Блок чейни что это
Технология блокчейн на пальцах
Примечание: статью не стоит рассматривать как академическую или использовать как источник. Она является отображением видения автора и он не несет ответственность за актуальность данных на момент прочтения. Статью рассматривайте как пояснение «на пальцах».
Работа блокчейна в виде алгоритма
Небольшое интро в понятия, которыми будет оперировать автор: транзакцией является осуществление перевода токенов/денежных средств (можно сравнить с переводом с карты Сбера на карту). В тексте можно будет встретить «А» и «Б» — это два гипотетических человека/кошелька/адреса. Используются для примера и объяснения. Узел — это компьютер/компьютеры, которые осуществляют работу сети. Чуть подробнее про определение ниже. Схема и алгоритм на примере Биткойна показывают сухую работу блокчейна без объяснений. Если нужно больше информации помимо схемы, то просто читайте далее 🙂
Работа алгоритма блокчейн Биткойна в схеме.
1. Кто-то осуществляет перевод средств (транзакцию) на кошелек другого;
2. Узлы (от двух до «сколько влезет») заверяют транзакции, проверив наличие денег на кошельках и необходимых условий;
3. Больше половины узлов должны подтвердить правильность (валидность) транзакции прежде, чем она запишется в блок;
4. Формируется блок из определенного кол-ва проведенных транзакций;
5. Блок добавляется в блокчейн.
Копия блокчейна хранится на каждом узле, и доступ к блокчейну прозрачен.
Существуют разные способы хранить данные. Обычно, базой данных называют совокупность определенного количества данных, структурированных таким образом, чтобы вычислительная машина могла найти и получить доступ к нужным данным. Далее база данных будет упоминаться как БД.
Пометка: 51 процент является отсылкой к Проблеме Византийских Генералов (второй версии задачи), где несколько генералов планируют совершить атаку. Среди генералов есть предатель или несколько предателей. Как прийти к соглашению? Нужно, чтобы 51% генералов были честными и пришли к соглашению. Грубая интерпретация задачи.
Интересный факт: если ты потерял кошелек с криптовалютой, то вернуть/восстановить средства не получится. С этим связана одна интересная история, которую приведу в конце статьи в главе «Бонусы».
Узлы — это своеобразные двигатели блокчейна. Это компьютеры с установленным ПО, которые участвуют в работе блокчейна, заверении транзакций, майнинга, и прочей приблуды, которую посчитают нужным включить разработчики блокчейна. Чем больше узлов в блокчейне, тем труднее его взломать (помним про 51%).
После того как транзакция подтверждается узлами, то она вместе с другими транзакциями отправляется в блок, который потом и добавляется в блокчейн. После этого дороги назад, так сказать, нет, потому что после добавления записи в блок, изменить ее уже не получится. Пока транзакция не добавлена в блок, она не считается подтвержденной.
Каждый узел имеет инструкцию по включению ограниченного количества транзакций в блок. Это предоставляет определенную безопасность сети, так как нельзя провести DDoS-атаку из-за наличия максимального кол-ва допустимых транзакций в блоке. Если в блок пихаются транзакции, которые не являются валидными, то вредоносные узлы блокируются (обычно), а оставшиеся 51%+ продолжают работу.
Нельзя внести изменения в алгоритм блокчейн, не получив согласия большинства узлов. Как только большинство приходит к консенсусу (соглашению), изменения в работу программы вносятся, и происходит «ответвление» от старого блокчейна (узел на старом блокчейне не будет восприниматься узлами на новом). Подобная операция называется форком. Форки нужны для того, чтобы добавить новый функционал блокчейну или исправить старые ошибки.
Пометка: блокчейны бывают разные. На каждый проект имеется свой блокчейн (если он, конечно, не является частью платформы, такой как Эфириум). У многих из них есть своя технология, которая отличается от того же медлительного Биткойна. При более тщательном изучении можно столкнуться с понятиями «Блокчейн второго/третьего поколения» — это означает продвижение технологии с устранением старых проблем. Есть и другие осуществления распределнной базы данных, которые технически нельзя назвать блокчейном, но, для понятливости, мешаются в общей тарелке.
Суммируем плюсы/минусы от блокчейна:
— Блокчейн может быть безопасным. Слишком много усилий надо приложить хакеру или хакерам для взлома большого количества узлов;
— Прозрачность и надежность: после того, как транзакция была сохранена в блокчейне, в любой момент времени можно отследить все транзакции и нельзя изменить уже записанные;
— Нет необходимости в посреднике. В данном случае больше всего это нервирует банки и регуляторов, так как нельзя контролировать поток перемещаемых средств;
— Время: заверение транзакций, таскание блокчейна на каждом узле, отнимает время, что сильно влияет на пропускную способность и время-затраты.
