Что такое блокчейн: руководство для чайников в 2021 году

Знакомьтесь, это Вася и он — душнила. Главная цель жизни Васи — спорить с друзьям.

Вася запоминает, кто и что говорил, находит взаимоисключающие параграфы и тыкает в них людей носом.

Но память Васи несовершенна, поэтому Вася нашел технологию блокчейн, которая позволяет вести большой коллективный дневник с записями. Запись может добавить кто угодно, прочитать — тоже.

Прелесть системы в том, что изменять, редактировать или удалять добавленные записи нельзя. Окружение Васи в восторге от идеи — теперь коллективный дневник на блокчейне ведёт вся душная компания.

Во время корпоратива Вася сделал две записи: «Потратил 12 000 рублей в баре” и “целовался с барменшей».

Запись попала в дневничок, и наутро Вася вспомнил, что его жена Рита тоже пользуется книжечкой и решил заменить последнюю фразу на «скучал по жене».

Но у него ничего не вышло и вот почему.

«Blockchain” переводится как “цепочка из блоков». Продолжая аналогию с дневником, блок — это некоторое количество дневниковых записей, собранных, запакованных вместе в блок и верифицированных.

Хранятся блоки в последовательной цепочке, одна за другой, в порядке добавления.

Каждый блок содержит информацию не только о самом себе, но и о предыдущем блоке. Так можно добраться от последнего блока до самого первого и восстановить всю цепочку.

Упрощенно блок состоит из двух частей: заголовка и списка транзакций.

Список транзакций — это наши дневниковые записи. В заголовке хранится служебная информация: время создания, хеш этого блока и хеш предыдущего.

Тут надо сделать краткое отступление и понять, что такое хеш.

Хеш (хеш-сумма, хеш-код) — это ничего не значащая последовательность чисел и букв, проще говоря, кракозябра. Например:

Это — хеш, который создала хеш-функция из сообщения «позвони мне! мой номер +79807529891» на визитке

Хеш-функция — программа, которая берет нормальные данные и создает из них уникальную кракозябру.

В случае с блокчейном, функция принимает строчку любой длины (даже огромную) и каждый раз выдает кракозябру длиной в 64 символа.

У хешей есть три приятных особенности:

1. Глядя на хеш, мы никогда не узнаем первоначальное сообщение
   То есть, вытащить номер барменши из хеша практически невозможно
   
2. Одинаковые данные всегда дают одинаковый результат
   Раз за разом скармливая хеш-функции одну и ту же записку, мы всегда будем получать одинаковый результат. Это называется детерминированностью
   
3. Стоит изменить хотя бы один символ и результат станет совершенно иными
   Новый хеш совершенно не будет напоминать предыдущий. Изменится не один символ, а почти все и сразу. Это называют эффектом лавины
   

Хеш-суммы очень полезны в случае, когда у двух людей есть какая-то секретная информация и они хотели бы убедиться, что она у них совпадает, не раскрывая саму информацию.

Например, к Васе подходит коллега Коля и говорит «оо, барменша только что дала мне номер телефона, прикинь».

Вася хочет убедиться, что бармен — ветреная женщина, и Коля тоже получил корректный номер телефона. Но раскрывать номер, который указан на его визитке, он бы не хотел, поэтому он просто попросит Колю показать хеш.

И если хеши совпадут — то Коля не врет, он тоже получил ее личную визитку (а не рекламный буклет доставки еды из бара), и особо надеяться на эксклюзивность не стоит.

В дневнике душнил блоки связаны друг с другом через хеш-суммы.

Заголовок каждого нового блока содержит хеш-сумму предыдущего, стоит изменить хотя бы один символ — и все полетит к чертям.

Давайте посмотрим, что будет, если Вася попытается влететь в блокчейн и изменить хотя бы один символ в записи «целовался с барменом».

Чтобы разобраться, почему Вася физически не может поменять запись, давайте разберемся, как добавляются блоки в цепочку.

Вот блок №233, в котором хранится запись, которую Вася хотел бы поменять.

Когда блок № 233 сформировался и добавился в блокчейн, произошло три вещи:

• Все дневниковые записи и в этом блоке превратились в одну хеш-сумму и записались в заголовке блока
• У блока просчитался еще один хеш, куда вошел хеш предыдущего блока № 232
• Следом добавился еще один блок, куда вошел хеш уже злополучного блока

Стоит Васе изменить хотя бы один символ в своей записи «целовал барменшу», хеш его блока №223 неузнаваемо изменится.

И система верификации отбросит измененный блок как ложный.

Что это за система верификации? Кто проверяет блоки и кто отвечает за то, чтобы они все соответствовали друг другу?

Тут пора рассказать о том, кто такие майнеры.

Блоки не попадают в систему просто так, кто-то должен

• считать хеш-коды
• добавлять новые блоки
• проверять, никто ли не жульничает

Именно этим и занимаются майнеры — они добавляют новые блоки.

В случае с блокчейном добавление новых блоков искусственно ограничивают. Если этого не делать, то блоки будут добавляться хаотично и надежной последовательной цепочки не получится.

