Блокчейн: основы технологии, криптовалюты и применение

Добро пожаловать в мир блокчейна – инновационной технологии, которая в последние годы привлекла внимание за счет своего огромного потенциала. В этой статье мы погрузимся в основы блокчейна, исследуем разнообразные аспекты его функционирования, разберемся, что такое Bitcoin и Ethereum, узнаем, что такое токены и как они работают, а также рассмотрим области применения блокчейна как технологии.

Слово Blockchain состоит из двух частей – block и chain, что переводится как «цепочка блоков». Он представляет собой цепочку блоков, где каждый последующий блок связан с предыдущим криптографически. Каждый следующий блок имеет ссылку и опирается на предыдущий блок. Таким образом блокчейн является неизменяемым реестром, который доступен только для чтения и записи. Но недоступен для удаления или изменения информации в блоках.

Неизменность блокчейна проще представить в виде цепочки. Если убрать какое-либо из звеньев, то цепочка в этом моменте прервется, и звено, на котором она прервалась, станет последним. Остальная часть цепочки уже не будет являться ее частью.

Когда мы говорим, что каждый последующий блок опирается на предыдущий, то имеем в виду, что они связаны не только порядковым номером, но еще и размещенной в них информацией. Например, если в каком-либо из блоков изменить информацию, то последующие блоки уже не будут частью этого блокчейна — эта связь нарушится.

Таким образом, изменить или удалить уже добавленные блоки невозможно.

Какую информацию содержат блоки?

Это могут быть записи о том, кто кому и сколько передал средств. Например, Боб отправил Алисе 100$, и здесь же есть записи про других участников: в каком объеме и кому они передали средства. В итоге мы получим реестр, где нельзя изменить данные о совершенных транзакциях. Это защищает от изменения или удаления данных, ведь каждый блок входит в состав блокчейна.

Сам по себе блокчейн способен содержать любые записи, поэтому может применяться везде, где нужно хранить данные и гарантировать их защиту от изменений.

Сейчас самое широкое применение блокчейна — это криптовалюты, поэтому рассмотрим пример с передачей какой-либо ценности.

Блокчейн – распределенная сеть, поэтому сравним его с централизованной моделью.

Обычно данные хранятся в одном месте — например, на сервере. Пользователи, которые получают к нему доступ, могут считывать или изменять данные в нем. Такая модель называется централизованной — потому что данные хранятся в одном месте.

Когда мы заходим на электронную почту, то все данные хранятся на серверах компании, которая предоставляет к ним доступ. Компания-владелец сервера, а соответственно и данных, может в одностороннем порядке изменить их: к примеру, удалить профиль пользователя. Это стандартная и самая распространенная модель хранения данных.

Модель блокчейна подразумевает распределенность. Все участники сети равноправны, данные хранятся сразу на множестве устройств. Такая модель является децентрализованной — в ней нет единого центра хранения, данные у множества участников сразу.

Все участники сети ведут одинаковые копии блокчейна. Это и делает его распределенным. Это также означает, что когда в блокчейн добавляется новый блок, его должны добавить все участники — чтобы у всех была одинаковая копия.

Для этого нужны правила, по которым они будут синхронизировать их — механизм консенсуса, что означает согласие.

Этот механизм позволяет участникам придерживаться определенных правил при добавлении новых блоков. Нельзя внести данные, если согласие между участниками по их содержанию не будет достигнуто.

Выделяют 3 основных механизма консенсуса:

Proof Of Work (доказательство работы) . Он основан на весе вычислительных мощностей. Большинство вычислительных мощностей определяет добавление нового блока. Это самый первый механизм.

Proof Of Stake (доказательство доли) . Участники сети, добавляющие новые блоки, должны внести средства. Чем больше средств внесено участником, тем больше вероятность формирования им нового блока.

