Блокчейн базовое руководство: от цифровой книги до технологии, меняющей мир

Начнем с самого простого

Представьте себе бухгалтерскую книгу, в которой записаны все транзакции. Но эта книга не хранится в каком-либо банке, а хранится одновременно на тысячах компьютеров по всему миру. Любой может ее просмотреть, любой может попытаться подделать, но никто не может этого успешно сделать — вот что такое блокчейн.

Проще говоря, блокчейн — это распределённый цифровой реестр, который использует криптографические технологии для группировки и хранения информации о транзакциях. Каждая группа называется “блоком”, и они связаны друг с другом с помощью специальных хэш-алгоритмов, образуя “цепочку”. Как только данные записаны, их практически невозможно изменить.

Основные характеристики блокчейна, почему он так хорош

1. Децентрализация

Традиционный бухгалтерский учет управляется центральным банком или каким-либо учреждением. Блокчейн-учет же распределен по тысячам узлов, без единого центра власти. Это означает, что никто не может контролировать его в одиночку, и нет риска единой точки сбоя. Масштабные децентрализованные сети, такие как Биткойн, крайне устойчивы к атакам.

2. Прозрачный и неизменяемый

Большинство блокчейнов являются открытыми. Каждая транзакция фиксируется, и любой может ее просмотреть. Более того, как только данные записаны в блок, для их изменения необходимо изменить все последующие блоки — что вычислительно невозможно.

3. Безопасная криптографическая защита

Блокчейн использует хеш-функции и шифрование с открытым и закрытым ключом для защиты данных. Особенностью хеш-функций является то, что даже если изменить один символ во входных данных, выходной результат будет совершенно другим. А система открытых и закрытых ключей позволяет проверять подлинность транзакций и защищать конфиденциальность.

4. Механизм консенсуса позволяет всем сказать “Согласен”

Как объединить мнение тысяч компьютеров? Через механизм консенсуса. Два самых распространённых — это доказательство работы (PoW) и доказательство доли (PoS).

От торговли до блока: как работает блокчейн

Предположим, вы хотите перевести деньги другу. Весь процесс выглядит следующим образом:

Первый шаг:广播交易 Ваша торговая информация отправляется в сеть. Каждый узел получит её.

Шаг второй: Подтверждение сделки Узлы в сети проверяют, легальна ли ваша транзакция — действительно ли у вас есть эти деньги, правильна ли подпись. Все это должно быть подтверждено, прежде чем транзакция может перейти к следующему шагу.

Третий шаг: упаковать в блок Проверенные транзакции группируются и упаковываются в блок. Каждый блок содержит:

• Торговые данные
• Временная метка (запись о времени создания)
• Хэш-значение предыдущего блока (это ключ к цепочке, обеспечивает порядок)
• Хэш-значение (уникальный идентификатор блока)

Шаг четвертый: Консенсус и добавление Сетевые узлы должны согласиться с тем, что этот блок действителен. В зависимости от различий в механизме согласования:

• Если используется PoW, майнеры соревнуются в решении математической задачи, первый решивший задачу майнер выигрывает, его блок добавляется в цепочку.
• Если использовать PoS, валидаторы с большим количеством монет выбираются случайным образом, и, как только они создают блоки, они могут зарабатывать комиссии.

Шаг пятый: Продление цепи Новый блок добавляется в цепочку, и последующие блоки должны ссылаться на его хэш-значение. Таким образом, формируется неразрывная цепочка.

Как понять принципы децентрализованного реестра

Представьте себе класс, где учитель раньше был единственным хранителем бухгалтерских книг. Теперь правила изменились: каждый студент в классе хранит одну и ту же бухгалтерскую книгу. Любая сделка должна быть одобрена большинством студентов, прежде чем ее можно будет записать.

Это и есть децентрализация. Никто не может тайком изменить книгу учета, потому что другие могут это обнаружить. Новые студенты также могут получить полную историю записи. Такая система очень устойчива.

Как криптография защищает блокчейн

Магия хеш-функций

Хеш-функция похожа на волшебную коробку: вне зависимости от длины входных данных, выход всегда фиксированной длины. Биткойн использует функцию SHA-256. Изменив одну букву, весь вывод становится совершенно другим. Эта особенность называется “эффектом лавины”.

Система публичных и приватных ключей

У каждого пользователя есть пара ключей:

• Приватный ключ: только ты знаешь, используется для подписания транзакций
• Публичный ключ: открытый, используется для проверки подписи

Когда вы инициируете транзакцию, используйте свой приватный ключ для “подписывания”. Люди в сети проверяют эту подпись с помощью вашего публичного ключа. Это гарантирует, что только настоящий владелец приватного ключа может авторизовать транзакцию, но все могут проверить.

