В последнее время многие из нас все чаще сталкиваются с таким понятием, как блокчейн. Это что за система? К сожалению, знают об этом далеко не все, хотя она имеет весьма перспективные шансы на развитие и внедрение в повседневную жизнь. Попробуем описать, что такое блокчейн, простыми словами. В довершение ко всему будет приведено несколько примеров использования новой технологии, а также рассмотрены преимущества и недостатки глобальной информационной структуры.

Блокчейн: это что такое?

Сама система появилась относительно недавно. Если пока не вникать в основные технические аспекты функционирования, технология блокчейн представляет собой четко структурированную базу данных с определенными правилами построения цепочек транзакций и доступа к информации, которая исключает кражу данных, мошенничество, нарушение имущественных прав и т. д.

Кроме того, при работе с ней задействованы всего две стороны, без привлечения посредников для проведения сделок любого типа. Если говорить о том, что такое блокчейн, простыми словами, технологию можно сравнить с неким прозрачным сейфом, скажем, из непробиваемого стекла, в который каждый зарегистрированный клиент (пользователь) может что-то положить. При этом все остальные видят, что именно туда кладется. А вот забрать что-то из сейфа можно только при наличии определенных прав доступа, грубо говоря, ключа, известного только тому, для кого он предназначен. Как уже понятно, взломать или разбить сейф нельзя. Но, на самом деле, это довольно примитивное сравнение.

В некотором смысле система блокчейн может быть представлена в виде некой глобальной книги, в которой математическими средствами описаны основные правила хранения и распределения информации, исключая к ней доступ извне даже на уровне зарегистрированных клиентов или администраторов. Нетрудно догадаться, что у этой системы нет какого-то одного управляющего как такового.

Как работает блокчейн?

Основным принципом функционирования новой технологии является прозрачность совершаемых операций с невозможностью их изменения лицами, не имеющими к ней санкционированного доступа. Родоначальницей считается система "Биткойн", в свое время созданная в виде саморегулирующейся криптовалюты, не требующей обслуживания финансовыми организациями или банками. Она использовала платформу блокчейн для учета транзакций любого типа. Похожим образом работает любой блокчейн-кошелек, например, та же система Qiwi.

Понять основные принципы функционирования глобальной базы данных можно на примере структуры ДНК. В ней имеется собственная цепочка блоков транзакций (сделок, платежей и т. д.). При этом после совершения и подтверждения любой транзакции (согласно установленным математическим правилам) в цепочку добавляется новый блок. И каждый такой блок, как и клетка ДНК, содержит информацию обо всей сети в целом. Таким образом, технология блокчейн изначально предопределяет невозможность добавления фальшивого блока или изъятия существующего, поскольку это сразу же будет видно во всей системе. Грубо говоря, нельзя в структуру добавить то, чего там быть не должно. При удалении блока система точно так же реагирует на изменение глобальной структуры. Вот и получается, что мошенничество, попытки несанкционированного вмешательства или то же пиратство исключены практически на все сто.

Основные сферы применения

На стадии своего появления технология блокчейн (от английского block chain) применялась исключительно для криптовалюты, а несколько позже была принята на вооружение некоторыми банковскими структурами.

Однако сегодня в своем развитии новая система проникает в нашу повседневную жизнь достаточно глубоко. Платформы для разработки бизнес-приложений на основе технологии блокчейн могут контролировать даже соблюдение авторских прав, отслеживание процессов производства того или иного товара на его соответствие заявленным стандартам, не говоря уже абсолютно обо всех финансовых операциях.

Основные платформы для построения бизнес-приложений

Среди наиболее продвинутых и часто используемых платформ, на основе которых могут создаваться программные продукты для бизнеса, можно отметить следующие:

• EmcSSH.
• EmcSSL.
• Emc InfoCard.
• EmcTTS.
• Emc DPO.
• Emc Atom.
• Emc DNS.

Рассмотрим каждую из них отдельно.

EmcSSH

С точки зрения платформы EmcSSH, являющейся дополнительным расширением технологии SSH для администрирования сетей, блокчейн - это некое специализированное хранилище публичных ключей (паролей) и списков пользователей, имеющих право на санкционированный доступ.

Например, пользователь сети имеет доступ к нескольким машинам. Для этого используется защищенный паролем секретный файл ключа, хранимый в блокчейне, что исключает проявление хакерских атак, называемых MIM («человек посередине»). Если же случилось невозможное - файл украден, то пользователь моментально может поменять его на новый или заблокировать доступ.

