Что такое блокчейн? Простое и понятное объяснение

Чтобы понять, что такое блокчейн, важно понимать предпосылки и мотивы изобретения блокчейна. В этом контексте большинство людей, вероятно, уже слышали, что технология блокчейна восходит к Биткоину и его изобретателю Сатоши Накамото. В этом отчете мы ответим на следующие вопросы:

• Почему был изобретен Биткоин или Блокчейн?
• Какие проблемы решает технология блокчейн, которые ранее были невозможны в цифровом виде?
• Какие меры и средства используются для реализации?
• И какой потенциал предлагает блокчейн помимо темы криптовалют и платежных средств?
• Действительно ли блокчейн принесет новую децентрализованную денежную систему без центральных банков и посредников?

Развитие блокчейна

История Blockchain и Биткоин неразрывно связаны. Чтобы понять потенциал технологии блокчейн, важно понять, почему биткойн был изобретен из-за тесной связи.

Наша текущая финансовая система и все отрасли, которые ее используют, основаны на доверии к третьим сторонам. Например, граждане страны верят, что национальная валюта представляет собой противовес, за который они могут покупать товары и услуги.

При оплате кредитной картой покупатели товара доверяют банку списать сумму, равную стоимости товара, но не более этой суммы. Продавец доверяет банку, что цена покупки будет переведена на его банковский счет. И покупатели, и продавцы верят, что они могут получить полный доступ к своим активам в виде денег на «виртуальном» счете банка, и что это является стабильным противовесом.

Мировой финансовый кризис 2008 года, во время которого была опубликована Белая книга Биткойна, также стал кризисом доверия, поскольку доверие, описанное выше, пошатнулось, и ни граждане, ни банки не доверяли друг другу. Сатоши Накамото осознал эту проблему и разработал Биткойн как альтернативу устоявшейся финансовой системе.

Биткоин и блокчейн не требуют вышеупомянутого доверия к третьим сторонам, потому что третьи стороны, например, в виде банков, не требуются для выполнения транзакций. Однако Сатоши Накамото хотел создать цифровую валюту, в которой не было бы центральной точки, которую можно было бы контролировать или уничтожать государственной властью.

Таким образом, решением была полностью децентрализованная компьютерная сеть, так называемая одноранговая сеть , в которой нет центральной точки координации. В отличие от централизованных систем, где компоненты расположены вокруг основного компонента, который берет на себя координацию, компоненты в децентрализованных системах образуют сеть взаимосвязанных компонентов (также называемых « узлами »).

Источник: naulicrea | Shutterstock

Какие проблемы решает технология Bitcoin Blockchain?

Даже если один или несколько компонентов выйдут из строя, одноранговая (P2P) сеть может легко продолжать существовать и функционировать. Идея P2P-сети не была новым изобретением в 2008 году, когда Сатоши Накамото создал Биткоин.

Еще до Биткоина существовали успешные одноранговые сети, такие как платформа обмена файлами BitTorrent, где пользователи могли обмениваться файлами и большими объемами данных напрямую друг с другом. Однако P2P-сети было недостаточно для реализации идеи цифровых денег.

Основная проблема заключалась в том, что многочисленные попытки до Биткойна не удавалось очень легко дублировать (или бесконечно копировать) цифровые товары. Эта проблема также именуется в специализированных кругах « проблемой двойных расходов ».

Технический термин описывает проблему, заключающуюся в том, что, в отличие от физических объектов, которые могут быть выпущены только один раз, цифровые товары могут использоваться несколько раз в двух разных местах (одновременно).

Решением Сатоши Накамото для этого была технология Blockchain (которая состоит из различных компонентов, как мы объясним позже). Чтобы предотвратить двойные траты, Сатоши запросил распределенный реестр, в котором каждая транзакция хранится и хранится всеми участниками сети.

Блокчейн защита от злоумышленников

Однако другая проблема заключалась в том, что в сети с неизвестным количеством узлов с неизвестной надежностью и надежностью необходимо было определить общий консенсус, чтобы гарантировать, что целостность данных в базе данных была достигнута и сохранена. В конце концов, вредоносные узлы в сети могут попытаться манипулировать им.