Понятия, встречающиеся в индустрии
Майнинговая ферма для добычи Эфира. Источник: Usethebitcoin
Помимо майнинга, есть и другие виды выпуска криптовалют: централизованный выпуск, выпуск, привязанный к использованию криптовалют внутри экосистемы. Майнинг сейчас уходит на задний план, так как почти везде, кроме Китая и Парагвая, электричество, потраченное на один биток, дороже самого битка. В принципе, майнинг не имеет отношения к самой технологии блокчейн, за исключением того, что он привязан к Битку и криптовалютам благодаря Сатоши Накамото, таинственному создателю/создателям Биткойна.
ICO (Initial Coin Offering). ICO — это финансовый термин, который относится к публичному предложению монет/токенов/коинов. По сути, это один из неофициальных видов IPO (Initial Public Offering), процесса выпуска акций компанией. ICO является способом привлечь инвестиции в обход строгих критериев при проведении традиционных раундов инвестирования. Стоит отметить, что, по сравнению с 2017 годом, 2018 отмечает сильный спад в подобном виде инвестирования (более чем на 70%). Хайп закончился.
Смарт-контракты. Это понятие было введено давно, но получило популярность благодаря Виталику Бутерину и его команде проекта Ethereum (Эфириум).
Стандарты токенов. Это понятие так же пришло из Эфириума. Создавая токены на платформе, появилась необходимость в наличии стандартов смарт-контрактов, и они не заставили долго себя ждать. Грузиться особо не надо, но стоит иметь в виду, что ERC-20 — это стандарт токена для платформы Эфириум. Стандарт включает в себя несколько функций, которые должны быть доступны в смарт-контракте для работы на платформе. Позднее были выявлены уязвимости этого стандарта и в мир пришли другие нормы, хотя ERC-20 все еще остается самым популярным благодаря популярности самого Эфириума. Впрочем, кого волнуют эти проблемы кроме разработчиков? 🙂
Use-кейсы применения технологии:
Кроме Биткойна и Эфириума, есть еще и другие способы применить технологию блокчейн. Ниже приведены некоторые примеры
Компания Ripple, одна из крупнейших по капитализации сегодня, начала работу как площадка для создания криптовалют без блокчейна еще до появления Биткойна. Их целью было создание возможности проведения моментальных международных транзакций. На данный момент банки уже тестируют (некоторые уже и внедряют) их технологии. Вот как выглядит обычная схема проведения международных транзакций:
«Путешествие» транс-граничной транзакции сегодня. Источник: Ripple
Вот так выглядит схема с участием технологии Ripple:
Lition — это интересный проект, с которым я ознакомился недавно. Компания разработала технологию на основе блокчейн, которая позволяет клиентам покупать электроэнергию и другие похожие ресурсы в Германии напрямую от производителей без необходимости в компании-посреднике. Итог: даже при покупке «зеленой энергии», которая в добыче дороже обычной, но которая так же является основным предложением Lition, клиенты экономят до 20%. Эта цифра говорит лучше всего другого о выгодах отсутствия посредника. Стоит отметить, что проект работает на платформе Ethereum (Эфириум), но ребята активно ищут другие возможности реализации технологии, так как популярная площадка сложна в эксплуатации.
Куда же без него. Учитывая, что этот проект является созданием аналога традиционных денег, другой функции у него нет. Упомянул в списке для того, чтобы подчеркнуть один минус блокчейна: пропускная способность сети битка составляет 7 транзакций в секунду. На этом пока что все, что хочется сказать об этой криптовалюте. Есть проекты, которые стремятся увеличить пропускную способность или сделать из Биткойна площадку, аналогичную Ethereum, но пока что это все еще проекты и реального масштабного применения не наблюдается.
Существует большое количество заблуждений о Биткойне, блокчейне и криптовалютах, и я привел некоторые:
1. Блокчейн = криптовалюта. Это не так. Технологии разные, понятия разные. Блокчейн — это база данных. Крипта может выступать как валюта, актив или токен для получения доступа к услугам. Помним на примере Ripple: крипта существовала и до привязки к блокчейну и наоборот.
2. Блокчейн — революционная технология. Это не так. Блокчейн помогает избавиться от посредника, помогает достичь прозрачности. Но он не изменит образ жизни человека в радикальном отношении.
3. Блокчейн нужен всем и вся. Это тоже не так. Технология активно изучается финансовыми институтами, бизнесами, связанными с логистикой, но кроме как удешевление и упрощение, этой технологии нечем похвастаться. Не будет панацеи от всех проблем.
4. Блокчейн и искусственный интеллект — сила. Частенько проекты (в основном, мошеннические) кричат о своем проекте в связке «Мы активно применяем ИИ, Интернет вещей и блокчейн для создания технологии будущего.» Да, в связке можно достичь определенных целей, но, в данном случае одно в другом совсем не нуждается. Это просто маркетинговая уловка.