Такая методика наиболее эффективна в тех случаях, когда требуется управление большим количеством серверов, сетью банкоматов, удаленными компьютерными терминалами и т. д. Что самое интересное, такой глобальный контроль можно осуществлять независимо от географического местоположения, причем с той же простотой, что и при работе в обычной локальной сети.

EmcSSL

Эта платформа является расширением пользовательского протокола SSL. Для него блокчейн - это место хранения так называемых цифровых отпечатков сертификатов единичных юзеров или организаций.

При входе, например на сайт банка, и обмене информацией между пользователем и банковской интернет-системой авторизация юзера происходит именно на основе таких сертификатов, что делает невозможной кражу паролей, кодов или ключей третьими лицами. В случае утери клиентом сертификата процедура его восстановления упрощается достаточно сильно, хотя и имеет некоторые неудобства в плане накладываемых ограничений (услуга восстановления платная, а для самого процесса требуется достаточно много времени).

Emc InfoCard

В основе своей использует систему электронных визитных карточек, неразрывно связанных с пользовательскими сертификатами SSL. В отличие от последних, такие визитки удобны тем, что информацию, в них содержащуюся, можно изменять.

При входе на определенный интернет-ресурс, поддерживающий данную технологию (например, блокчейн-кошелек), авторизация происходит именно на основе виртуальной визитки, а информация из нее загружается автоматически. Удобство такой системы состоит в том, что при изменении данных в визитной карточке она меняется на всех ресурсах, где она зарегистрирована, одновременно и полностью в автоматическом режиме. Так что у пользователя отпадает всякая необходимость повторного заполнения регистрационных полей на огромном количестве сайтов вручную.

EmcTTS

Система TTS представляет собой средство фиксации размещаемых документов любого типа по времени с созданием отпечатка момента их публикации.

Такая технология незаменима в юридических вопросах, когда требуется доказать подлинность документа, контракта, патента или даже публикации авторских прав. По отпечатку времени можно совершенно просто проверить не только дату выдачи или опубликования, но и время с точностью до секунды. А в юриспруденции это иногда может сыграть ключевую роль.

Например, есть две компании, заключившие договор на предоставление каких-то услуг. Первая после подписания контракта сделала его публикацию с использованием технологии TTS. Вторая фирма об этом не знала, а спустя некоторое время начала самовольно вносить изменения в договор, сославшись на якобы утерянный собственный экземпляр, да еще и заявив, что некоторые пункты были прописаны в предлагаемой ею нынешней редакции. Нет ничего проще, чем доказать правоту первой компании по временному отпечатку публикации.

Emc DPO

Система DPO является еще одним ответвлением основной технологии, применяемым для доказательства прав на любое имущество в физическом или интеллектуальном выражении.

Проще говоря, на основе уникальных номеров или характеристик использование такой технологии и может подтвердить, например, право на владение автомобилем, домом или квартирой, земельным участком, программной разработкой и т. д. В равной степени можно использовать кадастровые номера, регистрационные свидетельства, серийные номера лицензий ПО, а в некоторых случаях, скажем, для недвижимости - место расположения и т. д. С такой системой и переоформление прав собственности производится очень просто. Достаточно в блокчейне произвести простейшую операцию по изменению данных. Как уже понятно, доступ к таким процессам могут получить только лица, имеющие на это право, а вмешательство извне исключается.

Emc Atom

Atom - система, предназначенная для заключения сделок между двумя сторонами без участия третьей или посредников.

Чтобы было понятно, в некоторых случаях при передаче прав собственности или заключении контрактов две стороны вынуждены обращаться к нотариусу, в юридическую контору, в банк и другие организации. В данной ситуации их участие не требуется. Регистрация в случае совершения сделки с имуществом, когда продавец получил деньги, а право собственности переоформлено на покупателя, и является подтверждением законности операции с предварительной проверкой права владения имуществом продавцом, а в дальнейшем - еще и с подтверждением права собственности нового владельца. Правда, использоваться такой подход может только в том случае, когда обе стороны доверяют друг другу безоговорочно.

Emc DNS

Наконец, еще одна платформа, представляющая собой альтернативную систему распределения доменных имен в сетях, препятствующая злоумышленникам, производящим атаки на DNS.

Считается, что с применением такой технологии любая распределенная сеть, завязанная на Интернете, становится практически неуязвимой.

Скоростные транзакции

Этот тип технологий предназначен для проведения микроплатежей с минимальными затратами и издержками. Такие расчеты могут иметь сверхмалые суммы (даже на доли копеек).

Поскольку все проводимые транзакции являются виртуальными, система позволяет снять всякие ограничения по быстродействию в так называемой метрике TPS, несмотря на то, что любой расчет имеет свою стоимость, выраженную либо в денежном эквиваленте, либо в потребляемых на его совершение ресурсах.

