Несмотря на то, что с момента появления технологии под названием блокчейн прошло уже больше 12 лет, о ней все еще знает лишь малая часть человечества. Да и то в основном из-за распространения информации о биткоине и нескольких других популярных криптовалютах.
А ведь, по сути, изобретение блокчейна по важности не уступает появлению компьютеров и интернета. И эта технология может найти широкое применение не только в сфере платежей, но и в множестве других. Но для этого в ней хотя бы в общих чертах должно разобраться как можно больше людей.
Блокчейн — это инновационная технология, построенная на принципах хеширования данных. Информация хранится в блоках, каждый из которых содержит информацию предыдущего блока, что обеспечивает высокую защищенность и безопасность данных. Впервые наглядное практическое применение блокчейн нашел в криптовалюте Bitcoin, созданной Сатоши Накамото.
Сам термин «блокчейн» происходит от английского словосочетания «block chain», которое переводится как «цепочка блоков». В контексте конкретной одноименной технологии используется более широкое понятие — непрерывная цепь хронологически взаимосвязанных блоков, построенная по определенным криптографическим правилам.
Простыми словами, что такое блокчейн, наглядно объясняется в видео ниже:
Еще в октябре 2008 года появился документ от имени Сатоши Накамото, в котором сообщалось о разработке принципиально нового финансового актива, основанного на цифровых технологиях, а также описывалось то, как работает блокчейн и какими свойствами он обладает.
Это была первая декларация о скором появлении блокчейна в лице первой криптовалюты, в которой подробно раскрывались основные моменты, представляющие собой его ключевые свойства.
По мнению Сатоши Накамото, блокчейн включает следующие характеристики:
Рассматривая криптовалюту Bitcoin 12 лет спустя после возникновения, заметно следующее. С точки зрения распределенного хранения информации, а также диверсификации контроля за сетью ситуация развивается так, как это видел Сатоши. Сеть полна узлами, в ней достаточно майнеров, объединенных в пулы и добывающих криптовалюту. Хешрейт сети постоянно ставит новые рекорды.
Ситуация с анонимностью хуже. Да, формально первая криптовалюта анонимна, и никто не видит личных данных владельцев монет при проведении транзакций. Но все больше бирж и кошельков запрашивают идентификацию личности клиента (процедура KYC) под предлогом борьбы с отмыванием денег (AML) с привязкой к платежному адресу. И это не единственный способ установить личность в блокчейне.
Защищенность и безопасность рассматривается двояко. Что касается непосредственно криптовалюты Bitcoin, надежности протоколов и работоспособности технических решений, тут все хорошо. По крайней мере, до появления полноценного квантового компьютера.
По отношению к сохранности средств пользователей на биржах и в кошельках ситуация не так однозначна. В новостях регулярно появляются сообщения об очередном крупном взломе и хищении средств пользователей на десятки миллионов долларов. Видимо, это связано с новизной технологии, с тем, что люди к ней пока не привыкли, и совершают ошибки. Будем надеяться, что это «болезнь роста», и она пройдет.
Прозрачности операций и невозможность подмены данных изначально заложены на уровень программной архитектуры.
Как работает блокчейн:
Ниже мы подробно рассмотрим основные элементы и принципы работы блокчейна.
Чтобы понять, как работает блокчейн, представьте себе стопку карточек — это и будут блоки. Каждая карточка содержит определенную (уникальную) информацию, но также имеет общие черты с другими карточками. То же касается блоков в блокчейне. Они состоят из:
Когда мы говорим о блокчейне биткоина, то основным содержанием блоков будут транзакции, состоящие из адресов, цифровых подписей, программных кодов и сумм переводов.
Хеш — это криптографическое отображение набора информации. Независимо от первоначального объема (это бывает файл любого формата размером как 1 байт, так и 100 терабайт, и выше), на выходе получится строка фиксированной длины.
Говоря о том, как работает блокчейн, в первую очередь, нужно рассказать о хешировании. В блокчейне биткоина используется алгоритм хеширования SHA-256 с 256-битной последовательностью на выходе. Каждый блокчейн отличается от других используемым алгоритмом шифрования, что приводит к интересному разнообразию криптографии отдельных блокчейн-решений.
Обязательные свойства хеша:
Связанность блоков реализуется использованием хеш-значения предыдущего блока. Поскольку оно представляет собой часть данных, применяющихся для вычисления текущего хеша, его подмена в предыдущем блоке автоматически приведет к изменению контрольного значения текущего блока. Это сделает оба блока невалидными. Соответственно, невалидными становятся и все последующие блоки, поскольку в каждый из них включен хеш предыдущего.
Для того, чтобы их изменить, потребуется заново пересчитать, а главное, перезаписать хеш множества звеньев цепи. Если целевой блок сформировался достаточно давно, эта процедура практически невыполнима.