Таким образом, простое и изобретательное требование Сатоши состоит в том, чтобы большинство участников сети (каждый « полный узел ») пришли к общему консенсусу . Только если в P2P-сети достигается децентрализованный консенсус относительно того, какие транзакции являются действительными, они также включаются в базу данных и, таким образом, проверяются как действительные.Целью блокчейна является обеспечение целостности P2P-сети и защита сети от злоумышленников.

Решение проблемы двойной траты

До того, как Сатоши изобрел Blockchain, проблема двойных расходов считалась непреодолимой проблемой для децентрализованных платежных систем. Накамото объяснил в официальном документе Биткойна, что «получатель платежа не может проверить, не потратил ли отправитель деньги дважды», поэтому центральная точка управления ранее была единственным решением для предшественников Биткоина.

Но как именно Сатоши решил проблему двойного расходования без создания центрального экземпляра?

Сатоши разработал Blockchain как распределенную базу данных, которая не находится на центральном сервере, но поддерживается совместно участниками P2P-сети. Распределенный реестр ( структуру блокчейна ) можно представить как цепочку блоков, связанных криптографией.

Каждый новый блок содержит определенное количество новых данных транзакции и связан с предыдущим блоком с помощью хеш-значения (своего рода контрольная сумма, подтверждающая целостность данных). Кроме того, каждый блок также содержит хеш-значение для всей цепочки блоков.

Это делает порядок блоков защищенным от подделки. Таким образом, данные транзакции, то есть данные об отправителе, получателе и количестве отправленных монет, практически не подлежат отмене после нескольких блоков.

Создание децентрализованного консенсуса

Предшественники цепочки блоков биткоинов уже придерживались идеи, что каждый узел в сети должен хранить всю историю транзакций, чтобы иметь возможность гарантировать действительность транзакции. Однако требование означает, что каждый человек должен знать обо всех транзакциях в сети. Соответственно, каждый узел должен знать и хранить каждую транзакцию.

Однако у этого подхода есть и проблема. Такая сеть не защищена от атак « Сибиллы» (также 51% атак ). Это означает, что злоумышленник в сети может получить столько ложных идентификационных данных, пока не станет владельцем большинства узлов. С этим большинством злоумышленник может манипулировать историей транзакций по своему усмотрению (даже задним числом).

Чтобы предотвратить манипуляции, Сатоши изобрел непрерывную цепочку хеш-значений (Blockchain), как описано выше. Однако это также поднимает вопрос о том, как достигается единый консенсус и как генерируются хеш-значения. Здесь вступает в игру так называемое « доказательство работы ».

Механизм консенсуса Биткоин: доказательство работы

Этот термин очень хорошо описывает функциональность цепочки блоков биткоинов. Как и в случае добычи золота, ресурсы должны использоваться для добычи (добычи) новых единиц (золота или битовой монеты). Биткоин — это вычислительная мощность. Вычислительная мощность — это ресурс, который не так легко подделать, как цифровую идентификацию.

Чтобы включить действительную транзакцию в цепочку блоков, вы должны доказать, что вы израсходовали вычислительные мощности или заплатили за это комиссию (« Комиссия майнерам »). Майнеры пытаются решить криптографическую головоломку, повторяя и повторяя определенную операцию вычисления снова и снова.

Генерация нового блока, которая также называется майнингом в контексте цепочки блоков, происходит в следующей последовательности:

1. Сводка всех транзакций в одном блоке
2. Проверка майнерами законности транзакций (с помощью расчетов с доказательством работы)
3. «Первый» майнер, выполнивший расчет, получает оплату за блок.
4. Подтвержденные транзакции добавляются к цепочке блоков новым блоком.

Головоломка работает следующим образом: Майнер берет все доступные транзакции (или « дерево Меркла »), которые нужно вставить в блок. Для этого он добавляет случайную строку символов, так называемую « Nounce ».

Майнер обрабатывает оба компонента в хэш и сравнивает это значение с целевым значением (также называемым хеш-значением ). Майнер повторяет это до тех пор, пока два значения не совпадут и не будет выполнено доказательство работы .

Proof of Work предотвращает атаки Сибиллы. Консенсус «горняков» заменяет центральный институт.

В двух словах: что такое цепочка блоков биткоинов?