Proof of Authority (доказательство авторитета или доказательство полномочий) . Участники, обладающие правом принимать решения о включении новых блоков в блокчейн заранее утверждены. Они являются администраторами сети. Этот механизм обычно используется в частных блокчейнах, которые контролируются группой лиц или компанией.

Все блокчейны делятся на два типа: публичные и приватные.

Приватные блокчейны контролируются компаниями или ограниченным кругом лиц. Они используются там, где необходим централизованный контроль за блокчейном (например, в банковском секторе) . В них обычно применяются такие механизмы консенсуса как Proof Of Authority. Их особенность в более низкой стоимости транзакций и более высокой пропускной способности. Это связано с тем, что не нужно согласовывать копии блокчейна среди большого количества участников – ведь такая сеть контролируется меньшинством.

Публичные блокчейны полностью открыты. Любой желающий может хранить и вести свою копию блокчейна и добавлять новые блоки. Контроль находится у пользователей в соответствии с механизмом консенсуса. Это означает, что все желающие могут создавать свои приложения и интегрировать их с публичными блокчейнами. Любой может хранить копию такого блокчейна и вести ее, и любой может получить доступ к информации в нем, что обеспечивает прозрачность блокчейна. Надежность в публичных блокчейнах обеспечивается их открытыми механизмами достижения согласия, которые подкреплены либо вычислительными мощностями либо средствами.

В блокчейне Bitcoin в основном происходит только передача его криптовалюты – BTC. Bitcoin изначально и был задуман в качестве платежной системы. Механизм консенсуса в сети Bitcoin – Proof Of Work, и он основан на вычислительных мощностях. Такой механизм консенсуса подразумевает майнинг.

Как работает майнинг в общем виде:

Сначала пользователи добавляют транзакции в сеть. Далее майнеры с помощью вычислительных мощностей оборудования решают сложную математическую задачу, чтобы собрать транзакции в блок. Затем они формируют блок и получают за это вознаграждение. Чем больше у майнера вычислительных мощностей, тем больше шансов сформировать блок и получить за это награду.

Bitcoin (BTC) это внутренняя криптовалюта одноименного блокчейна Bitcoin. Она является нативной для него (слово «нативный» значит родной, изначальный) . Она является частью блокчейна Bitcoin.

Она используется для совершения транзакций между участниками внутри сети. Фактически это все, что происходит в блокчейне Bitcoin – передача этой криптовалюты между участниками. Комиссия за транзакции тоже оплачивается в BTC. Комиссию за транзакции получает майнер – как вознаграждение за формирование блока, в который эти транзакции включены.

Рассмотрим экономическую модель биткоина, и начнем с того, как происходит его эмиссия. Новые биткоины создаются в блокчейне биткоин с формированием каждого нового блока. Только что выпущенные биткоины в качестве вознаграждения получают майнеры, сформировавшие блок. В логике самого протокола заложено правило: новый блок формируется примерно каждые 10 минут и общее количество биткоинов, которое может быть выпущено, ограничено 21 миллионом, и это число не может быть превышено. В данный момент с каждым новым блоком или каждые 10 минут создается 6.25 биткоина.

Одна из особенностей Bitcoin – это уменьшение его эмиссии, которое называется халвинг. Каждые 210 000 блоков (что составляет примерно 4 года) происходит уменьшение создания новых биткоинов в 2 раза.

В 2009 году с каждым блоком создавалось 50 биткоинов, в 2012 году создавалось уже 25 биткоинов с каждым блоком, то есть их число уменьшилось в 2 раза.

Сейчас с каждым новым блоком создается 6.25 биткоина. Ближайший халвинг произойдет в апреле 2024 года. Выпуск новых биткоинов снова сократится и будет составлять в 2 раза меньше — 3.125 BTC. Таким образом, создание новых биткоинов постоянно уменьшается, пока его эмиссия не достигнет нуля. В 2140 году прекратиться выпуск новых биткоинов.

