1. Что такое блокчейн. Кто изобрел технологию. Использование технологии на практике

Блокчейн - это особый вид базы данных, в которую можно только лишь вносить информацию (а не удалять или изменять).
В соответствии со своим названием, структура блокчейна напоминает цепочку из блоков, которые мы можем назвать определенными порциями информации, добавляемые в базу данных. Каждый блок содержит указатель на предыдущий блок и некоторую комбинацию информации о транзакциях, временных меток и других метаданных для подтверждения его достоверности.

Поскольку они взаимосвязаны, записи не могут быть отредактированы, удалены или изменены каким-либо образом, так как это сделает недействительными все предыдущие блоки.

Когда блокчейны разрастаются, сеть позволяет пользователям координировать свои действия вокруг общего источника истинны, при отсутствии необходимого доверия друг к другу. В распределенной сети нет ни одной стороны, способной взломать хорошо построенный блокчейн.

Чтобы самостоятельно проверить состояние блокчейн-сети, пользователь должен загрузить специальное программное обеспечение. После установки и запуска на компьютере пользователя данная программа взаимодействует с экземплярами сети на других компьютерах с целью загрузки/скачивания информации (такой как транзакции или блоки). Новый пользователь загружает блок, чтобы убедится в том, что он был создан в рамках правил системы, и передает эту информацию другим пирам.

Таким образом у нас получается "экосистема", которая может состоять из 100, 1000 или 100000 объектов, которые запускают и синхронизируются с одной и той же копией базы данных (мы называем такие объекты узлы или ноды). Это делает сеть крайне избыточной и круглосуточно доступной.

Целостность блокчейна подрывается в последствии записи ложной информация о финансовых операциях. В то же время, в распределенной системе отсутствует администратор или руководитель, который мог бы поддерживать работу регистра. Кто тогда может дать нам гарантию того, что все участники будут действовать честно?

Сатоши предложил систему, под названием Proof-of-Work, которая предоставила возможность добавлять блоки в сеть. Чтобы подтвердить блок, субъект данного процесса должен пожертвовать своей вычислительной мощностью, чтобы подобрать правильное решение, установленное протоколом (такая работа включает в себя многократное хеширование данных для получения числа, ниже определенного числового значения).

Мы называем этот процесс майнингом. Если майнер правильно угадывает решение блока, ему предоставляется возможность его сформировать (из неподтвержденных транзакций, отправленных ему от пиров), и таким образом расширит цепочку. В результате своей работы, он получает вознаграждение, выраженное в нативном токене данного блокчейна.

Хеширование с помощью односторонней функции означает, что основываясь на выходе практически невозможно угадать вход. Но учитывая вход, представляется возможность тривиально проверить данные на выходе. Таким образом, любой участник может проверить, что майнер сформировал «правильный» блок, и отклонил все недействительные. В случае, когда майнера обнаружили в попытке добавить недопустимый блок, он не получает вознаграждение за это и впустую расходует свои ресурсы.

В криптовалютных системах, зависимость от криптографии с публичным/приватным ключом также гарантирует, что взаимодействующие стороны не смогут потратить средства, которыми они не владеют. Монеты привязаны к приватным ключам (известным только владельцу), и только действительная подпись, подтверждающая их перемещение, позволяет осуществить транзакцию.

Proof-of-Work, это самая проверенная схема достижения консенсуса среди пользователей, но она не является единственной в своем роде. Альтернативы, такие как Proof-of-Stake, все лучше изучаются, но данному алгоритму еще необходимо подобрать наиболее подходящий вариант реализации в правильной для него форме (некоторые разновидности гибридных механизмов консенсуса на данный момент уже функционируют).

Основа каждого блокчейна - это алгоритм майнинга, в качестве примера рассмотрим алгоритм Биткоина. Он называется SHA-256, сокращенно от «Secure hash algorithm 256 bits» (Безопасный хэш алгоритм 256 бит). Он принимает входные данные, которые могут быть чем угодно: текстом, числами или даже компьютерным файлом любого размера. Полученный результат называется «хэш» и каждый раз он будет иметь одинаковую длину - 256 бит в машинном коде. Один и тот же вход будет выдавать один и тот же результат каждый раз, это не случайность. Но если вы сделаете небольшое изменение на входе, выход изменится полностью.

Это также называется односторонней функцией, означающей, что если у вас есть только выходные данные, вы не сможете рассчитать, что было на входе. Вы можете только догадываться, о входных данных, и вероятность угадать:

1 шанс на 2 ^ 256, что практически невозможно, и следовательно, безопасно.

Теперь, когда мы знаем, как используется алгоритм, давайте продемонстрируем, как работает блокчейн на простом примере транзакции.

У нас есть Маша и Саша вместе с их балансом биткоинов. Допустим, Маша должна Саше 2 биткоина.

Чтобы Маша отправила Саше эти 2 биткоина, она передает сообщение с транзакцией, которую она хочет совершить, всем майнерам в сети.

В этой трансляции Маша сообщает майнерам публичный адрес Саши, количество биткоинов, которое она хотела бы отправить, вместе с цифровой подписью и ее открытым ключом. Подпись сделана с помощью закрытого ключа Маши, и майнеры могут подтвердить, что Маша фактически является владельцем биткоина и что она хочет совершить транзакцию.

Когда майнеры уверены, что транзакция действительна, они могут поместить ее в блок вместе с многими другими транзакциями и попытаться майнить. Это делается путем помещения блока по алгоритму SHA-256. Вывод должен начинаться с определенного количества нулей, чтобы считаться действительным. Необходимое количество нулей зависит от того, что называется «сложностью», которая изменяется в зависимости от того, сколько вычислительной мощности имеется в сети.