6. Биткойн — это пустышка, поэтому никогда не заменит деньги. Здесь нужно немного разобраться, потому что упрощенная схема вызвала определенный негатив. Что такое деньги? По сути, это упрощенная цепочка обмена одного товара на другой. Исторически сложилось, что монеты были сделаны из металла и представляли стоимость этого же металла. При большом количестве монет, стало неактуальным носить с собой кошельки, набитые огромными кучами монет, и тогда стали появляться подобия банков. Они работали по принципу «дай мне монеты, я буду хранить у себя, а тебе дам заверение того, что у меня есть твои монеты, и это заверение стоит столько же, сколько монеты.» Сравнение грубое, но, надеюсь, понятное. Деньги могут быть обеспечены металлом или другим видом продукта, но, по больше части, это все таки металл и это все таки золото. Теперь касательно «пустышки»: каждый день ЦБ США сообщает стоимость доллара, что и является отправной точкой. Как они определяют цену — совокупность большого количества факторов, но, по сути, это убеждения узкого круга людей, отвечающих за экономику. Держим в голове описанное выше и понимаем, что наша финансовая система держится на ряде решений ряда людей, что, в свою очередь, также не вызывает доверия. Золото — это металл, о цене которого договорились. Как только страны решат, что оно никому не нужно, оно станет олицетворением «бесполезности». Так же с Биткойном за исключением того, что он не регулируется узким кругом людей.
7. Блокчейн похож на Spreadsheet в Google Docs. Неплохое сравнение, но немного неточное. В этом примере подразумевают, что у всех участников есть доступ к базе данных и каждый может вносить изменения и все это видят. Давайте не забывать, что spreadsheet находится в централизованном месте: сервере Google. Сравнение было бы больше похоже, если бы каждый участник хранил у себя копию и при внесении изменений участвовал в подтверждении изменений, а так же вносил их к себе.
Пожалуй, все 🙂 Статья написана по заказу человека, который желал понять блокчейн без углублений в технологию. Вопросы, комментарии, указание ошибок приветствуется.
В 2017 году в сети промелькнула новость о том, что один молодой человек «случайно выбросил» жесткий диск с Биткоинами общей стоимостью 127 миллионов долларов. Он хотел арендовать склад отходов, чтобы перерыть весь мусор, но администрация не позволила ему этого сделать.
Блокчейн не сможет провести внешнюю транзакцию на другой блокчейн. Проблема называется cross-atomic swap и подразумевает прямой перевод одного токена на другой без участия посредника. Учитывая, что сила технологии блокчейн в ее стабильности и невозможности изменить без согласия всех участников — код одной БД не будет сочетаться с кодом другой БД. На данный момент обмен одного токена на другой осуществляется через биржи в виде пар. По сути, биржи просто покупают один вид токена, и отправляют другой.
Говоря о торговых биржах: не каждый трейдер/инвестор знает, что, проводя операции в обенниках, они не являются хозяевами средств, пока не вывели их на сторонний кошелек. Приватные ключи от кошельков бирж принадлежат владельцам бирж, что автоматически делает их абсолютными хозяевами. В любой момент, если совесть позволит, они могут взять средства со всех зарегистрированных кошельков и исчезнуть в тумане. Решили трейдить — переводите себе на сторонний кошелек 🙂
Все фото брались из инернета, источники указаны. Баянометр ругался на фото майнинговой фермы, которая уже была в одном нерелевантном посте. Так же выдало комбайн и якутские маслята. Оригинал статьи находится на моей странице ВК, а сюда статья помещена для ознакомления тем, кому может быть интересно.
В интернете мы получаем доступ к петабайтам полезной информации. Но интернет – это и благо, и вредитель. Есть в нем и некоторые неприятные явления. Такие, как, например, мошенничество. Интернет полностью поглотил нашу жизнь. Мы используем его каждый день: когда оплачиваем проезд в метро или другой общественный транспорт картой, когда расплачиваемся банковской картой за продукты или за любые другие услуги, когда выходим просто в интернет, чтобы посмотреть кино, когда мы пишем сообщения в социальных сетях.
реклама
С развитием технологий растут и риски утечки данных. Взламываются банковские системы, счета, социальные сети. В общем, крадутся данные интернет-пользователей. К сожалению, сейчас на каждого человека в интернете есть досье, которое может быть использовано в корыстных целях.
На заре финансового кризиса 2008 года неизвестный Сатоши Накамото дал технологии 2001 года прямое практическое применение. Эта технология называется блокчейн. Технология блокчейн применима не только к криптовалюте, но и к майнингу. У нее широчайший спектр возможностей.
Из самого названия «Блокчейн» мы понимаем, что это цепочка блоков. Представим, что мы создали сеть блокчейн, и у нас есть первый блок, который содержит в себе некую информацию.