Краеугольный камень блокчейн-сети — децентрализация. Сеть этого типа не имеет единого центра управления. Взаимодействие происходит через peer-to-peer (P2P)-соединение, напрямую между отдельными пользователями.
Устойчивость достигается наличием большого количества рабочих, постоянно обновляемых по правилам консенсуса копий блокчейна. Они находятся на множественных, распределенных территориально сетевых узлах, иначе называемых нодами.
Такие узлы представляют собой desktop-компьютеры или полноценные серверы, в обоих случаях с высокоскоростным подключением к интернету. Каждый из них содержит собственную копию блокчейна, которую обновляет по мере появления новых блоков.
Сюжет, при котором все ноды одновременно прекращают функционирование, возможен только в фантастическом романе. В некоторых случаях в качестве узлов выступают специальные доверенные центры, иначе называемые валидаторами. Они бывают независимыми от создателя блокчейна, условно независимыми, а также находиться под его контролем. В последнем случае говорят, что блокчейн централизован.
Нужно еще немного сказать и о майнерах, если вы хотите понять, как работает блокчейн. Это участники сети, которые формируют новые блоки, а майнинг – это процесс генерации новых блоков по правилам алгоритма консенсуса.
Если это Proof-of-Work (PoW), который используется в Bitcoin, то решается сложная вычислительная задача с использованием электроэнергии и вычислительной мощности устройства. В консенсусе Proof-of-Stake (PoS) право формирования блока по определенным правилам, в формате, похожем на лотерею достается узлу, на счету которого имеются данные монеты.
Также смотрите наше видео, в котором наглядно показано, как работает блокчейн:
Как известно, основная область применения блокчейна — криптовалюты. Построенные на основе этой технологии платежные системы предлагают решение таких важных проблем финансовой отрасли, как защита данных, конфиденциальность и скорость перевода средств, устраняя при этом посредников в лице банковских и государственных структур.
Правда, есть и такие блокчейн-проекты, которые вместо предложения альтернативных платежных решений, стремятся сотрудничать с банковскими системами, улучшая их уже существующую структуру. Например — компания Ripple с ее криптовалютой XRP и сетью RippleNet, предлагающей быстрые и дешевые транзакции.
Кроме того, многие крупные банки и платежные системы работают над созданием собственных платформ на базе блокчейна.
По факту же эти технологии могут использоваться практически в каждой из существующих сфер деятельности человека, значительно упрощая и совершенствуя их.
В большинстве развитых стран работа с документами уже давно переведена в электронный формат. Однако, это не помогло избавиться от таких классических недостатков документооборота как возможность подделки или потери/уничтожения.
В свою очередь блокчейн предлагает неизменность, прозрачность и распределенное хранение данных для решения упомянутых и многих других проблем. Кроме того, в блокчейне имеются такие важные инструменты для работы с документами как приватный и публичный ключи, являющиеся аналогами электронных подписей.
К практике перевода документооборота на блокчейн уже начали переходить некоторые страны. Например, ОАЭ собираются сделать это полностью к 2020 году. Также в этом направлении работают власти Украины: система земельного кадастра уже переведена на блокчейн, в планах — медицина, экономика и всевозможные госреестры.
Применение блокчейна в этой отрасли позволяет в деталях отслеживать путь товара от производителя к покупателю и гарантировать его подлинность, ускоряет прохождение цепочки поставок, а также существенно сокращает бюрократическую цепочку сопроводительных процедур.
Использовать блокчейн в грузоперевозках уже начал технологический гигант IBM. Также коммерческие решения на базе этой технологии предлагают компании BlockArray и OpenPort.
Проблема честных выборов извечно присутствует во всех, даже самых демократичных странах. С помощью блокчейна можно кардинально изменить систему голосования, поскольку отпадает необходимость в избирательных участках, бюллетенях и огромном количестве обслуживающих этот процесс людей.
Все, что нужно для участия в выборах на блокчейне — устройство с доступом к интернету и уникальный идентификатор избирателя для авторизации в системе. Все записанные в блокчейн результаты голосования доступны к просмотру любому стороннему наблюдателю. При этом соблюдается конфиденциальность избирателей и невозможность внесения каких-либо изменений.
Использование таких блокчейн-инструментов, как смарт-контракты может существенно упростить и, по сути, автоматизировать многие процессы в сфере страхования. В результате исключается влияние человеческого фактора, что приводит к сокращению штата сотрудников страховых компаний и значительному ускорению обработки заявок клиентов.
Реально работающие решения на базе блокчейна уже предлагают компании Etherisc (страхование авиаперевозок и сельхоздеятельности), SafeShare (недвижимость) и InsureX (здоровье и жизнь).
Также блокчейн-технологии могут быть полезны и уже частично применяются в здравоохранении, сфере недвижимости, транспортных системах, биометрии, системах отслеживания прав интеллектуальной собственности, нотариальных услугах, энергетических рынках и многих других отраслях.
