- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -

«C чем это едят»: что такое блокчейн

Блокчейн — это многогранная, молодая и набирающая популярность технология. Её многогранность в первую очередь обуславливается тем, что она стоит на пересечении сразу нескольких научных дисциплин и сфер деятельности.

Например, распределенных вычислений, макроэкономики и даже теории игр — методы теории игр находят широкое применение [1] в математическом аппарате криптовалют, стимулируя различные действия участников.

В сегодняшнем материале мы посмотрим, что же такое блокчейн, затронем особенности его работы и совершим небольшой экскурс в историю.

«C чем это едят»: что такое блокчейн - 1 [2]/ изображение DennisM2 [3] PD [4]

Блокчейн представляет собой распределенную учетную книгу записей о событиях в цифровом мире. Ключевой составляющей блокчейна является журнал транзакций, а сами транзакции — это единственный способ изменить состояние реестра.

Транзакция может выполниться либо до конца, либо не выполниться никак («зависание» операции в промежуточном состоянии недопустимо). При этом записи в журнал транзакций могут вноситься только с согласия большинства участников сети.

Важной особенностью журнала транзакций в блокчейне является его неизменность. Это свойство означает, что нельзя незаметно удалить транзакцию из журнала или добавить новую в его середину.

Свойство неизменности достигается за счет приемов криптографии, а не за счет доверия к организации или людям. Два простейших криптографических алгоритма, используемых в блокчейне, — это хеш-функции [5] и электронные подписи [6], обеспечивающие целостность транзакций и отвечающие за авторизацию.

Хотя блокчейн и является распределенной системой, а формировать транзакции может каждый узел, это не означает, что все участники блокчейн-сети равноправны — почти в любой реализации этой технологии введено распределение ролей на валидаторов (участников, пишущих транзакции в журнал), аудиторов и легких клиентов. Причем, такое разделение справедливо не только для приватных блокчейнов, но и для открытых блокчейнов, например биткойна.

С глобальной точки зрения, блокчейн представляет собой сеть для обработки транзакций с набором правил («протокол»), следуя которым участники могут прийти к общему видению журнала транзакций и установить состояние сети в определенный момент времени. При этом блокчейн децентрализован: даже если существенная часть узлов выпадет из работы на продолжительное время или будет взломана, система все равно продолжит работать.

«C чем это едят»: что такое блокчейн - 2

/ Сеть продолжит работу, даже если часть узлов будет взломана

Децентрализованная, открытая и математически обоснованная природа блокчейна позволяет людям и организациям минимизировать риски взаимодействия между собой и проводить P2P-транзакции, исключая посредников. Еще это положительно сказывается на безопасности.

Классические хакерские атаки, которые способны нанести урон крупным централизованным банковским системам, оказываются нереализуемыми, или во всяком случае мгновенно обнаружимыми, в блокчейн-среде.

Если злоумышленник захочет взломать определенный блок в цепи, то ему придется взломать и все предшествующие ему блоки. При этом модифицировать придется все журналы сети, количество которых может достигать тысяч или даже миллионов (если брать в расчет легкие клиенты).

«C чем это едят»: что такое блокчейн - 3

/ Нельзя изменить историю транзакций, не сделав некорректными все последующие блоки, распределенные по сети

Далее, мы в общих чертах рассмотрим, как работает блокчейн биткойна и как происходит обработка блоков. Чтобы отслеживать все проводимые транзакции в сети, они объединяются в блоки.

Отметим, что блок представляет собой набор цифровых транзакций, которые были сформированы за последние 10 минут (однако стоит добавить, что включение зависит от комиссии в транзакциях и других параметров, поэтому в блок могут входить не все транзакции за последние N минут).

Заголовок блока включает в себя свой хеш, хеш предыдущего блока, хеши транзакций и дополнительную служебную информацию. В системе биткойн первой транзакцией в блоке всегда указывается получение комиссии, которая станет наградой майнеру, решившему [7] блок.

При решении блока транзакций майнеры вычисляют [8] его хеш. Он представляет собой случайную последовательность цифр и букв и является гарантией того, что если в блоке данных изменится хотя бы один бит, каждый узел быстро сможет узнать о попытке фальсификации истории транзакций. Блокчейн биткойна использует алгоритм шифрования SHA-256.