Чтобы добавить новый блок, майнеры наперебой решают сложную математическую загадку. Задачка рассчитана таким образом, чтобы решалась примерно каждые 10 минут. Кто первый решил, тот и добавил блок.

В случае с биткоином, а не душным Васей, после добавления блока чеканятся новые монеты биткоина и майнер получает их в вознаграждение за проделанную работу. Также майнер получает комиссию с людей, чьи транзакции вошли в блок.

Когда майнер пытается добавить новый блок, содержимое этого блока хешируется устройством, на котором майнят и получается хеш-сумма блока — как мы помним, это просто 64-значное число.

В игре «добавь блок» есть еще два важных числа.

• Первое называется нонс — это случайное значение, которое пытается угадать майнер.
• Второе — таргет, число, на которое майнер ориентируется, когда пытается угадать нонс.

К хешу блока добавляется случайный нонс, снова считается хеш.

И новый хеш сравнивается в таргетом.

Если он меньше таргета — то блок будет добавлен в цепочку.

Если нет — то майнер берет другой нонс, снова считает… и так пока не угадает подходящий.

Делать это вручную труд неблагодарный, поэтому за майнеров все считают алгоритмы.

Запускают алгоритмы на серверах, компьютерах и плейстейшенах (но только во влажных мечтах, пока взломать плойку под майнинг никому не удалось). Кстати за вечно-отсутствующие в магазинах PS5 тоже можно поблагодарить майнеров — они скупают все железо и на заводах буквально не хватает ресурсов быстро производить новые приставки.

Чем мощнее компьютер — тем быстрее он угадает нонс. Поэтому биткоин майнят на мега-мощностях, иначе просто нет шанса добавить блок.

Но вернемся к Васе и его душным друзьям. Каждому уважающему себя душниле важно, где хранится информация о блоках. Вдруг я помещу наш дневник на сервера Amazone, а они захотят удалить наши записи? Или, не дай Бог, что-то изменить?

Тут мы подходим ко второй важной вещи в блокчейне — децентрализации.

Обычно информация в интернете хранится на каком-либо сервере. Например, когда вы пишете документ в Google Docs, он хранится на серверах Google. Когда получаете письмо на Яндекс.Почту, оно сохраняется и открывается на серверах Яндекса.

Если бы Вася имел друга-сисадмина в Яндексе с доступом к серверу и полным отсутствием мозгов, он бы просил друга удалить письмо с компрометирующей информацией и никто бы ни о чем не узнал.

Это полностью не устраивает душил — они не готовы доверять свой дневник ни гуглу, ни амазону, вообще никакому хостингу. Ведь они не знают, кто контролирует систему.

Поэтому друзья Васи решили доверить хранение блоков группе майнеров.

Допустим, майнеры хранят информацию на своих телефонах.

На каждом телефоне, который майнит блоки, хранятся данные о всех блоках.

При добавлении нового блока майнер отправляет информацию о нем соседним телефонам, а те — своим соседям и так пока у всех информация не обновится.

Блокчейн долго был технологией, интересной лишь гикам. Когда анонимный создатель биткоина Сатоси Накамото в 2008 году придумал сделать на ее основе первую криптовалюту, ситуация резко изменилась.

Блокчейн в основе биткоина делает его первой децентрализованной валютой.

В случае с обычными деньгами центром контроля является государство — оно может выпускать столько денег, сколько захотят, и деньги будут обесцениваться. Это довольно неприятно.

Транзакциями классических валют управляют банки — и мы должны верить, что они не подделывают транзакции, их серверы не взломают хакеры, а бумажный архив с записями о транзакциях случайно не сгорит при пожаре. По сути, мы должны верить банкам на слово — а это довольно опасно.

Блокчейн защищен от взлома методами криптографии — проще говоря, наукой. Им никто не владеет, но в то же время, он полностью открыт и прозрачен. Неудивительно, что друзья Васи, страдающие душнотой, как побочным эффектом своего интеллекта, настолько в восторге от системы.

Блокчейн дарит криптовалюте еще одно свойство — анонимность.

В случае банковского перевода банк точно знает, кто, кому и сколько денег перевел. При желании они могут заблокировать перевод, либо поделиться с государством этой информацией.

В случае биткоина вместо дневниковых записей в блоке просто ведется запись списка транзакций: кошелек с номером А перевел кошельку B столько-то биткоинов. Кто стоит за этими кошельками не знает никто.

Появление криптовалюты — это событие в мире финансов, сопоставимое разве что появлением взаимозаменяемых монет вместо натурального обмена.

Дальше мы расскажем

• как устроен биткоин
• разборы финансовых пирамид и как на них не попасться
• как устроены скам-проекты в криптовалюте
• что такое compound interest и почему мы думаем набить это себе на груди

Подписывайтесь, чтобы не пропустить новые статьи. Еще у нас есть твиттер "Потрачено" и телеграм-канал IT-бомж для людей, которые хотели бы научиться копить, инвестировать и отучиться тратить всю зарплату.