Преимущества и недостатки системы

Напоследок остается сказать, что у системы блокчейн преимущества выражены достаточно ярко. Самое главное в технологии - это безупречная надежность и, как утверждается, абсолютная безопасность. Несмотря на это, сегодня ведутся активные дебаты о целесообразности повсеместного внедрения такой технологии. Банкиры, к слову, не спешат ее использовать из-за низкой скорости работы, изначально зависящей от трафика, хотя и признают, что быстродействие имеет более низкий приоритет по сравнению с надежностью и защищенностью проводимых операций.

Зато любой потребитель с помощью технологии блокчейн может даже самостоятельно проверить качество покупаемого товара путем отслеживания всей цепочки производства и поставок, чтобы убедиться в том, что покупка действительно соответствует указанным стандартам.

Впрочем, говорить о глобальном внедрении этой технологии, появление которой, по мнению многих специалистов, сравнимо разве что с возникновением глобальной сети Интернет, пока еще рано. Да и приложений, созданных на ее основе, не говоря уже об организациях, которые их используют, еще не так много, как многим хотелось бы. Однако большинство экспертов склоняются к мысли, что блокчейн имеет большое будущее. Так это или нет, время покажет. Остается надеяться, что эту систему не постигнет участь криптовалюты биткойн, от которой недавно было решено отказаться.

В конце декабря компания Opera браузер Opera 50 со встроенной защитой от скрытого майнинга криптовалют. Эта функция получила название NoCoin — она защищает пользователя от скрытых майнеров криптовалют, которые сейчас всё чаще «тайно» встраиваются хакерами в сайты.

Очень красноречивая новость. Действительно, прошедший год прошёл под знаком криптовалют — да и других практических реализаций технологии блокчейн. Воодушевлённые приверженцы новой технологии убеждены, что анонимные и неподконтрольные властям криптовалюты уже совсем скоро заменят традиционные деньги. А различные реализации технологии блокчейн — сделают ненужными банки, как уже сейчас, например, делают ненужными старые кадастровые реестры и многие другие формы хранения данных.

Скептики же считают, что нынешний бум криптовалют — это пузырь, который спустя некоторое время непременно лопнет.

Однако этот скепсис не распространяется на блокчейн: эту технологию по всему миру всё более активно внедряют и коммерческие компании, и банки, и органы госуправления. В чём суть технологии — разбираемся вместе с теми, кто ещё не разобрался.

Криптографически защищённая распределённая сеть

Это самое простое определение блокчейна. Но и самое неполное.

Потому, наверное, стоит привести здесь ещё несколько распространённых определений — хотя ни одно из них не является доскональным, они помогут понять предмет нашего разговора.

Но сначала давайте представим себе деревню, в каждой хате которой есть амбарная книга. И вот в этой деревне Пётр даёт Василию мешок пшеницы. После чего во всех амбарных книгах одновременно появляется запись: «Пётр дал Василию мешок пшеницы». Если потом Василий попытается стереть в своей амбарной книге запись о полученном мешке пшеницы, то это ничего не даст: о мешке знают все жители деревни.

Так работает блокчейн, если смотреть со стороны. По сути, блокчейн — форма бухгалтерии, способ ведения учётного реестра. Говоря техническим языком, мы имеем распределённую базу данных, в которой содержится информация о всех проведённых транзакциях между всеми участниками сети за всё время её существования. Принципиальное отличие от «традиционной», централизованной базы данных — отсутствие центрального сервера и запись информации в виде блоков, которые находятся в зашифрованном виде на компьютерах одновременно у всех участников самой системы.

«Блокчейн» переводится как цепочка блоков, и все блоки в этой цепочке взаимосвязаны, каждый новый создаётся на базе предыдущего с добавлением в процессе новых данных.

Каждый блок информации строится однотипным образом: он включает информацию обо всех изменениях, которые случились в сети до его формирования. Если рассматривать самый классический блокчейн — скажем, биткоина, — то там каждый блок включает: уникальный номер, запись о размере блока, заголовок, счётчик транзакций, массив множества транзакций. Как только такой блок будет занесён в цепочку, в дальнейшем он уже не сможет быть изменён. Никогда — в этом и состоит один из фундаментальных принципов блокчейна.

Запись данных в блокчейн происходит с помощью стойкой криптографии, используются те же методы, что и в протоколах SSL, а также в банковских сетях передачи данных.

