Что такое блокчейн?

Блокчейн — это инновационная технология. Блокчейн (англ. blockchain, изначально block chain — цепь из блоков) представляет из себя открытую и децентрализованную базу данных, которая записывает и хранит информацию о транзакциях и событиях в виде цепочки блоков. Каждый блок содержит набор транзакций, а также хэш предыдущего блока, что обеспечивает целостность и непрерывность цепочки.

Пользователи вводят информацию в этой базе данных, которая записана в блоках. Каждый блок представляет собой небольшой репозиторий транзакционных историй. Как только пользователи генерируют достаточное количество блоков, они собираются в цепочку. Большое количество цепей образуют экосистему, которую практически невозможно взломать.

Основная цель сети заключается в проведении прозрачных сделок. Блокчейн уже нашел применение во многих сферах социальной и экономической жизни.
Чтобы понять суть технологии блокчейна, сначала необходимо объяснить значение этого слова. Термин блокчейн образован от двух слов: «блок» и «цепочка», его также можно назвать «цепочкой блоков».

Из чего состоит блокчейн и как он работает?

Чтобы понять, почему он так называется, нужно понять, из чего он сделан и как он работает.
Каждая цепочка блоков состоит из большого количества блоков, которые объединены в многочисленные цифровые цепочки. Из чего сделаны блоки? Блоки содержат фрагменты информации обо всех транзакциях, контрактах или сделках, совершенных в сети.

Цепочки ДНК и блокчейн

Структура ДНК очень похожа на структуру блокчейна. Все блоки информации связаны в цепочки, которые образуют огромную базу данных. Блокчейн может содержать не только информацию о финансовых транзакциях, но также цифровые копии документов о правах собственности, различные формы контента и даже различные виды реестров.
Блоки формируются за определенный промежуток времени, необходимый для сбора необходимого количества информации и проведения сложных алгоритмических вычислений. Как только эти процессы завершены, блок добавляется в цепочку. Таким образом, вся сеть блоков называется блокчейном.

С чем можно сравнить блокчейн?

Blockchain часто характеризуются как распределенная книга, термин, который может ввести многих в заблуждение. Подробнее:
Представим цифровую бухгалтерскую книгу, где бухгалтер ведет учет всех операций. По сути, блокчейн — это большая бухгалтерская книга, состоящая из небольших блоков информации. Каждая строка в бухгалтерской книге является аналогом блока, а каждую страницу можно сравнить с цепочкой блоков. Как только страница книги заполняется информацией, бухгалтер, который в нашем случае представлен в виде набора криптографических алгоритмов, переворачивает страницы — завершает формирование блока.

Как работает блокчейн?

Вы не можете просто взять ластик и стереть информацию из блокчейна, как вы могли бы сделать с обычной бухгалтерской книгой, или нажать несколько кнопок и удалить ненужные данные с компьютера. Вы не можете вырвать страницу и даже немного изменить ее.

Как только часть данных попадает в цепочку блоков, она остается там навсегда. Никто не сможет удалить информацию или даже добавить одну букву после того, как она помещена в блок. Эта особенность блокчейна называется неизменяемостью или невозможностью изменить хранящуюся информацию. Это является важной характеристикой блокчейна, потому что делает эту технологию очень безопасной для хранения данных, а также позволяет развивать доверие к информации со стороны всех участников сети.

Почему взлом невозможен?

Если мы можем доверять информации, записанной в блоках, то следующий вопрос — можем ли мы доверять системе, в которой хранится информация? Мы часто слышим о том, как хакеры крадут ценную информацию даже из самых надежных хранилищ данных, контролируемых огромными корпорациями или правительствами. Почему они не могут сделать то же самое с блокчейном?

Причина, по которой блокчейн намного более безопасен, чем обычные серверы хранения данных, заключается в том, что он был разработан как распределенная бухгалтерская книга. Поскольку мы уже выяснили, что означает термин «бухгалтерская книга», давайте разберемся со вторым критическим термином.
«Распределенный» означает, что контроль над блокчейном, а также за информацией, хранящейся там, не сосредоточен в руках одного объекта, а распределяется между всеми участниками (компьютерами) в сети. Другими словами, в блокчейне нет центрального сервера. Каждый компьютер (также называемый узлом) выполняет роль небольшого независимого сервера, который поддерживает функциональные возможности всей сети. Тот же принцип применяется к информации, хранящейся в блоках: она дублируется столько раз, сколько компьютеров находится в блокчейне, а копии распределяются среди всех пользователей — поэтому она называется распределенной бухгалтерской книгой.