Механизм согласия: как несколько узлов достигают согласия

Доказательство работы (PoW)

Биткойн использует именно это. Майнеры соревнуются в решении сложной математической задачи. Тот, кто решит её первым, получает право добавлять следующий блок и получать вознаграждение в биткойнах.

Недостатки очевидны: огромное потребление энергии, требуется специализированное оборудование для майнинга.

Преимущества: высокая безопасность, так как для атаки необходимо контролировать более 50% вычислительной мощности всей сети, что требует астрономических затрат.

Доказательство доли (PoS)

Используйте это после обновления Ethereum. Валидаоры выбираются не по конкуренции вычислительной мощности, а в зависимости от количества криптовалюты, которой они владеют. Чем больше у вас монет, тем выше вероятность быть выбранным и тем больше комиссий вы зарабатываете.

Если вы будете жульничать, ваши монеты будут конфискованы (“конфискация”). Таким образом, с помощью экономических стимулов обеспечивается честное поведение.

Преимущества PoS заключаются в том, что он более энергоэффективен, а недостатком является то, что проблема богатых становится еще более серьезной.

Другие механизмы консенсуса

• Делегированное доказательство доли (DPoS): держатели токенов голосуют за выбор валидаторов
• Авторитетное доказательство (PoA): валидаторы выбираются на основе репутации и идентичности, а не технологий или богатства.

Какие типы блокчейна существуют

Публичная блокчейн

Полностью открыто, любой может участвовать, просматривать и проверять. Биткойн и Эфириум являются такими. Код обычно является открытым, максимальная прозрачность.

Частный блокчейн

Только уполномоченные участники могут присоединиться. Обычно управляется одной компанией или учреждением для внутренних процессов. Хотя это все еще распределенная система (несколько узлов хранят данные), она не является децентрализованной.

Союзный блокчейн

Несколько организаций работают совместно. Правила разрабатываются всеми членами, а валидаторы состоят из членов альянса. Часть информации может быть видна только членам.

Где сейчас используется блокчейн

1. Криптовалюта

Это изначальное назначение. Блокчейн предоставляет безопасную, децентрализованную книгу для записи транзакций. В отличие от международных переводов через банки, которые могут занять несколько дней, переводы по блокчейну происходят гораздо быстрее и стоят дешевле. Многие люди используют криптовалюту для трансакций через границу.

2. Умные контракты и децентрализованные приложения

Умные контракты — это автоматически исполняемый код. Когда условия выполнены, он запускается автоматически, без посредников. Это породило децентрализованные финансы (DeFi) — кредитование, торговля, страхование могут осуществляться на блокчейне без традиционных банков.

3. Токенизация физических активов

Недвижимость, произведения искусства, акции и даже право собственности на чашку кофе могут быть преобразованы в цифровые токены и размещены на блокчейне. Это повышает ликвидность и позволяет большему количеству людей участвовать в инвестициях.

4. Цифровая идентичность

Блокчейн может создавать защищенные от подделки удостоверения личности для проверки личности и защиты конфиденциальных данных. С учетом того, что все больше личной информации перемещается в онлайн, это становится все более важным.

5. Система голосования

Неподделываемая природа блокчейна подходит для голосования. Каждый голос записывается, его невозможно подделать или удалить, что обеспечивает справедливость выборов.

6. Управление цепочками поставок

От завода до потребителя каждый этап можно зафиксировать в блокчейне. Это делает прозрачным и надежным отслеживание происхождения продуктов и проверку их подлинности. Особенно это важно для предметов роскоши и медикаментов, поскольку борьба с подделками имеет большое значение.

Понимание того, как создать систему цифрового реестра

Блокчейн по своей сути отвечает на древний вопрос: как несколько недоверяющих сторон могут поддерживать общую книгу учета?

Традиционный ответ заключается в том, чтобы найти нейтральную третью сторону (банк, нотариус и т.д.). Ответ блокчейна заключается в использовании криптографии и теории игр:

• Криптография обеспечивает подлинность данных и их защиту от изменения
• Механизм согласия обеспечивает отсутствие единой точки отказа
• Экономические стимулы обеспечивают честное поведение участников
• Прозрачность позволяет всем наблюдать

Эта комбинация создала систему, работающую без необходимости доверять каким-либо центральным учреждениям.

Заключение

Блокчейн эволюционировал из базовой технологии Биткойна в универсальный инструмент, преобразующий множество отраслей. Будь то финансы, здравоохранение, голосование или цепочка поставок, блокчейн предлагает новый подход: создавать доверие с помощью технологий, а не институтов.

Эта технология продолжает быстро развиваться, новые применения и улучшения появляются каждый год. Для всех, кто хочет понять цифровые финансы или экосистему Web3, освоение основных концепций блокчейна уже не является опциональным, а стало обязательным.