В Биткоине Blockchain хранит полную историю всех транзакций, которые соответствуют передаче (ввод и вывод) монет (BTC) в Биткоин. Передачи, которые хранятся в цепочке блоков с использованием нового блока в цепочке блоков, проверяются и не подлежат изменению.

Транзакции подтверждаются биткоин-майнером. По «совпадению» определяется, какому майнеру разрешено создавать следующий блок. Чтобы обеспечить стимул для проверки транзакций, каждый блок, присоединенный к цепочке блоков, награждается «вознаграждением за блок ».

Блокчейн архитектура

С момента изобретения Биткоина технология Blockchain значительно изменилась. Первоначально блокчейн Биткойн был предназначен исключительно для удовлетворения требований о том, чтобы быть цифровой и децентрализованной наличностью.

Однако на рынке криптовалют существует бесчисленное количество проектов, преследующих гораздо больше функций и целей, чем «просто» передача ценности. Не позднее, чем с развитием Ethereum, был раскрыт весь потенциал технологии Blockchain.

Ethereum добавил возможность запускать децентрализованные приложения и смарт-контракты на блокчейне в концепцию блокчейна. Таким образом, Ethereum заложил основу для одноранговой системы для продолжения и расширения не только глобальной финансовой системы, но и каждой отрасли и каждой компании.

Основанный на Blockchain, который в основном активен в качестве посредника нематериальных цифровых товаров и услуг, блокчейн предлагает невероятные возможности. Устранение посредников приводит к значительному потенциалу экономии с одной стороны. С другой стороны, связь и транзакции можно значительно ускорить.

Часто используемый термин технология блокчейна относится к архитектуре в реальном смысле, которая состоит из структуры данных блокчейна, алгоритма блокчейна и криптографии, а также технологий безопасности . По сути, Blockchain представляет собой новую парадигму способа обмена и хранения информации.

Важно знать, что не все блокчейны работают одинаково и построены по-разному. Базовая технология Биткойна получила дальнейшее развитие благодаря многочисленным новым криптопроектам. Для достижения децентрализованную консенсуса, другие механизмы , такие как доказательство кола (для использования с 2020 Ethereum), делегированного Доказательство кола (используется EOS , TRON ,  ), допуск делегированного Византийская разлома (от NEO ) или Клубок (от IOTA ).

Однако в основном принципе все (публичные) Blockchain должны преодолевать одни и те же проблемы:

• Создание одноранговой сети, которая должна содержать неограниченное количество узлов с неизвестной надежностью и надежностью.
• Хранение данных в распределенной главной книге
• Создание децентрализованного консенсуса
• Решение проблемы двойных расходов
• Защита от атак Сибиллы
• Защита учетных записей пользователей

Публичный и частный блокчейн

Существуют общедоступные Blockchain, которые может использовать любой человек и компания. Напротив — частные блокчейны.

Хотя на первый взгляд кажется, что нет большой разницы, разница между двумя типами в конечном итоге поможет вам понять, как сети блокчейнов работают в целом.

Публичный блокчейн

Все, что вы читали до сих пор, относится к публичным блокчейнам, таким как Биткоин и Эфириум. Они позволяют любому участвовать в их сети и управлять узлом. Таким образом, общедоступная сеть блокчейнов полностью открыта. У сети обычно есть стимулы для поощрения большего числа участников (например, вознаграждение за майнинг биткоинов).

Большим недостатком общедоступной цепочки блоков может быть открытость (для компаний), поскольку полная конфиденциальность транзакций практически отсутствует.

(Исключением являются монеты конфиденциальности, такие как Monero , ZCash и DASH .)

Частный блокчейн

Другой вид — это частные блокчейны. В отличие от публичных блокчейнов, они доступны только определенному кругу лиц, которые могут получить к ним доступ и участвовать в них. Частная блокчейн-сеть требует приглашения и должна быть одобрена центральным органом (такой компанией, как Facebook в Libra).

Это ограничивает круг лиц, которые могут участвовать в сети. Центральный экземпляр также может влиять на узлы. Например, Facebook не может выполнять или запрещать определенные транзакции.

Общее определение: что такое блокчейн?

Blockchain представляет собой архитектуру, которая состоит из структуры данных блокчейна, алгоритма блокчейна и технологий криптографии и безопасности. С технической точки зрения центральным компонентом является децентрализованный реестр, которым управляет неизвестное количество участников (компьютеров).