В основе формирования каждого очередного блока — цифровой «слепок» (хэш) предыдущего блока. Его вычисление называется «хэширование», оно и обеспечивает взаимосвязанность всех блоков блокчейна друг с другом. При формировании цепочки блока в неё могут попасть только блоки с достоверными данными — для этого задействуется механизм консенсуса сверки блоков перед их записью. Соответственно, невозможно подделать или заменить общедоступные данные в любом уже существующем блоке цепи. (Строго говоря, это можно сделать, но только если взять под контроль более 51% вычислительной мощности всей системы. Что в реальности слишком маловероятно.)

В случае биткоина размер блока информации составляет 1 Мб, в других сетях размер блока может сильно отличаться, и это становится предметом активного обсуждения в криптосообществах.

Стремление изменить размер блока становится поводом для создания форков или даже новых блокчейнов. Например, в августе 2017-го появился форк Bitcoin Cash, у которого размер блока сети составляет 8 Мб и может динамически изменяться.

Сам блокчейн также существует в самых разных видах.

1. Классическая форма , положенная в основу биткоина и множества прочих криптовалют (включая белорусский Талер) подразумевает, что блокчейн публичен, т.е. любой желающий может просмотреть историю транзакций, а также участвовать в достижении консенсуса, то есть в выполнении проверки блоков информации. (Замечу, что публичность блокчейна и открытость данных транзакций не означает отсутствия анонимности транзакций. Но это тема отдельного большого разговора — там всё сложнее.)

2. Другой вариант — частный блокчейн . В данном случае существует некий центр (эмитент токенов), и только он имеет право вносить записи в цепочку блокчейна. Такие блокчейны реализуются при проведении ICO, на них основаны некоторые (немногие) криптовалюты (например, Ripple), также частные блокчейны используются, например, для ведения внутреннего учета в компаниях, государственных кадастров недвижимости, учёта облигаций и других ценных бумаг и так далее… Нередко (как в случае с учётом прав на землю, например) частный блокчейн предусматривает возможность общедоступного чтения цепочки, но при этом право записи по-прежнему принадлежит только держателю блокчейна.

3. Некий промежуточный вариант — т.н. «консорциумный блокчейн» , он создаётся в ситуациях, когда собственная закрытая сеть необходима нескольким компаниям или, скажем, госструктурам. Здесь сеть на равных правах контролируют несколько узлов — они имеют свои параметры консенсуса для проверки и записи блоков данных в основную цепочку, а также параметры доступа к сети.

Майнинг как «двигатель» блокчейна

Ещё одно слово, которое у всех на слуху. Стараниями СМИ, к сожалению, сегодня широкая публика понимает майнинг как некое «добывание денег из воздуха», для чего кроме дармового электричества ничего и не нужно. Но на самом деле майнинг лежит в основе существования любой криптовалюты, и доходы майнеров — это плата за поддержку существования сети и обслуживание её работы.

Вернёмся к технологии: любой блокчейн предусматривает территориально распределённую обработку данных о транзакциях с использованием вычислительных мощностей узлов сети. Именно такой подход, заложенный полумифическим Сатоши Накамото , делает невозможным двойное расходование токенов (или криптомонет).

Слово «майнинг» (mining) в переводе с английского означает «добыча при помощи шахты». Слово «майнер» (miner) изначально переводилось как шахтёр.

Сравнение не случайно: аналогичным образом майнеры получают вознаграждение за каждый новый созданный (найденный) блок. Процесс майнинга предусматривает создание новых блоков с занесением в них пользовательских транзакций. В процессе создания нового блока компьютер майнера производит определённые математические вычисления с использованием данных, которые пришли от других узлов сети. Какие конкретно вычисления — определяется используемым в данном блокчейне алгоритмом (их существует не так много). Но такие вычисления требуют значительных усилий и затрат, ведь у технологии блокчейн есть важная особенность: сложность задачи по вычислению очередного блока зависит от объёма используемых вычислительных мощностей, задействованных для её решения. Грубо говоря, «больше народа — меньше кислорода», то есть новых монет.

Далее, награда за майнинг от пользователей формируется из комиссионных отчислений — это когда при переводе токенов пользователи по своему желанию (или автоматически, по заложенным в кошельке параметрам) устанавливают размер вознаграждения за внесение их записи в блокчейн. Обычно это делается для ускорения проведения операции.

Если рассматривать всё вышеописанное на примере биткоина, то там решаемая майнерами задача — это перебор параметра хеш-функции SHA-256 с целью нахождения некого определённого числа с программно-задаваемым количеством нулей в его начале. 9 лет назад Сатоши Накамото решил, что у биткоина именно количество нулей будет определять сложность перебора, усложняя или упрощая процесс поиска новых блоков для майнеров в зависимости от задействованных участниками сети вычислительных мощностей и объёма транзакционных данных.

