Що таке технологія блокчейн? Повний посібник

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 в блокчейні?

• Публічні проти публічних блокчейнів приватний

• Як працюють транзакції?

• Як здійснювати транзакції Bitcoin

  • Як вивести біткоіни з Binance

  • Як надіслати 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 знайомі з терміном технологія розподіленої книги (DLT), який у більшості випадків відноситься до того самого.

Блокчейн має певні унікальні властивості. Існують правила щодо того, як можна додавати дані, і після збереження їх практично неможливо змінити або видалити.

Дані з часом додаються в структури, які називаються блоками. Кожен блок базується на попередньому та містить інформацію, яка пов’язує з попереднім. Подивившись на останній блок, ми можемо переконатися, що він дійсно був створений після останнього. Отже, якщо ми будемо продовжувати рухатися «вгору по ланцюжку», ми дійдемо до першого блоку – відомого як Блок Буття.

Давайте проведемо аналогію. Припустимо, у вас є таблиця з двома стовпцями. У першій клітинці першого рядка ви розміщуєте дані, які хочете зберегти.

Дані в першій комірці перетворюються на дволітерний ідентифікатор, який використовуватиметься як частина наступного запису. У цьому прикладі двобуквений ідентифікатор KP слід використовувати для заповнення наступної клітинки у другому рядку (defKP). Тобто якщо ви зміните перші вхідні дані (abcAA), то у всіх інших комірках ви отримаєте іншу комбінацію букв.

База даних, де кожен запис пов’язаний з попереднім.

Дивлячись на рядок 4, наш останній ідентифікатор – TH. Як ми вже згадували, ви не можете повернутися назад і видалити або видалити записи. Це тому, що будь-якому користувачеві буде легко помітити, що це було зроблено, і просто проігнорувати вашу спробу змінити.

Припустімо, ви змінюєте дані в першій комірці – ви отримаєте інший ідентифікатор, тобто ваш другий блок матиме інші дані, що призведе до іншого ідентифікатора в рядку 2 і так далі. По суті, TH є продуктом усієї інформації, яка надходить до нього.

Як з'єднані блоки?

Те, що ми обговорювали вище – з нашими дволітерними ідентифікаторами – це спрощена аналогія того, як блокчейн використовує хеш-функції. Хешування — це «клей», який утримує блоки разом. Хеш-функції беруть дані будь-якого розміру та пропускають їх через математичну функцію, щоб створити результат (хеш), який завжди має однакову довжину.

Хеші, які використовуються в блокчейнах, цікаві тим, що ймовірність того, що ви знайдете дві частини даних, які призведуть до абсолютно однакового результату, астрономічно низька. Подібно до наших ідентифікаторів, будь-яка незначна зміна вхідних даних дасть зовсім інший результат.

Давайте проілюструємо це за допомогою функції SHA256, яка широко використовується для Bitcoin. Як бачите, навіть зміни регістру літер достатньо, щоб повністю зашифрувати вихід.

Той факт, що немає відомих колізій SHA256 (тобто два різні входи, що дають нам однаковий результат), є неймовірно цінним у контексті блокчейнів. Це означає, що, включивши свій хеш, кожен блок може вказувати на попередній, і будь-які спроби редагувати старі блоки одразу стають видимими в мережі.

Кожен блок містить відбиток попереднього.

Блокчейни та децентралізація

Ми пояснюємо основну структуру блокчейну. Але коли ви чуєте, як люди говорять про технологію блокчейн, вони, швидше за все, говорять не лише про базу даних, а й про екосистеми, побудовані навколо блокчейнів.

Будучи незалежними структурами даних, блокчейни дійсно будуть корисні лише в конкретних програмах. Усе стає цікавішим, коли ми використовуємо блокчейни як інструменти для незнайомців, щоб координувати роботу один з одним. У поєднанні з іншими технологіями та теорією ігор блокчейн може діяти як розподілена книга/реєстр, який ніким не контролюється.

Це означає, що ніхто не має права змінювати записи в обхід правил системи (про правила ми поговоримо трохи пізніше). Тому можна сказати, що бухгалтерська книга належить усім одночасно: учасники в будь-який момент досягають згоди щодо неї.

Проблема візантійських генералів

Так звана проблема візантійських генералів є справжнім викликом для системи, подібної до описаної вище. Задуманий у 1980-х роках, він описує дилему, в якій ізольовані учасники повинні спілкуватися, щоб координувати свої дії. Конкретна дилема полягає в тому, що група генералів в армії, що оточує місто, вирішує, чи здійснити атаку. Генерали можуть спілкуватися тільки через месенджер.

Кожен з генералів повинен прийняти рішення наступати або відступати. Неважливо, наступають вони чи відступають, поки всі генерали погоджуються на спільне рішення. Якщо вони вирішать атакувати, вони досягнуть успіху, лише якщо зроблять це одночасно. Отже, як ми можемо це забезпечити?

