Що таке технологія блокчейн? Остаточний путівник

Розділи

1. Блокчейн 101

2. Як працює блокчейн?

3. Для чого використовується блокчейн?

Розділ 1 – Блокчейн 101

Зміст

• Що таке блокчейн?

• Як з'єднані блоки?

• Блокчейни та децентралізація

• Проблема візантійських генералів

• Чому блокчейни потрібно децентралізувати?

• Що таке однорангова мережа?

• Що таке вузли блокчейну?

• Публічні проти публічних блокчейнів приватні блокчейни

• Як працюють транзакції?

• Як здійснювати транзакції Bitcoin

  • Як вивести біткоіни з Binance

  • Як відправити біткойни з Trust Wallet на Electrum

• Хто винайшов технологію блокчейн?

• Плюси і мінуси технології блокчейн

  • плюси

  • Контраси

Що таке блокчейн?

Блокчейн — це особливий тип бази даних. Можливо, ви також чули про технологію розподіленої книги (DLT) – у багатьох випадках обидві концепції стосуються одного і того ж.

Блокчейн має певні унікальні властивості. Існують правила, які визначають, як слід додавати дані, і після того, як вони збережені, їх практично неможливо змінити або видалити.

Дані з часом додаються до структур, які називаються блоками. Кожен блок побудований на основі попереднього та містить частину інформації, яка пов’язує його з ним. Дивлячись на останній блок, ми можемо переконатися, що він був створений після попереднього. Отже, якщо ми продовжимо вниз по «ланцюжку», ми досягнемо нашого першого блоку – відомого як блок генезису.

Використовуючи аналогію, уявіть, що у вас є електронна таблиця з двома стовпцями. У першу клітинку першого стовпця ви вводите будь-яку інформацію, яку хочете зберегти.

Дані в цій першій клітинці буде перетворено на дволітерний ідентифікатор, який потім використовуватиметься як частина наступного введення. У нашому прикладі двобуквений ідентифікатор KP слід використовувати для заповнення наступної клітинки у другому рядку (defKP). Це означає, що якщо ви зміните дані в першому введенні (abcAA), ви матимете іншу комбінацію літер у всіх решті клітинок.

База даних, у якій кожен запис пов’язаний з останнім.

Якщо ми зараз подивимося на рядок 4, то побачимо, що наш останній ідентифікатор – TH. Пам’ятаєте, як ми згадували, що ви не можете повернутися назад і видалити або видалити записи? Причина полягає в тому, що будь-хто легко помітить, що це сталося, і ваша спроба змінитися буде просто проігнорована.

Уявіть, що ви змінюєте дані в першій комірці – ви отримаєте інший ідентифікатор, що означає, що ваш другий блок матиме інші дані, в результаті чого інший ідентифікатор у рядку 2 і так далі. TH, по суті, є продуктом усієї інформації, яка йому передує.

Як з'єднані блоки?

Наведене вище обговорення – з нашими дволітерними ідентифікаторами – є простою аналогією того, як блокчейн використовує хеш-функції. Хешування - це клей, який утримує блоки разом. Він полягає в отриманні даних будь-якого розміру для отримання результату (хеш), який завжди матиме однакову довжину.

Хеші, які використовуються в блокчейнах, цікаві, тому що ймовірність знайти дві частини інформації, які генерують однакові результати, є астрономічно низькою. Як і у випадку з наведеними вище ідентифікаторами, будь-яка незначна зміна наших вхідних даних призведе до зовсім іншого результату.

Ми можемо проілюструвати це за допомогою SHA256, функції, яка широко використовується в Bitcoin. Як бачите, навіть різного використання великих літер достатньо, щоб повністю змінити результат.

Той факт, що для SHA256 немає відомих «колізій» (тобто двох різних вхідних даних, що дають однаковий вихід), є неймовірно цінним у контексті блокчейнів. Це означає, що кожен блок може вказувати на попередній, включивши його хеш, і будь-яка спроба редагувати старі блоки буде відразу помітна.

Кожен блок містить відбиток попереднього.

Блокчейни та децентралізація

Ми пояснили базову структуру блокчейну. Але коли ви чуєте, як люди говорять про технологію блокчейн, вони, ймовірно, мають на увазі не саму базу даних, а екосистему, побудовану навколо неї.

Як незалежні структури даних блокчейни корисні лише для дуже специфічних програм. Речі стають цікавими, коли ми використовуємо їх як інструмент для незнайомців, щоб координувати роботу один з одним. У поєднанні з іншими технологіями та деякою теорією ігор блокчейн може діяти як розподілена книга, яку ніхто не контролює.

Це означає, що жоден актор не має права редагувати вхідні дані відповідно до системних правил (більше про правила згодом). У цьому сенсі ми можемо стверджувати, що кожен володіє обліковою книгою одночасно: учасники погоджуються щодо її зовнішнього вигляду в будь-який час.

Проблема візантійських генералів

Справжнім викликом, який стоїть на шляху системи, подібної до описаної вище, є те, що ми знаємо як проблема візантійських генералів. Задуманий у 1980-х роках, він описує дилему, в якій ізольовані учасники повинні спілкуватися, щоб координувати свої дії. Дилема, про яку йдеться, пов’язана з серією армійських генералів, які оточують місто, вирішуючи, чи атакувати його. Генерали можуть спілкуватися тільки через месенджер.