Bitcoin может делиться на более мелкие части – их называют Сатоши. Например, 100 миллионов Сатоши равны одному целому биткоину, а 10 миллионов Сатоши — это одна десятая часть биткоина и так далее.

Криптовалюта сети Ethereum является второй по капитализации сразу после Bitcoin. Ethereum был задуман как блокчейн, который будет поддерживать не только передачу своей внутренней криптовалюты, но еще и смарт-контракты. Смарт- контракты – это программы, которая размещена и работает в сети Ethereum. С их помощью можно создавать приложения, работающие в децентрализованной среде Ethereum.

В Ethereum есть своя собственная нативная валюта — Ether. Она напрямую участвует в функционировании сети. Ether используется в блокчейне Ethereum для оплаты комиссий за транзакции. Здесь комиссия называется газ. Она рассчитывается, исходя из вычислительных мощностей, которые требуются для транзакции и текущей стоимости газа. Ether может быть отправлен между аккаунтами внутри сети Ethereum, как и биткоин внутри блокчейна биткоина.

Криптовалюты — это внутренние валюты самих блокчейнов, которые напрямую участвуют в функционировании сети, например, используются для оплаты комиссий. Теперь разберем, что такое токены.

Токены в сети Ethereum – это смарт-контракты. Фактически токены являются программами в сети Ethereum. Так как Ethereum является публичным блокчейном, это значит, что любой может разместить в нем смарт-контракт – их число не ограничено. Количество этих токенов может быть неограниченным, поскольку кто угодно может создать свой токен. Так как токены являются программой, они управляются только логикой самой программы. Токены не участвуют в функционировании сети, в отличие от нативной криптовалюты.

Чтобы осуществить транзакцию с токенами, понадобиться Ether — для оплаты комиссий. Балансы токенов являются просто записями в этих программах, подобно тому, как банк хранит запись баланса клиента.

Как происходит передача токенов:

Чтобы передать токены, Боб вызывает программу токена и отправляет туда запрос на передачу 5 токенов Алисе. Программа токена реагирует на такой запрос и проверяет, достаточно ли на балансе Боба токенов для этого, и изменяет балансы Боба и Алисы. То есть, программа уменьшит баланс Боба на количество отправляемых токенов, и увеличит на это значение баланс Алисы, потому что она является их получателем.

За такой вызов в программе в сети нужно оплачивать комиссию, ведь он является транзакцией, которая оплачивается в Ethereum в нативной валюте — Ether.

Одной из самых популярных реализаций токенов являются стейбл-токены. Они привязаны к какой-либо традиционной валюте 1 к 1, и их рыночная стоимость обычно не изменяется по отношению к валюте, к которой они привязаны.

Примеры таких токенов – Tether и DAI. Они привязаны к доллару 1 к 1. Компания, которая выпускает Tether и обещает держать у себя резерв самого доллара, взамен выпускает токены в блокчейне. В токене может быть заложена любая логика выпуска, и в таких случаях контроль за их эмиссией остается за компанией-эмитентом. Токен Tether централизован на компании- эмитенте, в то время как DAI работает по другому принципу.

Он поддерживается децентрализованной автономной организацией — MakerDAO. Токен DAI также привязан к доллару 1 к 1, но поддержание стабильной стоимости происходит за счет использования смарт-контрактов и обеспеченных долговых позиций. По сути, пользователи могут внести Ether и другие криптовалюты в качестве залога и создать DAI в качестве кредита под этот залог. Смарт-контракт следит, чтобы соотношение кредита к стоимости оставалось ниже определенного порога — для поддержания стабильности цены DAI.

Токенизация активов реального мира: Блокчейн выступает в качестве распределенного неизменяемого реестра и позволяет переносить права на активы реального мира в цифровое пространство. Это дает множество преимуществ в операциях с активами реального мира, такие как ускорение и повышение эффективности сделок, доступность 24/7, безопасность, прозрачность, увеличение ликвидности, отсутствие необходимости в посредниках и т. д.