Поэтому, если кто-то захочет взломать блокчейн, он будет вынужден одновременно взломать тысячи, если не миллионы серверов. Такой акт киберпреступности потребовал бы огромных вычислительных мощностей.

Расходы на такой взлом превысили бы финансовые и информационные выгоды от этой атаки во много раз. Распределенная функция в конечном итоге делает блокчейн одной из самых безопасных технологий в мире на сегодняшний день.

Полное доверие и отсутствие вмешательства со стороны третьих лиц

Последняя, но не менее важная особенность блокчейна состоит в том, что это изобретение позволяет полностью исключить необходимость доверенных посредников для подтверждения и выполнения транзакций. Доверенными посредниками являются банки, правительства, юристы и т. д. По сути, это может быть любое физическое или юридическое лицо, которое выполняет функцию подтверждения финансовой операции или какой-либо другой деятельности и взимает комиссию за свои услуги. Когда дело доходит до блокчейна, транзакции всегда происходят на основе одноранговой связи, что означает, что, если вы хотите перевести определенную сумму денег другому лицу, она будет отправлена непосредственно получателю без необходимости подтверждения из банка. Кроме того, транзакции выполняются намного быстрее, от нескольких секунд до нескольких минут, в зависимости от загрузки сети. Все операции с блокчейном полностью прозрачны — каждый может видеть информацию о них, но никто не может вмешиваться в их ход.

Преимущества и недостатки технологии блокчейн

Это новая и революционная технологическая концепция, поэтому ею начинают заниматься больше технических специалистов.
Но у нее есть свои преимущества и недостатки.

Преимущества:

1.  Это децентрализованная система
   Да, в большинстве случаев блокчейн — это децентрализованная система, что означает, что никакой центральный орган не может взять под контроль эту систему.
   Основное значение блокчейна заключается в том, что он позволяет напрямую использовать базу данных без центрального администратора. Что может снизить стоимость найма опытных людей для предотвращения или прекращения атак на систему с помощью криптографии.
2.  Прозрачность
   Любые данные в блокчейне могут быть доступны для просмотра любому человеку, также, если в цепочку были внесены какие-либо изменения, эти изменения также будут доступны для публичного просмотра.
   Вот почему blockchain используется в криптовалютах, потому что в криптовалюте каждая транзакция записывается и показывается широкой публике.
3.  Безопасность
   Да, он более безопасен для хранения данных, чем любые другие сторонние системы, потому что блокчейн использует криптографию и копии всего блокчейна, т.е. всябаза, хранится одновременно во многих местах.
4.  Скорость и экономичность
   Если вы использовали какие-либо трансграничные транзакции и / или между банками, это может занять несколько дней и быть довольно дорогой услугой.
   Но в случае транзакций криптовалюты на основе цепочки блоков вы можете отправлять деньги в любую точку мира, потому что цепочка блоков децентрализована и не требует лишней волокиты.
   Транзакции блокчейна быстрее, чем международные банковские операции. Они также дешевле, но ни в коем случае не бесплатны.
5.  Неизменность
   Если вы записываете какие-либо данные в цепочку блоков, эти данные не так просто изменить.
   Другими словами, вы не можете вернуться к транзакции прошлой недели и изменить блок, в котором она содержится. Конечно, если постараться это возможно, но тогда вы бы изменили каждый отдельный блок — и каждую отдельную транзакцию в каждом блоке — которая идет после измененной транзакции. Что бы там ни было, эта сделка должна остаться в системе.
6.  Блокчейн может записывать исторические и текущие записи в одном месте
   Вы знаете, размер биткоина более чем 200 ГБ! Это означает, что все текущие и исторические транзакции надежно записаны в блокчейне, а блокчейну биткоинов уже десять лет! Вы можете вернуться и посмотреть на первые блоки Сатоши Накамото, чтобы увидеть, где и как все началось.
   В отличие от обычных баз данных, блокчейны содержат каждый отдельный блок информации, с начала времени до нескольких минут назад.
   Вот почему Blockchain очень полезен для хранения огромных записей и управления ими.
7.  Нет задержек
   Поскольку блокчейн не размещен на одном компьютере или сервере, он размещен везде, каждый узел подключен к сети из разных мест, поэтому блокчейн не сталкивается с проблемой задержек.
8.  Контроль
   В блокчейне вы можете видеть все данные и контролировать всю их информацию и транзакции. Это как интернет-демократия от людей, для людей.
   Пользователь блокчейна — король, здесь никакой центральный орган не может прервать систему.

Недостатки блокчейн:

1.  Сложность
   Блокчейн не так прост, как кажется, неопытные люди или люди старшего поколения могут легко не понять эту технологию.
   Узлы, криптография, майнинг эти термины в некоторой степени понятны, но невозможно получить заслуживающий доверия сервис без полного понимания.
2.  Размер блокчейна
   Как упоминалось выше, блокчейн-биткоин занимает более 200 ГБ, но каждый день, когда происходят новые транзакции, данные записываются в блокчейн, а он растет каждую секунду и становится все больше и больше.
   Второй известный криптовалютный блокчейн Etherium имеет размер более 1 ТБ. Поэтому критически важны крупные публичные реализации Blockchain.
3.  Нужно больше ресурсов
   Сеть блокчейнов требует достаточно узлов для работы их сети, но новый блокчейн сталкивается с проблемой отсутствия количества узлов, чтобы облегчить широкое использование, а они нуждаются в большем вознаграждении за свое участие в сети.
   Кроме того, узлы отдают свое время и энергию сети для эффективной работы, поэтому они ожидают высокой отдачи, следовательно, любой новой сети с цепочкой блоков требуется больше начальных ресурсов, чтобы облегчить работу узлов и позаботиться о других мерах безопасности.
4.  Человеческий фактор
   Вы уже знаете, что блокчейн является неизменным, поэтому информация, поступающая в базу данных, должна быть на 100% достоверной и правильной, если с данными происходит какая-либо ошибка, ее нельзя изменить.
   Кроме того, если закрытый ключ потерян, то получить доступ к сети практически невозможно. Поэтому эта технология требует больше точности чем любая другая.

Выше приведены некоторые недостатки технологии Blockchain, но, тем не менее, существуют проблемы кибербезопасности, которые необходимо решить, прежде чем широкая общественность доверит свои данные решениям Blockchain.

Типы блокчейнов

Создатель Эфириум, Виталий Бутерин выделил три основных типа блокчейна:

• Публичный блокчейн,
• Частный блокчейн
• Блокчейн консорциума.

Публичный блокчейн

Публичные цепочки блоков просто открыты для публики. Любой желающий может стать пользователем сети и принять участие в основных видах деятельности. Их иногда называют «неразрешенными» блокчейнами, потому что никто не предоставляет полномочия кому-либо другому взаимодействовать с протоколом.
Но открытость и общедоступность не означает, что пользователи менее защищены, чем частные цепочки блоков. На самом деле, все наоборот. То, что на самом деле публично, не является какой-либо идентифицирующей информацией о пользователе. Для просмотра доступна только информация о транзакции, например, номер кошелька, дата и сумма.

На публичных протоколах цепочки блоков, таких как биткоин, у вас децентрализованная сеть. Под децентрализованным подразумевается, что компьютеры, на которых работает сеть, распределены между многими узлами. Фактическое количество узлов на самом деле недоступно, потому что есть некоторые узлы закрытого порта, которые не могут быть проверены и подсчитаны. Но любой может присоединиться к цепи биткоина, независимо от географического положения, уровня дохода или возраста.

Почему публичные цепочки блоков безопасны?

Одна из главных причин того, что публичные цепочки блоков более безопасны, заключается в том, что регистр, содержащий всю информацию о транзакциях, может быть загружен каждым узлом. Это еще более затрудняет взлом сети, поскольку вы ориентируетесь не только на один сайт, а на сотни или тысячи.
Кроме того, публичные цепочки блоков являются неизменными. Это означает, что они не могут быть изменены без изменения всей записи цепочки блоков всех транзакций. Публичные цепочки блоков, такие как биткоины, используют модель стимулирования, которая, как правило, побуждает пользователей быть добросовестными участниками сети.

Публичные блокчейны могут стать жертвами взлома, но шансы очень малы, потому что, как и в случае с биткоинами, взлом его будет требовать чрезвычайно много времени и ресурсов.

Особенность публичного блокчейна

Выделяющаяся особенность — это одноранговая природа публичных сетей блокчейнов. Пользователь из одной страны может совершать сделки в любое время дня и ночи, напрямую с другим пользователем в другой стране с большой скоростью и с минимальными затратами. Это та финансовая свобода, которую допускают публичные цепочки блоков.

Пример использования публичного блокчейна

Биткоин, вероятно, лучший пример открытой, публичной блокчейн. Любой может запустить узел с некоторым оборудованием, электричеством и небольшим количеством технических знаний. Транзакции в цепочке открыты для публики в проводнике блоков. Механизм консенсуса обеспечивает бесперебойную работу сети децентрализованным образом.

Частный блокчейн

В то время как публичные цепочки предлагают прозрачность, неизменность, глобальную доступность, а также распределенную сеть, частные блокчейны — это «лошади» другого цвета. Они больше ориентированы на внутренний аудит с некоторым уровнем криптографии для предприятия. Поэтому частным предприятиям может потребоваться закрытая цепочка блоков, где они могут разрешить доступ только тем пользователям, которых они проверяют.

Центральный орган (предприятие или другая организация) отвечает за написание и проверку транзакций, а также за определение того, кто может читать транзакции. Эта же сущность решает, какие есть права на добычу полезных ископаемых, а также может переопределять или иным образом изменять записи в регистре блокчейна. Это резко контрастирует с сетью биткоин, где данные не могут быть изменены или удалены.

Почему частные блокчейны централизованы

Закрытые блокчейны функционируют в закрытой бухгалтерской книге, которая использует криптографию для ее защиты. У всех пользователей нет возможности запустить узел, как с биткоинами. Вместо этого определенные действия выделяются как различные «разрешения», и только определенные участники имеют эти разрешения. Это имеет смысл в крупном бизнесе, который хочет повысить эффективность, не публикуя свои блокчейны и транзакции.
Этот тип системы позволяет компаниям добавлять ограничения, которые они считают необходимыми, чтобы они могли полностью контролировать все действия в сети.

• Доступ — кто может получить доступ к блокчейну для чтения и записи транзакций?
• Видимость — когда транслируются транзакции, кому они идут?
• Хранение — как они будут хранить данные?
• Выполнение — у кого есть разрешение начать процесс, остановить или перезапустить его?

Этот тип блокчейна, также называется «разрешенный». Это связано с тем, что центральный орган (т. е. владелец бизнеса) предоставляет разрешения пользователям сети. Никто за пределами сети не может получить доступ к блокчейну.
Члены частной сети цепочки блоков известны друг другу, но детали транзакции являются частными. Противоположность публичному блокчейну. В общем, частный блокчейн предлагает более эффективные и быстрые транзакции для частных предприятий, но безопасность не так сильна, как в случае с публичным блокчейном.

Алгоритм консенсуса

Консенсус по частным цепочкам блоков обычно происходит через одну или несколько избранных. Таким образом, несмотря на уровень криптографической безопасности, консенсус далек от распределенной модели и, следовательно, может привести к манипуляциям.

Использование  Hyperledger Fabric

Hyperledger Fabric от IBM — это частный блокчейн, который предприятия могут развернуть в собственной частной сети. Как только пользователи в этом типе частной цепочки блоков получают приглашение в сеть, они могут участвовать в сети в соответствии с разрешениями, которые им предоставляет центральный орган. Участники сети участвуют в частной цепочке блоков в несколько децентрализованной форме. Но даже с установленными авторитетными узлами центральная власть находится под полным контролем.

В качестве одного из примеров частного предприятия, использующего Hyperledge Fabric, Walmart установил партнерские отношения с IBM, чтобы использовать этот блокчейн для отслеживания продуктов питания из исходного источника вплоть до полки. В случаях отзыва продуктов питания этот тип блокчейна может помочь ритейлерам быстро определить источник рассматриваемой пищи.

Таким образом, с глобальной цепочкой поставок продуктов питания, все люди, которые участвуют в этом частном блокчейне — от фермеров до дистрибьюторов, от розничных продавцов до потребителей — могли бы получить доступ к данным о происхождении и текущей информации их продуктов питания.

Блокчейн консорциума

Блокчейн консорциума является полупубличным. Это система, которая управляется определенными предварительно выбранными узлами. Это что-то вроде гибрида между публичным и частным блокчейном.

Как и частный блокчейн, сеть централизована с одной точкой отказа в случае взлома. Но блокчейн консорциума использует большую степень криптографии для реализации улучшенной проверки и безопасности. Контроль осуществляется не одним центральным органом, а несколькими, которых утвердил пользователь.
Блокчейн консорциума действительно содержит некоторые из тех же криптографических функций, что и общедоступные аналоги, но они обеспечивают гораздо больший контроль из централизованного источника нескольких узлов.

Алгоритм консенсуса

В блокчейне консорциума видно сочетание централизации и децентрализации. Это в основном дает возможность определенному количеству узлов, которые должны выйти из каждой транзакции для проверки. Таким образом, хотя контроль не является полностью централизованным, он также не полностью воплощает децентрализацию. Блокчейн консорциума в основном состоит из определенного количества узлов, которые предварительно одобрены сетью.
Обеспечивая повышенную эффективность и конфиденциальность транзакций, блокчейн консорциума имитирует преимущества частного блокчейна.

Применение блокчейна

• Финансовые услуги
• Умная собственность
• Интернет вещей
• Смарт контракты

Финансовые услуги

Традиционные системы подвержены ошибкам и медлительности. Посредники часто необходимы для осуществления процесса и разрешения конфликтов. Естественно, это стресс, время и деньги. В отличие от этого, пользователи считают блокчейн более дешевым, прозрачным и эффективным. Неудивительно, что все большее число финансовых организаций используют эту систему для внедрения инноваций, к примеру, умные облигации и контракты. Первый автоматически выплачивает держателям облигаций свои купоны, когда выполняются определенные заранее запрограммированные условия. Последние являются цифровыми контрактами, которые исполняются и поддерживаются самостоятельно, опять же, когда выполняются условия.

Примеры применения в финансовом секторе:

1. Управление активами: обработка и расчеты
   Традиционные торговые процессы в управлении активами (где стороны торгуют и управляют активами) могут быть дорогостоящими и рискованными, особенно когда речь идет о трансграничных сделках. Каждая сторона в процессе, такая как брокер, хранитель или управляющий расчетом, ведет свои собственные записи, которые создают существенную неэффективность и возможность возникновения ошибки. Регистр блокчейна уменьшает количество ошибок за счет шифрования записей. В то же время технология упрощает процесс, устраняя необходимость в посредниках.
2. Платежи: трансграничные платежи
   Глобальный платежный сектор подвержен ошибкам, дорог и открыт для отмывания денег. Блокчейн уже предлагает решения для таких мировых компаний, как Abra, Align Commerce и Bitspark, которые предлагают комплексные услуги денежных переводов на основе цепочки. В 2004 году Сантандер стал одним из первых банков, который включил блокчейн в приложение для платежей, позволяя клиентам осуществлять международные платежи 24 часа в сутки, одновременно выполняя расчеты на следующий день.

Умная собственность

В интеллектуальные технологии могут быть встроены материальные или нематериальные активы, такие как автомобили, дома или кухонные плиты, с одной стороны, или патенты, права собственности или акции компаний, с другой. Такая регистрация может храниться в блокчейне вместе с деталями договора других лиц, которым разрешено владение этим имуществом. Смарт-ключи могут быть использованы для облегчения доступа к разрешенной стороне. Книга хранит и разрешает обмен этими смарт-ключами после проверки договора.

Децентрализованный регистр также становится системой регистрации и управления правами собственности, а также позволяет дублировать смарт-контракты в случае потери записей или смарт-ключа.
Создание интеллектуальной собственности снижает риски мошенничества и сомнительных деловых ситуаций. В то же время это повышает доверие и эффективность.

Примеры применения:

Автомобиль / смартфон
Ваш автомобильный ключ, например, может быть оснащен иммобилайзером, где автомобиль может быть активирован только после того, как вы нажмете правильный протокол на ключе. Ваш смартфон тоже будет работать только после ввода правильного PIN-кода. Оба работают над криптографией, чтобы защитить вашу собственность.

Проблема с примитивными формами интеллектуальной собственности заключается в том, что ключ обычно хранится в физическом объекте, таком как автомобильный ключ или SIM-карта, и его нелегко передать или скопировать. Регистр блокчейнов решает эту проблему, позволяя майнерам блокчейнов заменять и реплицировать утерянный протокол.

Блокчейн-Интернет вещей

Любой материальный объект — это «вещь». Он становится Интернетом вещей, когда у него есть выключатель, который соединяет его с Интернетом и друг с другом. Будучи подключенным к компьютерной сети, объект, такой как автомобиль, становится не просто объектом. Теперь это люди-люди, люди-вещи и вещи-вещи. Аналитическая компания Gartner говорит, что к 2022 году будет подключено более 26 миллиардов устройств.

Как Интернет вещей влияет на вас? Ваш принтер может автоматически заказывать картриджи у Ozon, когда они закончатся. Ваш будильник изменит время приготовления кофе, а ваша духовка произведет безупречно приготовленную индейку на Новый год. Это всего лишь несколько примеров. В более широком масштабе города и правительства могут использовать Интернет вещей для создания более чистой окружающей среды, более эффективного использования энергии и так называемых «умных городов» для улучшения нашей жизни.

Пример:
Умные устройства
Умное устройство — это устройство, которое подключается к Интернету и дает вам больше информации и контроля, чем раньше. Например, код, подключенный к вашему устройству, может быть связан с Интернетом и отправлять вам уведомления. Эти оповещения поддерживают ваши приборы в хорошем состоянии, они экономят ваши деньги в отношении энергоэффективности и помогают вам контролировать ваши устройства, когда вы находитесь вдали от дома. Шифрование этих устройств на блокчейне защищает вашу собственность и обеспечивает возможность переноса.

Смарт Контракты

Интеллектуальные контракты — это цифровые контракты, в которые встроен код if-this-that-that (IFTTT), который обеспечивает их выполнение. В реальной жизни посредник гарантирует, что все стороны выполнят условия. Блокчейн не только отказывается от необходимости в третей стороне, но также гарантирует, что все участники системы знают детали контракта и что договорные условия выполняются автоматически после выполнения ряда условий.

Примеры применения смарт-контрактов Blockchain:

1. Здравоохранение
   Личные медицинские записи могут быть закодированы и сохранены в блокчейне с закрытым ключом, который предоставит доступ только определенным лицам. Эту же стратегию можно использовать для обеспечения того, чтобы исследования проводились в соответствии с национальным законодательством и локальными нормативно-правовыми актами. Квитанции об операциях могут храниться в блокчейне и автоматически отправляться страховым компаниям в качестве подтверждения доставки. Блокчейн также может быть использован для общего управления здравоохранением, такого как надзор за лекарственными средствами, соблюдение нормативных требований, результаты тестирования и управление медицинскими расходными материалами.
2. Блокчейн-музыка
   Ключевые проблемы в музыкальной индустрии — права собственности, распределение роялти и прозрачность. Индустрия цифровой музыки фокусируется на монетизации продукции, в то время как права собственности часто упускаются из виду. Технология блокчейна и смарт-контрактов может обойти эту проблему, создав полную и точную децентрализованную базу данных о правах на музыку. В то же время, она обеспечивает прозрачную передачу авторских гонораров и распределения в реальном времени всем, кто связан с лейблами. Участникам будет выплачиваться цифровая валюта в соответствии с указанными условиями контракта.
3. Блокчейн-правительство
   В США, на выборах 2016 года демократы и республиканцы поставили под сомнение безопасность системы голосования. Партия зеленых призвала провести пересчет в Висконсине, Пенсильвании и Мичигане. Ученые говорят, что хакеры могут настроить электронную систему для манипулирования голосами. Блокчейн предотвратит это, поскольку голоса станут зашифрованными. Частные лица могут подтвердить, что их голоса были подсчитаны, и подтвердить, за кого они проголосовали. Кстати, система экономит деньги и для правительства.

Заключение

Несмотря на недостатки, технология блокчейна имеет некоторые уникальные преимущества, и она определенно является технологией будущего. Многие отрасли промышленности уже сталкиваются с преимуществами и недостатками систем блокчейнов. В ближайшие несколько лет предприятия и правительства, вероятно, будут экспериментировать с новыми приложениями, чтобы выяснить, где технология блокчейна приносит наибольшую пользу.