Кожен повинен вирішити, атакувати чи відступати. Не матиме значення, чи зроблять вони те чи інше, доки всі генерали поділяють те саме рішення. Якщо вони вирішать атакувати, вони досягнуть успіху, лише якщо рухатимуться в унісон. Отже, як ми можемо гарантувати, що вони досягнуть цього?

Звичайно, вони могли спілкуватися через месенджер. Але що станеться, якщо месенджера перехоплять із повідомленням «ми атакуємо на світанку», і це повідомлення буде замінено на інше з повідомленням «ми атакуємо сьогодні ввечері»? Що, якщо один із генералів є зловмисником, який навмисно обманює інших, щоб забезпечити їхню поразку?

Генерали досягають успіху, коли всі атакують (зліва). Коли одні відступають, а інші атакують, вони зазнають поразки (праворуч).

Нам потрібна стратегія, за допомогою якої можна досягти консенсусу, навіть якщо учасники виявляються зловмисними або повідомлення перехоплюються. Нездатність підтримувати базу даних не є життєво важливою ситуацією, еквівалентною нападу на місто без підкріплення, але той самий принцип діє. Якщо ніхто не відповідає за нагляд за блокчейном і надання користувачам «правильної» інформації, то саме користувачі повинні мати можливість спілкуватися один з одним.

Щоб подолати потенційну невдачу одного (або кількох) користувачів, механізми блокчейну повинні бути ретельно розроблені, щоб бути стійкими до таких невдач. Ми називаємо системи, здатні досягти цього візантійського рівня стійкості до відмов. Як ми незабаром побачимо, алгоритми консенсусу використовуються для забезпечення дотримання твердих правил.

Чому блокчейни потрібно децентралізувати?

Звичайно, можна керувати блокчейном самостійно. Але в кінцевому підсумку у вас буде незграбна база даних порівняно з іншими кращими альтернативами. І його справжній потенціал можна використати лише в децентралізованому середовищі, тобто такому, в якому існує рівність між усіма користувачами. Таким чином, блокчейн неможливо знищити або зловмисно домінувати. Це буде єдине джерело правди, видиме для всіх.

Що таке однорангова мережа?

Однорангова мережа (P2P) — це наш рівень користувача (або загальний рівень, у нашому попередньому прикладі). Немає адміністратора, тому замість підключення до центрального сервера кожного разу, коли хтось хоче обмінятися інформацією з іншим користувачем, вони надсилають її безпосередньо своїм колегам.

Давайте подивимося на графік нижче. Ліворуч A має надіслати своє повідомлення через сервер, щоб отримати його F. Праворуч, однак, вони з’єднані без посередника.

Централізована мережа (зліва) проти. децентралізована мережа (праворуч).

Як правило, сервер зберігає всю необхідну користувачам інформацію. Коли ви отримуєте доступ до Академії Binance, ви просите їх сервери надати вам усі їх елементи. Якщо веб-сторінка знаходиться в режимі «офлайн», ви не зможете їх побачити. Однак якщо ви завантажили весь вміст, ви можете завантажити його на свій комп’ютер без запиту Binance Academy.

По суті, це те, що робить кожен вузол мережі з блокчейном: вони зберігають всю базу даних на своєму комп’ютері. Якщо хтось покине мережу, користувачі, які залишаться в ній, все одно зможуть отримати доступ до блокчейну та обмінюватися інформацією один з одним. Коли до ланцюжка додається новий блок, дані поширюються по мережі, щоб кожен міг оновити власну копію книги.

Не забудьте прочитати наш Вступ до однорангових мереж для більш детального аналізу цього типу мереж.

Що таке вузли блокчейну?

Вузли — це просто машини, підключені до мережі — вони відповідають за зберігання копій блокчейну та обмін інформацією з рештою блоків. Користувачам не потрібно вручну керувати цими процесами. Як правило, їм потрібно лише завантажити та запустити програмне забезпечення блокчейну, а решта працюватиме автоматично.

Вище ми описали, що таке вузол у чистому сенсі, але це визначення також може включати інших користувачів, які певним чином взаємодіють з мережею. Наприклад, у випадку з криптовалютами простий додаток типу гаманця на вашому телефоні буде тим, що ми називаємо легким вузлом.

Публічні проти публічних блокчейнів приватні блокчейни

Як ви, напевно, знаєте, біткойн заклав основу індустрії блокчейнів, яка стала такою, якою вона є сьогодні. Щойно біткойн почав доводити себе як законний фінансовий актив, інноваційні гравці почали думати про потенціал базової технології для інших сфер. Це призвело до вивчення блокчейну для незліченних випадків використання поза фінансами.

Біткойн — це те, що ми називаємо «публічним блокчейном». Це означає, що кожен може переглядати транзакції, які він містить, і все, що потрібно для приєднання, це підключення до Інтернету та необхідне програмне забезпечення. Оскільки для участі немає інших вимог, ми можемо називати такі типи середовищ бездозвільними.

Навпаки, існує ще один тип блокчейнів, які ми називаємо «приватні блокчейни». Ці системи встановлюють правила, які визначають, хто може бачити блокчейн і взаємодіяти з ним. З цієї причини ми називаємо їх дозволеними середовищами. Хоча спочатку приватні блокчейни можуть здатися зайвими, вони представляють певні важливі додатки – головним чином у корпоративних сценаріях.

Якщо ви хочете дізнатися більше про цю тему, подивіться на приватні, публічні та консорціумні блокчейни – чим вони відрізняються?

Ви думаєте про початок роботи у світі криптовалют? Купуйте біткоіни на Binance!

