Что такое блокчейн простыми словами. Главное о самой перспективной технологии современности

Главная ценность криптовалют – это блокчейн. Его внедряют такие бизнес-гиганты, как Microsoft, Samsung и IBM, а Европарламент готов использовать для голосований. Но что такое блокчейн простыми словами рассказать могут не все. Понятие Blockchain состоит из двух слов – Block (блок) и chain (цепь) – в переводе с английского, цепь блоков.

Что такое блокчейн

Блокчейн – это база данных распределенного типа. Все хранилища, где сосредоточена информация, автономны и не имеют общего сервера. База данных постоянно растет благодаря разрастающемуся списку упорядоченных записей. Эти записи называются блоками. В каждом есть ссылка на блок стоящий перед ним, и временная метка. Блоки условно соединены друг с другом, образуя цепь. Чтобы сформировать очередной блок нужна информация содержащаяся в предыдущих.
Благодаря применению шифрования, пользователи могут вносить изменения в блоки, но только в ту часть, которыми «обладают». Принадлежность блока тому или другому пользователю определяется наличием у него закрытых ключей.

Когда один из пользователей сделал запись в блокчейн, в результате шифрования происходит синхронизация копий цепи на всех хранилищах.

Первые цифровые деньги на базе блокчейна – биткоины — решили проблему двойных расходов (монеты дублировались и тратились дважды). Технология безопасна, чему способствует децентрализованный способ управления и одноранговое сетевое соединение. Это делает Blockchain универсальным. Здесь данные накапливаются, формируя всеохватывающую базу, в которой нельзя удалить или изменить блок. В системе нет рамок, то есть, в блокчейн можно вносить бесконечное количество транзакций – он просто будет расширяться.

Работает блокчейн в режиме P2P, где все участники равноправны и операции между ними проводятся без посредников. У каждого пользователя сети есть своя работающая копия блокчейна, что позволяет осуществлять прямые транзакции. Эту систему можно сравнить с Торрент.

Если в сети блокчейн не будет участников,- совершить транзакцию не получится; но даже если из строя выйдет половина компьютеров, на которых хранится блокчейн, сеть продолжит функционировать.

История блокчейна

Впервые о работающем блокчейне все услышали от Сатоши Накамото — анонимном разработчике Биткоин. Анонс блокчейна вышел в 2008 году, но для реализации сети потребовалось ещё 10 месяцев. Поэтому Blockchain появился в 2009 г.

В 2013 г. реализовано ещё одно блокчейн-решение, разработанное В. Бутериным. Новая децентрализованная программная платформа Ethereum (2014 г.), позволяет на своем Blockchain, используя смарт-контракты, создавать другие блокчейн-проекты.

 

Типы систем

За десятилетнюю историю появилось несколько видов Blockchain:

1. Permissionless Blockchain. На нем работают Биткоин и Эфириум. У подобных систем нет управляющего органа, занимающегося подтверждением транзакций. Операции проводятся после публичного анонсирования. Кто конкретно подтвердит транзакцию неизвестно, так как этим могут заняться все желающие. В сети действует равноправие и демократия. Все операции анонимны.
2. Public Permissioned Blockchain. Подтверждение транзакций ложится на плечи ограниченного числа пользователей, что способствует его частичной централизации, противоречащей главным принципам криптовалют. Этот тип блокчейна планируют использовать в здравоохранении и банковской отрасли.
3. Private Permissioned Blockchain. Имеет много общего с предыдущим типом системы, но его главное отличие – зафиксированная в блокчейне информация открыта только для небольшого числа пользователей (например, сотрудников компании или т.п.).

Поскольку криптовалютная отрасль быстро развивается, могут появиться и другие виды блокчейна.

Устройство сети

Блокчейн формируется его членами:

• обычные пользователи, создающие новые записи (транзакции) в сети и владеющие полновесными кошельками;
• строители, полные ноды или майнеры – формируют блокчейн, выстраивают блоки и подтверждают транзакции.

Когда пользователь создает транзакцию (запись), она переходит в блок, формируя его. Запись должна быть подтверждена, иначе её признают недостоверной. За это отвечают майнеры. Чтобы стать майнером достаточно выделить мощности своего устройства (компьютера, АСИК или майнинг-фермы) и подключить его к сети через специальный софт.

Как это работает

Схема работы блокчейна включает следующие этапы:

1. Обычный пользователь формирует транзакцию, включающую криптовалюту, смарт-контракты, записи или т.п.
2. Запрос на проводимую операцию поступает в P2P-сеть, состоящую из узлов (компьютеров, где хранится блокчейн).
3. Узлы проверяют операцию и статус пользователя, который её совершает. Этот процесс называется валидацией. В её ходе транзакцию могут подтвердить или нет.
4. Подтвержденные транзакции становятся частью блока. Обычно на формирование одного блока требуется несколько минут (для сбора большего количества транзакций), но разработчики пытаются ускорить этот процесс.
5. Когда формирование блока закончено, его прикрепляют к блокчейну, где он «застывает». После присоединения изменить или удалить этот блок невозможно, так как база данных на всех устройствах изменилась, а блокчейн обновился.

Как только эта схема подошла к концу, транзакция завершена.

Основной момент в работе блокчейна – формирование и закрытие блоков. В каждом звене цепочки есть ключ, и чтобы закрыть звено этот ключ нужно расшифровать. Расшифровкой занимаются майнеры, выполняя сложные вычисления с помощью мощного оборудования. Цель этих вычислений – найти криптографическую подпись к блоку, то есть хеш. За удачно выполненную работу майнер получает вознаграждение – криптовалюту.

Алгоритм консенсуса

Алгоритм консенсуса регулирует работу блокчейна, контролируя кто и как подтверждает транзакции, добавляет блоки и т.д. Простыми словами это Конституция и правовой кодекс блокчейна.

Существует десять алгоритмов:

1. Proof-of-Work (PoW) первый и один из самых успешных алгоритмов консенсуса работающий в Биткоине и Эфириуме, Монеро, Лайткоине, ZCash и т.д. Транзакции подтверждаются сложными математическими вычислениями, которые с ростом сети становятся ещё сложнее и требуют более мощного оборудования. У этого алгоритма множество недостатков. Он энергозатратный и подвергает риску децентрализацию (угроза атаки 51%).
2. Proof-of-Stake (PoS). Проект, использующий данный алгоритм – PeerCoin, запустили в 2012 году. Он решает главную проблему своего предшественника – высокие энергозатраты. Транзакции подтверждают валидаторы, а блок создает старый узел (бумажник) с большим балансом. Но узлы не получают вознаграждение за формирование блока, плату перечисляют валидаторам. На этом алгоритме работают Peercoin и Decred. Есть информация, что вскоре на него перейдет Ethereum.
3. Delegated proof-of-stake (DPoS). Этот алгоритм разработал Дэниел Лаример в 2014 году, как разновидность Proof-Of-Stake. Его особенность в том что формированием блоков занимаются выбранные представители. Их выбирают владельцы кошельков. Избранные пользователи входят в «совет». Если они не выполняют свою работу, их могут исключить, чтобы сохранить устойчивость сети. DPoS только частично децентрализованный. Используется на Steemit, EOS и BitShares.
4. Leased Proof-of-Stake (LPoS) – вариация PoS, но пока используется блокчейн этого типа только на платформе Waves. Его особенность в том, что любой пользователь может передавать свой баланс валидаторам, а они будут делиться с ним полученной прибылью. То есть, криптовалюту можно получить даже не занимаясь майнингом.
5. BFT или Стратегия Византийских Генералов была разработана ещё в 1982 году Л. Лэмпортом, Р. Шостаком, М. Писом. «Генералами» здесь называют валидаторов, которые совершают быстрые транзакции. Реализован в Ripple и Stellar, но только в первом случае валидаторы выбираются фондом компании, а во втором шанс стать валидатором есть у каждого. BFT-блокчейн надежнее защищен от атак извне, но атаковать систему могут сами пользователи. Среди преимуществ BFT — высокая масштабируемость и возможность работать с недорогими транзакциями, но при этом блокчейн частично централизован.
6. Proof-of-Capacity (PoC) решает сразу две проблемы самых популярных алгоритмов -PoW (высокие требования к мощности и энергозатратам) и PoS (накопление криптовалюты, а не её использование). Ноды в сети могут добывать криптовалюту, используя свободное место на жестком диске. Чем больше места на жестком диске, тем выше возможности для майнинга. Дорогостоящее оборудование не нужно, можно использовать любой жесткий диск. Алгоритм реализован на Burstcoin и SpaceMint.
7. Proof-of-Importance (PoI). Модификация PoS. Значимость пользователей определяется количеством монет на кошельке и активностью в сети (количеством транзакций). Алгоритм платформы NEM.
8. Proof-of-Activity (PoA). Разработали в 2014 г. как альтернативу PoW для Биткоина. Авторы хотели соединить PoW и PoS чтобы защитить сеть от DoS-атак и угрозы 51% attack. На этом алгоритме работают Decred и Enecuum.
9. Proof-of-Authority (PoAuthority). Майнинг в сети не предусмотрен. Все операции выполняются автоматически, используя вычислительные мощности валидаторов. Узлы равны между собой, но обладают авторитетностью от 0 до 100%. Минусы алгоритма в его сложности и частичной централизованности. Используется в криптовалюте VeChain и тестовой сети Kovan.
10. Proof-of-Burn (PoB). Особенность этого алгоритма в наличии burn address – кошелька, где крипта сжигается. Чем больше монет будет сожжено пользователем, тем больше шансов того, что ему поручат подтвердить блок. Технология рассчитана на то, что майнеры будут заинтересованы в незначительном сжигании монет, чтобы получить заработок подтверждая блоки. Блокчейн не требует больших затрат на обслуживание. Как работает этот принцип можно увидеть на примере Slimcoin.