Конкретно в сети биткоина алгоритм так подбирает текущую сложность вычислений, чтобы транзакции внутри сети биткоина формировались в новый блок каждые 10 минут. Тем не менее, алгоритм SHA-256 уже явно устарел и не способен обслуживать колоссальную нагрузку на сеть биткоина. Как результат, транзакции первой криптомонеты проходят очень долго, а комиссия за них — очень высока. Практически все прочие актуальные сейчас криптовалюты используют другие алгоритмы — от сильно доработанных версий SHA-256 до принципиально иных (типа lyra2z). Соответственно, транзакции проходят очень быстро, а комиссия невелика.

Посмотреть информацию о блоках, список транзакций и майнеров обрабатывающих блокчейн биткоина можно на сайте blockchain.info. А для белорусского Талера аналогичный сервис действует по адресу taler-explorer.online:8090

При этом биткоин — живая иллюстрация того, как происходит усложнение майнинга, поскольку уже добыто 80% из 21 миллиона биткоинов, которые вообще могут существовать. В самом начале, в 2009-2010 годах, награда за новые найденные блоки составляла 50 биткоинов; с ростом цепочки блоков и майнинговых мощностей награда снизилась до 25 BTC, а сегодня составляет и вовсе 12,5 биткоинов.

«Гримасы» майнинга. Реально ли выбрать криптовалюту, которая скоро взлетит, опираясь на научный подход?

Ещё несколько лет назад майнинг был вполне доступен владельцам домашних ПК с 2- и 4-ядерными CPU производительностью от единиц до десятков kH/s (килохэш в секунду). Затем этого стало недостаточно, и «домашние» майнеры начали использовать новейшие игровые и профессиональные видеокарты NVIDIA либо AMD. Суть тут в том, процессоры видеокарт изначально ориентированы на выполнение очень сложных математических вычислений.

Именно на этом этапе своей эволюции майнинг стал довольно-таки финансово затратным предприятием, так как видеокарты семейства NVIDIA Tesla и аналогичные или более мощные ускорители AMD потребляют сотни ватт, а их цена — составляет сотни долларов. То есть начинающему майнеру приходилось тратиться на ПК с мощным блоком питания, большим и хорошо охлаждаемым корпусом и новейшей видеокартой — и добавим сюда значительное круглосуточное потребление электричества.

Однако к началу 2016 года для майнинга наиболее популярных криптовалют уже не годились даже профессиональные видеокарты, т.к. их производительность ограничена несколькими mH/s.

На следующем витке эволюции появились в разы более производительные устройства ASIC (Application Specific Integrated Circuit, т.е. интегрированные схемы, ориентированные на приложения). Они разрабатывались специально для майнинга и поэтому не пригодны для иного использования, зато имеют производительность от сотен mH/s и выше. Сегодня обычный «асик»-блог выполнен в виде мобильного ящика и потребляет мегаватт электроэнергии и больше.

Оборудование для майнинга BTC выпускают три основных производителя ASIC-чипов — Bitfury, Bitmain, Avalon. Самый большой из них — именно китайский Bitmain, вложивший в данную индустрию огромные средства. (Например, разработка чипа для асика стоит около $20 млн, то есть порог входа на этот рынок очень высок).

Такие «асики» объединяют в огромные фермы, в чём сегодня наиболее преуспели китайцы. В Китае построены огромные цеха, которые потребляют около 15000 кВтч, плата за электричество для них достигает $100 тысяч в месяц, но в день такая ферма приносит 10-15-20 биткоинов. При этом на добычу одной новой монеты биткоина (ВТС) нужно потратить одного только электричества не менее чем на $1000.

В 2015 году суммарные затраты электроэнергии майнинговыми станциями составляли полтора тераватта, что эквивалентно потреблению огромного города. Теперь же, если бы майнеры одного только биткоина во всём мире создали некое государство, то они заняли бы 61-е место по потреблению электроэнергии, оставив позади 159 стран. К такому выводу пришли аналитики британского сервиса Power Compare. Генерирование биткоинов уже требует больше электричества, чем обеспечение светом всей Ирландии, Исландии или Нигерии. А ведь капитализация биткоина — менее 40% от всех криптовалют.

Сегодня за новые криптомонеты борются огромные майнинг-пулы (объединения майнеров), с мощностями оборудования изменяющимися в петахэшах; другое сильное направление майнинга — создание всё более мощных и специализированных майнинг-ферм в регионах с дешёвой электроэнергией (в последнее время этим активно промышляют китайцы и россияне).

