальное владение и существование вторичных рынков. Используя подход, основанный на блокчейне, игры могут стать более устойчивыми в долгосрочной перспективе, а внутриигровые предметы, выпущенные как предметы криптоколекционирования, могли бы получить реальную ценность.

Если вы хотите узнать больше, прочтите статью "Варианты использования блокчейна: Игры."

Блокчейн для здравоохранения

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

Криптографически защищая записи в блокчейне, пациенты могут сохранять свою конфиденциальность, имея возможность делиться своей медицинской информацией с любым медицинским учреждением. Если бы все участники нынешней фрагментированной системы здравоохранения могли подключиться к защищенной глобальной базе данных, поток информации между ними был бы более быстрым.

Если вы хотите узнать больше, прочтите статью "Варианты использования блокчейна: Здравоохранение".

Блокчейн предания

Отправка денег на международном уровне является проблемой с традиционными банковскими услугами. Преимущественно через запутанную сеть 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 дешевые и быстрые переводы по всему миру. В то время как блокчейны, безусловно, жертвуют производительностью ради некоторых своих желаемых свойств, ряд проектов используют эту технологию для обеспечения дешевых и почти мгновенных транзакций.

Если вы хотите узнать больше, прочтите статью "Варианты использования блокчейна: переводы."

Хотите начать торговать криптовалютой? Купите Bitcoin на Binance!

Блокчейн и цифровая идентичность

Безопасное управление идентификацией в интернете остро нуждается в быстром решении. Чрезвычайный объем личных данных хранится на централизованных серверах и анализируется алгоритмами машинного обучения без нашего ведома или согласия.

Блокчейн-технология позволяет пользователям брать на себя ответственность за свои данные и избирательно раскрывать информацию третьим лицам только когда это необходимо. Этот тип криптографической магии может обеспечить более плавную работу в Интернете без ущерба для конфиденциальности.

Если вы хотите узнать больше, прочтите статью "Варианты использования блокчейна: Цифровая идентификация".

Блокчейн и интернет вещей (IoT)

К интернету подключается невероятное количество физических устройств, и это число будет только увеличиваться. Некоторые предполагают, что связь и сотрудничество между этими устройствами могут быть значительно улучшены с помощью блокчейн технологии. Автоматизированные микроплатежи между машинами (M2M) могут создать новую экономику, зависящую от безопасного решения для базы данных с высокой пропускной способностью.

Если вы хотите узнать больше, прочтите статью "Варианты использования блокчейна: Интернет вещей".

Блокчейн для управления

Сетевые разделения могут определять и применять собственные формы регулирования в виде компьютерного кода. Поэтому неудивительно, что блокчейн может иметь шанс избавиться от посредников в различных процессах управления на местном, национальном или даже международном уровне.

Более того, это может решить одну из самых больших проблем, с которыми сейчас сталкиваются среды разработки с открытым кодом – отсутствие надежного механизма распределения финансирования. Управление блокчейном гарантирует, что все участники могут участвовать в принятии решений и обеспечивает прозрачный обзор того, какие политики реализуются.

Если вы хотите узнать больше, прочтите статью "Варианты использования блокчейна: управление".

Блокчейн для благотворительности

Благотворительным организациям часто мешают ограничения по поводу того, как они могут принимать средства. Еще досадно, что конечный пункт назначения пожертвованных средств трудно точно отследить, что, несомненно, отпугивает многих поддерживать эти организации.

"Криптофилантропия" занимается использованием блокчейн-технологии для обхода этих ограничений. Опираясь на неотъемлемые свойства технологии, обеспечивающей большую прозрачность, глобальное участие и сокращение затрат, новая отрасль стремится максимизировать влияние благотворительных организаций. Одной из таких организаций есть Благотворительный блокчейн-фонд.

Если вы хотите узнать больше, прочтите статью "Варианты использования блокчейна: Благотворительность".

Блокчейн для спекуляций

Бесспорно, одним из самых популярных применений блокчейн-технологии есть спекуляции. Беспроблемные переводы между биржами, торговые некастодиальные решения и растущая экосистема деривативных продуктов делают его идеальным полем для всех типов спекулянтов.

Благодаря своим неотъемлемым свойствам блокчейн является отличным инструментом для тех, кто готов рискнуть, используя такой класс активов. Некоторые поклонники даже считают, что как только технология и соответствующее регулирование созреют, все глобальные спекулятивные рынки смогут быть токенизированы на блокчейне.

Если вы хотите узнать больше, прочтите статью "Варианты использования блокчейна: Рынки предсказаний".

Краудфандинг на блокчейне

Онлайн-платформы краудфандинга уже около десятилетия закладывают основу для P2P-экономики. Успех этих сайтов показывает, что существует реальный интерес к краудфандинговой разработке продуктов. Однако эти платформы выступают как хранители средств, они могут получать значительную их часть как комиссии. Кроме того, у каждого из них будет свой собственный набор правил для облегчения соглашения между разными участниками.

Блокчейн технология, а точнее, смарт-контракты могут предоставить более безопасный автоматизированный краудфандинг, когда условия сделок определяются в компьютерном коде.

Еще одним применением краудфандинга с использованием блокчейна является первичное предложение монет и первичное биржевое предложение (IEO). В подобных распродажах токенов инвесторы собирают средства, надеясь, что сеть будет успешной в будущем, и они получат прибыль от своих инвестиций.

Блокчейн и распределенные файловые системы

Распределенные хранилища файлов в интернете обладают многими преимуществами по сравнению с традиционными централизованными альтернативами. Большинство 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 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 и получать доступ к файлам. Однако то, что происходит на заднем плане, совсем другое.

Когда вы загружаете файл в блокчейн-хранилище, он распределяется и дублируется среди нескольких нод. В некоторых случаях каждая нода будет хранить разные части вашего файла. В свою очередь, ноды ничего не смогут сделать с этими частями данных, но в дальнейшем вы можете запросить у них предоставить вам каждую из этих частей, чтобы скомбинировать их и получить полный файл обратно.

Пространство для хранения поступает от участников, предоставляющих свое хранилище и пропускную способность сети. Как правило, эти участники экономически мотивированы предоставлять эти ресурсы и наказываются, если они не соблюдают правила или не сохраняют и не обслуживают файлы.

Вы можете думать об этом типе сети как о Bitcoin. Однако в этом случае основная цель сети заключается не в поддержке денежных переводов, а в обеспечении децентрализованного хранения файлов, защищенных от цензуры.

Другие протоколы с открытым исходным кодом, такие как InterPlanetary File System (IPFS) уже прокладывают путь для этой новой, постоянной и распределенной веб-технологии. Хотя IPFS – это протокол и Р2Р-сеть, это не совсем блокчейн. Но он применяет некоторые принципы блокчейн технологии для повышения безопасности и эффективности.