Децентрализованная база данных характеризуется тем, что ее записи суммируются и хранятся в блоках. Децентрализованный механизм консенсуса обеспечивает целостность записей в базе данных.

Каков потенциал технологии блокчейн?

В принципе, технология Blockchain может произвести революцию во всех отраслях, в которых есть центральный посредник. Кроме того, блокчейн может обеспечить большую прозрачность во многих областях. Эту технологию можно использовать в качестве децентрализованной системы бронирования для цифрового документирования всех типов прав собственности. Доступ для чтения к децентрализованной базе данных одинаков для всех.

Потенциал блокчейна заключается, прежде всего, в повышении эффективности установленных процессов для компаний, благодаря чему прогнозируется значительная экономия затрат.

Кроме того, затраты для конечного пользователя также могут быть значительно сокращены, поскольку иногда значительные надбавки к цене, взимаемые посредниками (например, за перевод меньших или больших сумм за границу), больше не применяются. В следующих отраслях и процессах блокчейн обладает большим потенциалом (список не является полным, он предназначен только для того, чтобы показать в качестве примера, какие области экономики могут быть изменены).

Финансы и банковское дело

Отрасль, на которую технология блокчейн, вероятно, больше всего повлияет, — это финансы и банковское дело. В то время как банковские транзакции по всему миру в настоящее время по-прежнему занимают несколько дней и вызывают значительные расходы, блокчейн дает возможность сократить время транзакции до нескольких минут, а затраты — до крошечных сумм. ( Ripple или Stellar Lumens поставили перед собой цель обрабатывать международные транзакции быстро и дешево)

Кроме того, блокчейн никогда не спит, пока банки и финансовые учреждения привязаны к рабочему времени. По крайней мере, банки обрабатывают транзакции только с понедельника по пятницу, пока сумма не появится на нашем счете.

Использование в управлении цепочкой поставок

Используя блокчейн, клиенты, поставщики и даже конечные потребители могут отслеживать происхождение продукта и отдельных материалов подробно и в режиме реального времени. Блокчейн защищен от подделки, и им практически невозможно манипулировать .

Это позволяет компаниям, а также клиентам проверять, действительно ли определенные продукты соответствуют определенным этикеткам, таким как «органический», «местный» и «справедливая торговля». В частности, в пищевой промышленности, но также и в розничной торговле одеждой имеется большой потенциал для использования.

Приложения в сфере недвижимости

Как уже говорилось, блокчейн предназначен для записи прав собственности и их передачи и делает их понятными для всех. Логично, что сектор недвижимости — это большой рынок, который может получить большую выгоду от блокчейна.

С помощью блокчейна сложный процесс, возникающий в результате физического документа и его нотариального заверения, может быть заменен блокчейном, который проверяет передачи. Владельцы могут быть уверены, что их дело правильное и постоянное.

Приложения для здравоохранения

В области здравоохранения медицинские записи, которые ведутся каждой больницей и каждым врачом самостоятельно, могут быть стандартизированы. Когда создается медицинская карта, данные могут быть записаны в цепочку блоков.

Таким образом, пациент получает доказательство и уверенность в том, что файл нельзя изменить. Эти личные медицинские записи могут храниться в зашифрованном виде в блокчейне, чтобы они были доступны только определенным людям.

Интернет вещей

Блокчейн станет основой развивающейся индустрии Интернета вещей для защиты новых, децентрализованных сетей и обработки огромных объемов информации в режиме реального времени. Чтобы справиться с огромными объемами данных, которые сетевые устройства производят в Интернете вещей, блокчейн будет намного лучше, чем централизованные системы связи.

Голоса и выборы

Сегодняшние избирательные системы являются одними из самых устаревших, неэффективных и манипулятивных аспектов современных демократий. Технология блокчейн может быть реализована для шифрования подлинности бюллетеней отдельных граждан и защиты их от подделки.

Несмотря на то, что на практике уже существует множество примеров использования блокчейна, разработка все еще находится в зачаточном состоянии. Компании по всему миру только начинают понимать, как блокчейн может помочь их компании и сэкономить время и деньги. В следующий раз покажем, в какие дальнейшие области нашей повседневной жизни и повседневной жизни будет проникать блокчейн.