Но всё описанное относится в основном к биткоину и представителям первой сотни криптомонет. Менее известные и распространённые криптовалюты всё ещё можно майнить и на достаточно скромном оборудовании. При правильном подходе и выборе криптомонеты затраты на оборудования и оплату электричества окупаются в течение нескольких месяцев. Правда, выбрать конкретную криптовалюту, которая в скором времени «взлетит», используя научный подход — практически нереально. Это вопрос везения, что бы не говорили самозваные аналитики.

Кроме того, ряд криптовалют в своём блокчейне использует такие алгоритмы, которые делают невыгодным майнинг на «асиках» и фермах, зато дают возможность заниматься майнингом на видеокартах и CPU. Это, например, Monero, LBRY, Decred, Pascal, Zcoin, тот же белорусский Талер.

Однако в целом заниматься майнингом индивидуально сейчас уже практически бесполезно, так как доля вычислительных мощностей одного майнера в сравнении с общемировыми мощностями, задействованными в майнинге, исчезающе мала — отсюда столь же низкая вероятность получит награду за найденный блок. Выходом для рядовых пользователей, желающих приобщиться к добыче криптовалюты, стал облачный майнинг. Его суть в том, что объединения майнеров закупают оборудование и предоставляют его в аренду желающим. Доходность облачного майнинга колеблется от 0% до 200% в год.

Но всё же более распространена практика создания майнинг-пулов — когда для нахождения блока объединяются ПК сразу многих майнеров. Награда за блок, добытый пулом, распределяется среди всех участников. Технически майнинг-пул — это сервер, который делит задачу по вычислению подписи блока на небольшие «подзадачи», которые раздаёт подключенным компьютерам. Вклад каждого майнера в общую работу пула оценивается в так называемых «шарах» (от английского «share»). Сервер пула собирает «шары» от майнеров и проверяет их валидность. Как только какая-то «шара» удовлетворяет текущим значениям сложности, сервер пула объявляет о подписании блока. Далее пул получает награду за блок и распределяет между майнерами пропорционально количеству переданных «шар», причём неважно, была ли среди них подписавшая блок.

Создание и поддержание пулов — одна из форм майнингового бизнеса. Создатель пула зарабатывает на комиссии с добытых участниками монет, её размер обычно от 0,3% до 1-2%. Для создания самостоятельного пула требуется только выделенный сервер с несложным специализированным ПО. Намного сложнее — провести организационную работу, что есть собрать в пул достаточно много первичных участников.

Владение против работы

Последнее, о чём нужно сказать в этой статье — это о двух базовых механизмах, определяющих вероятность формирования узлом сети очередного блока в блокчейне. Эти механизмы, соответственно, — «доказательство выполнения работы» (Proof of Work, PoW) и «доказательство доли владения» (Proof of Stake, PoS).

Механизм Proof of Work пока наиболее распространён, он используется в алгоритмах блокчейнов большинства современных криптовалют. Исторически он был первым, применяется в системе Bitcoin — там в качестве доказательства выполнения вычислительной работы используется многоуровневое хэширование: как я уже описывал, хэш предыдущего блока становится составной частью следующего блока. Именно это не позволяет изменить блок без изменения хэшей во всех последующих блоках. Хэш признаётся истинным только в том случае, если значение хэш-суммы меньше значения специального параметра, определяющего сложность майнинга. Для поиска такой хэш-суммы требуется её многократный пересчёт с перебором произвольных значений параметра nonce — в этом и состоит суть выполняемой работы.

Механизм Proof of Stake — альтернатива PoW. В этом случае вероятность формирования узлом сети очередного блока в блокчейне пропорциональна доле, которую составляют принадлежащие этому участнику расчётные единицы данной криптовалюты от их общего количества. Исторически это более новый протокол, впервые он был реализован в 2012 году в криптовалюте PeerCoin. Его преимущество — в том, что нет нужды тратить большое количество электричества для формирования блокчейна. Недостаток — PoS даёт дополнительную мотивацию к накапливанию средств в одних руках, что может привести к централизации сети.

Поскольку ни PoW, ни PoS не могут в полной мере удовлетворить создателей криптовалют и бизнес-блокчейнов, создаются гибридные схемы , которые совмещают идеи механизмов. У таких криптовалют блокчейн состоит из блоков обоих типов, что делает переписывание историй транзакций непростой задачей. Обычно в таких алгоритмах PоW-блоки становятся показателями реальной работы (это даёт дополнительную гарантию надёжности при работе с транзакциями), и их можно использовать для эмиссии валюты, а PоS-блоки — рассматривать как потенциальный доход.

На практике смешанные варианты формирования новых блоков используются в криптовалютах EmerCoin, NovaCoin, YaCoin, а также PeerCoin и Reddcoin. Например, метод PoW может использоваться для формирования цепочки блоков, а PoS — для подтверждения транзакций.