Ни один из перечисленных алгоритмов не идеальный, но многие команды пытается разработать новый, оригинальный алгоритм, потому возможно вскоре список расширится.

Преимущества и недостатки

Система Блокчейн является более перспективной по сравнению другими схемами совершения электронных платежей или хранения данных. Но это не исключает и недостатков сети.

Преимущества

Среди достоинств блокчейна выделяют:

1. Децентрализация. Блокчейн не имеет общего сервера, а вся информация хранится на компьютерах участников системы. Это осложняет взлом и позволяет блокчейну обрести независимость от центрального регулятора.
2. Прозрачность. Блоки находятся в открытом доступе, позволяя отследить путь транзакции, но кодируя информацию об участниках.
3. Конфиденциальность. Информация зашифрована, потому несмотря на отслеживаемость транзакций, выяснить кто отправитель или получатель невозможно без специального ключа доступа.
4. Равноправие. В блокчейне у всех равные права.
5. Безопасность. Внедрить несанкционированные изменения в блокчейн невозможно. Система их отклонит из-за несоответствия с предыдущей копией. Изменения вносятся только при наличии кода, подтвержденного системой.
6. Схема передачи средств без посредников. Транзакции занимают мало времени, особенно если речь о межконтинентальных переводах, ранее длящихся дни или недели.
7. Невысокие комиссии или их отсутствие. Хотя у Биткоина было время, когда комиссия за транзакции выросла настолько, что пользователи начали жаловаться. У большинства других криптовалют таких сложностей никогда не возникало.

Пользователь может отправить деньги, информацию и т.п., зная, что перевод займет несколько минут и никто его не заблокирует. Получатель уверен что перевод не похитят или не отзовут и может отследить транзакцию. Это быстро, доступно и удобно. Плательщику и получателю не нужно быть знакомыми друг с другом чтобы решить вопрос доверия – система не допустит обмана.

Недостатки

Несмотря на преимущества технологии блокчейн, она во многом далека от идеала:

1. В случае перегруженности блокчейна скорость переводов становится низкой, а комиссии возрастают. Подобная ситуация наблюдалась в сети Биткоин зимой 2017-18 гг., когда транзакции выполнялись в среднем 5 часов.
2. Возрастающая энергозатратность и масштабируемость. Популярные блокчейн-сети для поддержки работы нуждаются в огромных мощностях, которые всё сложнее предоставлять.
3. Высокие расходы на электричество при майнинге и перегруженность электрических сетей.
4. Нераспространенность. Несмотря на популярность Blockchain, технология не внедрена глобально.
5. Во многих странах у блокчейна нет нормативного статуса. Есть риск, что после принятия закона о регулировании криптовалютной отрасли, большинство активных пользователей блокчейна окажутся преступниками.
6. Использование блокчейна помогает экономить, но создать блокчейн платформу и внедрить её в медицинскую или любую другую отрасль пока слишком дорого.

У технологии есть недостатки, но они не катастрофические. Специалисты уже трудятся над их решением.

Проекты на основе блокчейн

В мире много проектов, в основе которых лежит блокчейн. Разработчики внедряли свои идеи в разные отрасли. Правда, пока эти проекты нельзя назвать массовыми. Среди самых популярных блокчейн-стартапов выделяются наработки Microsoft, Samsung и IBM.

Блокчейн Microsoft

Майкрософт использует Azure Blockchain as a Service (BaaS), на базе которого уже запущены разнообразные блокчейн разработки:

1. В марте 2017 экофонд «Русский углерод» и Aera Group, на базе блокчейна DAO IPCI, разработанного в облаке BaaS, совершили сделку по передаче углеродных частиц.
2. Компании Maersk, Microsoft и другие разработали блокчейн-продукт, повышающий уровень безопасности морских грузоперевозок.
3. Онлайн-турагентство Webjet создало решение на блокчейне, оптимизирующее бронирование и оплату поездок.
4. Bank Hapoalim (Израиль) благодаря блокчейну Microsoft оптимизировал работу с документами клиентов, информация о которых обновляется без их личного присутствия.

Azure BaaS активно эксплуатируется в Monetary Authority of Singapore (MAS). Это центральный банк Сингапура, использующий программное обеспечение для децентрализованных межбанковских платежей.

Блокчейн IBM

Компания IBM активно изучает возможности блокчейна. Руководство фирмы наняло более 1,5 тысячи специалистов, занимающихся блокчейн-технологиями. Благодаря их профессионализму, в марте 2018 компания анонсировала выход четырех сотен проектов на базе блокчейна. Многие из них очень интересны:

1. «Умный» страховой договор, разрабатываемый совместно с AIG.
2. Платформа, которая помогает контролировать цепочку поставок и качество продуктов питания. Используется в Nestlé, Walmart, Kroger и других продуктовых сетях.
3. Система идентификации, ускоряющая распознавание личности клиента при открытии банковского счета, а также при оплате коммуналки, получении водительских прав и т.п.

Проекты затрагивают самые разные сферы: от финансирования до здравоохранения.

Блокчейн Samsung

В апреле 2018 южнокорейская компания Samsung Electronics представила блокчейн-систему, которая предназначена для управления масштабной сетью поставок промышленного гиганта.
С помощью блокчейна руководство Samsung планирует сэкономить не один миллиард долларов, сократив расходы грузоперевозок на 20% по сравнению с прошлогодними результатами.

Разработкой блокчейна занималась дочерняя компания Samsung — Samsung SDS.

Вице-президент компании Сонг Кванг-ву заявил, что благодаря применению блокчейна, они планируют сократить время и повысить эффективность доставки продукции конечным потребителям.

Практическая польза и сферы применения

Согласно результатам опроса IBM, четверть компаний в мире готовы использовать блокчейн прямо сейчас. Учитывая сегодняшние темпы, эксперты утверждают, что глобальное внедрение произойдет через 7-10 лет. Пока активнее всего блокчейн эксплуатируют в финансовой отрасли, оптимизируя три главные банковские функции:

• регистрацию сделок;
• заключение контрактов;
• идентификацию пользователей.

Блокчейн избавит от лишних операционных расходов при денежных переводах, но это не значит, что практическое применение технологии ограничено одной отраслью. Блокчейн можно использовать как хранилище для любого компьютерного кода:

1. Выборы. Блокчейн облегчит систему голосования и ускорит подсчет голосов. Также он позволит избежать подтасовки результатов, описывая кто, когда и за кого голосовал.
2. Недвижимость. Блокчейн-реестр упростит переход права собственности, поможет осуществлять надежные денежные переводы или составлять договор при сделках купли/продажи.
3. Музыкальное искусство. Благодаря блокчейн-проекту Bittunes исполнители могут выставлять свои композиции, сохраняя права на них. Это поможет продвигать музыкантов и получать справедливое вознаграждение за их музыку.
4. Медицина. Благодаря блокчейну врачи смогут получать доступ к общему реестру пациентов со всего мира.
5. Страхование. В Китае с помощью новой технологии хотят улучшить работу Национального фонда соцстрахования.
6. Авторское и патентное право. Определение авторских прав происходит с помощью платформы Ascribe. В его реестре применяются зашифрованные идентификаторы для работ художников, музыкантов, изобретателей, писателей и т.д.
7. Закупки. Исчезнут теневые схемы, так как все операции будут зафиксированы в общедоступном блокчейн-реестре. В нем платежи осуществляются автоматически, как и отчисления в налоговую, что поможет избежать махинаций.
8. Документооборот. Планируется создать общедоступный регистр, где все документы будут иметь электронную подпись. Попав в него, документ станет практически не подделываемым, что исключит большинство махинаций с бумагами.
9. Логистика. Блокчейн удешевит и упростит доставку, устранив большинство посредников. Станет сложнее продавать подделки, поскольку в блокчейне будет подробное описание пути, сделанного товаром.
10. Благотворительность. Блокчейн-платформа GiveTrack открывает информацию о пожертвованиях сделанных в фонд и позволяет проследить на что деньги были потрачены.

Блокчейн – универсальная разработка, способная охватить все стороны жизни человека. Её уже частично используют в сфере продаж, кредитовании, сельском хозяйстве, промышленности и не только.

Перспективы

За менее чем 10 лет блокчейн сумел пройти путь от малоизвестной техно-новинки до активно внедряемого инструмента.

Европарламент планирует использовать блокчейн для создания системы голосования, защищенной от фальсификации данных. Банки и крупные международные компании используют блокчейн в своей работе. Это удешевляет и упрощает многие виды деятельности, в частности, идентификацию личности, выполнение финансовых операций, обмен информацией и т.п.

Блокчейн может полностью или частично избавить финансовую отрасль от централизованности, делегировав себе банковские функции. В результате эффективность и качество услуг повысится.

У технологии блокчейн есть противники, ведь она пока далека от идеала. Но разработки продолжаются, даря пользователям новые интересные стартапы.