Для того, чтобы в начале создать выходной хэш с желаемым количеством 0, майнеры добавляют в блок то, что называется «nonce number»(Представляет собой двоичный код, который ищется майнерами в процессе PoW-майнинга.), перед тем, как запустить его через алгоритм. Поскольку небольшое изменение входных данных полностью меняет выходные данные, майнеры пробуют случайные “nonce” числа, пока не найдут нужный выходной хеш.

Как только блок добыт, майнер передает этот новый блок всем остальным майнерам. Затем они проверяют, является ли блок действительным, чтобы добавить его в свою копию цепочки блоков, и транзакция завершена. Но в блоке майнеры также должны включить выходной хеш из предыдущего блока, чтобы все блоки были связаны вместе, отсюда и название: block-CHAIN. Это важная часть, потому что cистема работает на доказательстве выполненной работы.

У каждого майнера есть своя копия блокчейна на компьютере, и каждый доверяет блокчейну с самой большой вычислительной работой, который является самым длинным( имеет самую длинную цепочку блоков). Если майнер изменяет транзакцию в предыдущем блоке, выходной хэш для этого блока будет меняться, что приводит к тому, что все хеши после него также изменяются из-за блоков, связанных с хешами. Майнеру пришлось бы переделывать всю работу, чтобы заставить кого-либо признать, что его блокчейн правильный. Поэтому, если майнер захочет схитрить, ему потребуется более 50% вычислительной мощности сети, что маловероятно. Таким образом, сетевые атаки называются 51% атаками.

Модель обеспечения работы компьютеров для производства блоков называется Proof-of-Work (PoW) (Доказательство выполненной работы). Существуют также другие модели, такие как Proof-of-Stake (PoS)(Подтверждение доли владения), которые не требуют такой большой вычислительной мощности и требуют меньше электроэнергии, предоставляя возможность масштабирования для большего количества пользователей. Это основы того, как работает технология блокчейн!

Технология блокчейн предполагает широкий спектр вариантов использования. Ниже вы можете ознакомится с дополнительной информацией об этом в рамках Binance Academy:

Цепочки поставок: Эффективные цепочки поставок лежат в основе многих успешных предприятий, их основная задача заключается в обработке и доставке товаров от поставщика к потребителю. Тем не менее, координация деятельности нескольких заинтересованных сторон в данной отрасли по традиционной схеме оказалась очень трудоемкой. Благодаря использованию технологии блокчейн, интероперабельная экосистема, которая вращается вокруг неизменной базы данных, может привести к появлению новых уровней прозрачности для множества отраслей.

Гейминг: Геймеры находятся во власти компаний, которые контролируют игровые сервера. В отношении конечного пользователя данной индустрии отсутствует реальное право собственности, а внутри игровые активы существуют исключительно в пределах предположений. Выбрав подход основанный на блокчейне, пользователям предоставляется возможность фактически владеть своими активами (в форме взаимозаменяемых/не взаимозаменямых токенов, NFT) а также передавать их между играми или рынками.

Здравоохранение: Прозрачность и безопасность технологии блокчейн делают ее идеальной платформой для хранения медицинских карт. Медицинские учреждения (состоящий из больниц, клиник и других поставщиков медицинских услуг) невероятно фрагментированы, а зависимость от централизованных серверов оставляет конфиденциальную информацию пациентов в уязвимом месте. Благодаря криптографической защите медицинских записей на блокчейне, пациенты сохраняют свою конфиденциальность, в то же время имея возможность легко обмениваться информацией с любым учреждением, которое подключается к глобальной базе данных.

Римесса (международные денежные переводы): Отправка денег на международном уровне является проблемой традиционных банковских систем. Тарифы и сроки проведения операций делают их очень дорогостоящими и ненадежными для срочного перевода средств, по причине сложной сети посредников. Криптовалюты и блокчейны устраняют экосистему посредников, и в настоящее время целый ряд проектов использует данную технологию для обеспечения дешевой и быстрой передачи денег.

Цифровая идентификация: Современный мир крайне нуждается в решениях для идентификации личности в эпоху цифровых технологий. Физические лица подвержены подделке, в то время как традиционные меры защиты недоступны для множества рядовых пользователей. Так называемая личностная суверенная идентификация (от англ. self-sovereign identity) будет закреплена в регистре блокчейн-сети и привязана к его владельцу, который может выборочно раскрывать информацию о себе третьим сторонам, при этом сохраняя свою конфиденциальность.

Интернет: Некоторые полагают, что растущий список подключенных к интернету физических устройств может быть в значительной степени расширен технологией блокчейн, как в домашних, так и в промышленных условиях. Предполагается, что для распространения такого вида устройств потребуется новая экономическая модель платежей, под названием «machine-to-machine» (сокр. M2M), которая в свою очередь нуждается в системе с высокой пропускной способностью для осуществления микроплатежей.

Государственное управление: Учитывая, что распределенные сети реализуют свою собственную форму регулирования, неудивительно, что они могут найти себе применение в процессах дезинтермедиации на местном, национальном или даже международном уровнях. Государственное управление на блокчейне обеспечивает привлечение всех участников в процессе принятия решений, и предоставляет прозрачный обзор политической деятельности.

Благотворительность: Благотворительным организациям часто препятствуют ограничения на получение средств. «Крипто-филантропия» связана с использованием технологии блокчейн, чтобы обойти данный недостаток. Опираясь на свойства данной технологии, для благотворительных организаций открываются большие возможности стремительного развития данной области благодаря прозрачности всех операций, участию благодетелей при отсутствии территориальных ограничений и сокращению операционных расходов.

Наш канал в телеграм: FUNDAMENTAL