Что такое технология блокчейн? См. полное руководство по началу работы

глава

1. Блокчейн 101

2. Как работает блокчейн?

3. Для чего используется блокчейн?

Глава 1. Блокчейн 101

Оглавление

• Что такое блокчейн?

• Как соединяются блоки?

• Блокчейн и децентрализация

• Проблема византийских генералов

• Почему блокчейну необходима децентрализация?

• Что такое одноранговая сеть?

• Что такое узел блокчейна?

• Публичная сеть и частная сеть

• Как происходит транзакция?

• Как торговать биткойнами

  • Как вывести биткойны с Binance

  • Как отправить биткойны из Trust Wallet в Electrum

• Кто изобрел технологию блокчейн?

• Плюсы и минусы технологии блокчейн

  • преимущество

  • недостаток

Что такое блокчейн?

Блокчейн — это особый тип базы данных. Возможно, вы слышали о термине «технология распределенного реестра» или DLT, и во многих случаях блокчейн представляет собой распределенный реестр.

Блокчейн имеет некоторые характеристики, такие как набор правил добавления данных в цепочку, и как только данные попадают в систему хранения, их практически невозможно изменить или удалить виртуальными средствами.

Со временем данные добавляются в структуры, называемые блоками. Каждый блок основан на предыдущем блоке, и каждый блок содержит часть информации, которая связывает его с предыдущим блоком. Нам нужно только посмотреть последний блок, чтобы узнать, был ли он последним созданным блоком. Поэтому, если мы продолжим поиск по «цепочке», мы сможем найти первый блок, который широко известен как блок генезиса.

Например, предположим, что у вас есть электронная таблица с двумя столбцами. В первую ячейку первой строки вы можете ввести любые данные, которые хотите сохранить.

Данные в первой ячейке затем преобразуются в двухбуквенный идентификатор и продолжают вводиться как часть следующей ячейки. В этом примере двухбуквенный идентификатор КП необходимо ввести в ячейку второй строки (defKP). Это означает, что если вы измените первые введенные данные (abcAA), то изменится комбинация букв в следующей ячейке.

Каждая запись в базе данных связана с предыдущей записью.

Теперь посмотрим на строку 4, последний идентификатор — TH. Помните, о чем я говорил ранее? Мы не можем обратить этот процесс вспять, а также не можем перемещать или удалять записи. Из-за особенностей блокчейна каждый пользователь может визуально увидеть, что операция завершена, и просто проигнорирует попытки внести изменения.

Предположим, вы измените данные в первой ячейке, полученный вами идентификатор изменится, а значит, изменятся данные во втором блоке, в результате чего изменится и идентификатор в строке 2, так что И так далее. По сути, TH — это продукт всей информации, которая предшествовала его созданию.

Как соединяются блоки?

То, что мы обсуждали выше, двухбуквенные идентификаторы, просто имитирует использование хэш-функций в блокчейне. Хэши — это клей, который гарантирует, что блоки связаны друг с другом. Хеширование принимает данные любого размера и использует математическую функцию для создания строки выходных данных (хэш-значений), которые всегда имеют одинаковую длину.

Использование алгоритмов хеширования в блокчейне имеет смысл, поскольку вероятность того, что пользователь найдет два фрагмента данных, которые дадут одинаковый результат, чрезвычайно мала. Как показано в идентификаторе выше, как только входные данные будут слегка изменены, экспортированные выходные данные будут совершенно другими.

SHA256 — это функция, широко используемая в области биткойнов. Давайте воспользуемся этой функцией для объяснения. Как видите, даже простого изменения регистра букв достаточно, чтобы полностью изменить вывод.

В настоящее время не было никаких коллизий SHA256 (т. е. двух разных входных данных, приводящих к одному и тому же выходному значению), что особенно важно в контексте блокчейна. Это означает, что каждый блок, содержащий хэш, можно отследить до предыдущего блока, и любая попытка редактирования более старого блока будет видна на виду.

Каждый блок содержит отпечаток предыдущего блока.

Блокчейн и децентрализация

Мы подробно рассмотрели базовую структуру блокчейна. Если вы услышите, как другие люди говорят о технологии блокчейна, вы можете обнаружить, что тема, которую они обсуждают, — это не сама база данных, а экосистема, построенная вокруг блокчейна.​

Блокчейн имеет отдельную структуру данных и поэтому полезен только в нишевых приложениях. Если мы предоставим эти инструменты незнакомцам для облегчения координации и сотрудничества, будет интересно посмотреть, как будут развиваться события. В то же время, в сочетании с другими технологиями и некоторыми знаниями теории игр, блокчейн может стать распределенным реестром, который никем не контролируется.

Это значит, что ни один пользователь не сможет редактировать запись с нарушением правил системы (подробнее о правилах позже). В этом смысле вы можете рассматривать реестр как общий для всех: участникам необходимо всегда согласовывать изменения в блокчейне.

Проблема византийских генералов

Фактически реальным препятствием на пути развития указанной системы является проблема византийских генералов. Эта проблема впервые привлекла внимание в 1980-х годах и описывает дилемму, в которой изолированные субъекты должны общаться друг с другом, чтобы координировать свои действия. В этом особом затруднительном положении, после того как группа генералов повела свои войска на окружение определенного города, им нужно было решить, стоит ли атаковать. Но сообщить о своих решениях генерал мог только с курьером.​

Каждому генералу необходимо отдавать приказы атаковать или отступать. Вне зависимости от того, атака это или отступление, лишь бы генералы договорились. Если они решат атаковать, для достижения победы должна атаковать вся армия. Итак, как мы можем гарантировать, что ничего не пойдет не так?​

Правда, в качестве средства связи у них были посланники. Но что произойдет, если курьера перехватят и противник изменит сообщение «Атака на рассвете» на «Атака сегодня вечером»? Что, если один из генералов восстанет и намеренно введет в заблуждение других генералов, что приведет к их поражению?

Для успеха необходима совместная атака всех генералов (слева). В противном случае они будут побеждены (справа).

Поэтому нам необходимо разработать стратегию, которая позволит каждому достичь консенсуса, даже если участники откажутся или сообщения будут перехвачены. Если армия нападет на город без поддержки, ситуация будет очень трагичной, а несоблюдение базы данных также приведет к плохим последствиям. Хотя это не вопрос жизни и смерти, правда та же. Если блокчейн останется без присмотра и не сможет предоставить пользователям «правильную» информацию, тогда пользователи должны иметь возможность общаться друг с другом.

Чтобы устранить потенциальные сбои, с которыми сталкивается один (или несколько) пользователей, механизм блокчейна должен быть правильно спроектирован, чтобы справляться с этими препятствиями. Впоследствии появились византийские отказоустойчивые системы. Как мы увидим дальше, алгоритмы консенсуса могут использоваться для обеспечения соблюдения правил, которые надежны, как железные стены.

Почему блокчейну необходима децентрализация?

Конечно, вы также можете запустить блокчейн самостоятельно. Но в конце концов вы обнаружите, что объем данных и информационная перегрузка настолько ужасны, что они не могут конкурировать с другими тщательно управляемыми блокчейнами. Потому что только в децентрализованной среде, где все пользователи равны, можно полностью раскрыть истинный потенциал блокчейна. Таким образом, блокчейн защищен от удаления или злонамеренного захвата. Поскольку источник данных только один, вся информация доступна каждому пользователю.

Что такое одноранговая сеть?

Одноранговая (P2P) сеть состоит из нашего пользовательского уровня (или группы общих элементов в примере, описанном ранее). В этой сети нет должности администратора, поэтому, если пользователям необходимо обменяться информацией, они могут отправить информацию напрямую другой стороне, не вызывая центральный сервер.​

Пожалуйста, смотрите картинку ниже. A на диаграмме слева должен пройти через сервер, чтобы направить свои сообщения в F. Но как видно из картинки справа, их можно подключить напрямую, без посредника.

Централизованная сеть (слева) и децентрализованная сеть (справа).

В обычных обстоятельствах сервер будет хранить всю информацию, необходимую пользователю. Например, когда вы посещаете Binance Academy, вы фактически запрашиваете ее сервер предоставить все статьи на сайте. Если сайт оффлайн, вы больше не сможете его просмотреть. Однако если вы уже все скачали и загрузили на свой компьютер, отправлять заявку в Binance Academy не нужно.​

Фактически, именно так каждый пир работает в блокчейне: вся база данных уже хранится на его компьютере. Независимо от того, кто покинет сеть, это не повлияет на возможность других пользователей получить доступ к блокчейну и обмениваться информацией друг с другом. Когда в блокчейн добавляется новый блок, данные в нем будут распространяться среди всех пользователей сети, поэтому каждый пользователь может своевременно обновлять свою копию реестра.

Обязательно прочитайте «Подробное объяснение одноранговых сетей» для более подробного обсуждения экспертов по этому типу сетей.

Что такое узел блокчейна?

Проще говоря, узлы — это машины, которые мы используем для подключения к сети. Эти машины отвечают за хранение копий блокчейна и обмен информацией с другими машинами. Пользователям не нужно управлять этими процессами вручную. Обычно им нужно только загрузить и запустить программное обеспечение, связанное с блокчейном, а система может автоматически взять на себя остальные операции.

Приведенное выше описание узлов очень краткое, и в определение также входят другие пользователи, которые каким-либо образом взаимодействуют с сетью. Например, в мире криптовалют простое приложение-кошелек на вашем телефоне — это так называемый легкий узел.​

Публичная сеть и частная сеть

Возможно, вы знаете, что индустрия блокчейнов развивается по сей день благодаря прочному фундаменту, заложенному Биткойном. С тех пор как Биткойн зарекомендовал себя как законный финансовый актив, новаторы начали задумываться о возможности применения базовой технологии в других областях. Следовательно, исследование блокчейна в бесчисленных случаях использования за пределами финансов.

Биткойн, также известный как публичный блокчейн. Это означает, что каждый пользователь может просматривать транзакции в цепочке и просто иметь доступ к Интернету и необходимому программному обеспечению для присоединения к блокчейну. Других требований для участия в блокчейне нет, поэтому мы можем назвать это средой без разрешений.

Аналогом является частный блокчейн, который представляет собой другой тип блокчейна. Эти системы создают набор правил, которые ограничивают разрешения на доступ и взаимодействие в блокчейне. Поэтому мы называем это разрешенной средой. Хотя на первый взгляд частные блокчейны могут показаться немного бесполезными, с их использованием было разработано несколько важных приложений, в основном в корпоративных средах.

Чтобы узнать больше по этой теме, пожалуйста, обратитесь к разделу «В чем разница между публичной цепью, частной цепью и цепью консорциума?» 》

Хотите начать свое криптовалютное путешествие? Зайдите на Binance и купите биткойны прямо сейчас!

Как происходит транзакция?

Если Алиса хочет заплатить Бобу через систему банковского перевода, она сначала уведомит об этом банк. Для простоты мы предполагаем, что обе стороны используют один и тот же банк. Банк проверяет, достаточно ли у Алисы средств для выполнения транзакции (например, 50 долларов США списываются со счета Алисы, а 50 долларов США зачисляются на счет Боба), прежде чем обновлять свою базу данных.

Блокчейн работает аналогично. В конце концов, оба по сути являются базами данных. Но ключевое отличие состоит в том, что в блокчейне отсутствует необходимость проверки и обновления баланса третьей стороной. Все узлы автоматически завершат эти операции.​

Если Алиса хочет заплатить Бобу 5 биткойнов, она просто передает это сообщение в сеть. Транзакция не добавляется в блокчейн немедленно, но информация поступает к различным узлам, поскольку для подтверждения транзакции необходимо завершить другие операции. Пожалуйста, прочтите Как блоки добавляются в блокчейн?

Как только транзакция добавляется в блокчейн, все узлы получают информацию о том, что транзакция завершена. Эти узлы обновляют свою копию блокчейна, чтобы отразить новые транзакции. Теперь Алиса больше не может отправить эти пять единиц Кэрол (таким образом избегая повторной отправки), поскольку сеть знает, что она уже выплатила эти единицы в предыдущей транзакции.

В блокчейне не существует концепции имен пользователей и паролей, а для доказательства права собственности на средства можно использовать криптографию с открытым ключом. Первым шагом к получению средств является то, что Бобу необходимо сгенерировать закрытый ключ. Закрытый ключ — это длинное, случайно сгенерированное число, настолько сложное, что никто не сможет его взломать, даже если на это уйдут сотни лет. Но если вы сообщите другим свой приватный ключ, то другие смогут доказать свое право собственности на его средства (и, следовательно, будут иметь право их потратить). Поэтому конфиденциальность имеет решающее значение.

Но Боб также может предпринять следующее действие: получить открытый ключ из закрытого ключа. Он может передать свой открытый ключ кому угодно, поскольку возможность обратного проектирования открытого ключа для получения закрытого ключа невелика. В большинстве случаев он выполнит еще одну операцию с открытым ключом (например, запуск алгоритма хеширования), чтобы получить публичный адрес.

Он сообщит Алисе публичный адрес, чтобы она знала, куда отправить средства. Она создает транзакцию для выплаты средств на этот публичный адрес. Затем ей необходимо сгенерировать цифровую подпись, используя свой закрытый ключ, чтобы доказать сети, что она использует свои собственные средства. Все пользователи могут взять подписанное сообщение Алисы и сравнить его с ее открытым ключом, чтобы определить, имеет ли она право отправлять эти средства Бобу.

Как торговать биткойнами

Давайте объясним, как торговать биткойнами по следующим двум сценариям. Первый случай — вывести биткойны с Binance, а второй — отправить средства с вашего TrustWallet на кошелек Electrum.

Как вывести биткойны с Binance

1. Войдите в свою учетную запись Binance. Если у вас еще нет биткойн-активов, ознакомьтесь с нашим руководством по биткойнам, чтобы узнать, как их купить.

2. Наведите курсор на «Кошелек» и выберите «Спотовый кошелек».

3. Нажмите «Вывести» на левой боковой панели.

4. Выберите биткойн, который хотите вывести (на этот раз выберите биткойн).

5. Скопируйте адрес отправки выведенных биткойнов и вставьте его в биткойн-адрес получателя.

6. Определите, сколько биткойнов вам нужно вывести.

7. Нажмите «Отправить».

8. Вскоре вы получите электронное письмо с подтверждением. Убедитесь, что адрес правильный. Если все верно, просто подтвердите транзакцию по электронной почте.

9. Подождите, пока транзакция войдет в блокчейн. Вы можете проверить статус транзакции, перейдя на вкладку «История пополнений и снятия средств» или воспользовавшись обозревателем блоков.

Как отправить биткойны из Trust Wallet в Electrum

В этом примере мы отправим биткойны из кошелька Trust в Electrum.

1. Откройте приложение Trust Wallet.

2. Нажмите на свою учетную запись Bitcoin.

3. Нажмите «Отправить».

4. Откройте кошелек Electrum.

5. Перейдите на вкладку «Получение» в Electrum и скопируйте адрес.

Вы также можете вернуться в Trust Wallet и щелкнуть значок [–], чтобы отсканировать QR-код и перейти на свой адрес Electrum.

6. Вставьте свой биткойн-адрес в «Адрес получателя» в Trust Wallet.

7. Определите количество.

8. Если процесс правильный, подтвердите транзакцию.

9. Готово! Терпеливо дождитесь подтверждения транзакции в блокчейне. Вы можете скопировать адрес в обозреватель блоков и отслеживать его статус в любое время.

Хотите начать свое криптовалютное путешествие? Зайдите на Binance и купите биткойны прямо сейчас!

Кто изобрел технологию блокчейн?

С момента запуска Биткойна, первого и самого популярного блокчейна, в 2009 году технология блокчейна была формализована. Однако его анонимный создатель Сатоши Накамото черпал вдохновение из более ранних технологий и предложений.

Блокчейн широко использует хэш-функции и криптографические концепции, которые появились на десятилетия раньше Биткойна. Интересно, что структура блокчейна возникла в начале 1990-х годов, но в то время эта технология использовалась только для добавления временной метки к документам, которые нельзя было подделать.

Чтобы узнать больше об этой теме, см. Историю блокчейна.

Плюсы и минусы технологии блокчейн

Блокчейн был тщательно разработан для решения многочисленных проблем, с которыми сталкиваются заинтересованные стороны в различных отраслях: от финансов до сельского хозяйства, — блокчейн может эффективно сыграть свою роль. Распределенные сети имеют множество преимуществ перед традиционной моделью клиент-сервер, но они не идеальны.

преимущество

Как упоминалось в официальном документе Биткойна, одним из прямых преимуществ блокчейна является то, что пользователи могут переводить деньги напрямую, минуя посредников. Последующие блокчейны расширили эту функциональность, позволяя пользователям отправлять различные типы информации. Устранение системы контрагентов означает, что пользователи с меньшей вероятностью будут подвергаться риску, а комиссии, соответственно, будут ниже, поскольку нет посредников, взимающих комиссию.

Как упоминалось ранее, публичная сеть блокчейнов представляет собой среду, не требующую разрешений. Поскольку в ней нет ответственного лица, нет никаких препятствий для входа. Потенциальные пользователи могут взаимодействовать с другими пользователями в сети, если у них есть подключение к Интернету.

Многие считают, что блокчейн наиболее известен своей способностью уклоняться от цензуры. Если злоумышленник попытается атаковать централизованную службу, он может просто нацелиться на сервер и покончить с этим. Но в одноранговой сети каждый узел может выступать в роли собственного сервера.​

Такие системы, как Биткойн, имеют более 10 000 видимых узлов, разбросанных по всему миру, что делает практически невозможным для злоумышленника скомпрометировать сеть, даже если они хорошо обеспечены ресурсами. Стоит отметить, что в системе имеется множество скрытых узлов, которые скрыты в разветвленной сети.

Некоторые из преимуществ описаны ниже. Блокчейн может служить многим особым случаям использования, см. Для чего используется блокчейн?

недостаток

Блокчейн не является универсальным решением всех проблем. Как упоминалось в предыдущем разделе, хотя сильные стороны укрепляются, существуют и другие слабые стороны. Самым большим препятствием, с которым сталкивается блокчейн, является его невозможность использования в больших масштабах из-за плохой масштабируемости.

Это также распространенная проблема в распределенных сетях. Поскольку все участники должны оставаться синхронизированными, необходимо контролировать скорость добавления новой информации, иначе узлы не смогут успевать за ней. Поэтому, чтобы обеспечить децентрализацию системы, разработчики склонны сознательно ограничивать скорость обновления блокчейна.

Для пользователей сети, если слишком много людей попытаются совершить транзакции, период ожидания продлится на неопределенный срок. Блоки имеют ограниченную емкость для хранения данных, и данные часто не могут быть добавлены в блок немедленно. Если количество транзакций превышает емкость блока, лишние транзакции необходимо будет поставить в очередь для ожидания входа в следующий блок.

Еще одним потенциальным недостатком децентрализованных блокчейн-систем является то, что их нельзя обновлять по желанию. Если вы разрабатываете какое-либо программное обеспечение, вы, естественно, можете добавлять новые функции по своему желанию. Вам не нужно искать сотрудничества или согласия других, чтобы обеспечить успешную реализацию ваших изменений.

Однако, учитывая миллионы потенциальных пользователей в одной и той же среде, понятно, насколько сложно вносить изменения. Возможно, вы сможете изменить некоторые параметры программного обеспечения узла, но в конечном итоге это приведет к отрыву от исходной сети. Если программное обеспечение улучшится и станет несовместимым с другими узлами, другие узлы быстро заметят разницу и откажутся взаимодействовать с вашим узлом.

Предположим, вы хотите изменить размер блоков (например, с 1 МБ на 2 МБ). Вы можете попробовать отправить блок узлам, к которым вы подключены, но эти узлы следуют одному правилу — они не принимают блоки размером более 1 МБ. Если они получат блок большего размера, они не включат его в свою копию блокчейна.

Единственный способ реализовать изменения — добиться их принятия подавляющим большинством пользователей экосистемы. Для большинства блокчейнов координация изменений требует обширного обсуждения среди пользователей на форумах, которое может занять месяцы или даже годы. Подробности см. в разделе «Хардфорки» и «софтфорки».

Глава 2. Как работает блокчейн?

Оглавление

• Как блоки добавляются в блокчейн?

• Майнинг (доказательство работы)

  • Преимущества доказательства работы

  • Недостатки доказательства работы

• Залог собственного капитала (доказательство наличия собственного капитала)

  • Преимущества доказательства доли

  • Недостатки доказательства доли

• Другие алгоритмы консенсуса

• Можно ли отменить транзакцию блокчейна?

• Что такое масштабируемость блокчейна?

• Почему блокчейну необходимо расширяться?

• Что такое форк блокчейна?

  • софт-форк

  • хард-форк

Как блоки добавляются в блокчейн?

На данный момент мы рассмотрели множество концепций. Мы понимаем, что узлы связаны друг с другом и могут хранить копии блокчейна. Кроме того, узлы будут обмениваться информацией о транзакциях и информацией о новых блоках. Мы обсудили определение узла, но у вас могут остаться вопросы: как в блокчейн добавляются новые блоки?

Никто не ставит задачи пользователям. Поскольку все узлы имеют одинаковую мощность, необходимо создать механизм, позволяющий справедливо решать, кому будет предоставлена ​​возможность добавлять новые блоки в блокчейн. Нам необходимо построить систему, в которой пользователи платят высокую цену за мошенничество и получают вознаграждение за честные действия. Любой разумный пользователь хотел бы, чтобы все работало как можно лучше.

Поскольку сеть представляет собой среду без разрешений, для создания блока требуется единогласное согласие всех пользователей. Протоколы часто требуют, чтобы все пользователи разделяли риск, то есть они должны подвергать риску свои собственные деньги, чтобы сеть функционировала должным образом. Это действие позволяет им участвовать в процессе создания блока, и если действительный блок в конечном итоге будет успешно сгенерирован, все они получат вознаграждение.

Однако как только кто-то попытается обмануть, его сразу же обнаружат другие пользователи сети. Мошенники потеряют все вложенные права. Мы называем этот механизм алгоритмом консенсуса, поскольку он позволяет участникам сети договариваться о том, какие блоки следует добавить дальше.

Майнинг (доказательство работы)

Майнинг на сегодняшний день является наиболее часто используемым алгоритмом консенсуса. Алгоритм Proof of Work (PoW) часто используется в процессе майнинга. Пользователям приходится усердно работать, чтобы решить сложные проблемы формулирования протоколов за счет вычислительных мощностей.

Такие головоломки требуют от пользователей хэширования транзакций и другой информации, содержащейся в блоках. Но для эффективности хеш-значение должно быть ниже определенного значения. Поскольку невозможно предсказать конкретный результат, майнеры должны продолжать хэшировать слегка измененные данные, пока не найдут правильное решение.

Очевидно, что стоимость многократного хеширования данных довольно высока. В блокчейне, использующем механизм доказательства работы, «капитал», вложенный пользователями, включает в себя деньги, потраченные на покупку майнинговых машин, и электроэнергию, потребляемую майнинговыми машинами. Этот шаг направлен на получение вознаграждений за блоки.

Ранее мы упоминали, что хэш-функции теоретически необратимы, но процесс проверки их корректности довольно прост. Если майнер отправляет новый блок другим пользователям в сети, все остальные узлы будут использовать этот новый блок в качестве входных данных для хеш-функции. Этим узлам необходимо выполнить только одну проверку, чтобы подтвердить, действителен ли блок в соответствии с правилами текущего блокчейна. Если это ложная информация, майнеры не только не получат никакого вознаграждения, но и потратят впустую много затрат на электроэнергию.

Биткойн — первый блокчейн, использующий механизм доказательства работы. С момента создания механизма доказательства работы многие блокчейны стали использоваться.

Преимущества доказательства работы

• Проверено: доказательство работы на сегодняшний день является наиболее зрелым консенсусным алгоритмом, стоимость которого оценивается в сотни миллиардов долларов.

• Никаких разрешений не требуется — все пользователи могут участвовать в соревнованиях по майнингу или просто запустить узел валидатора.

• Децентрализация. Майнеры конкурируют друг с другом за производство блоков, а это означает, что мощность хеширования не может контролироваться какой-либо одной стороной.

Недостатки доказательства работы

• Отходы. Майнинг потребляет много электроэнергии.

• Барьеры для входа постепенно увеличиваются — число майнеров, присоединяющихся к сети, увеличивается с каждым днем, поэтому протокол увеличивает сложность задачи майнинга. Чтобы оставаться конкурентоспособными, пользователи должны приобретать более производительные устройства. Этого достаточно, чтобы отпугнуть многих майнеров.

• Атака 51% — хотя майнинг способствует децентрализации, существует также вероятность того, что один майнер получит большую часть мощности хеширования. Если это произойдет, в принципе, они имеют право отменить транзакцию и подорвать безопасность блокчейна.

Залог собственного капитала (доказательство наличия собственного капитала)

В системе, использующей механизм доказательства работы, вы платите за майнинговую машину и оплачиваете счет за электроэнергию, что является для вас стимулом действовать честно. Если вы не будете майнить блокчейн правильно, вы не получите отдачи от своих инвестиций.

Благодаря механизму Proof of Stake (PoS) внешние затраты отсутствуют. Помимо майнеров, у нас также есть валидаторы, которые могут предлагать (или производить) блоки. Они могут использовать обычные компьютеры для генерации новых блоков, но только в том случае, если они вложат большой объем акционерного капитала и будут составлять значительную часть всей цепочки капитала, чтобы пользоваться этой привилегией. В зависимости от правил каждого протокола пользователи должны поставить заранее определенную сумму собственной криптовалюты блокчейна.​

Хотя разные реализации приведут к совершенно разным результатам, как только валидатор ставит свои единицы, протокол случайным образом выбирает подходящего пользователя для объявления следующего блока. Если все сделано правильно, эти пользователи смогут получить вознаграждение. Также возможно, что многие валидаторы захотят заложить следующий блок, тогда блокчейн распределит вознаграждение в соответствии с коэффициентом ипотеки, вложенным каждым валидатором.

«Чистые» блокчейны с доказательством доли менее распространены, чем делегированное доказательство доли (DPoS), которое требует от пользователей голосовать за узлы (свидетели), которые проверяют блоки по сети.

Ethereum, ведущий блокчейн смарт-контрактов, постепенно перейдет на доказательство доли по мере перехода на Ethereum 2.0.​

Преимущества доказательства доли

• Экологичность – технология Proof of Stake имеет гораздо меньший углеродный след, чем майнинг Proof of Work. Стейкинг устраняет необходимость в ресурсоемких операциях хеширования.

• Более быстрые транзакции. Некоторые сторонники Proof-of-Stake полагают, что оно может увеличить пропускную способность транзакций, устраняя необходимость вкладывать дополнительные вычислительные мощности в любую из произвольных головоломок, созданных протоколом.

• Вознаграждения и проценты за ставку. Эти преимущества не выплачиваются майнерам, поскольку вознаграждения за безопасность сети поступают непосредственно на счета держателей токенов. В некоторых случаях Proof of Stake позволяет пользователям получать пассивный доход (в виде аирдропов или процентов), просто размещая свои активы.

Недостатки доказательства доли

• Относительно непроверенные. Протоколы Proof-of-Stake не тестировались в больших масштабах. В процессе исполнения или в криптоэкономике могут быть неизвестные уязвимости.

• Плутократический. Некоторые пользователи обеспокоены тем, что Proof-of-Stake поощряет экосистему «богатые становятся богаче», в которой валидаторы получают больше вознаграждений, чем больше они делают ставки.

• Проблема отсутствия ставок. При доказательстве работы майнеры могут «ставить» только на одну цепочку, поэтому они, как правило, майнят на цепочке с самым высоким уровнем успеха. Во время хардфорка они не смогли делать ставки на несколько цепочек, сохраняя при этом ту же хэш-мощность. Однако в рамках механизма доказательства доли валидаторы могут майнить в нескольких цепочках одновременно лишь с небольшими дополнительными затратами, поэтому это может вызвать экономические проблемы.

Другие алгоритмы консенсуса

Доказательство работы и доказательство доли — два наиболее распространенных алгоритма консенсуса. Кроме того, существует множество других алгоритмов. Некоторые алгоритмы сочетают в себе элементы обеих систем, а другие представляют собой совершенно разные алгоритмы.​

В этот раз я не буду это обсуждать. Если вам интересно, вы можете ознакомиться со следующими статьями:

• «Подробное объяснение доказательства отложенной рабочей нагрузки»

• «Подробное объяснение консенсуса в отношении подтверждения процентов по аренде»

• «Подробное объяснение авторитетных доказательств»

• «Подробное объяснение акта об уничтожении»

Можно ли отменить транзакцию блокчейна?

С точки зрения дизайна, блокчейны представляют собой чрезвычайно надежные базы данных. Его присущие свойства затрудняют удаление или изменение данных блокчейна после их записи. А в Биткойне и других крупных сетевых областях вероятность такого происшествия крайне мала. Поэтому, когда вы совершаете транзакции с использованием блокчейна, подумайте дважды, потому что здесь нет места для маневра.

При этом существует множество способов внедрения блокчейна на рынке, и наиболее существенное различие между этими способами заключается в том, как достичь консенсуса внутри сети. Это означает, что в некоторых реализациях группа может получить достаточно власти в сети, чтобы эффективно отменить транзакцию, несмотря на относительно небольшое количество участников. Вот почему обращение альткоинов в некоторых небольших сетях (где конкуренция в майнинге низкая, что приводит к низким скоростям хеширования) вызывает особую тревогу.

Что такое масштабируемость блокчейна?

Масштабируемость блокчейна часто используется как общий термин для обозначения способности системы блокчейна удовлетворять растущий спрос. Хотя блокчейн сочетает в себе множество желательных свойств (таких как децентрализация, устойчивость к цензуре и неизменность), он не идеален.

Централизованные базы данных работают быстрее и имеют более высокую пропускную способность, чем децентрализованные системы. Последнее существует по своим причинам, например, из-за отсутствия необходимости синхронизироваться с сетью через тысячи узлов, распределенных по всему миру, каждый раз, когда что-то меняется. Блокчейн — полная противоположность. Таким образом, масштабируемость уже много лет является горячо обсуждаемой темой среди разработчиков блокчейнов.

Для устранения некоторых недостатков производительности блокчейна уже давно предложены или реализованы различные решения. Однако до сих пор идеального решения не найдено. Возможно, вам придется опробовать бесчисленное множество решений, прежде чем вы наконец найдете четкий ответ на свою проблему масштабируемости.

На макроуровне еще предстоит решить фундаментальный вопрос о масштабируемости: должны ли мы улучшить производительность самого блокчейна (ончейн-масштабирование) или нам следует разрешить одновременное выполнение нескольких транзакций без раздувания основного блокчейна (ончейн-масштабирование) ) расширение)?

Оба направления исследований имеют очевидные преимущества. Решения для масштабирования внутри цепочки могут уменьшить размер транзакций и даже оптимизировать хранение данных в блоках. С другой стороны, оффчейн-решения могут потребовать, чтобы транзакции в основном блокчейне обрабатывались пакетно и добавлялись в блокчейн только позже. Кроме того, сайдчейны и платежные каналы также являются оффчейн решениями, достойными углубленного изучения.

Чтобы узнать больше об этой теме, см. «Масштабируемость блокчейна: сайдчейны и каналы оплаты».

Почему блокчейну необходимо расширяться?

Если система блокчейна хочет конкурировать с централизованными системами, она должна иметь как минимум такую ​​же хорошую производительность. В реальных ситуациях первые должны иметь более высокую производительность, чтобы мотивировать разработчиков и пользователей склоняться к платформам и приложениям блокчейна.​

Это означает, что блокчейн должен предоставлять разработчикам и пользователям лучший опыт, чем централизованные системы, например, быть быстрее, доступнее и проще в эксплуатации. Однако на самом деле непросто поддерживать основные характеристики блокчейна, обсуждавшиеся выше, обеспечивая при этом соблюдение этих предпосылок.​

Что такое форк блокчейна?

Все программное обеспечение необходимо обновлять, и программное обеспечение блокчейна не является исключением. Только посредством обновлений можно решить проблемы, добавить новые правила или удалить старые. Поскольку большая часть программного обеспечения блокчейна имеет открытый исходный код, каждый пользователь теоретически имеет право добавлять обновления к программному обеспечению, которое управляет сетью.​

Помните, что блокчейн — это распределенная сеть. После обновления программного обеспечения тысячам узлов, разбросанных по всему миру, необходимо взаимодействовать и внедрять новую версию. Но что произойдет, если участники не смогут договориться о внедрении обновления? Поскольку нет организации, подробный процесс принятия решений не может быть представлен. В конечном итоге это приводит к мягким и хард-форкам.

софт-форк

Если все пользователи смогут договориться об обновлении, все будут счастливы. Но в этом случае программное обеспечение обновляется с обратно совместимыми изменениями, а это означает, что обновленные узлы по-прежнему могут взаимодействовать с необновленными узлами. Но на самом деле ожидается, что со временем почти все узлы будут модернизированы. Это софт-форк.​

хард-форк

Хард-форки относительно сложны. После введения новых правил они становятся несовместимыми со старыми правилами. Следовательно, если узел, на котором выполняется новое правило, попытается взаимодействовать с узлом, на котором выполняется старое правило, связь будет невозможна. Эта ситуация приведет к разделению блокчейна на две части: исходное программное обеспечение продолжит работать в старой цепочке, в то время как новая цепочка будет реализовывать новые правила.

После хардфорка по сути будут две разные сети, в которых параллельно будут работать два протокола. Стоит отметить, что на момент форка баланс собственных единиц блокчейна представлял собой клонированные токены из старой сети. Следовательно, после форка в новой цепочке все равно останутся остатки старой цепочки.​

Подробную информацию см. в разделе «Хард-форк и софт-форк».

Глава 3. Для чего используется блокчейн?

Оглавление

• Блокчейн применяется в цепочке поставок

• Блокчейн и игровая индустрия

• Блокчейн используется в здравоохранении

• Денежные переводы через блокчейн

• Блокчейн и цифровая идентификация

• Блокчейн и Интернет вещей (IoT)

• Блокчейн применяется в управлении

• Блокчейн используется в благотворительности

• Блокчейн используется в спекуляциях

• Краудфандинг и блокчейн

• Блокчейн и распределенная файловая система

Технология блокчейн может применяться в широком спектре случаев использования. Давайте рассмотрим некоторые из этих типов.​

Блокчейн применяется в цепочке поставок

Эффективная цепочка поставок является основой успеха многих предприятий и включает в себя перемещение товаров от поставщика к потребителю. Многим заинтересованным сторонам в той или иной отрасли всегда было трудно прийти к согласию. Однако технология блокчейна может позволить многим отраслям выйти на совершенно новый уровень прозрачности. Создание совместимой экосистемы цепочки поставок, оснащенной неизменяемой базой данных, является основой для устойчивой, безопасной и надежной работы многих отраслей.

Дополнительные сведения см. в разделе «Случаи использования блокчейна: цепочка поставок».

Блокчейн и игровая индустрия

Игровая индустрия стала одной из крупнейших индустрий развлечений в мире и может получить большую выгоду от технологии блокчейна. Вообще говоря, игроки всегда находятся во власти разработчиков игр. В большинстве онлайн-игр игроки вынуждены использовать пространство сервера разработчика и соблюдать его постоянно меняющиеся правила. В этом случае блокчейн может помочь децентрализовать владение, управление и обслуживание онлайн-игр.

Однако, возможно, наиболее важным из них является то, что игровые предметы не могут существовать отдельно от владения, поскольку это устранит истинное право собственности и возможности вторичного рынка. Приняв подход, основанный на блокчейне, игры станут более устойчивыми в долгосрочной перспективе, если внутриигровые предметы будут выпускаться как криптографические предметы коллекционирования, имеющие ценность в реальном мире.

Для получения дополнительной информации обратитесь к разделу «Случаи использования блокчейна: игры».

Блокчейн используется в здравоохранении

Медицинские системы должны хранить медицинские записи надежным способом. Однако зависимость системы от централизованных серверов делает конфиденциальную информацию уязвимой для кражи. Однако прозрачность и безопасность технологии блокчейн делают ее идеальной платформой для хранения медицинских записей.

Использование шифрования для защиты истории болезни пациента в блокчейне может эффективно защитить конфиденциальность пациентов, и в то же время крупные медицинские учреждения могут обмениваться медицинской информацией пациентов. Нынешняя медицинская система относительно децентрализована, и если бы все участники имели доступ к защищенной глобальной базе данных, поток информации между ними был бы намного быстрее.

Дополнительные сведения см. в разделе «Случаи использования блокчейна: здравоохранение».

Денежные переводы через блокчейн

Когда дело доходит до международных переводов, традиционные банковские процессы часто бывают сложными. В основном это связано со сложной посреднической сетью, необходимостью платить комиссию за обработку и ждать расчета. Ряд факторов приводит к высоким затратам и низкой надежности при использовании традиционных бизнес-процессов для экстренных транзакций.

Криптовалюта и блокчейн устраняют экосистему посредников, делая денежные переводы доступными и эффективными по всему миру. Несмотря на то, что блокчейн, несомненно, пожертвует производительностью ради определенных желательных качеств, уже существует ряд проектов, использующих эту технологию для обеспечения доступных мгновенных транзакций.

Дополнительную информацию см. в разделе Вариант использования блокчейна: денежные переводы.

Хотите начать свое криптовалютное путешествие? Зайдите на Binance и купите биткойны прямо сейчас!

Блокчейн и цифровая идентификация

Каждый хочет иметь возможность безопасно управлять идентификационной информацией в Интернете, поэтому срочно необходимо быстрое решение. Сегодня огромные объемы персональных данных хранятся на централизованных серверах и анализируются с помощью алгоритмов машинного обучения без ведома и согласия человека.​

Технология блокчейн позволяет пользователям владеть собственными данными и выборочно раскрывать информацию третьим лицам только при необходимости. Этот тип шифрования позволяет людям более комфортно работать в Интернете, не жертвуя конфиденциальностью.

Для получения дополнительной информации см. Вариант использования блокчейна: цифровая идентификация.

Блокчейн и Интернет вещей (IoT)

К Интернету сейчас подключено огромное количество физических устройств, и их число только увеличивается. Некоторые предполагают, что технология блокчейна значительно улучшит связь и сотрудничество между устройствами. Автоматизированные межмашинные микроплатежи (M2M) могут создать новую экономическую среду, но они полагаются на безопасное и высокопроизводительное решение для баз данных.

Чтобы узнать больше, прочтите «Случаи использования блокчейна: Интернет вещей (IoL)».

Блокчейн применяется в управлении

Распределенные сети могут определять и применять свои собственные формы управления в форме компьютерного кода. Поэтому неудивительно, что блокчейн может иметь возможность децентрализовать и обойти различные процессы управления на местном, национальном и даже международном уровнях.

Что еще более важно, это могло бы решить одну из самых больших проблем, с которыми в настоящее время сталкивается среда разработки с открытым исходным кодом, а именно отсутствие надежного механизма распределения средств. Управление блокчейном гарантирует, что все участники могут участвовать в принятии решений, и может обеспечить прозрачный обзор того, какие конкретные политики реализуются.

Чтобы узнать больше, прочтите «Случаи использования блокчейна: управление».

Блокчейн используется в благотворительности

Благотворительные организации часто сталкиваются с препятствиями в своей деятельности из-за ограничений на способы получения финансирования. Еще больше расстраивает тот факт, что конечный пункт назначения пожертвованных средств иногда трудно точно отследить, что, несомненно, отговаривает многих людей от поддержки этих организаций.

Целью «криптофилантропии» является использование технологии блокчейна для обхода этих ограничений. Эта модель опирается на присущие технологиям свойства, обеспечивающие большую прозрачность, глобальное участие и снижение расходов. Эта развивающаяся область ищет способ максимизировать влияние благотворительной деятельности. Благотворительный фонд «Блокчейн» — именно такая организация.

Чтобы узнать больше, прочитайте «Примеры использования блокчейна: благотворительность».

Блокчейн используется в спекуляциях

Нет сомнений в том, что технология блокчейна пользуется большим спросом среди спекулятивного сообщества. Беспрепятственные переводы между торговыми платформами, торговые решения, не связанные с хранением, и растущая экосистема деривативов делают его идеальным игровым полем для спекулянтов всех типов.

Из-за присущих ему характеристик те, кто готов пойти на риск, инвестируя в этот развивающийся класс активов, увидят в блокчейне отличный инструмент. Некоторые люди даже полагают, что как только технология и сопутствующие меры регулирования станут зрелыми, глобальный спекулятивный рынок, скорее всего, примет модель токенизации на блокчейне.

Чтобы узнать больше, прочтите «Примеры использования блокчейна: рынки прогнозов».

Краудфандинг и блокчейн

Онлайн-платформы краудфандинга развивались десятилетиями и заложили прочную основу для одноранговой экономики. Успех этих сайтов показывает, что существует реальный интерес к разработке продуктов краудфандинга. Однако, будучи хранителями средств, эти платформы могут получать значительную часть комиссий в качестве комиссий за обработку. Кроме того, они разработают свой собственный свод правил для облегчения достижения соглашения между различными участниками.

Технология блокчейна и, в частности, смарт-контракты, могут обеспечить более безопасную и автоматизированную модель краудфандинга, в которой компьютерный код определяет условия соглашения.​

Другие приложения для краудфандинга с использованием технологии блокчейна включают первичные предложения монет (ICO) и первичные предложения обмена (IEO). В аналогичном процессе продажи токенов инвесторы собирают средства в надежде, что сеть добьется успеха в будущем, и они получат соответствующую прибыль от своих инвестиций.

Блокчейн и распределенная файловая система

По сравнению с традиционными методами централизованного хранения, распределенное хранилище файлов через Интернет имеет больше преимуществ. Большой объем данных, хранящихся в облаке, зависит от централизованных серверов и поставщиков услуг, которые часто более уязвимы для атак или потери данных. В некоторых случаях пользователи иногда сталкиваются с проблемами недоступности, поскольку централизованные серверы подвергаются цензуре.

С точки зрения пользователя, решения для хранения файлов на блокчейне работают по тем же принципам, что и другие решения для облачного хранения: вы можете загружать, хранить файлы и получать к ним доступ. Однако то, что происходит за кулисами, сильно различается.

Если вы загружаете файлы в репозиторий блокчейна, они распределяются по нескольким узлам и реплицируются. В некоторых случаях каждый узел будет хранить часть содержимого файла. Части данных им не приносят особой пользы, но вы всегда можете попросить эти узлы предоставить отдельные части, чтобы разбить их на целые части и получить полный файл.

Пространство для хранения предоставляется участниками, которые предоставляют свое пространство для хранения и пропускную способность сети. Обычно участники получают финансовое вознаграждение, если они предоставляют эти ресурсы, но подвергаются финансовым штрафам, если они не соблюдают правила или не сохраняют и не предоставляют документы.

Вы можете думать об этом типе сети как о Биткойне. Однако в этом случае основная цель сети — не поддержка передачи денежной стоимости, а обеспечение устойчивого к цензуре децентрализованного хранения файлов.

Другие протоколы с открытым исходным кодом, такие как Межпланетная файловая система (IPFS), проложили путь для этой новой, постоянной, распределенной сети. На самом деле IPFS — это всего лишь протокол и одноранговая сеть. Если быть точным, это не блокчейн. Тем не менее, он применяет некоторые принципы технологии блокчейна для повышения безопасности и эффективности.