Що таке технологія блокчейн? Як це працює?

Пояснення щодо блокчейну

Блокчейни — це розподілені (тобто без єдиного репозиторію) і децентралізовані цифрові книги , які є очевидними та стійкими до втручання. На самому базовому рівні вони дозволяють користувачам записувати транзакції в спільній книзі в цій групі. Результатом є те, що жодна транзакція не може бути змінена після того, як вона була опублікована в стандартному функціонуванні мережі блокчейн.

Концепція блокчейну була інтегрована з численними іншими технологіями та комп’ютерними концепціями у 2008 році для створення сучасних криптовалют: електронної готівки, яка захищена криптографічними процесами, а не центральним сховищем чи органом.

Реалізації блокчейнів часто створюються з певною метою чи функцією. Криптовалюти, смарт-контракти та системи розподіленого реєстру для бізнесу — усе це приклади функціональних можливостей.

Біткойн був першою криптовалютою на основі блокчейну , яка дозволяла користувачам публічно ділитися даними, щоб учасники могли незалежно перевірити дійсність транзакції. Криптовалюти побудовані на технології блокчейн, яка отримала свою назву через інтенсивне використання криптографічних функцій.

Для цифрового підпису та безпечних транзакцій у системі користувачі використовують відкритий і закритий ключі . Користувачі можуть розв’язувати головоломки за допомогою криптографічних хеш-функцій у надії отримати фіксовану суму грошей у мережах блокчейнів на основі криптовалюти, які включають майнінг.

У сфері технології блокчейн постійно розвиваються нові платформи — середовище постійно змінюється. Окрім криптовалют, технологію блокчейн можна використовувати для створення постійної, загальнодоступної та прозорої системи реєстру для збору даних про продажі, відстеження цифрового використання та здійснення платежів творцям контенту, наприклад музикантам.

У цій статті пояснюється технологія блокчейн і дається огляд того, як вона працює.

Щоб дізнатися більше про різні типи блокчейн-мереж, натисніть тут .

Як працює блокчейн?

Основна мета блокчейну — дозволити людям — особливо тим, хто не довіряє один одному — передавати життєво важливі дані безпечним і захищеним від несанкціонованого втручання способом.

Хеш-функція, блоки, вузли, майнери, гаманці, цифрові підписи та протоколи є різними основними поняттями в блокчейні.

Хеш-функція

Уявімо, що 10 людей в одній кімнаті вирішили зробити нову валюту. Вони повинні стежити за потоком коштів, щоб забезпечити дійсність монет у своїй новій грошовій екосистемі. Одна людина — назвемо його Боб — вирішив вести список усіх дій у щоденнику. Однак інша людина — назвемо його Джек — вирішив вкрасти гроші. Щоб приховати це, він змінив записи в щоденнику.

Одного разу Боб помітив, що хтось втрутився в його щоденник. Він вирішив змінити формат свого щоденника, щоб запобігти фальсифікаціям у майбутньому. Він використав програму під назвою хеш-функція, яка перетворює текст на набір цифр і літер, як показано в таблиці нижче.

Цей процес використовує безпечний хеш-алгоритм або SHA, який перетворює літери на рядки символів. Боб може вибрати різні типи SHA, кожен з яких відрізняється за складністю та відповідає різним потребам.

Хеш — це рядок цифр і літер, створений хеш-функціями. Хеш-функція — це математична функція, яка перетворює змінну кількість символів у рядок із фіксованою кількістю символів.

Лише невелика зміна в рядку створює абсолютно новий хеш. Після кожного щоденникового запису Боб вставляв хеш. Але потім Джек вирішив знову змінити записи. Він дістався до щоденника, змінив запис і згенерував новий хеш.

блокчейн">

Боб помітив, що хтось знову перебирав щоденник. Він вирішив ускладнити облік кожної операції. Після кожного запису він вставляв новий хеш, згенерований із записаного останнього хешу. Тому кожен запис залежить від попереднього.

блокчейн">

Якщо Джек спробує змінити запис, йому доведеться змінити хеш у всіх попередніх записах. Джек, однак, був рішучим злодієм, тож провів всю ніч, підраховуючи всі хеші.

Боб не хотів здаватися, тому після кожного запису додавав інше, випадкове число. Це число називається «nonce». Nonces слід вибирати таким чином, щоб згенерований хеш закінчувався двома нулями.

Щоб підробити записи за допомогою оновленої системи введення Боба, Джеку тепер доведеться витрачати години й години на визначення nonce для кожного рядка.

Навіть комп’ютерам важко розібратися з Nonce, але завдання можливе, оскільки майнери змагаються, щоб виявити їх у процесі видобутку блокчейну.

Блоки

Початкова електронна таблиця Боба з 5000 транзакцій називається блоком генезису — відправною точкою для цього блокчейну. Прийняття цієї валюти поширилося, тому транзакції відбуваються швидко та часто. Створюються нові блоки, які також можуть містити до 5000 транзакцій і мають коди, які співвідносяться з попередніми блоками, що робить їх непідробними.

Припустімо, що цей блокчейн оновлюється кожні 10 хвилин новим блоком. Він робить це автоматично. Жоден головний чи центральний комп’ютер не дає команди комп’ютерам робити це.

Щойно електронну таблицю, книгу чи реєстр буде оновлено, їх уже неможливо буде змінити. Тому його неможливо підробити. До нього можна лише додавати нові записи. Реєстр оновлюється на всіх комп’ютерах мережі одночасно. Зміни в блокчейнах вимагають консенсусу більшості учасників мережі.

Одним із потенційних ризиків для блокчейну є «атака 51%,» під час якої сторона перемагає більшу частину хешрейту блокчейну, що дозволяє їй потім диктувати мережу.

Загалом, блок містить мітку часу, посилання на попередній блок, транзакції та обчислювальну проблему, яку потрібно було вирішити, перш ніж блок потрапить у блокчейн. Розподілена мережа вузлів, які повинні досягти консенсусу, робить шахрайство майже неможливим у блокчейні.

Вузли

Боб вів щоденник у такий спосіб протягом короткого часу. Однак, оскільки нові транзакції продовжували відбуватися, він незабаром став обтяжений кількістю записів, вважаючи свою поточну систему нежиттєздатною. Тому, щойно його щоденник набрав 5000 транзакцій, він перетворив його на односторінкову таблицю. Мері перевіряла точність усіх транзакцій.

Потім Боб передав свій щоденник електронної таблиці 3000 різним комп’ютерам, кожен з яких розташований у різних регіонах світу. Ці комп’ютери називають вузлами. Кожного разу, коли відбувається транзакція, вона повинна бути затверджена цими вузлами, кожен з яких перевіряє дійсність транзакції. Після того, як кожен вузол перевірить транзакцію, по суті, відбувається електронне голосування. Деякі вузли можуть вважати транзакцію дійсною, тоді як інші можуть вважати її шахрайською.

Кожен вузол має копію щоденника електронної таблиці. Кожен вузол перевіряє дійсність кожної транзакції. Якщо більшість вузлів говорять, що транзакція дійсна, тоді вона записується в блок.

Тепер, якщо Джек захоче змінити один запис у щоденнику електронної таблиці, усі інші комп’ютери матимуть оригінальний хеш. Вони б не допустили змін.

Шахтарі

Майнінг — це процес, за допомогою якого майнери додають нові блоки в ланцюжок. Кожен блок у блокчейні має свій унікальний nonce і хеш, але він також відноситься до хешу попереднього блоку в ланцюжку, що ускладнює майнінг блоку, особливо у великих мережах.

Майнери використовують спеціалізоване програмне забезпечення для вирішення надзвичайно складної математичної проблеми генерації прийнятного хешу за допомогою nonce. Оскільки одноразовий номер має довжину лише 32 біти, а хеш – 256 бітів, існує близько чотирьох мільярдів нехеш-комбінацій, які потрібно видобути, перш ніж знайти потрібну.

Вважається, що майнери виявили «золотий одноразовий номер», коли це відбувається, і їхній блок додається до ланцюжка. Внесення змін до будь-якого попереднього блоку в ланцюжку потребує повторного видобутку не лише відповідного блоку, але й усіх наступних блоків.

Ось чому маніпулювати технологією блокчейн так складно. Вважайте це «безпекою в математиці», оскільки визначення золотих одноразових номерів займає багато часу та багато обчислювальних ресурсів. Коли блок успішно видобуто, усі вузли в мережі підтверджують зміни, а майнер отримує фінансову компенсацію.

Детальніше читайте в статті «Як майнити Bitcoin?»

Гаманці, цифрові підписи та протоколи

Продовжуючи той самий приклад, Боб зібрав разом 10 людей (10 людей, які спочатку зібралися, є частиною нової валюти). Йому потрібно було пояснити їм нову систему цифрових монет і бухгалтерської книги.

Джек зізнався у своїх гріхах перед групою та вибачився. Щоб довести свою щирість, він повернув Енн і Мері їхні монети.

Розібравши все це, Боб пояснив, чому це більше ніколи не повториться. Він вирішив застосувати так званий цифровий підпис для підтвердження кожної транзакції. Але спочатку кожному подарував гаманець.

Що таке гаманець?

Якщо у вас є цифрові гроші, вам потрібен цифровий гаманець або онлайн-платформа або біржа для зберігання.

Гаманець – це рядок цифр і літер, наприклад: 18c177926650e5550973303c300e136f22673b74. Це адреса, яка з’являтиметься в різних блоках у межах блокчейну під час здійснення транзакцій. Ніяких імен чи особистої інформації не включено — лише номер гаманця.

Адреси публічних гаманців – це рядки символів, на які можна надсилати певні активи. Адреса кожного окремого гаманця генерується з відкритого ключа.

За темою: біткойн-гаманці для початківців: усе, що вам потрібно знати

Цифровий підпис

Щоб здійснити транзакцію, вам потрібні дві речі: гаманець, який є адресою, і закритий ключ. Закритий ключ – це рядок випадкових чисел. Однак, на відміну від адреси, закритий ключ повинен зберігатися в секреті. Закритий ключ контролює кошти, що зберігаються у відповідному гаманці.

Коли хтось вирішує надіслати монети комусь іншому, він повинен використовувати свій закритий ключ, щоб підписати повідомлення, що містить транзакцію. Система двох ключів — закритого та відкритого — лежить в основі шифрування та криптографії, і її використання з’явилося задовго до існування блокчейну. Вперше це було запропоновано в 1970-х роках.

Після того, як повідомлення відправлено, воно транслюється в мережу блокчейн. Потім мережа вузлів працює над повідомленням, щоб переконатися, що транзакція, яка в ньому міститься, дійсна. Якщо він підтверджує дійсність, транзакція поміщається в блок. Після цього жодна інформація про нього не може бути змінена.

Що таке криптографічні ключі?

Криптографічний ключ – це рядок цифр і літер. Криптографічні ключі створюються генераторами ключів або кейгенами. Ці кейгени використовують дуже просунуту математику, яка включає прості числа для створення ключів. Такі ключі можна використовувати для шифрування або дешифрування інформації.

Протоколи

Технологія блокчейн складається з окремих специфікацій поведінки, великого набору правил, які в ній запрограмовані. Ці специфікації називаються протоколами. Реалізація певних протоколів робить блокчейн тим, чим він є — розподіленою одноранговою захищеною інформаційною базою даних.

Протоколи блокчейну гарантують, що мережа працює так, як це було задумано її творцями, навіть якщо вона повністю автономна і ніким не контролюється.

Ось кілька прикладів протоколів, реалізованих у блокчейнах:

• Вхідна інформація для кожного хеш-номера повинна містити хеш-номер попереднього блоку.

• Винагорода за успішний видобуток блоку зменшується вдвічі після того, як було видобуто 210 000 блоків. Для біткойна ( BTC ) це називається халвінгом. При 10 хвилинах на блок видобуток 210 000 блоків займає близько чотирьох років; отже, кожні чотири роки біткойн зменшується вдвічі.

• Щоб зберегти кількість часу, необхідного для видобутку одного блоку, на рівні приблизно 10 хвилин, складність видобутку перераховується кожні 2016 блоків. Складність майнінгу по суті врівноважує мережу, щоб врахувати кількість майнерів. Більше майнерів означає більш конкурентну атмосферу, що ускладнює видобуток блоків. Менша кількість майнерів означає, що видобувати блоки порівняно легше, що заохочує майнерів до участі.

Технологія блокчейн: плюси і мінуси

Більшість блокчейнів побудовані як децентралізована база даних, яка діє як розподілена книга. Ці блокчейн-реєстри відстежують і зберігають дані в блоках, які розташовані в хронологічному порядку та пов’язані криптографічними доказами.

Розвиток технології блокчейн привів до численних переваг для широкого спектру підприємств, включаючи покращену безпеку в ненадійних ситуаціях. Проте той факт, що він децентралізований, має значні недоліки. Наприклад, блокчейни мають обмежену ефективність порівняно з типово централізованими базами даних і вимагають більше місця для зберігання.

Різні переваги та недоліки блокчейну включають:

блокчейн">

Що таке децентралізація в блокчейні і чому вона важлива?

Блокчейни – це, по суті, типи розподілених баз даних. База даних — це блокчейн, і кожен вузол у блокчейні має доступ до всього ланцюжка. Жоден вузол або комп’ютер не регулює інформацію, яку він містить. Кожен вузол може перевіряти записи блокчейну. Це все робиться без одного чи кількох посередників, які все контролюють.

Він архітектурно децентралізований, і немає єдиної точки відмови, яка б вивела з ладу блокчейн, що робить його критичним компонентом систем блокчейну. Однак вузли блокчейну логічно централізовані, оскільки весь блокчейн є розподіленою мережею, що виконує певні запрограмовані дії.

Однорангова передача

У децентралізованій одноранговій (P2P) передачі зв’язок завжди відбувається безпосередньо між одноранговими вузлами, а не через центральний вузол. Інформація про те, що відбувається в блокчейні, зберігається на кожному вузлі, а потім передається на сусідні вузли. Таким чином інформація поширюється по всій мережі.

Прозорість у технології блокчейн

Кожен, хто перевіряє блокчейн, може бачити кожну транзакцію та її хеш-значення. Хтось, хто використовує блокчейн, може діяти під псевдонімом, якщо бажає, або може надати свою ідентифікацію іншим. Все, що видно в блокчейні, — це записи транзакцій між адресами гаманців.

Після запису транзакції в блокчейні та оновлення блокчейну змінити запис цієї транзакції стає неможливо. чому Цей конкретний запис транзакції пов’язаний із записом кожної попередньої, що робить його незмінним. Записи блокчейна є постійними, вони впорядковані в хронологічному порядку та доступні для всіх інших вузлів.

Відключити мережу практично неможливо. Оскільки численні вузли існують і працюють у всьому світі, одна сторона не може взяти під контроль всю мережу.

Підробити блок також майже неможливо, оскільки дійсність кожного блоку і, відповідно, його включення в блокчейн визначається електронним консенсусом вузлів. Є тисячі цих вузлів, розкиданих по всьому світу. Як наслідок, для захоплення мережі знадобиться комп’ютер із практично неможливою потужністю.

Однак використовувати технологію блокчейн як звичайну базу даних буде важко. Чи можете ви зберігати три гігабайти файлів у блокчейні так само, як за допомогою платформ баз даних, таких як Microsoft Access, FileMaker або MySQL? Це було б не гарною ідеєю. Більшість блокчейнів не підходять для цього за своєю конструкцією або просто не мають необхідної потужності.

Традиційні онлайнові бази даних зазвичай використовують мережеву архітектуру клієнт-сервер. Це означає, що користувачі з правами доступу можуть змінювати записи, збережені в базі даних, але загальний контроль залишається за адміністраторами. Коли мова йде про базу даних блокчейну, кожен користувач відповідає за підтримку, обчислення та оновлення кожного нового запису. Кожен окремий вузол повинен працювати разом, щоб переконатися, що всі вони приходять до однакових висновків.

Архітектура технології блокчейн також означає, що кожен вузол повинен працювати незалежно та порівнювати результати своєї роботи з рештою мережі, тому досягнення консенсусу може зайняти дуже багато часу. Через це мережі блокчейн історично вважалися повільними порівняно з традиційною технологією цифрових транзакцій. Удосконалення в деяких випадках збільшили швидкість транзакцій, пов’язаних із блокчейном, як це видно в деяких криптоактивах, проектах і рішеннях.

Тим не менш, існують експерименти зі створення баз даних за допомогою технології блокчейн. Ці платформи мають на меті взяти розподілену базу даних корпоративного класу та створити її поверх, додавши три ключові атрибути блокчейну: децентралізацію, незмінність і можливість реєструвати та передавати активи.

Наскільки безпечна технологія блокчейн?

Хоча блокчейн не захищений від злому, його децентралізована природа забезпечує йому більш надійну лінію безпеки. Хакеру чи злочинцю знадобиться контроль над більш ніж половиною всіх машин у розподіленій книзі, щоб змінити її.

Найвідоміші та найбільші блокчейн-мережі, такі як Bitcoin та Ethereum ( ETH ), відкриті для всіх, хто має комп’ютер і підключення до Інтернету. Наявність більшої кількості учасників у мережі блокчейн підвищує безпеку, а не створює проблеми з безпекою. Більша кількість вузлів, які беруть участь, означає, що більше людей переглядають роботу один одного та повідомляють про зловмисників. Це одна з причин, чому приватні блокчейн-мережі , для приєднання яких потрібне запрошення, можуть бути більш уразливими до злому та маніпуляцій.

Крім того, блокчейн корисний у боротьбі з атаками «подвійної витрати» під час платежів і грошових переказів. Криптовалютні атаки є серйозним джерелом занепокоєння. Користувач витрачатиме свою криптовалюту більше одного разу під час атаки подвійного витрачання. Це проблема, якої не існує при роботі з готівкою.

Якщо ви витратите 3 долари на чашку кави, у вас більше не буде 3 доларів, щоб витратити ні на що інше. Однак, коли мова заходить про криптовалюту, є шанс, що користувач витратить криптовалюту багато разів, перш ніж мережа помітить.

У цьому блокчейн може допомогти. У межах блокчейну криптовалюти вся мережа повинна узгодити послідовність транзакцій, підтвердити останню транзакцію та опублікувати її публічно, що допомагає зберегти безпеку мережі.

Біткойн проти блокчейну

Давайте зрозуміємо, як біткойн і блокчейн – це дві різні речі:

Bitcoin vs Blockchain" src="https://s3.cointelegraph.com/storage/uploads/view/feceaedb56ddb045daaf1c6b7cbd7bdb.png" title="Біткойн проти блокчейну">

Де можна використовувати технологію блокчейн?

В останній частині цієї статті ми обговоримо деякі з багатьох застосувань блокчейну. Технологія блокчейн особливо ідеальна для так званих «розумних контрактів». Отже, що ж таке розумні контракти?

Розумні контракти визначають правила та штрафні санкції щодо конкретної угоди, подібно до функції традиційних контрактів. Однак велика різниця полягає в тому, що розумні контракти автоматично забезпечують виконання цих зобов’язань. Завдяки своєму кодуванню смарт-контракти відповідають певним критеріям.

Децентралізовані фінанси

Децентралізоване фінансування, або DeFi , — це використання технології блокчейну, яка надає учасникам доступ до функцій, подібних до тих, які поширені в основному фінансовому світі, за винятком децентралізованого режиму. Використовуючи різні рішення DeFi, учасники можуть позичати та позичати кошти, а також отримувати доступ до інших можливостей, які регулюються блокчейном поза контролем централізованої влади.

Незамінні токени

Незамінні токени, або NFT , служать застосуванням технології блокчейну з величезним потенціалом у кількох різних випадках використання. Такі токени є перевіреними унікальними, і їх не можна обміняти один на один на інші за ту саму вартість. Одним з потенційних варіантів використання NFT є автентифікація творів мистецтва, прив’язаних до NFT, які можуть підтвердити їх автентичність і право власності.

Ланцюги поставок

Застосування технології блокчейну до ланцюжка поставок може надати можливість відстежувати інгредієнти, продукти харчування, матеріали тощо до джерела, щоб підтвердити їхнє походження, а також надати іншу відповідну інформацію про будь-який конкретний ланцюг поставок.

Гарантійні претензії

Врегулювання гарантійних претензій може бути дорогим, тривалим і часто складним для тих, хто подає претензію. Можна реалізувати смарт-контракти за допомогою технології блокчейн, що неминуче значно спростить процес.

Страхові вимоги

За допомогою розумних контрактів можна встановити певний набір критеріїв для конкретних ситуацій, пов’язаних зі страхуванням. Теоретично, із запровадженням технології блокчейн, ви можете просто подати свою страхову претензію онлайн і отримати миттєву автоматичну виплату — звичайно, за умови, що ваша вимога відповідає всім необхідним критеріям.

Підтвердження особи

Завдяки блокчейну та його аспекту децентралізації перевірка особи в Інтернеті може бути набагато швидшою та потенційно безпечнішою. Зберігання онлайн-ідентифікаційних даних у центральному місці може стати практикою минулого з використанням блокчейну, тобто комп’ютерні хакери більше не матимуть централізованих точок вразливості до атак.

Інтернет речей (IoT)

Інтернет речей, об’єднаний через Інтернет для взаємодії, є екосистемою зручних для програмного забезпечення елементів, таких як транспортні засоби та пристрої, які включають певні технологічні специфікації, які роблять таку взаємодію можливою.

Технологія блокчейн може зіграти певну роль у майбутньому IoT, частково забезпечуючи потенційні методи захисту від хакерів. Оскільки блокчейн створений для децентралізованого контролю, схема безпеки, заснована на ньому, повинна бути достатньо масштабованою, щоб покривати розширення IoT.

Архівація та зберігання файлів

Google Drive, Dropbox та інші ґрунтовно розвинули електронне архівування документів із застосуванням централізованих методів. Централізовані сайти спокусливі для хакерів. Блокчейн і його смарт-контракти пропонують способи значного зменшення цієї загрози.

Боротьба зі злочинністю

Оскільки ця технологія привертає все більше уваги, блокчейн і його смарт-контракти можуть допомогти в боротьбі з тактикою відмивання грошей.

Blockchain забезпечує більш комплексний аналіз системи, а не лише моніторинг точок входу та виходу. Оскільки блокчейн є децентралізованою мережею, у якій кожен користувач або вузол відповідає за перевірку оновлень, це підвищує безпеку мережі.

Голосування

Голосування на виборах і подібні процеси можна значно покращити за допомогою смарт-контрактів і блокчейна. З часом з’явилися різні пов’язані програми.

Майбутнє технології блокчейн

Потенціал технології блокчейн практично безмежний, і останні досягнення наблизили нас до децентралізованого, надійного Інтернету, прозорості транзакцій тощо.

Оскільки ми відходимо від періоду пандемії в еру «нової нормальності», блокчейни, ймовірно, будуть на передньому краї нашого прогресу у вирішенні цих нових суспільних проблем і переосмисленні справжнього значення багатства в чудовому новому цифровому світі. гроші.

Майбутнє технології блокчейн виглядає світлим, і враховуючи, що вона вже демонструє потенціал майже в усіх сферах, здається, що найкраще ще попереду.

Тим часом буде цікаво побачити, куди піде технологія блокчейн у майбутньому, зокрема щодо банківських послуг, грошових переказів, децентралізованих ринків та інших сфер.