Текст: Денис Лавникевич

Всем привет!
Немножко опишу основные понятия, такие как децентрализация и блокчейн, которые неразрывно связанные с криптовалютой. Каждый, кто хочет разобраться в криптовалюте и понять её значимость, должен иметь представление об этих понятиях. Умничать не буду - все простым языком и коротко.

Что такое децентрализация криптовалюты

Основная криптовалюта сегодня - это bitcoin, так называемый «наш батя», вот на его примере и распишу некоторые особенности криптовалюты. Биткоин, его сеть имеет полную независимость от территориальной принадлежности к какому-нибудь государству, кроме этого, экономически тоже нет связи. Вот это и есть одно из главных отличий криптовалюты от обычных денежных знаков, которые привязаны к различным государствам. Биткоины размножаются и управляются в независимой сети исключительно только пользователями этой криптоситемы.

Также как вы отдаете из своего кармана наличные деньги другому человеку без всяких посредников, так и биткоины передаются от одних людей к другим, для этого не нужны банки и другие посредники. Вот это и называется простыми словами ДЕЦЕНТРАЛИЗАЦИЯ.

Операция (транзакция) по переводу денег, в данном случае биткоина, записывается в сети (блокчейне) раз и навсегда, изменить и отменить её будет невозможно и благодаря этому она не нуждается в посредниках, которые получают деньги от одних клиентов и передают другим, гарантируя совершение сделки.

Кроме этого в отличии от обычных фиатных денег, которые ваши, но как бы все равно принадлежат государству, биткоины которые есть на вашем кошельке полностью управляются только вами и никто без ваших приватных ключей не сможет получить к ним доступ. Никто не сможет физически помешать вам делать денежные переводы.

Сеть bitcoin устроена таким образом, что именно пользователи сети, которые не знают друг-друга и не доверяют друг-другу выполняют сверку и операции вычисления, точнее это делает их оборудование. Никто из частных и официальных лиц не может заблочить транзакции проводимые пользователями.

Еще одно преимущество сети - она постоянно пашет на все 100% своих мощностей, не важно какое это время суток, какой это день недели, есть праздники или их нет, давая всегда участникам возможность пользоваться ей когда и где удобно.

Что такое блокчейн

Для начала надо понять, что такое сеть биткоина. Все просто - это база данных, в которой записывается и хранится информация обо всех когда-либо произведенных транзакциях между всеми пользователями этой системы и за все время. Такая своя отдельная база данных есть и у других криптовалют.

Вся информация в такой сети записывается в виде блоков, копии которых расположены в тоже время у всех участников самой системы в зашифрованном виде - вот эта фигня и является отличительной особенностью сети.

Блокчейн (blockchain) - это распределенная, безопасная база данных, которая полностью защищена от манипуляций. Безопасность в такой сети обеспечивается математикой и криптографией, а внести записи в эту базу данных можно только если она соответствует определенным правилам. Изменение записи, внесение записи задним числом или другая манипуляция потребует такого количества вычислений, что сегодня это невозможно будет произвести физически, либо это вычисление будет настолько дорогим, что «нафиг оно надо» и затраты на это дело просто не оправдают себя.

Принцип работы блокчейн

Важным и отличительным признаком транзакций является необратимость операций. В случае претензий и возражений по совершенным переводам, возможность отменить транзакцию отсутствует. В этом случае поможет только добровольный возврат средств, для которого необходима будет отдельная транзакция. Этот принцип обеспечивает работу технологии блокчейн – публичного регистра, представляющего собой непрерывную цепочку блоков с информацией. Работа цепочки блоков требует больших вычислительных ресурсов.

Блок информации

Каждый новый блок информации, и не важно какого размера сама сеть, строится по одинаковому принципу и правилам - он включает в себя информацию обо всех изменениях сети, которые произошли до его появления.

По своей структуре блок включает следующую информацию:

Заголовок

Уникальный номер

Запись о собственном размере

Счетчик транзакций

Массив множества транзакций

В общем, согласно правилам блокчейна каждый новый блок также включает в себя указание на предшествующий. С того времени как блок будет занесен в цепочку его уже невозможно будет изменить.
Размер блока информации, например основной сети битка, равняется 1 Мб, в других сетях размер блока может быть другим. Так, размер блока сети Bitcoin Cash (биткоин кэш), составляет 8 Мб и может динамически изменяться.

Виды блокчейна

Публичный - это например блокчейн биткоина, который является открытым, т.е. любой человек в любой стране если захочет, то сможет увидеть историю транзакций во всей сети, а также участвовать в достижении консенсуса, то есть выполнять проверку блоков информации.