Созданный блок будет принят остальными участниками сети, если числовое значение хеша заголовка равно или ниже определенного числа, величина которого периодически корректируется. Уровень сложности адаптируется к суммарной вычислительной мощности майнеров. Это осуществляется путем обновления порогового значения каждые 2016 блоков, что происходит примерно раз в две недели.

Так как результат хеширования (функции SHA-256) необратим, алгоритма получения желаемого результата не существует — эта операция выполняется случайным перебором. Обычно требуется большое количество пересчетов.

Когда вариант найден, узел рассылает полученный блок другим подключенным узлам, которые проверяют [7] его. Если ошибок нет, то блок считается добавленным в цепочку, а следующий блок включает в свой заголовок его хеш. Таким образом, цепочка блоков содержит историю владения, с которой можно ознакомиться, например, на специализированных сайтах [9].

Немного истории

Предпосылки для зарождения блокчейна были заложены еще 20–30 лет назад. Этому способствовало появление связанных штампов времени (англ. linked timestamping [10]) — сбора транзакций в блоки и связывания их при помощи хеш-функций, а также распределенных вычислений [11] — принципов построения сетей, устойчивых к падениям и злонамеренному поведению узлов.

Не менее важную роль в этом сыграло появление электронных денег, когда знаменитый криптограф Дэвид Чаум (David Chaum) запустил первое практическое приложение — DigiCash [12] (оно, правда, не получило широкого распространения, в отличие от биткойна).

Первым блокчейном считается криптовалюта биткойн, которая и поныне остается [13] самым популярным блокчейном по экономическим и техническим показателям.

Начало технологии заложил некто Сатоши Накамото (Satoshi Nakamoto), опубликовавший в 2008 году статью [7] о принципах работы биткойна. Сам блокчейн биткойна был заложен [14] в январе 2009 года.

Биткойн уверенно рос в популярности и привел к появлению альтернативных блокчейнов. Альтернативы начала 2010-х (например, Litecoin) строились на основании кода биткойна и мало чем от него отличались. Затем появились криптовалюты с совершенно новой функциональностью. Примером может служить конфиденциальность платежей для Monero и zCash).

К блокчейну весьма активно присматриваются банки. Например, осенью 2016 года Bank of America и Microsoft заявили [15] о разработке финансовой блокчейн-платформы.

В то же время состоялась первая реальная сделка с реальными денежными средствами — израильская компания Wave, банк Британии Barclays и ирландский производитель молочной продукции Ornua провели [16] аккредитив на 100 тыс. долларов. Применение блокчейн-технологии позволило сократить время проведения операции с нескольких недель до четырех часов.

В России блокчейн также находит применение. 21 декабря прошлого года сделку-аккредитив через блокчейн провели [17] «Альфа-Банк» и S7, а ЦБ РФ совместно с крупными банками страны реализовали платформу «Мастерчейн [18]», целью которой является повышение эффективности существующих финансовых систем.

По данным финансово-технологической консультационной фирмы Aite, в 2015 году мировые банки потратили [19] порядка 75 млн долларов на блокчейн-технологии. К 2019 году эта цифра обещает вырасти до 400 млн долларов.

«C чем это едят»: что такое блокчейн - 4

Более того, появилась возможность использовать блокчейн не только для реализации электронных денег, но и для выполнения произвольных распределенных вычислений (смарт-контракты). Идея в том, что за счет выполнения логики на тысячах узлов к ней образуется доверие, основанное на математических законах.

Такие возможности открыли дорогу блокчейну в корпоративную среду. ИТ-гиганты вроде IBM [20], Intel [21] и Microsoft [22] начали внедрять технологию в свои продукты. Также создаются внутриотраслевые и межотраслевые консорциумы (R3 [23], Hyperledger [24], PTDL Group [25]), занимающиеся блокчейном и распределенными реестрами.

На технологию обратили внимание и исследователи, которые видят потенциал в различных сферах деятельности: финансовой сфере [26], здравоохранении [27], интернете вещей [28]. Появляются все новые и новые игроки, стремящиеся популяризовать использование блокчейна, например, парламент ЕС задумался о реализации выборов [29] в органы государственной власти с его помощью.