Цифровые валюты Центральных Банков: С помощью блокчейна реализуются цифровые формы валют Центральных Банков, что позволяет сконцентрировать контроль над всей денежной массой за ЦБ, ускорить и удешевить процессы расчетов, снизить риски контрагентов, сделать более дешевыми и безопасными трансграничные платежи, обеспечить доступность 24/7.

Финансовый сектор: Децентрализованные финансовые протоколы (DeFi) которые имплементируются как смарт- контракты, обеспечивают абсолютную прозрачность всех финансовых операций, которые записываются в непрерывно обновляемый и неизменяемый реестр – блокчейн. В них отсутствуют централизованные регуляторы, что позволяет проще и быстрее осуществить листинг или участие в торгах. Такие условия предоставляют пользователям контроль над своими средствами и операциями без необходимости доверия другим лицам: все происходит в рамках кода.

Цифровые удостоверения личности: Блокчейн позволяет создавать надежные и безопасные системы идентификации, основанные на уникальных цифровых идентификаторах, которые невозможно подделать или изменить. Это обеспечивает высокий уровень защиты личных данных пользователей и предотвращает мошенничество с идентификацией.

Здравоохранение: Блокчейн применяется для обеспечения прозрачности и безопасности в управлении медицинскими данными и цепочками поставок лекарств. За счет этого можно эффективно отслеживать происхождение и передвижение медицинских продуктов, предотвращая поставку поддельных лекарств и обеспечивая безопасность пациентов.

Цепочки поставок: Блокчейн обеспечивает прозрачность и надежность данных, связанных с движением товаров от производителя к конечному потребителю. Это позволяет эффективно управлять логистикой, отслеживать поставки и обеспечивать подлинность товаров, что снижает риски подделки и повышает доверие участников цепочки поставок.

Игры: Блокчейн применяется для создания уникальных и не поддельных цифровых игровых предметов для использования внутри игровых миров. Игроки могут владеть и торговать виртуальными предметами с помощью блокчейна, создавая новые возможности для развития игровой экономики и участия в игровых сообществах.

Сертификация: Блокчейн обеспечивает прозрачность и надежность процесса выдачи и проверки различных документов и сертификатов. У участников системы есть возможность быстро и легко подтверждать подлинность документов, что снижает риски фальсификации и обеспечивает безопасность цифровых транзакций.

Технология блокчейн — это не только основа для криптовалют, но и мощный инструмент преобразования различных отраслей. Применение блокчейна охватывает широкий спектр областей, от финансов до здравоохранения. Благодаря своей децентрализованной природе и надежной защите данных, блокчейн меняет способы взаимодействия и управления данными, обеспечивая прозрачность, безопасность и эффективность в различных аспектах жизни и бизнеса.

Несмотря на преимущества, технология блокчейн все еще находится на стадии активного развития, и мы можем ожидать еще большего разнообразия применений и инноваций в будущем. Поэтому важно следить за развитием этой технологии и искать новые возможности для ее использования в различных областях. Благодаря блокчейну мир становиться более прозрачным, безопасным и доступным для всех!

Как вы думаете, в каких еще областях блокчейн будет эффективен? Делитесь в комментариях!

Информация, представленная в этой статье, является субъективным мнением автора и не должна рассматриваться как рекомендация или призыв к действию.

Информация, представленная в данной статье, может быть неполной или не совсем точной, поэтому читателям рекомендуется проводить собственные исследования для подтверждения и дополнения представленной информации. Читатели должны понимать, что принятие любых решений на основе этой информации связано с риском, включая потерю капитала или другие негативные последствия. Перед принятием любых решений читателям рекомендуется обратиться за профессиональной консультацией и оценить свои собственные обстоятельства. Автор не несет ответственности за любые убытки или ущерб, возникшие в результате использования информации из данной статьи. Не является инвестиционной рекомендацией.