Что такое блокчейн?

“Блокчейн – это вечный цифровой распределённый журнал экономических транзакций, который может быть запрограммирован для записи не только финансовых операций, но и практически всего, что имеет ценность“, – Дон и Алекс Тэпскотт (Don & Alex Tapscott), авторы “Революция блокчейна” (2016 г).

В настоящее время блокчейн из новинки в технологичном мире превратился в механизм, которым пользуются крупные финансовые организации, корпорации и государственные учреждения. Многие банки и организации постепенно начинают тестировать блокчейн для осуществления открытых операций и транзакций. Глобальная задача блокчейна облегчить процессы торговли и обмена деньгами, которые сильно усложнились на протяжении истории человечества.

Блокчейн (Blockchain, цепочка блоков транзакций) – это технология хранения данных о совершенных транзакциях; созданная по заданным математическим алгоритмам цифровая последовательность из формируемых блоков транзакций, произвольных обязательств или контрактов.

В блокчейне могут храниться данные о займах, правах на собственность, штрафах, свидетельствах о рождении, медицинских страховках, DNS-записях и так далее.

Как работает Blockchain?

Цифровые записи, соответствующие совершенным операциям, группируются в «блоки», которые в хронологической последовательности связываются в единую «цепочку» с использованием криптографических алгоритмов.

Блоки блокчейна

Полученные блоки объединяются в единую непрерывную цепочку, которая содержит данные в хронологическом порядке о проведенных операциях. Первичный блок в блокчейне создается искусственно и не содержит информацию о предыдущем блоке. В любой момент времени сохраненная в блокчейне информация может быть проверена любым участником сети. Реализованные в блокчейне алгоритмы позволяют зафиксировать хронологический порядок осуществления внутрисетевых транзакций. Результатом являются не подлежащие отмене транзакции, согласованные децентрализованно всеми участниками блокчейн-сети.

Блок транзакций имеет определенную структуру: заголовок и список транзакций. Заголовок блока содержит собственный хеш, хеш предыдущего блока, хеши включенных в блок транзакций и дополнительную служебную информацию. Затем следуют транзакций, которые ещё не были обработаны и записаны в блокчейн. При формировании нового блока происходит проверка формата и подписи каждой транзакции, после чего группа достоверных транзакций объединяется в блок.

Формат блока блокчейна

Для создания корректного блока, который будет принят блокчейн-сетью необходимо сформировать хэш заголовка в определенном формате, например, хэш должен быть меньше или равен заданного на данный момент порога. Если полученный хеш не соответствует заданному условию, то в заголовке изменяется специально предусмотренное поле «nonce» и значение хеша заголовка вычисляется заново. В настоящее время в связи с необратимостью функций хэширования единственным алгоритмом получения требуемого значения является случайный перебор. Операция перебора значений хэш-функции требует значительного объема вычислений. Этот процесс выполняется большим количеством компьютеров (майнеров), работающих в одной сети.

Узел, вычисливший хэш, удовлетворяющий заданным правилам, отправляет полученный блок другим подключенным узлам сети, которые осуществляют проверку блока. В случае отсутствия ошибок блок считается присоединенным к цепочке и следующий формируемый блок должен включить в себя его хеш. Каждый новый блок связан с предыдущим (включает в себя хеш предыдущего блока), а также содержит набор новых транзакций. Это очень важное и вместе с тем технически элегантное решение обеспечивает защиту блокчейна от незаконного изменения.

Узлы блокчейн-сети можно разделить на два класса: обычные пользователи, которые создают новые транзакции, и майнеры, которые генерируют блоки. Генерация блока – это очень трудоемкий процесс, требующий значительных вычислительных мощностей. В ходе работы блокчейн-сети новые транзакции пересылаются между узлами сети до тех пор, пока не попадут на узел-майнер, который включит ее в новый блок. Включение транзакции в блок гарантирует, что данная операция проверена, корректна и отменить ее уже нельзя. Данные в блоках публично доступны и не шифруются. Хранение блокчейна осуществляется распределенным образом среди участников сети с применением алгоритмов синхронизации.

Транзакция блокчейна

Достоинства блокчейна

Приведенные выше принципы работы блокчейна позволяет сформулировать следующие основные достоинства рассматриваемой технологии:

Открытость

Вся информации о проводимых транзакциях открыта и проверяема.