Можно с уверенностью сказать, что новые проекты на блокчейне будут основываться на его главных преимуществах — открытости, защищенности, безопасности. Поэтому блокчейн станет хорошим подспорьем для любых сервисов, где пользователей волнуют проблемы мошенничества и сохранности персональных данных.

P.S. В наших следующих постах мы подробнее поговорим о криптографических алгоритмах, используемых в блокчейнах, алгоритмах консенсуса, а также рассмотрим, что такое смарт-контракты и как они используются.

P.P.S. Компания BitFury [30] принимает участие в развитии блокчейна с 2011 года, и мы будем рады делиться последними новостями блокчейн-среды и своими наработками. Если вам интересно, то можете обратить внимание на следующие материалы:

Автор: BitFury

Источник [35]


Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru

Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/razrabotka-pod-e-commerce/252533

Ссылки в тексте:

[1] применение: https://freedom-to-tinker.com/2014/12/26/consensus-in-bitcoin-one-system-many-models/

[2] Image: https://habrahabr.ru/company/bitfury/blog/326340/

[3] DennisM2: https://www.flickr.com/photos/dennism2/

[4] PD: https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/

[5] хеш-функции: https://en.wikipedia.org/wiki/Cryptographic_hash_function

[6] электронные подписи: https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_signature

[7] решившему: https://bitcoin.org/bitcoin.pdf

[8] вычисляют: http://www.coindesk.com/information/how-bitcoin-mining-works/

[9] сайтах: https://blockexplorer.com/

[10] linked timestamping: https://en.wikipedia.org/wiki/Linked_timestamping

[11] распределенных вычислений: https://en.wikipedia.org/wiki/Distributed_computing

[12] DigiCash: https://en.wikipedia.org/wiki/DigiCash

[13] остается: https://www.cryptocoinsnews.com/most-popular-digital-currencies/

[14] заложен: https://www.blocktrail.com/BTC/block/000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f

[15] заявили: https://news.microsoft.com/2016/09/27/microsoft-and-bank-of-america-merrill-lynch-collaborate-to-transform-trade-finance-transacting-with-azure-blockchain-as-a-service/

[16] провели: http://www.vedomosti.ru/finance/articles/2016/09/09/656295-sdelka-blochnih-tsepei

[17] провели: https://alfabank.ru/press/news/2016/12/21/37627.html

[18] Мастерчейн: https://ria.ru/economy/20161006/1478685950.html

[19] потратили: http://qz.com/576671/banks-will-their-quintuple-spending-on-blockchain-by-2019/

[20] IBM: https://github.com/hyperledger/fabric

[21] Intel: https://github.com/hyperledger/sawtooth-core

[22] Microsoft: https://azure.microsoft.com/en-us/blog/bletchley-blockchain/

[23] R3: http://www.r3cev.com/

[24] Hyperledger: https://www.hyperledger.org/

[25] PTDL Group: http://www.ptdlgroup.org/

[26] финансовой сфере: http://www.strategyand.pwc.com/media/file/DeNovo-Quarterly-Q3-2016.pdf

[27] здравоохранении: http://www.ey.com/Publication/vwLUAssets/ey-blockchain-in-health/$FILE/ey-blockchain-in-health.pdf

[28] интернете вещей: http://iot.ieee.org/newsletter/january-2017/iot-and-blockchain-convergence-benefits-and-challenges.html

[29] выборов: http://coinspot.io/world/parlament-es-issleduet-kak-provodit-vybory-cherez-blokchejn/

[30] BitFury: http://bitfury.com/

[31] Безопасность в блокчейне — почему это важно?: https://medium.com/@valeryvavilov/the-importance-of-security-in-blockchain-455988f2787c

[32] Недостающее звено интернета: 5 фактов о биткойн-блокчейне: https://medium.com/@BitFuryGroup/the-missing-piece-of-the-internet-is-here-5-fundamental-facts-everyone-needs-to-know-about-the-6ed5fc6d57a

[33] Подтверждение доли и доказательство выполнения работы (PoS vs PoW): http://bitfury.com/content/5-white-papers-research/pos-vs-pow-1.0.2.pdf

[34] Смарт-контракты в биткойн-блокчейне: http://bitfury.com/content/5-white-papers-research/contracts-1.1.1.pdf

[35] Источник: https://habrahabr.ru/post/326340/