Як працюють транзакції?

Якщо Аліса хоче заплатити Бобу банківським переказом, їй потрібно буде повідомити про це банк. Для простоти припустимо, що обидві сторони користуються одним банком. Останній перевірить наявність у Аліси необхідних коштів для здійснення транзакції, перш ніж оновлювати свою базу даних (тобто записувати -50$ Алісі та +50$ Бобу).

Це не дуже відрізняється від того, що відбувається в блокчейні. Адже це теж база даних. Основна відмінність полягає в тому, що немає жодного суб’єкта, який відповідає за елементи керування та оновлює баланси, це повинні робити всі вузли.

Якщо Аліса хоче надіслати Бобу п’ять біткойнів, вона передасть повідомлення з повідомленням про це в мережу. Це не буде негайно додано до блокчейну – вузли побачать це, але для підтвердження транзакції потрібно буде виконати інші дії. Див. Як блоки додаються до блокчейну?

Після того, як транзакцію буде додано до блокчейну, усі вузли зможуть побачити, що вона була виконана. Далі вони оновлять свою копію блокчейну, щоб відобразити це. Відтоді Аліса не зможе надіслати ті самі п’ять одиниць Керол (що призведе до «подвійних витрат»), оскільки мережа знатиме, що вона вже витратила їх у попередній транзакції.

Немає понять «ім’я користувача» та «пароль» – криптографія з відкритим ключем використовується для підтвердження права власності на кошти. Отже, спочатку, щоб отримати кошти, Бобу потрібно буде згенерувати закритий ключ. Це просто дуже довге випадкове число, яке практично неможливо вгадати, навіть якщо у нього є сотні років, щоб спробувати. Але якщо Боб відкриває комусь свій особистий ключ, вони можуть діяти як власники його коштів (і, отже, можуть їх витрачати). Тому важливо тримати це в таємниці.

Однак те, що Боб може зробити, це отримати відкритий ключ зі свого закритого ключа. Потім ви можете надати цей відкритий ключ кому завгодно, тому що будь-хто практично не може сконструювати з нього закритий ключ. У більшості випадків Боб виконає іншу операцію з відкритим ключем (наприклад, хешування), щоб отримати публічну адресу.

Боб дасть Алісі публічну адресу, щоб вона знала, куди надіслати кошти. Вона згенерує транзакцію, яка говорить про сплату цих коштів на цю публічну адресу. Далі, щоб довести мережі, що вона не намагається витратити кошти, які не належать їй, Аліса згенерує цифровий підпис за допомогою свого приватного ключа. Будь-хто може отримати підписане повідомлення Аліси та порівняти його з її відкритим ключем, щоб точно визначити, чи має вона право надсилати ці кошти Бобу.

Як здійснювати транзакції Bitcoin

Щоб проілюструвати, як можна здійснювати операції з біткойнами, уявімо два сценарії. У першому ви плануєте вивести біткойни з Binance, а в другому ви плануєте відправити кошти зі свого TrustWallet на гаманець Electrum.

Як вивести біткоіни з Binance

1. Увійдіть у свій обліковий запис Binance. Якщо у вас ще немає біткойнів, перегляньте наш посібник щодо біткойнів, щоб дізнатися, як їх купити.

2. Наведіть курсор на «Гаманець» і виберіть «Знайти гаманець».

3. Натисніть «Вивести» на лівій бічній панелі.

4. Виберіть валюту, яку ви бажаєте зняти – у цьому випадку BTC.

5. Скопіюйте адресу, на яку ви хочете надіслати біткойни, які ви знімаєте, і вставте її в BTC-адресу одержувача.

6. Вкажіть суму, яку ви хочете зняти.

7. Натисніть «Відправити».

8. Незабаром ви отримаєте електронний лист із підтвердженням. Уважно перевірте правильність адреси. Якщо так, підтвердьте транзакцію тим самим електронним листом.

9. Зачекайте, поки ваша транзакція пройде через блокчейн. Ви можете стежити за його статусом на вкладці «Історія депозитів і зняття коштів» або за допомогою провідника блоків.

Як надіслати біткойни з Trust Wallet на Electrum

У цьому прикладі ми надішлемо трохи біткойнів із Trust Wallet до Electrum.

1. Відкрийте програму Trust Wallet.

2. Натисніть свій обліковий запис Bitcoin.

3. Натисніть «Відправити».

4. Відкрийте гаманець Electrum.

5. Клацніть на вкладці Electrum «Отримати» та скопіюйте адресу.

Крім того, ви можете повернутися до Trust Wallet і торкнутися піктограми [–], щоб відсканувати QR-код, який вказує на вашу адресу Electrum.

6. Вставте свою біткойн-адресу в поле «Адреса одержувача» в Trust Wallet.

7. Вкажіть кількість.

8. Якщо все виглядає правильно, підтвердьте транзакцію.

9. Готово! Дочекайтеся підтвердження транзакції в блокчейні. Ви можете стежити за його статусом, ввівши свою адресу в провідник блоків.

Ви думаєте про початок роботи у світі криптовалют? Купуйте біткоіни на Binance!

Хто винайшов технологію блокчейн?

Технологія блокчейн була формалізована в 2009 році з запуском біткойн – першого і найпопулярнішого блокчейна. Однак псевдонім його творця Сатоші Накамото був натхненний попередніми технологіями та пропозиціями.

Блокчейни широко використовують хеш-функції та криптографію – елементи, які на момент запуску біткойна вже існували десятиліттями. Цікаво, що походження структури блокчейну можна простежити до початку 1990-х років, однак у той час вона використовувалася лише для «позначення часу» на документах, щоб їх не можна було пізніше змінити.

Щоб дізнатися більше про цю тему, перегляньте історію Blockchain.

Плюси і мінуси технології блокчейн

Правильно спроектовані блокчейни вирішують проблему, яка стосується зацікавлених сторін у різних секторах – від фінансів до сільського господарства. Розподілена мережа має численні переваги перед традиційною моделлю клієнт-сервер, але вона також має певні недоліки.

плюси

Однією з безпосередніх переваг, зазначених у документі про біткойн, є можливість здійснення платежів без участі посередника. Подальші блокчейни пішли далі, дозволивши користувачам надсилати всі типи інформації. Усунення контрагентів призводить до зниження ризику для залучених користувачів і призводить до менших комісій, оскільки немає посередника, який бере участь.

Як ми вже згадували раніше, загальнодоступна мережа блокчейнів також «без дозволу» – немає жодних перешкод для входу, оскільки ніхто не відповідає за неї. Якщо потенційний користувач може підключитися до Інтернету, він зможе взаємодіяти з іншими однолітками в мережі.

Багато хто буде стверджувати, що найважливішою якістю блокчейнів є те, що вони мають високий ступінь стійкості до цензури. Щоб вимкнути централізовану службу, зловмиснику потрібно лише націлитися на сервер. Але в одноранговій мережі кожен вузол діє як сервер самостійно.

Така система, як біткойн, має понад 10 000 видимих ​​вузлів, розкиданих по всьому світу, що робить практично неможливим зламати мережу навіть для зловмисника з хорошими ресурсами. Необхідно відзначити, що існує також багато прихованих вузлів, які невидимі для мережі в цілому.

Це деякі загальні переваги. Існує багато конкретних випадків використання, які можуть задовольнити блокчейни, як ви побачите в розділі Для чого використовується блокчейн?

Контраси

Блокчейни не є срібною кулею для вирішення всіх проблем. Оскільки вони оптимізовані для своїх сильних сторін, згаданих у попередньому розділі, вони мають недоліки в інших сферах. Найбільш очевидною перешкодою для масового впровадження блокчейнів є те, що вони не дуже добре масштабуються.

Це справедливо для будь-якої розподіленої мережі. Оскільки всі учасники повинні залишатися синхронізованими, нову інформацію не можна додавати занадто швидко, інакше вузли не зможуть встигати. Тому розробники схильні навмисно обмежувати швидкість оновлення блокчейна, щоб гарантувати, що система залишається децентралізованою.

Для користувачів мережі це може проявлятися у вигляді тривалого періоду очікування, якщо занадто багато людей намагаються здійснити транзакції. Блоки можуть містити лише певну кількість даних і не додаються до ланцюга миттєво. Якщо транзакцій більше, ніж може вмістити блок, додатковим доведеться чекати наступного блоку.

Іншим можливим недоліком децентралізованих блокчейн-систем є те, що їх неможливо легко оновити. Якщо ви створюєте власне програмне забезпечення, ви можете додавати нові функції, як вважаєте за потрібне – вам не потрібно співпрацювати з іншими або запитувати їхнього дозволу на внесення змін.

У середовищі з мільйонами потенційних користувачів вносити зміни значно складніше. Ви зможете змінювати певні параметри програмного забезпечення вашого вузла, але зрештою ви опинитесь ізольованими від мережі. Якщо модифіковане програмне забезпечення несумісне з іншими вузлами, вони виявлять його та відхилять взаємодію з ним.

Припустимо, ви хочете змінити правило, яке визначає максимальний розмір блоку (з 1 МБ до 2 МБ). Ви можете спробувати надіслати вказаний блок на вузли, до яких ви підключені, але вони мають правило, яке говорить «не приймати блоки, розмір яких перевищує 1 МБ». Якщо вони отримають щось більше, вони не включатимуть це у свою копію блокчейну.

Єдиний спосіб впровадити зміни – це змусити більшість екосистеми прийняти їх. У випадку основних блокчейнів можуть знадобитися місяці – або навіть роки – інтенсивних дискусій на форумі, перш ніж вдасться скоординувати зміни. Щоб дізнатися більше про цю тему, перегляньте Hard Forks і Soft Forks.

Розділ 2. Як працює блокчейн?

Зміст

• Як блоки додаються в блокчейн?

• Майнінг (підтвердження роботи)

  • Плюси підтвердження роботи

  • Contras de Proof of Work

• Ставка (доказ ставки)

  • Плюси доказу ставки

  • Contras de Proof of Stake

• Інші консенсусні алгоритми

• Чи можу я скасувати транзакції блокчейну?

• Що таке масштабованість блокчейна?

• Чому блокчейн потребує масштабування?

• Що таке блокчейн-форк?

  • М'які вилки

  • Жорсткі вилки

Як блоки додаються в блокчейн?

До цього моменту ми розглянули багато тем. Ми знаємо, що вузли пов’язані між собою і зберігають копії блокчейну. Також вони передають один одному інформацію про транзакції та нові блоки. Ми вже проаналізували, що таке вузли, але ви можете задатися питанням: як нові блоки додаються до блокчейну?

Немає єдиного джерела, яке б повідомляло користувачам, що робити. Оскільки всі вузли мають однакову потужність, потрібен механізм, щоб справедливо вирішувати, хто може додавати блоки до блокчейну. Нам потрібна система, яка зробить обман користувачам дорогим, але винагородить їх, якщо вони діють чесно. Будь-який раціональний користувач захоче діяти так, щоб це було економічно вигідно.

Оскільки мережа не має дозволу, створення блоку має бути доступним для будь-кого. Протоколи часто забезпечують це, вимагаючи від користувача вставити «шкіру в гру»: він повинен ризикувати власними грошима. Це дозволить їм брати участь у створенні блоків, і якщо вони створять дійсний блок, їм буде виплачено винагороду.

Однак якщо вони спробують обдурити, решта мережі дізнається про це. Будь-яку подану ними ставку буде втрачено. Ми називаємо ці механізми алгоритмами консенсусу, оскільки вони дозволяють учасникам мережі досягти консенсусу щодо того, який блок слід додати наступним.

Майнінг (підтвердження роботи)

Майнінг на сьогодні є найпоширенішим алгоритмом консенсусу. У майнінгу використовується алгоритм Proof of Work (PoW). Це означає, що користувачі жертвують обчислювальною потужністю, щоб спробувати вирішити загадку, встановлену протоколом.

Головоломка вимагає від користувачів контролю транзакцій та іншої інформації, включеної в блок. Але щоб хеш вважався дійсним, він повинен бути нижче певного числа. Оскільки неможливо передбачити, яким буде отриманий результат, майнери повинні продовжувати аналізувати дещо змінені дані, доки не знайдуть дійсне рішення.

Очевидно, що повторне хешування даних обчислюється дорого. У блокчейнах Proof of Work «ставка», яку вносять користувачі, — це гроші, інвестовані в комп’ютери для майнінгу, і електроенергія, яка використовується для їх живлення. Вони роблять це в надії отримати винагороду за блок.

Пам’ятаєте, як ми раніше казали, що скасувати хеш фактично неможливо, але це легко перевірити? Коли майнер надсилає новий блок до решти мережі, усі інші вузли використовують його як вхідні дані для хеш-функції. Їм просто потрібно запустити його один раз, щоб переконатися, що блок дійсний відповідно до правил блокчейну. Якщо ні, майнер не отримає винагороди і даремно витратить електроенергію.

Першим блокчейном Proof of Work був біткойн. З моменту створення багато інших блокчейнів прийняли механізм PoW.

Переваги Proof of Work

• Перевірено: на сьогоднішній день Proof of Work є найдосконалішим консенсусним алгоритмом, який забезпечив собівартість у сотні мільярдів доларів.

• Без дозволу: будь-хто може приєднатися до змагання з майнінгу або просто запустити вузол перевірки.

• Децентралізація: майнери конкурують один з одним за виробництво блоків, тобто потужність хешування ніколи не контролюється однією стороною.

Contras de Proof of work

• Марнотратство: майнінг споживає величезну кількість електроенергії.

• Дедалі високі бар’єри для входу: у міру того, як більше майнерів приєднується до мережі, протоколи збільшують складність головоломки майнінгу. Щоб залишатися конкурентоспроможними, користувачі повинні інвестувати в краще обладнання. Це може коштувати багатьом майнерам.

• Атаки 51%: хоча майнінг сприяє децентралізації, є шанс, що один майнер отримає більшу частину потужності хешування. Якщо вони це зроблять, вони теоретично можуть скасувати транзакції та підірвати безпеку блокчейну.

Стейкінг (доказ ставки)

У системах Proof of Work те, що стимулює вас діяти чесно, — це гроші, які ви заплатили за комп’ютери та електроенергію для майнінгу. Ви не отримаєте прибутку від своїх інвестицій, якщо не будете майнити блоки правильно.

Завдяки Proof of Stake (PoS) немає зовнішніх витрат. Замість майнерів у нас є валідатори, які пропонують (або «підробляють») блоки. Вони можуть використовувати звичайний комп’ютер для генерації нових блоків, але вони повинні поставити на кон значну частину своїх коштів, щоб отримати привілей. Ставки здійснюються з попередньо визначеною кількістю рідної криптовалюти блокчейну відповідно до правил кожного протоколу.

Різні реалізації мають різні варіанти, але як тільки валідатор розставляє свої одиниці, протокол може випадковим чином вибрати їх для оголошення наступного блоку. Зробивши це правильно, вони отримають винагороду. Крім того, може бути кілька валідаторів, які погоджуються на наступний блок, і винагорода розподіляється пропорційно ставці, яку кожен з них подав.

«Чисті» блокчейни PoS менш поширені, ніж DPoS (Delegated Proof of Stake), які вимагають від користувачів голосування на вузлах (свідках) для підтвердження блоків для всієї мережі.

Ethereum, провідний блокчейн смарт-контрактів, незабаром перейде на Proof of Stake у міру переходу на ETH 2.0.

Переваги Proof of Stake

• Екологічність: вуглецевий слід PoS є часткою PoW майнінгу. Ставки усувають потребу в ресурсомістких операціях хешування.

• Швидші транзакції: оскільки немає потреби витрачати додаткову обчислювальну потужність на довільні головоломки, які створює протокол, деякі прихильники PoS стверджують, що це може збільшити пропускну здатність транзакцій.

• Винагороди за ставки та відсотки: замість майнерів винагороди за безпеку мережі виплачуються безпосередньо власникам токенів. У деяких випадках PoS дозволяє користувачам отримувати пасивний прибуток у вигляді airdrop або відсотків, просто ставлячи свої кошти.

Contras de Proof of Stake

• Відносно не перевірено: протоколи PoS ще не були протестовані у великих масштабах. У його реалізації або криптоекономіці можуть бути деякі невиявлені вразливості.

• Плутократія: існує занепокоєння, що PoS заохочує екосистему «багатий стає ще багатшим», оскільки валідатори з високими ставками, як правило, отримують більше винагород.

• Проблема «Нічого не поставлено на ставку»: у PoW користувачі можуть «поставити» лише один ланцюжок: вони майнить на ланцюжку, який, на їхню думку, буде найбільш успішним. Під час хардфорку вони не можуть робити кратні ставки з однаковою хеш-потужністю. Однак валідатори в PoS можуть працювати в кількох ланцюгах з невеликими додатковими витратами, що може спричинити економічні проблеми.

Інші алгоритми консенсусуІнші алгоритми консенсусу

Доказ роботи та доказ частки є найпоширенішими консенсусними алгоритмами, але їх набагато більше. Одні є гібридами, що поєднують елементи обох систем, а інші є абсолютно різними методами.

Ми не будемо розглядати їх тут, але якщо вам цікаво, перегляньте наступні статті:

• Відкладене підтвердження роботи Explicado

• Консенсус щодо орендованого доказу частки

• Доказ повноважень Explicado

• Доказ експлікації опіку

Чи можу я скасувати транзакції блокчейну?

Блокчейни за своєю конструкцією є дуже надійними базами даних. Його властиві властивості надзвичайно ускладнюють видалення або зміну даних блокчейна після їх запису. Що стосується біткойнів та інших великих мереж, це майже неможливо. Тому, коли ви робите транзакцію в блокчейні, найкраще думати, що це назавжди записане в камені.

Тим не менш, існує багато різних реалізацій блокчейну, і найбільш фундаментальна відмінність між ними полягає в тому, як вони досягають консенсусу в мережі. Це означає, що в деяких реалізаціях відносно невелика група учасників може отримати достатню владу в мережі, щоб ефективно скасовувати транзакції. Це особливо тривожно для альткойнів, які працюють у невеликих мережах (з низькими хешрейтами через низьку конкуренцію в майнінгу).

Що таке масштабованість блокчейна?

Масштабованість блокчейну зазвичай використовується як загальний термін для позначення здатності системи блокчейну задовольняти зростаючий попит. Хоча блокчейни мають бажані властивості (такі як децентралізація, стійкість до цензури, незмінність), вони мають певну ціну.

На відміну від децентралізованих систем, централізована база даних може працювати зі значно вищою швидкістю та продуктивністю. Це має сенс, оскільки тисячі вузлів, розкиданих по всьому світу, не потребують синхронізації з мережею кожного разу, коли їх вміст змінюється. Але це не стосується блокчейнів. Як наслідок, масштабованість була темою гарячих обговорень серед розробників блокчейнів протягом багатьох років.

Було запропоновано або реалізовано кілька різних рішень, щоб пом’якшити деякі недоліки продуктивності блокчейнів. Однак на даний момент немає чіткого найкращого підходу. Ймовірно, доведеться випробувати багато різних рішень, поки не буде більш прямих відповідей на проблему масштабованості.

На ширшому рівні виникає фундаментальне питання про масштабованість: чи потрібно покращувати продуктивність самого блокчейну (масштабування в ланцюжку), чи ми повинні дозволити транзакціям виконуватися без роздування основного ланцюга блоків (масштабування поза ланцюгом)?

Можуть бути явні переваги для обох. Рішення масштабованості в ланцюжку можуть полягати в зменшенні розмірів транзакцій або навіть простой оптимізації того, як дані зберігаються в блоках. З іншого боку, рішення поза ланцюгом включають пакетні транзакції поза основним блокчейном і додають їх лише пізніше. Деякі з найбільш відомих рішень поза мережею називаються сайдчейни та платіжні канали.

Якщо ви хочете глибше зануритися в цю тему, прочитайте Масштабованість блокчейну: бічні ланцюги та платіжні канали.

Чому блокчейн потребує масштабування?

Якщо блокчейн-системи хочуть конкурувати зі своїми централізованими аналогами, вони повинні бути принаймні такими ж ефективними, як і вони. Однак реально, їм, ймовірно, доведеться зробити ще більше, щоб стимулювати розробників і користувачів переходити на платформи та програми, засновані на блокчейні.

Це означає, що порівняно з централізованими системами використання блокчейнів має бути швидшим, дешевшим і простішим як для розробників, так і для користувачів. Досягти цього завдання непросто, зберігаючи визначальні характеристики блокчейнів, які ми обговорювали вище.

Що таке блокчейн-форк?

Як і будь-яке інше програмне забезпечення, блокчейни потребують оновлень для вирішення проблем, додавання нових правил або видалення старих. Оскільки більшість блокчейн програмного забезпечення є відкритим кодом, будь-хто теоретично може запропонувати нові оновлення для додавання до програмного забезпечення, яке керує мережею.

Майте на увазі, що блокчейни — це розподілені мережі. Після оновлення програмного забезпечення тисячі вузлів по всьому світу повинні мати можливість спілкуватися та розгортати нову версію. Але що станеться, якщо учасники не зможуть домовитися, яке оновлення запровадити? Як правило, немає організації зі встановленим процесом прийняття рішень. Це підводить нас до м’яких і жорстких вилок.

М'які вилки

Якщо є загальна згода щодо того, як має виглядати оновлення, це відносно проста справа. У подібному сценарії програмне забезпечення оновлюється зі зворотною сумісністю, тобто вузли, які оновлюються, все ще можуть взаємодіяти з вузлами, які не є. Однак насправді очікується, що майже всі вузли будуть оновлені з часом. Це називається м'якою вилкою.

Жорсткі вилки

Хардфорк складніший. Після впровадження нові правила будуть несумісними зі старими. Таким чином, якщо вузол, що виконує нові правила, намагається взаємодіяти з вузлом, який виконує старі правила, вони не зможуть спілкуватися. Це призводить до того, що блокчейн розбивається на дві частини: на одній працює старе програмне забезпечення, на іншій реалізуються нові правила.

Після хардфорка є, по суті, дві різні мережі, які працюють паралельно з двома різними протоколами. Варто зазначити, що під час розгалуження баланси нативної одиниці блокчейну клонуються з попередньої мережі. Тому, якщо на момент форка у вас був залишок на старому ланцюжку, то на новому також буде залишок.

Додаткову інформацію про це див. у розділах Hard Forks і Soft Forks.

Розділ 3. Для чого потрібен блокчейн?

Зміст

• Блокчейн для ланцюгів поставок

• Блокчейн та ігрова індустрія

• Блокчейн для охорони здоров'я

• Грошові перекази з блокчейном

• Блокчейн і цифрова ідентичність

• Блокчейн та Інтернет речей (IoT)

• Блокчейн для управління

• Блокчейн для благодійності

• Блокчейн для спекуляцій

• Краудфандинг через блокчейн

• Блокчейн і розподілені файлові системи

Технологію блокчейн можна використовувати для широкого діапазону випадків використання. Давайте розглянемо деякі з них.

Блокчейн для ланцюгів поставок

Ефективні ланцюжки поставок є основою багатьох успішних підприємств і стосуються транспортування товарів від постачальника до споживача. Координація багатьох зацікавлених сторін у певній галузі традиційно була важкою. Однак технологія блокчейн може забезпечити новий рівень прозорості в багатьох галузях. Інтероперабельна екосистема ланцюжка поставок, яка обертається навколо незмінної бази даних, — це саме те, що потрібно багатьом галузям, щоб стати більш надійними та надійними.

Якщо ви хочете прочитати більше, перегляньте приклади використання блокчейну: ланцюг поставок.

Блокчейн та ігрова індустрія

Ігрова індустрія стала однією з найбільших індустрій розваг у світі і може отримати значну користь від технології блокчейн. Як правило, гравці, як правило, залежать від розробників ігор. У більшості онлайн-ігор гравці змушені покладатися на серверний простір розробників і дотримуватися їхніх наборів правил, які постійно змінюються. У цьому контексті блокчейн може допомогти децентралізувати володіння, управління та підтримку онлайн-ігор.

Однак найбільшою проблемою може бути те, що елементи ігрового процесу не можуть існувати поза назвами, усуваючи можливості фактичного володіння та вторинних ринків. Вибравши підхід, заснований на блокчейні, ігри можуть стати більш стійкими в довгостроковій перспективі, а внутрішньоігрові предмети, що випускаються як крипто-колекціонування, можуть отримати реальну цінність.

Якщо ви хочете прочитати більше, перегляньте приклади використання блокчейну: ігри.

Блокчейн для охорони здоров'я

Надійне зберігання медичних записів є життєво важливим для будь-якої системи охорони здоров’я, а залежність від централізованих серверів робить конфіденційну інформацію вразливою. Прозорість і безпека технології блокчейн роблять її ідеальною платформою для зберігання медичних записів.

Завдяки криптографічному захисту своїх записів у блокчейні пацієнти можуть зберігати конфіденційність і ділитися своєю медичною інформацією з будь-яким закладом охорони здоров’я. Якби всі учасники нині фрагментованої системи охорони здоров’я мали доступ до безпечної глобальної бази даних, потік інформації між ними був би набагато швидшим.

Якщо ви хочете прочитати більше, перегляньте статтю Blockchain Use Cases: Healthcare.

Грошові перекази з блокчейном

Пересилання грошей за кордон – це проблема традиційного банківського обслуговування. Головним чином через заплутану мережу посередників комісії та час розрахунків роблять використання традиційних банків дорогим і ненадійним для термінових транзакцій.

Криптовалюти та блокчейни усувають цю екосистему посередників і можуть забезпечити швидкі та дешеві перекази по всьому світу. Хоча блокчейни, безсумнівно, жертвують продуктивністю заради деяких своїх бажаних властивостей, різноманітні проекти використовують цю технологію, щоб забезпечити дешеві, майже миттєві транзакції.

Якщо ви хочете прочитати більше, перегляньте приклади використання блокчейну: грошові перекази.

Ви думаєте про початок роботи у світі криптовалют? Купуйте біткоіни на Binance!

Блокчейн і цифрова ідентичність

Безпечне керування ідентифікацією в Інтернеті терміново потребує швидкого рішення. Надзвичайна кількість наших персональних даних зберігається на централізованих серверах і аналізується за допомогою алгоритмів машинного навчання без нашого відома чи згоди.

Технологія блокчейн дозволяє користувачам володіти своїми даними та вибірково розкривати інформацію третім особам лише за необхідності. Така криптомагія може забезпечити більш плавну роботу в Інтернеті без шкоди для конфіденційності.

Якщо ви хочете прочитати більше, перегляньте приклади використання блокчейну: цифрова ідентифікація.

Блокчейн та Інтернет речей (IoT)

Надзвичайна кількість фізичних пристроїв підключається до Інтернету, і ця кількість буде тільки збільшуватися. Дехто припускає, що зв’язок і співпраця між цими пристроями можуть значно збільшитися завдяки технології блокчейн. Автоматизовані міжмашинні мікроплатежі (M2M) можуть створити нову економіку, яка залежить від високопродуктивного, безпечного рішення для баз даних.

Якщо ви хочете прочитати більше, перегляньте приклади використання блокчейну: Інтернет речей (IoT).

Блокчейн для управління

Розподілені мережі можуть визначати та запроваджувати власні форми регулювання у формі комп’ютерного коду. Не дивно, що блокчейн має можливість перервати різні процеси управління на місцевому, національному чи навіть міжнародному рівнях.

Крім того, це може вирішити одну з найбільших проблем, з якими зараз стикаються середовища розробки з відкритим кодом: відсутність надійного механізму розподілу фінансування. Управління блокчейном гарантує, що всі учасники можуть брати участь у прийнятті рішень, і надає прозорий огляд політики, що впроваджується.

Якщо ви хочете прочитати більше, ознайомтеся з Blockchain Use Cases: Governance.

Блокчейн для благодійності

Благодійним організаціям часто перешкоджають обмеження щодо того, як вони можуть приймати кошти. Ще більше засмучує те, що кінцеве призначення пожертвованих коштів може бути важко точно відстежити, що, безсумнівно, відлякує багатьох від підтримки цих організацій.

«Криптоблагодійність» означає використання технології блокчейн для обходу цих обмежень. Покладаючись на властиві технології для забезпечення більшої прозорості, глобальної участі та зменшення витрат, нова сфера прагне максимізувати вплив благодійних організацій. Однією з таких організацій є Blockchain Charity Foundation.

Якщо ви хочете прочитати більше, перегляньте приклади використання блокчейну: благодійність.

Блокчейн для спекуляцій

Без сумніву, одним із найпопулярніших застосувань технології блокчейн є спекуляція. Безпроблемні перекази між біржами, некастодіальні торгові рішення та зростаюча екосистема похідних продуктів роблять його ідеальним ігровим полем для всіх типів скальперів.

Завдяки властивим властивостям блокчейн є чудовим інструментом для тих, хто готовий ризикнути, беручи участь у такому класі активів. Деякі навіть вважають, що як тільки технологія та навколишнє регулювання досягнуть зрілості, глобальні спекулятивні ринки можна буде токенізувати на блокчейні.

Якщо ви хочете прочитати більше, перегляньте статтю Blockchain Use Cases: Prediction Markets.

Краудфандинг через блокчейн

Онлайн-платформи краудфандингу вже майже десятиліття закладають основу однорангової економіки. Успіх цих сайтів показує, що існує реальний інтерес до розробки продуктів, фінансованих краудфандингом. Однак, оскільки ці платформи діють як зберігачі коштів, вони можуть брати значну їх частину як комісію. Крім того, кожен матиме власний набір правил для полегшення домовленості між різними учасниками.

Технологія блокчейн, а точніше смарт-контракти, можуть забезпечити більш безпечний і автоматизований краудфандинг, коли умови угод визначені в комп’ютерному коді.

Іншим застосуванням краудфандингу з використанням блокчейну є початкові пропозиції монет (ICO) і первинні пропозиції обміну (IEO). У подібних продажах токенів інвестори збирають кошти в надії, що мережа буде успішною в майбутньому, і вони отримають віддачу від своїх інвестицій.

Блокчейн і розподілені файлові системи

Розподіл сховищ файлів через Інтернет має багато переваг порівняно зі звичайними централізованими альтернативами. Значна частина даних, що зберігаються в хмарі, залежить від централізованих серверів і постачальників послуг, які, як правило, більш вразливі до атак і втрати даних. У деяких випадках користувачі також можуть зіткнутися з проблемами доступності через цензуру з боку централізованих серверів.

З точки зору користувача, блокчейн-рішення для зберігання файлів працюють так само, як інші хмарні рішення для зберігання: ви можете завантажувати, зберігати та отримувати доступ до файлів. Однак те, що відбувається на задньому плані, зовсім інше.

Коли ви завантажуєте файл у блокчейн-сховище, він розподіляється та реплікується на кількох вузлах. У деяких випадках кожен вузол зберігатиме окрему частину вашого файлу. Вони не можуть багато чого зробити з частковими даними, але ви можете попросити вузли надати кожну частину, щоб ви могли об’єднати їх, щоб отримати весь файл

Простір для зберігання даних виділяється учасниками, які надають своє сховище та пропускну здатність мережі. Як правило, ці учасники отримують фінансові стимули для надання цих ресурсів і фінансово покарані, якщо вони не дотримуються правил або не зберігають і не обслуговують файли.

Ви можете подумати, що цей тип мережі схожий на біткойн. Однак у цьому випадку основною метою мережі є не підтримка передачі грошової вартості, а скоріше забезпечення стійкого до цензури децентралізованого зберігання файлів.

Інші протоколи з відкритим вихідним кодом, такі як міжпланетна файлова система (IPFS), вже прокладають шлях для цієї нової, більш постійної та розподіленої мережі. Незважаючи на те, що IPFS є одноранговим протоколом і мережею, це не зовсім блокчейн. Але він застосовує деякі принципи технології блокчейн для підвищення безпеки та ефективності.