Звичайно, вони можуть спілкуватися через месенджер. Але що, якщо месенджера буде перехоплено з повідомленням «ми атакуємо на світанку», а це повідомлення буде замінено на «ми атакуємо сьогодні ввечері»? Що, якщо один із генералів є злим і навмисно обманює інших, щоб переконатися, що вони зазнають поразки?

Усі генерали досягають успіху, якщо атакують одночасно (ліворуч). Якщо будь-який генерал відступить, ті, хто атакував, будуть розгромлені (праворуч).

Нам потрібна стратегія, за якої можна досягти консенсусу навіть у разі зловмисних учасників або перехоплених повідомлень. Для бази даних недосягнення консенсусу не є життєво важливою ситуацією, як у випадку, коли генерали атакують місто без допомоги підкріплення, але той самий принцип діє. Якщо немає нікого, хто б контролював блокчейн і надавав користувачам «правильну» інформацію, вони повинні мати можливість спілкуватися один з одним.

Щоб подолати потенційну точку відмови одного (або кількох) користувачів, механізми блокчейну повинні бути ретельно розроблені, щоб протистояти таким невдачам. Система з такою стійкістю називається візантійською відмовостійкою. Як ми незабаром побачимо, алгоритми консенсусу використовуються для дотримання суворих правил.

Чому блокчейни потрібно децентралізувати?

Звичайно, ви можете керувати блокчейном самостійно. Але ви отримаєте невпорядковану базу даних, якщо порівняти її з іншими більш прийнятними альтернативами. Справжній потенціал блокчейну можна досліджувати в децентралізованому середовищі, тобто там, де всі користувачі рівні. Таким чином, блокчейн не можна видалити або зловмисно підкорити. Це єдине джерело правди, яке може побачити кожен.

Що таке однорангова мережа?

Однорангова мережа (P2P) — це рівень нашого користувача (або генерала, як у попередньому прикладі). Немає адміністратора; Таким чином, замість того, щоб зв’язуватися з центральним сервером кожного разу, коли ви хочете обмінятися інформацією з іншим користувачем, користувач надсилає її безпосередньо своїм колегам.

Розгляньте графік нижче. Ліворуч користувач A повинен переслати своє повідомлення через сервер, щоб воно дійшло до користувача F. Праворуч, однак, вони безпосередньо підключені. Посередника немає.

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

Як правило, сервер зберігає всю необхідну користувачам інформацію. Отримавши доступ до Binance Academy, ви просите сервери надати вам усі статті. Якщо сайт перейде в режим офлайн, ви не зможете їх побачити. Однак, якщо ви завантажили весь вміст, ви можете отримати до нього доступ на своєму комп’ютері, не відвідуючи Binance Academy.

По суті, це те, що всі однолітки роблять з блокчейном: уся база даних зберігається на їхніх комп’ютерах. Якщо хтось залишає мережу, інші користувачі все ще можуть 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.

Ознайомтеся з нашим Посібником з однорангових мереж для більш глибокого обговорення цього типу мережі.

Що таке вузли блокчейну?

Простіше кажучи, вузли — це машини, підключені до мережі, вони зберігають копії блокчейну та обмінюються інформацією з іншими машинами. Користувачам не потрібно обробляти ці процеси вручну. Як правило, усе, що їм потрібно зробити, це завантажити та запустити програмне забезпечення блокчейну, а решту система зробить автоматично.

Те, що ми написали вище, є описом вузла в найчистішому сенсі, але це визначення також може охоплювати інших користувачів, які взаємодіють з мережею іншими способами. З криптовалютами, наприклад, простий додаток гаманця на вашому мобільному телефоні вважається легким вузлом.

Публічні та приватні блокчейни приватний

Як ви, напевно, знаєте, біткойн став основою для розвитку індустрії блокчейнів у те, що ми маємо сьогодні. Відколи біткойн почав доводити себе як законний фінансовий актив, багато вчених-новаторів замислювалися про потенціал базової технології для використання в інших сферах. Це дозволило дослідити технологію блокчейн для незліченних випадків використання, окрім фінансів.

Система біткойн - це те, що ми називаємо публічним блокчейном. Тобто будь-хто може переглядати ваші операції. Все, що вам потрібно, це підключення до Інтернету та необхідне програмне забезпечення. Оскільки немає інших вимог для участі, ми можемо називати цю систему середовищем без дозволу.

З іншого боку, існують інші типи блокчейнів, які називаються приватними блокчейнами. Ці системи встановлюють правила щодо того, хто може бачити блокчейн і взаємодіяти з ним. Тому ми називаємо їх дозволеними середовищами (якщо потрібен дозвіл). Хоча на перший погляд приватні блокчейни можуть здатися зайвими, вони мають кілька важливих застосувань, особливо в корпоративних сценаріях.

Щоб дізнатися більше про цю тему, перегляньте статтю Приватні, державні та консорціумні блокчейни – у чому різниця?

Думаєте про інвестування в криптовалюти? Купуйте біткоіни на Binance!

Як працюють транзакції?

Якщо Аліса хоче здійснити платіж Бобу банківським переказом, вона повідомить про це свій банк. Припустимо, що з практичних причин обидві сторони користуються одним банком. Перш ніж оновлювати свою базу даних (наприклад, -$50 для Аліси, +$50 для Боба), банк перевіряє, чи є у Аліси кошти для виконання транзакції.

Це мало чим відрізняється від того, що відбувається з блокчейном. Адже це теж база даних. Основна відмінність полягає в тому, що жодна сторона не виконує перевірки та оновлює баланси. Усі вузли в мережі повинні це зробити.

Якщо Аліса хоче надіслати Бобу п’ять біткойнів, вона транслює в мережу повідомлення з цією інформацією. Транзакція не буде додана до блокчейну одразу – вузли зможуть її побачити, але для підтвердження транзакції потрібно виконати інші дії. Перевірте, як блоки додаються до блокчейну?

Після того, як цю транзакцію буде додано до блокчейну, усі вузли побачать, що вона була зроблена. Вони оновлять свою копію блокчейну з урахуванням змін. Тепер Аліса не може надіслати ті самі п’ять одиниць Керол (подвійне витрачання), оскільки мережа знає, що вона вже витратила п’ять біткойнів у попередній транзакції.

Немає поняття імен користувачів і паролів – криптографія з відкритим ключем використовується для підтвердження права власності на кошти. Щоб отримати кошти, Бобу спочатку потрібно згенерувати закритий ключ. Це просто дуже довге випадкове число, яке практично неможливо вгадати, навіть якщо вони намагалися століттями. Однак, якщо Боб розкриє свій закритий ключ, будь-хто, хто володіє цією інформацією, зможе використати його, щоб підтвердити право власності на кошти (а потім витратити їх). Тому дуже важливо, щоб він зберігав секретний ключ.

Однак те, що Боб може зробити, це отримати відкритий ключ зі свого закритого ключа. Він може надати відкритий ключ будь-кому, оскільки зворотне проектування для отримання закритого ключа через відкритий ключ практично неможливо. Крім того, у більшості випадків користувач виконує іншу операцію (наприклад, хешування) над відкритим ключем, щоб отримати публічну адресу.

Боб надасть Алісі свою публічну адресу, щоб вона знала, куди надсилати кошти. Він створює транзакцію, яка говорить про сплату цих коштів на цю публічну адресу. Тому, щоб довести мережі, що вона не намагається витратити кошти, яких у неї немає, вона створює цифровий підпис за допомогою власного закритого ключа. Будь-хто може взяти підписане повідомлення Аліси та порівняти його з її відкритим ключем і таким чином з упевненістю сказати, що вона має право надіслати ці кошти Бобу.

Як здійснювати біткойн-транзакції

Щоб проілюструвати, як можна здійснювати операції з біткойнами, уявімо два різні сценарії. Перший передбачає виведення біткойнів із Binance, а другий передбачає надсилання коштів із вашого TrustWallet на гаманець Electrum.

Як вивести Bitcoin з Binance

1. Увійдіть у свій обліковий запис Binance. Якщо у вас ще немає біткойнів, перегляньте наш посібник про те, як купити біткойни.

2. Розташуйте курсор на Wallet і виберіть Spot Wallet.

3. Натисніть «Вивести» на бічній панелі ліворуч.

4. Виберіть валюту, яку ви хочете зняти – у даному випадку BTC.

5. Скопіюйте адресу, на яку ви хочете вивести біткойни, і вставте її в поле Recipient BTC Address.

6. Введіть суму, яку ви хочете зняти.

7. Натисніть Надіслати.

8. Незабаром ви отримаєте електронний лист із підтвердженням. Уважно перевірте правильність адреси. Якщо так, підтвердьте транзакцію за посиланням в електронному листі.

9. Дочекайтеся завершення транзакції в блокчейні. Ви можете стежити за своїм статусом на вкладці «Історія депозитів і зняття коштів» або за допомогою провідника блоків.

Як відправити біткойни з Trust Wallet на Electrum

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

1. Відкрийте програму Trust Wallet.

2. Виберіть свій обліковий запис Bitcoin.

3. Виберіть Надіслати.

4. Відкрийте гаманець Electrum.

5. У Electrum клацніть вкладку «Отримати» та скопіюйте адресу.

Крім того, у програмі Trust Wallet клацніть піктограму [–], щоб відсканувати QR-код, який відповідає вашій адресі Electrum.

6. Вставте свою адресу Bitcoin у поле Recipient Address у Trust Wallet.

7. Введіть суму.

8. Перевірте правильність усіх даних і підтвердьте транзакцію.

9. Готово! Дочекайтеся підтвердження транзакції в блокчейні. Ви можете контролювати його статус, скопіювавши його адресу в провідник блоків.

Думаєте про інвестування в криптовалюти? Купуйте біткоіни на Binance!

Хто винайшов технологію блокчейн?

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

Блокчейни активно використовують хеш-функції та криптографію, які існували десятиліттями до появи біткойна. Цікаво, що фреймворк блокчейну можна простежити до початку 1990-х років, хоча він використовувався лише для позначення часу документів, щоб їх не можна було змінити пізніше.

Щоб дізнатися більше про цю тему, перегляньте історію блокчейну.

Плюси і мінуси технології блокчейн

Правильно розроблені блокчейни вирішують проблему, яка турбує зацікавлених сторін у різних секторах, від фінансів до сільського господарства. Розподілена мережа має багато переваг перед традиційною моделлю клієнт-сервер, але є й деякі недоліки.

плюси

Однією з безпосередніх переваг, зазначених у документі про біткойн, є можливість передачі платежів без залучення посередника. Наступні блокчейни пішли ще далі, дозволивши користувачам надсилати будь-яку інформацію. Усунення контрагентів означає менший ризик для залучених користувачів, що призводить до зниження комісії, оскільки немає потреби в посереднику.

Крім того, як ми вже згадували, публічна мережа блокчейну не має дозволу – немає жодних перешкод для входу, оскільки ніхто не відповідає. Якщо користувач може підключитися до Інтернету, він або вона може взаємодіяти з іншими учасниками (одноправними користувачами) мережі.

Багато хто стверджує, що найважливішою якістю блокчейнів є їх високий ступінь стійкості до цензури. Щоб завдати шкоди централізованій системі, зловмиснику потрібно лише націлити атаку на сервер. Однак у одноранговій мережі кожен вузол діє як власний сервер.

Така система, як блокчейн біткойнів, має понад 10 000 видимих ​​вузлів по всьому світу. Іншими словами, для зловмисника практично неможливо мати достатньо ресурсів, щоб будь-яким чином скомпрометувати мережу. Важливо відзначити, що існує також багато прихованих вузлів, які не видно всій мережі.

Це деякі загальні переваги. Існує багато конкретних випадків використання блокчейнів, як ви можете побачити в розділі Для чого використовується блокчейн?

Контраси

Блокчейни не є ідеальним рішенням усіх проблем. Коли вони оптимізовані для переваг попереднього розділу, вони залишають бажати кращого в інших сферах. Найбільш очевидною перешкодою для масового впровадження блокчейнів є те, що вони погано масштабуються.

Це вірно для будь-якої розподіленої мережі. Оскільки всі учасники повинні залишатися синхронізованими, нова інформація не може бути додана так швидко, як вузли не зможуть встигнути. Тому розробники схильні навмисно обмежувати швидкість оновлення блокчейну, гарантуючи, що система залишається децентралізованою.

У мережі, якщо багато користувачів здійснюють одночасні транзакції, вони можуть мати тривалий час очікування. Блоки можуть зберігати обмежену кількість даних і не додаються до ланцюга миттєво. Якщо транзакцій більше, ніж може зберегти блок, додаткові транзакції повинні будуть чекати наступного блоку.

Іншим потенційним недоліком децентралізованих блокчейн-систем є те, що їх неможливо легко оновити. Якщо ви створюєте власне програмне забезпечення, ви можете додавати нові функції за бажанням. Вам не потрібно співпрацювати з іншими або просити дозволу на внесення змін.

У середовищі з потенційно мільйонами користувачів вносити зміни набагато складніше. Ви можете змінити деякі параметри програмного забезпечення вузла, але в кінцевому підсумку ви відокремите себе від мережі. Якщо модифіковане програмне забезпечення несумісне з іншими вузлами, вони розпізнають це та відмовляться взаємодіяти з вашим вузлом.

Припустимо, ви хочете змінити правило щодо розмірів блоків (з 1 МБ до 2 МБ). Ви можете спробувати надіслати цей блок на вузли, до яких ви підключені, але вони мають правило, яке говорить «не приймати блоки, розмір яких перевищує 1 МБ». Якщо вони отримають блок, більший за дозволений, вони не включатимуть його у свою копію блокчейну.

Єдиний спосіб внести зміни – це змусити більшість екосистеми прийняти їх. Для основних блокчейнів можуть знадобитися місяці або навіть роки інтенсивного обговорення на форумах, перш ніж запропоновані зміни або модифікації можна буде впровадити. Для отримання додаткової інформації див. Hard Forks і Soft Forks.

Розділ 2. Як працює блокчейн?

Зміст

• Як блоки додаються в блокчейн?

• Майнінг (підтвердження роботи)

  • Vantagens виконує підтвердження роботи

  • Desvantagens роблять докази роботи

• Ставка (доказ ставки)

  • Vantagens роблять Proof of Stake

  • Desvantagens роблять Proof of Stake

• Інші консенсусні алгоритми

• Чи можливо скасувати транзакції блокчейна?

• Що таке масштабованість блокчейна?

• Чому блокчейн потребує масштабування?

• Що таке блокчейн-форк?

  • М'які вилки

  • Жорсткі вилки

Як блоки додаються в блокчейн?

Наразі ми розглянули багато важливої ​​інформації. Ми знаємо, що вузли пов’язані між собою і зберігають копії блокчейну. Вони передають один одному інформацію про транзакції та нові блоки. Ми вже обговорювали, 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, який точно вирішує, хто може додавати нові блоки до блокчейну. Нам потрібна система, яка зробить обман дорогим і винагородить користувачів за чесні дії. Будь-який раціональний користувач віддасть перевагу діяти так, як йому 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 дозволяє користувачам брати участь у створенні блоку, і якщо буде створено дійсний блок, винагороди розподілятимуться відповідно.

Однак якщо буде спроба обману, про це дізнаються всі учасники мережі. Будь-яка сума ставки користувача, який намагається шахраювати, буде втрачена. Ми називаємо ці механізми алгоритмами консенсусу, оскільки вони дозволяють учасникам мережі досягти консенсусу щодо того, яким має бути наступний блок, який буде додано.

Майнінг (підтвердження роботи)

Майнінг на сьогодні є найпоширенішим алгоритмом консенсусу. У майнінгу використовується алгоритм Proof of Work (PoW). Це стосується користувачів, які пропонують обчислювальну потужність, щоб спробувати вирішити загадку, встановлену протоколом.

Ця головоломка вимагає від користувачів трансакції хешу та іншої інформації, що міститься в блоці. Але щоб хеш вважався дійсним, він повинен бути менше певного числа. Оскільки неможливо передбачити, яким буде результат, майнери повинні продовжувати використовувати дещо змінені дані, доки не знайдуть дійсне рішення.

Очевидно, що процес багаторазового хешування даних є дорогим з точки зору обчислень. У блокчейнах Proof of Work вартість «ставки», яку пропонують 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, що ми говорили раніше, що фактично неможливо скасувати хеш, але його легко перевірити? Коли майнер надсилає новий блок до решти мережі, усі інші вузли використовують його як вхідні дані для хеш-функції. Їм потрібно запустити його лише один раз, щоб переконатися, що блок дійсний з урахуванням правил блокчейну. В іншому випадку майнер не отримає винагороди і даремно витратить ресурси та електроенергію.

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

Vantagens виконує підтвердження роботи

• Перевірено та перевірено – на сьогоднішній день Proof of Work є найдосконалішим консенсусним алгоритмом, вартість якого вже досягла мільярдів доларів.

• Без дозволу – будь-хто може взяти участь у змаганні з майнінгу або просто запустити вузол перевірки.

• Децентралізація – майнери конкурують один з одним за виробництво блоків, тобто хеш-потужність ніколи не контролюється одним учасником мережі.

Desvantagens роблять докази роботи

• Відходи – майнінг споживає величезну кількість електроенергії.

• Збільшення бар’єрів для входу – оскільки більше майнерів приєднуються до мережі, протоколи збільшують складність головоломки майнінгу. Щоб залишатися конкурентоспроможними, користувачі повинні інвестувати в краще обладнання. Витрати можуть виявитися дуже високими для майнерів.

• Атаки 51% – хоча майнінг сприяє децентралізації, існує ймовірність того, що один майнер може отримати більшу частину хеш-потужності. Якби це сталося, теоретично можна було б скасувати транзакції та поставити під загрозу безпеку блокчейну.

Ставка (доказ ставки)

У системах Proof of Work те, що стимулює користувачів діяти чесно, - це висока вартість, вкладена в майнінг. Майнер не отримає прибутку від своїх інвестицій, якщо він не майнить дійсні блоки.

Завдяки Proof of Stake (PoS) немає зовнішніх витрат. Замість майнерів існують валідатори, які пропонують (або «підробляють») блоки. Вони можуть використовувати звичайний комп’ютер для генерації нових блоків, але вони повинні зробити значну частину своїх коштів, щоб отримати цей привілей. Ставка – це попередньо визначена сума рідної криптовалюти блокчейну відповідно до правил кожного протоколу.

Різні реалізації мають різні варіації, але як тільки валідатор поставить свої одиниці, вони можуть бути випадковим чином обрані протоколом для оголошення наступного блоку. Якщо користувач зробить це правильно, він отримає винагороду. Може бути кілька валідаторів, які погоджуються щодо наступного блоку, і винагорода розподіляється пропорційно відповідно до вартості ставки кожного з них.

«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 під час переходу на ETH 2.0.

Vantagens роблять Proof of Stake

• Сталий – вплив PoS на навколишнє середовище набагато нижчий, ніж PoW-майнінг. Ставки усувають потребу в ресурсомістких операціях хешування.

• Швидші транзакції – оскільки немає потреби витрачати обчислювальну потужність на вирішення випадкових головоломок, визначених протоколом, деякі прихильники PoS стверджують, що швидкість транзакцій може бути вищою.

• Винагороди за ставки та відсотки – замість того, щоб приносити користь майнерам, винагороди за безпеку мережі виплачуються безпосередньо власникам токенів. У деяких випадках PoS дозволяє користувачам заробляти пасивний дохід у вигляді airdrop або відсотків, просто ставлячи свої кошти.

Desvantagens роблять Proof of Stake

• Мало протестовано – протоколи PoS ще не тестувалися у великих масштабах. У вашій реалізації або криптоекономіці можуть бути деякі ще невідомі вразливості.

• Плутократія – існує занепокоєння, що PoS може сприяти екосистемі, де «багаті стають ще багатшими», оскільки валідатори з великою часткою, як правило, отримують більше винагород.

• Проблема «нічого не поставлено на карту» — у системі PoW користувачі можуть вибрати лише один ланцюжок — вони майнить у ланцюжку, який, на їхню думку, має найбільший потенціал для успіху. Під час хардфорку вони не можуть робити ставки на кілька ланцюжків з однаковою хеш-потужністю. Однак валідатори PoS можуть працювати в кількох ланцюгах з дуже невеликими додатковими витратами, що може спричинити економічні проблеми.

Інші консенсусні алгоритми

Proof of Work і Proof of Stake є найпоширенішими консенсусними алгоритмами, але є багато інших. Деякі є гібридними моделями, які поєднують елементи обох систем, а інші використовують різні методи.

Ми не будемо тут детально розповідати про інші методи. Якщо ви зацікавлені, перегляньте наступні статті:

• Що таке відкладене підтвердження роботи?

• Algoritmo de Consenso орендоване підтвердження частки

• Що таке підтвердження повноважень?

• Що таке доказ опіку?

Чи можливо скасувати транзакції блокчейна?

Блокчейни – це дуже надійні бази даних. Його властиві властивості роблять видалення або зміну даних блокчейна дуже складним процесом після реєстрації. Що стосується біткойнів та інших великих мереж, це майже неможливо. Тому, коли ви здійснюєте транзакцію в блокчейні, найкраще думати про це як про вічну транзакцію, яку неможливо скасувати.

Враховуючи це, існує кілька реалізацій блокчейну, і головна відмінність між ними полягає в досягненні консенсусу в мережі. Це означає, що в деяких реалізаціях відносно невелика група учасників може отримати достатню владу в мережі, щоб ефективно скасувати транзакції. Це особливо стосується альткойнів, що працюють у невеликих мережах (з низькими хешрейтами через низьку конкуренцію в майнінгу).

Що таке масштабованість блокчейна?

Термін масштабованість блокчейну зазвичай використовується як загальний термін для позначення здатності системи блокчейну задовольняти зростаючий попит. Блокчейни мають бажані властивості (такі як децентралізація, стійкість до цензури, незмінність), але ці властивості мають свою ціну.

На відміну від децентралізованих систем, централізована база даних може працювати з більшою швидкістю та швидкістю передачі. Це має сенс, оскільки немає потреби в тисячах вузлів, розкиданих по всьому світу, для синхронізації з мережею кожного разу, коли її вміст змінюється. Але це не стосується блокчейнів. Тому масштабованість завжди була гарячою темою серед розробників блокчейнів.

Кілька рішень уже запропоновано або реалізовано для пом’якшення деяких недоліків продуктивності блокчейнів. Однак на сьогоднішній день не існує однозначно ефективного підходу. Існує ще потреба перевірити багато різних рішень, поки не буде більш прямих відповідей на проблему масштабованості.

На ширшому рівні у нас є фундаментальне питання щодо масштабованості: чи потрібно покращувати продуктивність самого блокчейну (масштабованість у ланцюжку) чи ми повинні дозволити транзакціям виконуватися без перевантаження основного блокчейну (масштабованість поза ланцюгом)?

Обидва мають явні переваги. Рішення масштабованості в мережі можуть зменшити розміри транзакцій або просто оптимізувати спосіб зберігання даних у блоках. З іншого боку, рішення поза ланцюгом включають групування транзакцій за межами основного блокчейну, які додаються пізніше. Деякі з найбільш відомих рішень поза мережею називаються сайдчейни та платіжні канали.

Щоб дізнатися більше про цю тему, перегляньте статтю Масштабованість блокчейну – бічні ланцюги та платіжні канали.

Чому блокчейн потребує масштабування?

Якщо блокчейн-системи хочуть конкурувати з централізованими системами, вони повинні працювати принаймні так само добре, як вони. Однак реально, їм, швидше за все, доведеться працювати ще краще, щоб заохотити розробників і користувачів переходити на платформи та програми, засновані на блокчейні.

Іншими словами, у порівнянні з централізованими системами використання блокчейнів має бути швидшим, дешевшим і простішим для розробників і користувачів. Це непросте завдання, враховуючи, що найважливіші властивості блокчейнів, згадані вище, повинні підтримуватися.

Що таке блокчейн-форк?

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

Пам’ятайте, що блокчейни – це розподілені мережі. Після оновлення програмного забезпечення тисячі вузлів у всьому світі повинні спілкуватися та впроваджувати нову версію. Але що станеться, якщо учасники не зможуть домовитися, яке оновлення запровадити? Зазвичай не існує встановленої організації чи ієрархії для прийняття такого рішення. Це підводить нас до твердих і м’яких вил.

М'які вилки

Якщо є консенсус щодо оновлення, процес є відносно простим. Програмне забезпечення оновлюється зі змінами, які є зворотно сумісними, тобто оновлені вузли все ще можуть взаємодіяти з тими, які не оновлювалися. Насправді очікується, що через деякий час майже всі вузли будуть оновлені. Це називається м'якою вилкою.

Жорсткі вилки

Хардфорк складніший. Після впровадження нові правила будуть несумісними зі старими. Таким чином, якщо вузол, який виконує нові правила, намагається взаємодіяти з вузлом, який виконує старі правила, вони не зможуть спілкуватися. Це призводить до того, що блокчейн розбивається на два: на одному з них працює старе програмне забезпечення, а на іншому вже реалізовані нові правила.

Після хардфорка є дві мережі, які паралельно працюють за двома різними протоколами. Варто зазначити, що під час форку (спліту) баланси нативного блокчейну клонуються зі старої мережі. Отже, якщо на момент розгалуження у вас є баланс на старому ланцюжку, у вас також буде баланс на новому.

Щоб отримати додаткові відомості про цю тему, перегляньте Hard Forks і Soft Forks.

Розділ 3. Для чого використовується блокчейн?

Зміст

• Блокчейн для ланцюга поставок

• Блокчейн та ігрова індустрія

• Блокчейн для систем охорони здоров'я

• Блокчейн і грошові перекази

• Блокчейн і цифрова ідентичність

• Блокчейн та Інтернет речей (IoT)

• Блокчейн для систем управління

• Блокчейн для благодійних організацій

• Блокчейн для спекулятивного ринку

• Crowdfunding com blockchain

• Блокчейн і розподілені файлові системи

Технологію блокчейн можна використовувати в різних випадках. Давайте обговоримо деякі з них.

Блокчейн для ланцюга поставок

Ефективні ланцюжки поставок є основою багатьох успішних підприємств, які зосереджуються на управлінні товарами від постачальника до споживача. Однак координація багатьох зацікавлених сторін у певному секторі традиційно виявилася складною. Однак технологія блокчейн може забезпечити новий рівень прозорості в різних 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 про цю тему, перегляньте статтю Blockchain Use Cases: Supply Chain.

Блокчейн та ігрова індустрія

Ігрова індустрія стала однією з найбільших індустрій розваг у світі і може отримати велику користь від технології блокчейн. Як правило, геймери, як правило, повністю покладаються на розробників ігор. У більшості онлайн-ігор гравці повинні прийняти умови сервера та дотримуватися правил розробників, які постійно змінюються. У цьому контексті блокчейн може допомогти децентралізувати адміністрування, управління та підтримку онлайн-ігор.

Проте одна потенційна проблема полягає в тому, що внутрішньоігрові предмети не можуть існувати зовні, усуваючи шанси реального володіння та вторинних ринків. Прийнявши підхід, заснований на блокчейні, ігри можуть стати більш стійкими в довгостроковій перспективі, а внутрішньоігрові предмети, випущені як крипто-колекціонування, зможуть мати реальну цінність.

Якщо ви хочете дізнатися більше про цю тему, перегляньте статтю Blockchain Use Cases: Gaming.

Блокчейн для систем охорони здоров'я

Надійне зберігання медичних записів є життєво важливим для будь-якої системи охорони здоров’я. Покладення на централізовані сервери робить конфіденційну інформацію вразливою. Прозорість і безпека технології блокчейн роблять її ідеальною платформою для зберігання медичних записів.

Криптографічно захищаючи свої записи в блокчейні, пацієнти можуть зберігати конфіденційність, водночас маючи можливість ділитися своєю медичною інформацією з будь-яким медичним закладом, якщо вони зацікавлені. Якби всі учасники поточної фрагментованої системи охорони здоров’я мали доступ до глобальної безпечної бази даних, потік інформації був би набагато швидшим між усіма установами та учасниками системи.

Якщо ви хочете дізнатися більше про цю тему, перегляньте статтю Blockchain Use Cases: Healthcare Systems.

Блокчейн і грошові перекази

Надсилання грошей за кордон за допомогою традиційних банків є відносно складним процесом. Головним чином через бюрократичну мережу посередників, комісії та час розрахунків роблять використання традиційних банків дорогим і ненадійним варіантом для більш термінових операцій.

Криптовалюти та блокчейни усувають цю екосистему посередників і забезпечують швидкі та дешеві перекази по всьому світу. Хоча блокчейни, безсумнівно, жертвують продуктивністю заради деяких своїх бажаних властивостей, кілька проектів використовують цю технологію для забезпечення дешевших, майже миттєвих транзакцій.

Якщо ви хочете дізнатися більше про цю тему, перегляньте статтю Випадки використання блокчейну: грошові перекази.

Думаєте про інвестування в криптовалюти? Купуйте біткоіни на Binance!

Блокчейн і цифрова ідентичність

Захищене керування ідентифікацією в Інтернеті терміново потребує швидкого рішення. Надзвичайна кількість наших особистих даних зберігається на централізованих серверах і аналізується алгоритмами машинного навчання без нашого відома чи згоди.

Технологія блокчейн дозволяє користувачам володіти своїми даними та вибірково розкривати інформацію третім сторонам лише за необхідності. Цей вид криптографічної магії може покращити онлайн-досвід без шкоди для конфіденційності користувача.

Якщо ви хочете дізнатися більше про цю тему, перегляньте статтю Blockchain Use Cases: Digital Identity.

Блокчейн та Інтернет речей (IoT)

У наш час до Інтернету підключається надзвичайно велика кількість пристроїв, і ця кількість лише збільшується з кожним днем. Деякі припускають, що зв’язок та інтерактивність між цими пристроями можна значно покращити за допомогою технології блокчейн. Автоматизовані міжмашинні платежі (M2M) можуть створити нову економіку, засновану на безпечній високопродуктивній базі даних.

Якщо ви хочете дізнатися більше про цю тему, перегляньте статтю Blockchain Use Cases: Internet of Things (IoT).

Блокчейн для систем управління

Розподілені мережі можуть визначати та запроваджувати власні форми регулювання у формі комп’ютерного коду. Не дивно, що технологія блокчейн може надати можливість усунути посередників із різних систем управління на місцевому, національному чи навіть міжнародному рівнях.

Крім того, це може вирішити одну з найбільших проблем, з якими сьогодні стикаються середовища розробки з відкритим кодом, – відсутність надійного механізму розподілу коштів. Управління блокчейном гарантує, що всі учасники можуть бути залучені до прийняття рішень, і надає прозоре уявлення про те, які політики реалізуються.

Якщо ви хочете дізнатися більше про цю тему, перегляньте статтю Blockchain Use Cases: Governance Systems.

Блокчейн для благодійних організацій

Благодійні організації часто страждають від обмежень у тому, як вони можуть приймати кошти та пожертви. Крім того, може бути важко точно відстежити кінцеве призначення пожертвуваних коштів, що, безсумнівно, відлякує багатьох людей від підтримки цих організацій.

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

Якщо ви хочете дізнатися більше про цю тему, перегляньте статтю Blockchain Use Cases: Charities.

Блокчейн для спекулятивного ринку

Без сумніву, одним із найпопулярніших застосувань технології блокчейн є фінансові спекуляції. Безпроблемні перекази між біржами, некастодіальні торгові рішення та зростаюча екосистема деривативів роблять блокчейн ідеальним середовищем для всіх типів спекуляцій.

Завдяки своїм властивостям технологія блокчейн є чудовим інструментом для користувачів, які готові взяти на себе ризик участі в цьому новому класі активів. Деякі навіть вважають, що як тільки технологія досягне зрілості та буде врегульована, усі глобальні спекулятивні ринки можна буде токенізувати для використання в технології блокчейн.

Якщо ви хочете дізнатися більше про цю тему, перегляньте статтю Blockchain Use Cases: Predictive Markets.

Crowdfunding com blockchain

Онлайн-платформи краудфандингу вже майже десятиліття закладають основи однорангової економіки. Успіх цих сайтів свідчить про реальний інтерес до розробки продуктів за допомогою краудфандингу. Однак ці платформи діють як зберігачі коштів, тобто вони можуть стягувати значну частину коштів як комісію. Більше того, кожна матиме власний набір правил, що сприятиме досягненню згоди між різними учасниками.

Технологія блокчейн, а точніше смарт-контракти, може забезпечити більш безпечний і автоматизований краудфандинг, де умови контрактів визначаються комп’ютерними кодами.

Іншими способами краудфандингу з використанням технології блокчейн є початкові пропозиції монет (ICO) і первинні пропозиції обміну (IEO). У подібних продажах токенів інвестори збирають кошти в надії, що мережа досягне успіху в майбутньому та окупить свої інвестиції.

Блокчейн і розподілені файлові системи

Розподілене зберігання файлів в Інтернеті 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 можуть призвести до втрати даних. У деяких випадках користувачі також можуть зіткнутися з проблемами доступності через цензуру з боку централізованих серверів.

З точки зору користувача, рішення для зберігання файлів, які використовують технологію блокчейн, працюють подібно до рішень для хмарних сховищ – ви можете завантажувати, зберігати та отримувати доступ до файлів. Однак система, яка надає ці послуги, зовсім інша.

Коли ви завантажуєте файл у блокчейн-сховище, він розподіляється та реплікується на кількох вузлах. У деяких випадках кожен вузол зберігатиме окрему частину вашого файлу. Фрагментовані дані не дуже корисні, але ви можете попросити вузли надати кожну з частин, об’єднати їх і відновити повний файл.

Простір для зберігання виділяється учасниками, які надають сховище та пропускну здатність мережі. Як правило, ці учасники отримують економічні стимули для надання цих ресурсів. Якщо вони не надають ресурси відповідно до правил, їх можуть покарати.

Ви можете розглядати цей тип мережі як схожий на мережу Bitcoin. Однак у цьому випадку основною метою мережі є не підтримка передачі грошової вартості, а забезпечення децентралізованого та нецензурного зберігання файлів.

Інші протоколи з відкритим вихідним кодом, такі як InterPlanetary File System (IPFS), вже прокладають шлях для цієї нової, більш розподіленої мережі. Хоча IPFS є одноранговим протоколом і мережею, це не зовсім блокчейн. Однак він застосовує деякі принципи технології блокчейн для підвищення безпеки та ефективності.