Событие, во время которого в код блокчейна вносятся кардинальные изменения, приводящие к его разветвлению на две несовместимые цепочки, называется хардфорком (от англ. hard fork — жесткая развилка).
Если речь идет о хардфорке какой-либо криптовалюты, результатом разделения сети на две версии может быть реализация следующих сценариев:
Однако, бывают и изначально нацеленные на создание собственной криптовалюты с целью получения финансовой выгоды. Также могут быть частные случаи вроде необходимости отката сети в предшествующее состояние, как это было, например, с Ethereum в 2016-м (появился Ethereum Classic).
Самое большое количество хардфорков, в результате которых появлялись новые самостоятельные блокчейны, проводилось в сети биткоина. Наиболее значимые из них:
Как правило, если разделение блокчейна приводит к появлению новой криптовалюты, владельцы кошельков старой цепочки получают новые монеты в соответствии со своими балансами на момент проведения хардфорка.
В случае с криптовалютами хеш-функция работает по правилам конкретного алгоритма, например, для биткоина это SHA-256, где 256 — битность данных на выходе.
Хеш каждого блока формируется на основании всех содержащихся в нем в виде дерева Меркла транзакций, а также хеша предыдущего блока, выступающего в качестве ссылки (указателя) в рамках последовательности.
Благодаря хешированию, достигается необратимость цепочки, записанной в блокчейне.
Работает это так: если внести изменения в любую из состоявшихся транзакций, это повлечет за собой кардинальное изменение хешей всех последующих элементов сети (эффект лавины), что автоматически повлечет присвоение им статуса невалидных (ложных).
Получается, что невозможно произвести мошеннические действия в уже зафиксированной истории блокчейна так, чтобы этого никто не заметил.
Кроме того, функция хеширования в блокчейне обладает следующими свойствами:
В совокупности все эти особенности позволяют хеш-функциям обеспечивать надежную защиту сохраненных в блокчейне данных от изменения.
Токены (англ. token — жетон, знак) не являются криптовалютами, а выполняют роль единиц учета активов, выпущенных частными организациями в цифровых распределенных сетях. По своей сути они больше схожи с ценными бумагами, нежели с деньгами.
Как правило, управлением токенами осуществляется через использованный для его выпуска смарт-контракт. В нем же записаны балансы токена в кошельках его держателей. Взаимодействие с криптовалютными токенами возможно как через основные инструменты для доступа к их родительскому блокчейну, так и через децентрализованные приложения, для которых они и создавались.
Также аналогичная возможность имеется у TRON, Waves, EOS, NEM, Nxt и ряда других менее известных блокчейнов.
Все выпущенные на блокчейне токены подразделяются на два вида:
Ценность токенов, в частности использующихся для проведения ICO, является отражением уровня доверия их держателей к проекту, который совершил эмиссию. В дальнейшем их стоимость определяется по общепринятым правилам криптовалютного рынка, то есть на основе существующего спроса и предложения, если иные условия не оговариваются эмитентом.
Транзакцией называется подписанный цифровой подписью и отправленный в блокчейн фрагмент данных, который после обработки сетью становиться частью содержимого нового блока.
Как правило, основной целью проведения транзакций является перераспределение средств между балансами существующих в сети аккаунтов (кошельков, адресов). Но бывают и такие, которые используются для создания смарт-контрактов и последующего их запуска в сетях, где это предусмотрено (Ethereum, TRON и т.д.).
Чтобы создать транзакцию используются приложения кошельков, реализованные в виде веб-, десктопного или мобильного ПО.
Добавление транзакций в блоки происходит после их валидации имеющими на это право участниками сети (майнерами, узлами, нодами). Обычно скорость этого процесса зависит от размера комиссионных отчислений, указанного отправителем.
Поскольку большинство блокчейнов характеризуется прозрачностью, содержимое происходящих в их пределах транзакций является общедоступным и может быть просмотрено через специальные веб-сервисы — обозреватели блоков (проводники, эксплореры).
Старейшим и наипопулярнейшим из них является сайт Блокчейн инфо, запущенный еще в 2011 году. В настоящий момент этот эксплорер доступен по адресу Blockchain.com и поддерживает сети Bitcoin, Ethereum и Bitcoin Cash.
Проверка транзакций через Блокчейн инфо производится путем ввода их хешей в представленную на всех его страницах поисковую строку:
В результате пользователь получает доступ ко всему содержимому искомой операции: количество перемещаемых монет, дата ее проведения, адреса отправителя и получателя, статус обработки ее сетью, комиссия майнерам и различная служебная информация:
Как видите, блокчейн является довольно интересной и полезной технологией, ознакомление с которой можно начать с наиболее распространенного ее воплощения — криптовалют. Бонусом в этом случае будет возможность примкнуть к сообществу приверженцев финансовой свободы и, как следствие, стать немножечко богаче.