Децентрализованность

Децентрализованный и формально определенный алгоритм работы блокчейна позволяет участникам минимизировать риски взаимодействия между собой и проводить P2P-транзакции без участия посредников.

Защищенность и неизменность

Распределенное хранение информации о транзакциях с дублированием среди участников блокчейн-сети обеспечивает невозможность ее модификации и подделки. Блокчейн делает невозможным незаметно удалить транзакцию из реестра или добавить новую операцию в его середину, так как изменение любого блока в блокчейне требует использования огромных вычислительных мощностей, сравнимых с мощностью всей блокчейн-сети, для пересчета всех последующих блоков. Неизменность блокчейна обеспечивается применением стойких криптографических алгоритмов, при этом исключается фактор доверия к некоторой организации-посреднику. Основными криптографическими примитивами, применяемыми в блокчейне, являются хеш-функции и алгоритмы электронных цифровых подписей, обеспечивающие целостность транзакций и отвечающие за идентификацию участников.

Существующие блокчейны можно разделить на два крупных класса: приватные и публичные.

В приватных блокчейнах блоки создаются централизовано одной организацией. При этом вся информация остается открытой для чтения любым узлом, но функции контроля и управления способны выполнять только доверенные узлы блокчейн-сети.

Приватные блокчейны обладают следующими достоинствами.

  • низкая стоимость транзакций, обусловленная тем фактом, что проверка их корректности осуществляется выделенными узлами, а не множеством майнеров.
  • Количество транзакций в секунду в приватном блокчейне значительно превосходит аналогичный показатель в общедоступных сетях.
  • усиленный контроль над сетью владеющей организацией, возможность быстрого обновления функциональных возможностей, работы в прогнозируемой и контролируемой среде.
  • блоки создаются без «доказательства работы» (proof-of-work).

Публичные блокчейны контролируются всей совокупносьтю узлов блокчейн-сети. Эффективность работы блокчейна достигается с использованием новых версий протокола, предотвращающих негативные изменения. Именно поэтому система позволяет создавать децентрализованные приложения с минимумом затрат на техническое обслуживание.

Существующие решения на основе блокчейнов формируют защищенный и распределенный механизм для обработки транзакций.

Одно из основных достоинств блокчейнов по сравнению с другими моделями распределенных баз данных — это объединение алгоритмов обработки информации, контроля валидности и безопасности в единый формально определённый протокол, исключающий человеческий фактор в принятии решений.

Блокчейн биткоина

Рассмотрим особенности функционирования блокчейна биткойна. В соответствии с технологией наборы транзакции объединяются в блоки. В блокчейне биткоина в блок объединяются транзакции, проведенные за последние 10 минут (с учетом возможных комиссий за транзакции данная цифра может изменяться). Строение блока имеет унифицированный формат, состоящий из заголовка и значений хэш-функций транзакций и предыдущего блока. В блокчейне биткоина первой идет транзакция, определяющая комиссионные выплаты майнеру, добавившему блок в реестр. В качестве хэш-функции используется SHA-256. Единственным алгоритмом формирования значения хэш-функции, удовлетворяющей заданному порогу является случайный перебор. Сложность вычисления значения хэш-функций динамически корректируется в зависимости от вычислительной производительности сети майнеров. В настоящее время сложность изменяется через каждые 2016 блоков (приблизительно каждые две недели).

После того как майнер находит подходящий вариант хэша блока, он рассылает его для проверки другим участникам сети, которые затем осуществляют его проверку. В случае отсутствия ошибок блок считается добавленным в цепочку, а последующий создаваемый блок включает в свой заголовок его хеш. Данное обстоятельство обеспечивает хранение всей истории в цепочке блоков, которую можно просмотреть на специальных сайтах.

Подводя итог

Надежная и открытая технология блокчейн-сети может в скором времени кардинально изменить нашу жизнь. Технология блокчейн позволит не только ускорить денежные операции, но и позволит улучшить другие сферы жизни: больше не нужно будет тратить время на создание лишней документации и отчетности, тратить время в очередях в банках, исчезнет кредитное и ипотечное мошенничество, так как все будет фиксироваться в блокчейне. Прозрачность и открытость базовых технологий и протоколов блокчейна в скором будущем может привести к тому, что данная технология изменит многие алгоритмы работы традиционных финансовых институтов, изменив основные принципы работы финансовой системы.

Поделиться

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *