ТЛ;ДР
Блокчейн — это децентрализованный цифровой реестр, который надежно записывает данные транзакций на многих специализированных компьютерах в сети.
Блокчейн обеспечивает целостность данных благодаря своей неизменной природе с помощью криптографии и механизмов консенсуса. Это означает, что после того, как информация записана, ее нельзя изменить задним числом.
Блокчейн формирует основу таких криптовалют, как Биткойн и Эфириум, и играет важную роль в обеспечении прозрачности, безопасности и доверия в различных секторах, помимо финансов.
Что такое блокчейн?
Блокчейн — это особый вид базы данных, также называемый децентрализованным цифровым реестром, который поддерживается многочисленными компьютерами, разбросанными по всему миру. Данные блокчейна организованы в блоки, которые расположены в хронологическом порядке и защищены криптографией.
Самая ранняя модель блокчейна была создана в начале 1990-х годов, когда ученый-компьютерщик Стюарт Хабер и физик У. Скотт Сторнетта использовали криптографические методы в цепочке блоков как способ защиты цифровых документов от подделки данных.
Хабер и Сторнетта вдохновили работу многих других ученых-компьютерщиков и энтузиастов криптографии, что в конечном итоге привело к созданию первой криптовалюты, основанной на технологии блокчейна, — Биткойн. С тех пор внедрение технологии блокчейна постепенно расширилось, и криптовалюты используются все большим числом людей во всем мире.
Хотя технология блокчейна часто используется для записи транзакций криптовалюты, она подходит для записи многих других типов цифровых данных и может применяться в широком спектре случаев использования.
Что такое децентрализация в блокчейне?
Децентрализация в блокчейне относится к идее, согласно которой полномочия по контролю и принятию решений в сети распределяются между ее пользователями, а не контролируются одним субъектом, например правительством или корпорацией. Это может быть полезно в ситуациях, когда людям необходимо координировать свои действия с незнакомцами или когда они хотят обеспечить безопасность и целостность своих данных.
В децентрализованной сети блокчейна нет центрального органа или посредника, который контролирует поток данных или транзакций. Вместо этого транзакции проверяются и записываются распределенной сетью компьютеров, которые работают вместе, чтобы поддерживать целостность сети.
Когда люди говорят о технологии блокчейна, они часто имеют в виду не только базу данных. Технология блокчейна лежит в основе таких приложений, как криптовалюты и невзаимозаменяемые токены (NFT), позволяя людям сотрудничать и совершать транзакции друг с другом, не полагаясь на центральный орган власти.
Как работает блокчейн?
По своей сути блокчейн представляет собой цифровой реестр, который надежно записывает транзакции между двумя сторонами и защищает от несанкционированного доступа. Эти данные транзакций записываются глобально распределенной сетью специальных компьютеров, называемых узлами.
Когда пользователь инициирует транзакцию, например отправляет определенное количество криптовалюты другому пользователю, эта транзакция передается в сеть. Каждый узел аутентифицирует транзакцию, проверяя цифровые подписи и другие данные транзакции.
Как только транзакция подтверждена, она добавляется в блок вместе с другими уже проверенными транзакциями. Блоки соединяются вместе с помощью криптографических методов, образуя блокчейн. Процесс проверки транзакций и добавления их в блокчейн осуществляется с помощью механизма консенсуса — набора правил, которые управляют тем, как узлы в сети приходят к соглашению о состоянии блокчейна и действительности транзакций.
Криптография является ключом к обеспечению безопасной, прозрачной и защищенной от несанкционированного доступа записи транзакций в блокчейне. Например, хеширование — это важнейший криптографический метод, используемый в блокчейнах. Это криптографический процесс, который преобразует входные данные любого размера в строку символов фиксированного размера.
Хэш-функции, используемые в блокчейнах, как правило, устойчивы к коллизиям, а это означает, что шансы найти два фрагмента данных, которые дают одинаковый результат, астрономически малы. Другая особенность называется лавинным эффектом и относится к явлению, при котором любое незначительное изменение входных данных приведет к совершенно другому результату.
Давайте проиллюстрируем это на примере SHA256, функции, используемой в Биткойне. Как видите, изменение заглавных букв привело к совершенно иному результату. Хэш-функции также являются односторонними функциями, поскольку с вычислительной точки зрения невозможно получить входные данные путем обратного проектирования хэш-выходных данных.
Каждый блок внутри блокчейна надежно содержит хеш предыдущего блока, создавая надежную цепочку блоков. Любой, кто захочет изменить один блок, должен будет изменить все последующие блоки — задача, которая не только технически сложна, но и непомерно дорога.
Еще один криптографический метод, широко используемый в блокчейне, — это криптография с открытым ключом. Также называемая асимметричной криптографией, она помогает устанавливать безопасные и проверяемые транзакции между пользователями.
Вот как это работает. У каждого участника есть уникальная пара ключей: закрытый ключ, который они держат в секрете, и открытый ключ, который открыт для общего доступа. Когда пользователь инициирует транзакцию, он подписывает ее своим закрытым ключом, создавая цифровую подпись.
Другие пользователи в сети могут затем проверить подлинность транзакции, применив открытый ключ отправителя к цифровой подписи. Этот подход обеспечивает безопасность транзакций, поскольку только законный владелец закрытого ключа может авторизовать транзакцию, но каждый может проверить подписи с помощью открытого ключа.
Еще одной особенностью блокчейна является его прозрачность. Как правило, любой желающий может проверить данные блокчейна, включая все данные транзакций и данные блоков, на общедоступных сайтах блокчейна. Например, вы можете увидеть каждую транзакцию, которая когда-либо была записана в сети Биткойн, на сайтах обозревателей блокчейнов, включая идентификатор отправителя и получателя, сумму перевода и список владельцев любого биткойна. Вы также можете проследить блоки, начиная с сегодняшнего дня (блок 788 995 по состоянию на 18:52:21 по Гринвичу 29 мая 2023 года) вплоть до первого блока, известного как блок генезиса.
Что такое механизм консенсуса?
Алгоритм консенсуса — это механизм, который позволяет пользователям или машинам координировать свои действия в распределенной среде. Необходимо гарантировать, что все агенты в системе могут договориться о едином источнике истины, даже если некоторые агенты потерпят неудачу. Они гарантируют, что все узлы в сети имеют одну и ту же копию реестра, который содержит записи всех транзакций. Механизмы консенсуса необходимы для блокчейнов, поскольку не существует центрального органа для проверки транзакций и поддержания целостности сети.
Когда десятки тысяч узлов хранят копии данных блокчейна, могут быстро возникнуть некоторые проблемы, включая согласованность данных и вредоносные узлы. Чтобы обеспечить целостность блокчейна, существуют различные механизмы консенсуса, которые управляют тем, как сетевые узлы достигают соглашения. Давайте теперь рассмотрим основные из них.
Типы механизмов консенсуса
Что такое доказательство работы?
Доказательство работы (PoW) — это механизм консенсуса, используемый во многих сетях блокчейнов для проверки транзакций и поддержания целостности блокчейна. Это оригинальный механизм консенсуса, используемый Биткойном.
В PoW майнеры соревнуются в решении сложной математической задачи, чтобы добавить следующий блок в блокчейн. В процессе, известном как майнинг, первый майнер, решивший проблему, вознаграждается криптовалютой.
Майнеры должны использовать мощные компьютеры для решения математических задач, добычи новых монет и защиты сети. Вот почему процесс майнинга требует значительных вычислительных мощностей и, следовательно, энергии.
Что такое доказательство доли?
Proof of Stake (PoS) — это механизм консенсуса, предназначенный для устранения некоторых недостатков Proof of Work (PoW). В системе PoS вместо того, чтобы майнеры соревновались в решении сложных математических задач для проверки транзакций и добавления новых блоков в блокчейн, валидаторы выбираются на основе количества криптовалюты, которую они «ставят» в сеть.
Валидаторы держат определенное количество криптовалюты в качестве залога или «ставки» для участия в процессе консенсуса. Затем они случайным образом выбираются для создания новых блоков и проверки транзакций в зависимости от размера их доли. Валидаторы вознаграждаются комиссией за транзакцию за создание новых блоков и в качестве стимула действовать в интересах сети.
Другие популярные механизмы консенсуса
Proof of Work и Proof of Stake — наиболее распространенные алгоритмы консенсуса, но есть и другие. Некоторые из них представляют собой гибриды, сочетающие в себе элементы обеих систем, а другие представляют собой совершенно разные методы.
Например, делегированное доказательство доли (DPoS) похоже на PoS, но вместо того, чтобы все валидаторы имели право создавать новые блоки, держатели токенов выбирают меньший набор делегатов, которые будут делать это от их имени.
С другой стороны, в Proof of Authority (PoA) валидаторы идентифицируются по своей репутации или личности, а не по количеству криптовалюты, которой они владеют. Валидаторы выбираются на основе их надежности и могут быть удалены из сети, если действуют злонамеренно.
Преимущества блокчейна
1. Децентрализация
Децентрализованный характер блокчейна означает, что не существует единой точки контроля или отказа, что может сделать его более безопасным и устойчивым к атакам или утечкам данных.
2. Прозрачность
Транзакции в блокчейне видны всем участникам, что упрощает отслеживание и проверку транзакций и обеспечивает их точность.
3. Неизменность
Как только транзакция записана в блокчейне, ее нельзя изменить или удалить. Он создает постоянную запись всех транзакций, которую может проверить любой, кто имеет доступ к сети блокчейна. Это существенное отличие от традиционных систем, в которых транзакции обратимы.
4. Эффективность
Блокчейн может обеспечить более быстрые и эффективные транзакции, поскольку не требует посредников, таких как банки.
5. Более низкие комиссии
Устраняя посредников и автоматизируя процессы, блокчейн может снизить транзакционные издержки и сделать определенные бизнес-операции более эффективными.
6. Недоверчивость
Технология блокчейн обеспечивает прозрачные транзакции, которые проверяются и подтверждаются самими участниками сети без навязывания посредников.
Каковы различные типы сетей блокчейн?
Публичный блокчейн
Публичный блокчейн — это децентрализованная сеть, открытая для всех, кто хочет участвовать. Эти сети обычно имеют открытый исходный код, прозрачны и не требуют разрешений, а это означает, что каждый может получить к ним доступ и использовать их. Биткойн и Эфириум являются примерами публичных блокчейнов.
Частный блокчейн
Частный блокчейн, как следует из названия, представляет собой сеть блокчейнов, закрытую для публики. Частные блокчейны обычно управляются одной организацией, например компанией, и используются для внутренних целей и сценариев использования.
Частные блокчейны — это разрешенные среды с установленными правилами, которые определяют, кто может видеть и писать в цепочку. Они не являются децентрализованными системами, поскольку существует четкая иерархия контроля. Однако они могут быть распределены, поскольку многие узлы сохраняют копию цепочки на своих машинах.
Блокчейн консорциума
Блокчейн консорциума — это гибрид публичных и частных блокчейнов. В блокчейне консорциума несколько организаций объединяются для создания общей сети блокчейнов, которая совместно управляется и регулируется. Эти сети могут быть как открытыми, так и закрытыми, в зависимости от потребностей членов консорциума.
Вместо открытой системы, в которой каждый может проверять блоки, или закрытой системы, в которой только одна организация назначает производителей блоков, цепочка консорциумов видит несколько одинаково влиятельных сторон, действующих в качестве валидаторов.
Правила системы гибкие: видимость цепочки может быть ограничена валидаторами, видна авторизованным лицам или видна всем. Если валидаторы смогут достичь консенсуса, изменения можно будет легко реализовать. Что касается того, как работает блокчейн, если определенный порог этих сторон будет вести себя честно, система не столкнется с проблемами.
Для чего используется блокчейн?
Хотя технология блокчейна все еще находится в зачаточном состоянии, она уже нашла применение во многих различных отраслях. Некоторые из наиболее распространенных в настоящее время применений технологии блокчейн включают в себя:
1. Криптовалюты
Технология блокчейн была разработана для поддержки создания криптовалют, которые используют блокчейн в качестве безопасного и децентрализованного реестра для записи транзакций.
2. Цифровая идентификация
Блокчейн можно использовать для создания безопасных и защищенных от несанкционированного доступа цифровых удостоверений, которые можно использовать для проверки личной информации и других конфиденциальных данных. Это может стать все более важным, поскольку все больше нашей личной информации и активов перемещается в Интернет.
3. Голосование
Обеспечивая децентрализованный, защищенный от несанкционированного доступа реестр всех поданных голосов, технология блокчейна может использоваться для создания безопасной и прозрачной системы голосования, которая исключает возможность мошенничества избирателей и обеспечивает целостность процесса голосования.
4. Управление цепочкой поставок
Технология блокчейн может использоваться для создания реестра всех транзакций в цепочке поставок. Каждая транзакция может быть записана как блок в блокчейне, создавая неизменяемую и прозрачную запись всего процесса цепочки поставок.
5. Смарт-контракты
Смарт-контракты — это самоисполняющиеся контракты, которые можно запрограммировать на автоматическое выполнение при выполнении определенных условий. Технология блокчейн позволяет создавать и выполнять смарт-контракты безопасным и децентрализованным способом. Одно из наиболее многообещающих применений смарт-контрактов — для децентрализованных приложений (dApps) и организаций (DAO).
Заключительные мысли
Технология блокчейн предлагает безопасный и прозрачный способ записи транзакций и хранения данных. У него есть потенциал совершить революцию в отраслях, принеся новый уровень доверия и безопасности в цифровой мир.
Независимо от того, обеспечивает ли одноранговые транзакции, создает новые формы цифровых активов или упрощает децентрализованные приложения, технология блокчейна открывает мир возможностей. Поскольку технология продолжает развиваться и получать более широкое распространение, мы можем ожидать, что в ближайшие годы появятся более инновационные и преобразующие варианты использования.
Дальнейшее чтение
Что такое криптовалюта?
Что такое стейблкоин?
Что такое NFT?
Отказ от ответственности и предупреждение о рисках. Этот контент предоставляется вам «как есть» только для общей информации и образовательных целей, без каких-либо заявлений или гарантий. Его не следует истолковывать как финансовую, юридическую или другую профессиональную консультацию, а также не рекомендуется покупать какой-либо конкретный продукт или услугу. Вам следует обратиться за советом к соответствующим профессиональным консультантам. Если статья написана сторонним автором, обратите внимание, что высказанные мнения принадлежат стороннему автору и не обязательно отражают точку зрения Binance Academy. Пожалуйста, прочитайте наш полный отказ от ответственности здесь для получения более подробной информации. Цены на цифровые активы могут быть нестабильными. Стоимость ваших инвестиций может снизиться или вырасти, и вы не сможете вернуть вложенную сумму. Вы несете единоличную ответственность за свои инвестиционные решения, и Binance Academy не несет ответственности за любые убытки, которые вы можете понести. Этот материал не следует рассматривать как финансовую, юридическую или другую профессиональную консультацию. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашими Условиями использования и Предупреждением о рисках.