реклама
Представим, что информация в блоке содержит слово «привет». В блоке это выглядит таким вот сложным ключом:
Это называется хэш.
Когда мы хотим добавить информацию в наш блок, это выглядит следующим образом. Добавим к нашему хэшу E4EDCAB443B82C7F7AF71B8CB9F3A7639919B6D7 «как дела». Получился совсем другой хэш:
реклама
Хотим добавить еще информацию. Допустим, первая информация – это первая транзакция, вторая – это вторая транзакция, третья – это третья транзакция. Добавим ко второму хэшу 34F65FB13C592075B18B8499C3CD6C42787EBC9D слово «твои». Получилось это:
Добавляем любую информацию и получаем новый хэш.
реклама
Есть блок, который содержит в себе одной слово «привет» – это 1 хэш. Добавляем другие хэши, то есть выполняем транзакции. Каждые изменения в блоке – это новый хэш, который содержит в себе информацию еще других хэшей, то есть предыдущих действий, совершенных в блоке. Эта информация никогда и никуда не девается.
Для того, чтобы понять, как появляется новый блок, попробуем представить следующее. Хэши представляют из себя набор кодов, содержащих в себе информацию. С каждым добавлением этот набор кодов меняет свою структуру, усложняется. Представим это как уравнение. Каждый блок содержит цепочку уравнений. У нас есть блок, в котором есть хэш. Проводим транзакции и хэш растет. От этого блок становится сложнее. Майнер его майнит, и появляется новый блок.
Каждые новые блоки сейчас в сети Bitcoin появляются раз в 10 минут, когда в самом начале, когда Bitcoin только появился, скорость появления новых блоков могла быть и 17 минут, и 30 минут. Всё зависит от мощности, которая расшифровывает эти уравнения.
Майнеры – это владельцы сложных вычислительных машин. Это может быть как ASIC, так и ферма на видеокартах. Все это представляет из себя машину с огромной вычислительной мощностью, которая расшифровывает непосредственно эти уравнения и проверяет всю цепочку сети блокчейна для того, чтобы добыть новый блок.
За нахождение новых блоков майнеры получают вознаграждение. За майнинг в одиночку все вознаграждение начисляется 1 человеку. Если же майнинг происходит в пуле, то вознаграждение начисляется пулу, а он, в свою очередь, распределяет эту награду пропорционально полезности их мощности при нахождении блока.
Появляется новый блок, который содержит всю информацию первого блока со всеми внесенными в него изменениями. Изменения продолжают вноситься. После этого расшифровывается новый блок, который содержит информацию предыдущих двух блоков и все изменения, произведенные за время расшифровки нового блока.
У каждого майнера находится копия всей сети блокчейн. Все они являются ее хранителями. Это дает полную децентрализацию сети. Чтобы внести изменения в первый блок (например, удалить какую-либо информацию), нужно взломать и расшифровать все предыдущие блоки, которых может быть миллион. Сделать это непосильно никому. Для взлома также придется не только сломать саму сеть, но и каждого майнера, который хранит у себя копию этой сети. А сделать это невозможно.
Есть теория Атаки 51%. Суть заключается в том, что тот, у кого 51% общей мощности, сможет ею манипулировать и вносить изменения в предыдущие блоки. Но это также маловероятно и скорее из разряда фантастики.
Также может возникнуть вопрос: «А что, если удалить всю сеть блокчейна?» Для этого придется отключить Интернет во всем мире, что невозможно.
Для чего это вообще нужно? Вспомнить те же смарт-контракты. Захотели вы, допустим, приобрести себе жилище. Есть контракт, в котором будут прописаны все условия того, что вы приобретаете квартиру и переводите какую-то определенную сумму денег. Все документы записываются в сеть блокчейна. Происходит автоматический обмен. Информация по контракту остаётся подтвержденной до конца дней существования этой сети.
Поначалу майнингом занимались просто энтузиасты, которым просто была интересна эта технология, интересно было понять, что она из себя представляет. Они в нее вникали, майнили. Сейчас же этому нашлось прямое применение, как, например, оплата товаров и услуг. Сейчас весь мир пытается это законодательно урегулировать.
Технология блокчейн будет дальше только разрастаться и набирать обороты. Как была технология Интернет, которая прочно вошла в наш мир, так и технология блокчейн прочно закрепится в нашем мире.
Блокчейн: как он работает, и почему эта технология изменит мир
Портал Spectrum, который освещает новости в мире технологий, опубликовал материал о блокчейн. В этой статье рассказано, какие есть подводные камни в работе технологии и почему её нельзя использовать повсеместно. Мы подготовили русскоязычную адаптацию этой статьи.
Развитие технологии
Биткоин был придуман как акт неповиновения. Криптовалюта появилась вскоре после мирового экономического кризиса и рекламировалась, как средство от несправедливости и коррумпированности традиционной финансовой системы. Создатели были уверены, что когда биткоин станет более популярным, он будет конкурировать с реальными деньгами и в конечном итоге вытеснит те институты, которые привели к кризису.
Неофициальный лозунг биткоина: «Верим в криптографию», прямо говорит о том, кто виноват в проблемах экономики: посредники, банкиры, «доверенные» третьи стороны, которым на самом деле нельзя доверять. Эти люди просто создают проблемы другим, уменьшая прибыль и усложняя транзакции.
Биткоин стремился заменить услуги, предоставляемые этими посредниками с помощью специального кода и криптографии. Когда человек оплачивает ипотеку, между его банком и другими финансовыми организациями в фоновом режиме происходит ряд операций, благодаря которым деньги снимаются со счёта пользователя. Банк может поручиться, что с деньгами всё хорошо, так как он хранит информацию о том, куда и как была потрачена каждая копейка со счета.
Биткоин и другие криптовалюты заменяют эти фоновые операции и транзакции при помощи программного обеспечения — распределенной и защищенной базы данных, называемой блокчейном. При этом процесс смены владельцев токена биткоина контролируют множество компьютеров. Право на использование криптовалюты может быть передано абсолютно любому человеку, независимо от его национальности и места проживания.
Спустя 8 лет после создания блокчейна, технологию пытаются применить к процедурам и процессам не связанным с передачей денежных средств.
Может ли блокчейн связать людей, которые сдают жильё, с путешественниками и предложить сторонам прозрачную платформу для оплаты? Может ли блокчейн выступать в качестве хранилища и площадки для воспроизведения фильмов, шоу и других цифровых средств массовой информации, сохраняя при этом отчисления и передавая их создателям контента? Может ли блокчейн автоматически проверять авиарейсы и выплачивать компенсации путешественникам, чьи самолёты не вылетели вовремя?
Если это так, то технология блокчейн поможет избавиться от Uber, Netflix и, например, страховых компаний.
Это не предположения, а лишь некоторые вещи, которые сейчас строятся на Ethereum — блокчейн-платформе, которая дистанционно размещает программное обеспечение на распределенной компьютерной системе, называемой Ethereum Virtual Machine. Блокчейн Ethereum, на котором работает криптовалюта эфир, на данный момент наиболее открыт для экспериментов.
Но эта открытость не всегда играет на руку. Новые схемы блокчейна создаются каждый день, в том числе и крупнейшими техническими корпорациями. Microsoft предлагает своим клиентам инструменты для экспериментов с криптовалютой в своем облаке Azure. IBM, Intel и другие сотрудничают с хабом Hyperledger — открытой платформой для разработки бизнес-ориентированных блокчейнов. Крупнейшие банки, — те самые, которых хотели вытеснить создатели криптовалюты, — придумали свою версию технологии, пытаясь опередить тенденции.
И даже биткоин, который работает на первом и самом успешном блокчейне, модернизируется для приложений, о которых его создатели никогда не мечтали.
Но ни один блокчейн не может похвастаться массовым использованием. Никакая концепция или стратегия еще не привела к революции ни в одной отрасли. Биткоином пользуется не более чем 375 000 человек в мире в день.
Какие блокчейн-платформы сохранятся, а какие начнут медленно опускаться на дно? Чтобы сделать какой-либо прогноз, нужно понять, что такое блокчейн и логически соотнести его с биткоином.
Как работает блокчейн
В 2009 году анонимный хакер (или группа хакеров), под псевдонимом Сатоши Накамото, создал первую цифровую валюту. В этой системе деньги были лишь инструментом учета, методом абстрагирования стоимости, назначения собственности и предоставления средств для совершения сделок.
Для выполнения этих функций исторически использовались денежные средства. Обладание физическими токенами — монетами, позволяет людям лично заключать сделки между собой. Наличные деньги достаточно трудно скопировать, поэтому нет необходимости в полном учете того, кому принадлежит определенная часть денежной массы.
Тем не менее, если создать таблицу, в которой указано, кому и сколько принадлежит денег, монеты и купюры станут ненужными. Банки и обработчики платежей уже частично сублимировали физическую валюту в цифровые записи, отслеживая и обрабатывая транзакции в своих закрытых системах.
Биткоин завершил преобразование, создав единый универсальный цифровой регистр, называемый блокчейном. Эта технология получила такое название, потому что похожа на цепь — внести в неё изменения можно только в конец блоков. Каждое новое дополнение содержит набор новых транзакций. Например, если Саша заплатит Юле за биткоин, эта транзакция появится в конце цепи. А в блоках до этого будет указано, что Саше заплатил Миша, а Мише Оля.
Блокчейн для биткоина, в отличие от книг бухгалтерского учёта, которые ведут традиционные финансовые учреждения, расположен на компьютерах по всему миру. Эти данные доступны для всех, у кого есть подключение к интернету. Майнеры, — владельцы компьютеров, на которых хранится информация блокчейна, — отвечают за обнаружение запросов транзакций от пользователей, их объединение, проверку и добавление в блокчейн в виде новых блоков.
Процесс валидации устанавливает, что человек фактически владеет биткоинами после транзакции, и что он еще не потратил их в другом месте. Собственность в блокчейне определяется двумя криптографическими ключами. Первый ключ находится в блокчейне в открытом доступе. Второй доступен только его владельцу. Такие ключи используются для шифрования электронных сообщений. Когда кто-то отправляет зашифрованное сообщение, он использует открытый ключ. Получатель при открытии письма использует закрытый ключ и расшифровывает сообщение.
В технологии блокчейн транзакции подписываются при помощи закрытых ключей, соответствующих открытым ключам, присвоенным монетам, которые хотят потратить. И когда транзакция обрабатывается, этим монетам присваивается новый открытый ключ.
Когда в оформлении операции участвует несколько лиц, становится важен вопрос необратимости. Если бы блокчейн управлялся одним банком с набором известных валидаторов, работающих в рамках одной юрисдикции, то выполнение транзакций было бы простым делом.
Но для биткоина нет центрального банка, обеспечивающего соблюдение правил. Майнеры работают анонимно во всем мире, несмотря на разнообразие культур, различие правовых систем и нормативных обязательств. Поэтому нет способа привлечь их к ответственности. Необратимость операции обеспечивает код биткоина. Он использует схему, которая называется доказательством работы.
Как доказательство работы делает технологию блокчейн надёжной
Для того чтобы создавать новые блоки, майнерам необходимо владеть всей информацией о транзакциях. Они конкурируют между собой, так как майнер, первым создавший блок, получает оплату за эту услугу. Вопрос в том, что мешает майнеру удалить предыдущие транзакции в блокчейне. Хотя он и не сможет таким образом украсть монеты, зато сможет совершить одну и ту же транзакцию несколько раз. Например, оплатить товар, а после этого удалить информацию о транзакции.
Чтобы это избежать, у всех майнеров в сети должна быть одинаковая копия блокчейна.
Когда майнер, добавляет новый блок, он должен предоставить криптографическое доказательство транзакции. Чтобы получить доказательство, майнер проводит блок через несколько раундов хэш-функции — вычисления, которое берет часть данных произвольного размера и переводит их в бессмысленную буквенно-цифровую строку с фиксированной длиной, которая называется хешем. Чтобы сделать процесс более надёжным, алгоритм блокчейн требует, чтобы полученный хеш начинался с определенного количества нулей. Невозможно заранее предсказать, какой хеш будет выдавать заданный набор данных, поэтому майнеры запускают вычисления снова и снова, каждый раз вставляя случайное число в набор данных. Когда это число изменяется, возникает новый хэш. В итоге майнеры получают правильное количество нулей.
Майнер, который находит правильный хеш, отправляет блок другим майнерам. Они его проверяют и добавляют к полной версии блокчейн, содержащуюся на их компьютерах.
Это можно сравнить с закрыванием двери. Предположим, у человека есть замок, и набор ключей, один из которых может его закрыть. Он должен попробовать все ключи, прежде чем найдёт правильный. И после этого оставить его в замке, чтобы другие могли проверить, что ключ подходит.
Майнеры тратят свои средства на поддержку сети — покупают оборудование и платят за электроэнергию. Чтобы изменить блок в блокчейне и провести одну и ту же транзакцию дважды, им придётся потратить в два раза больше своих денег, поэтому обманывать становится невыгодно.
Кроме того, с каждым новым блоком возрастает стоимость изменения предыдущих. Новые блоки хранят хеш стоящего перед ними блока. Любые изменения в старых блоках приведут к недействительным хэшам для всех последующих блоков. Следовательно, невозможно вставить фиктивные модификации в предыдущий блок без повторения всей работы, которая была выполнена после этого блока. Если провести аналогию с замками, получится, что замок в конце цепи связан со всеми предыдущими. Если изменить замок в середине цепи, придётся искать новые ключи для каждого замка после него.
Получается, что майнеры предоставляют дорогостоящие доказательства, а затем получают деньги за свою работу. Таким образом Сатоши создал первую жизнеспособную одноранговую цифровую валюту. Но он также решил более общую проблему, которая на протяжении десятилетий беспокоила ученых. Биткоин, который за 8 лет ни разу не отключался от сети на длительный период, надежно стимулирует майнеров выполнять работу добросовестно, обеспечивая единую сеть. В итоге получается защищённая, постоянно растущая цепочка данных, которую любой, у кого есть подключение к интернету, может проверять и дополнять.
Как использовать блокчейн в других сферах
Технология блокчейн может быть полезна не только для совершения транзакций. Практически сразу после появления биткоина, люди начали думать, как применить эту технологию в других сферах. Когда майнеры проверяют транзакции, они запускают небольшие программы, которые обрабатывают и предоставляют необходимые для транзакции данные. Но что, если запустить более сложные программы, например, программное обеспечение для социальных сетей? Или использовать блокчейн для предоставления данных для онлайн-форумов?
Эти идеи появились сразу после создания биткоина, но только спустя несколько лет, девятнадцатилетний студент из Торонто внёс вклад в их развитие. В 2013 году Виталик Бутерин разработал совершенно новую технологию под названием Ethereum. Благодаря ей блокчейн можно было использовать не только для совершения транзакций.
В отличие от биткоина, Ethereum использует мини-программы, называемыми смарт-контрактами. Они могут быть написаны с неограниченной степенью сложности. Пользователи могут взаимодействовать с программами, отправляя им транзакции с инструкциями, которые затем обрабатывают майнеры.
Это означает, что любой может встроить программу в транзакцию и быть уверенным в том, что она останется неизменной и доступной для цепочки блоков. Теоретически, с Ethereum можно заменить Facebook, Twitter, Uber или любую другую цифровую службу новыми версиями, которые были бы прозрачны, неуязвимы для цензоров и не требовали вмешательства человека.
Что такое распределённый реестр
Параллельно с попытками Бутерина использовать технологию для создания компьютера, охватывающего весь мир, развивалась идея закрытой и контролируемой версии блокчейна. В сентябре 2014 года группа финансовых институтов, в том числе Barclays, Goldman Sachs и JP Morgan сформировала консорциум под названием R3 для изучения того, как блокировки могут повысить эффективность расчётов между банками.
Открытая структура блокчейнов, таких как биткоин и Ethereum, противоречит потребностям этих организаций. В первую очередь вызывает вопросы анонимность пользователей, данные которых представлены буквенно-цифровыми общедоступными адресами, без указаний их реальной идентичности. Банковское законодательство в США и других странах запрещает такую анонимность. «Мы должны знать, кто участники и контрагенты находящиеся на этих платформах», — говорит Тим Свансон, директор по исследованиям рынка в R3.
Финансовые учреждения также юридически обязаны защищать данные о клиентах и контролировать их экспорт по национальным или региональным линиям. Учитывая, что публичные блокчейны содержат всю информацию о транзакциях на многих компьютерах в сети, невозможно ограничить цепочку хранения при их использовании.
Таким образом, появился подход распределённого реестра к технологии блокчейн. В распределённом реестре известна идентификация людей, добавляющих блоки, а данные в системе доступны только для избранных сторон. Поскольку право создавать новые блоки назначается людьми, которые запускают код, а не лотереей, нет необходимости проверки работы майнеров.
Такая система предназначена для ситуаций, когда все участники блочной цепи уже имеют небольшую степень доверия, но хотят выполнить услуги для нейтральной третьей стороны, как это может быть в случае с банками при урегулировании международных банковских переводов.
Подход работы с распределённым реестром также распространяется в другие отрасли, которые хранят конфиденциальные данные клиентов. Многие из этих проектов построены с помощью инструментов, предоставляемых Hyperledger. Он создает продукты для компаний, которые хотят работать со смарт-контрактами, но не решаются использовать открытые блокчейны, такие как Ethereum и биткоин.
«Люди должны понимать фактические проблемы и нормативные требования, которых должны придерживаться такие организации, как банки, страховые компании и отрасли здравоохранения. Они не могут позволить себе риск и неопределенность, которые внедряются некоторыми открытыми системами», — говорит Джонатан Леви, создатель системы управления доступом к блокчейнам Hacera.
Как будут работать смарт-контракты
Независимо от того, какой вариант блокчейна победит, смарт-контракты потребуют целого ряда поддерживающих технологий. Эти дополнительные технологии в настоящее время разрабатываются. И они будут очень важны для расширения технологии блокчейн.
«Как только у нас появятся смарт-контракты, возникнет целый ряд проблем», — говорит Ари Джуэлс, содиректор IC3 Корнеллского университета. Эти проблемы делятся на несколько категорий.
Во-первых, блокчейны не смогут хранить много данных. Это будет проблемой для многих проектов, которые, например, предлагают хранить и передавать потоковое видео. Им просто напросто не хватит места для хранения.
Технология блокчейн записывает входы и выходы каждой монеты в сеть, а также содержимое дополнительного поля, которое позволяет провести до 40 байтов метаданных для каждой транзакции. Это все.
Еще одна проблема блокчейна заключается в том, что технология сама по себе не знает, что происходит в реальном мире. Это важно в случае, если смарт-контракт — это система страхования авиабилетов. Блокчейн должен знать, когда самолет взлетает или приземляется, а для этого нужно запрашивать данные веб-сайтов.
В идеале разработчики будут создавать блокчейны для хранения и доступа к данным с учётом слабых сторон — уязвимости к цензуре и возможности отмены блокировок. Для этого нужно тщательно рассмотреть, каким «доверенным сторонам» можно фактически доверять.
Проблема хранения данных может быть решена с помощью распределенных служб обмена файлами, таких как децентрализованная система облачных хранилищ, протоколов Labs Interplanetary Database или Storj Labs. Это системы, которые позволят людям во всем мире получить дополнительное пространство на своих жестких дисках. Такие схемы будут работать для системы смарт-контрактов на основе блокчейна, поскольку данные будут храниться на нескольких компьютерах по всему миру и всегда будут доступны.
Импортировать данные в режиме реального времени можно будет при помощи «оракулов». Это службы, которые получают оплату за надежный запрос данных в реальном времени и подачу их на смарт-контракты блокчейн.
В IC3 Джелус разработал систему обеспечения защищенного датафида для смарт-контрактов Town Crier. Она защищает вводимые в блокчейн данные от подделки. Процесс работы построен на использовании доверенного программного обеспечения на процессорах Intel.
Финансирование
Чтобы перевести все современные услуги на технологию блокчейн, нужны большие деньги на технику и исследования
Вопрос в том, как получить финансирование на проект, который уничтожит многие крупные корпорации. В идеале нужно создать открытые блокчейны, как Ethereum, и доверить хранение данных тем людям, которые его создали. В таких условиях компания не может выжить из бизнес-модели, которая собирает и продает поведение браузера, историю покупок или данные о местоположении. Также компании блокчейн не могут полагаться на ограниченное владение своей интеллектуальной собственностью, поскольку программы находятся в открытом доступе.
Тем не менее, уже появился потенциальный механизм финансирования для блокчейнов — Initial coin offering или ICO. Он оказался чрезвычайно прибыльным, хотя и юридически сомнительным.
Например, человек решил использовать приложение. Но он не может расплатиться обычной валютой, ему нужно купить специальные монеты для этого приложения, которые заранее выпустили на рынок, и расплатиться ими.
В реальном мире это бы работало так: кто-то открыл прачечную и выпустил билеты, которыми можно оплатить стирку. Владелец заранее продаёт все билеты людям, а они потом, при необходимости, перепродают их другим.
На сегодняшний день более полумиллиарда долларов вложено в продажу токенов, и в последнии месяцы эти цифры только растут. Например, блокчейн Tezos в июле установил рекорд, собрав более 200 миллионов долларов через ICO.
Из-за таких огромных инвестиций появились жалобы пользователей на лицемерие создателей биткоинов. «Создатели блокчейнов, которые продвигают эти схемы, на самом деле демонстрируют всю скупость и алчность, приписываемую ими стандартным финансовым услугам и поддерживаемым правительством валютам, — говорит Престон Бирн, соучредитель Monax Industries — открытой платформы для разработчиков блокчейнов, — когда деньги начинают течь в их направлении, они становятся такими же небрежными в отношении общественности, которой они когда-то были».
Другие утверждают, что ICO, как новый класс инвестиционных инструментов, столь же разрушителен, как и финансируемые приложения.
«Деньги не являются корнем зла. Равенство является корнем зла», — говорит Джоэл Монегро — создатель Placeholder — нового фонда, посвященного технологиям блокчейн.
Он считает, что предоставление основателям и сотрудникам капитала компании побуждает их накапливать богатство, а не использовать его для улучшения своих продуктов.
С другой стороны ICO — не только финансовый инструмент, но и средство доступа к технологии блокчейн. Из этого следует, что чем больше людей используют услугу, тем больше будет спрос на токен, необходимый для доступа.
«Мой стимул заключается не в том, чтобы извлечь больше прибыли, а в том, чтобы больше людей использовали приложение, потому что стоимость токена зависит от стоимости использования услуги. Вы полностью переворачиваете стимулы», — говорит Монегро.
В Соединенных Штатах использование ICO, вероятно, подходит к концу. В конце июля Комиссия по ценным бумагам и биржам США предупредила о том, что многие ICO попадают в категорию ценных бумаг и поэтому должны работать по определённым правилам.
«Времена изменились и очень быстро. Некоторые из ранних последователей биткоина испытывали трудности с финансами три и четыре года назад, но держались за свои убеждения и свои монеты и очень хорошо сейчас себя чувствуют, — говорит Джонатан Леви, создатель Hacera, — нам по-прежнему необходимо, чтобы биткоин и Ethereum работали в более крупных масштабах, поэтому предприятиям необходимо децентрализовать данные и обеспечить их конфиденциальность. Сейчас мы сталкиваемся с новой задачей: учитывая огромные суммы вложенных денег, еще предстоит выяснить, сколько старожилов и новичков останется верными делу и продолжат работать, чтобы изменить мир с помощью технологий, которые уже изменили их».