Частный - в этом случае право вносить записи в цепочку блокчейна дается только одной компании. Данные системы сейчас активно внедряются для ведения внутреннего учета и оборота в различных организациях.
Для осуществления проверки сторонними организациями, например в частном блокчейне, делают возможность публичного доступа к чтению цепи блоков, но делать записи в сети имеет право только сама компания.

Консорциумный (для нескольких компаний) - здесь, когда нескольким компаниям необходима закрытая сеть, то создаются консорциумные блокчейны. Они контролируются заранее выбранным набором узлов, имеют свои правила и параметры для проверки и записи блоков информации в основную цепочку, а также параметры доступа к сети.

Защита сети

Криптография является основой защиты в сети блокчейна, каждый новый блок цепочки строится на шифре предыдущего.

Криптовалюты называют принципиально иным видом платежных средств, дающим новые возможности. Однако какие дополнительные возможности могут нести в себе деньги? Следует начать с их функционала. Деньги – это :

• Универсальный эквивалент стоимости любого товара или услуги . В настоящее время (и уже достаточно долго – с 1947 года) этот эквивалент весьма условный.
• Средство накопления (и даже образования сокровищ).
• Способ регулирования хозяйственной активности в стране (а для некоторых стран – и во всем мире).

Во всех этих случаях любой валюте требуется, чтобы она соответствовала ряду простых, но обязательных параметров, главный из которых – уникальность. Под этим понимается, прежде всего, обеспечение невозможности неконтролируемого создания дополнительных денежных единиц непосредственно самими пользователями этой валюты.

Если деньги традиционные – бумажные, то достигается обеспечение уникальности посредством усложненного алгоритма их производства, применением сложных технологических приемов, в результате которых купюры приобретают степени защиты от подделки. Уникальность безналичных денег обеспечивается перманентным контролем за их оборотом.

**На каждом этапе прохождения денежной суммы через различные финансовые институты она проходит проверку на соответствие входящим параметрам. Раньше это делалось просто вручную, теперь большинство операций выполняют компьютерные программы. Однако суть процесса осталась прежней: для недопущения необоснованной эмиссии применяется метод многократных проверок.**

Ситуация с криптовалютой в корне отличается от положения дел в сфере фиатных денег:

• полностью отсутствует контролирующая инфраструктура ;
• отсутствуют аналоги бумажного воплощения криптоденег единого номинала;
• есть фундаментальные ограничения по легальной эмиссии.

Блокчейн – что это такое простыми словами и для чего нужно: сущность технологии блокчейн

Так или иначе, сама криптовалюта представляет собой простую электронную запись. В сочетании с указанными выше особенностями представляется крайне затруднительным обеспечить «единственность» каждой такой записи. (В случае Биткоинов – сделать так, чтобы каждый Биткоин стал уникальным и у него периодически не появлялось «двойников»). Фактически, речь идет о необходимости воплощения механизма, который обеспечит само существование криптовалюты. И с его изобретением виртуальная валюта получила простую возможность существования. Название этого механизма – технология блокчейн.

В связи с фундаментальной важностью этой технологии для понимания степени надежности криптоденег (например, для целей последующего инвестирования в них), представляется разумным подробно разобрать эту тематику по составляющим, чтобы понять принцип работы любой криптовалютной системы.

Итак, блокчейн — что это такое простыми словами и для чего нужно - это выстроенная по определённым правилам непрерывная последовательная цепочка блоков (связный список), содержащих информацию. Чаще всего копии цепочек блоков хранятся и независимо друг от друга (чрезвычайно параллельно) обрабатываются на множестве разных компьютеров.

Свойства решений системы блокчейн

Рассматривать технологию блокчейн – что это такое простыми словами для чайников предлагаем на примере криптовалюты. Однако это вовсе не значит, что данная технология применима только в сфере финансов. Ее можно применять везде, даже для организации ведения медицинских карт амбулаторных больных (!!!)

Как можно по-простому определить криптовалюту? Что такое есть виртуальная монета Биткоин (для конкретики)? В двух словах – это некое математическое значение, удовлетворяющее задаваемым ограничениям. Каждое такое ограничение по сути своей представляет из себя математическое уравнение. И совокупность этих уравнений содержит в себе каждая «монетка».

Уравнений-ограничений много, но главная их особенность заключается в свойствах формируемого множества решений этой системы:

• количество решений (т.е. удовлетворяющих ограничениям значений) ограничено и счетно. Например, Биткоинов может существовать не более, чем 21 миллион. (И ни на одну Сатоши (1/100 000 000 Биткоина) больше). Это формирует т.н. дефляционную финансовую модель, когда не деньги выпускаются под нужды обслуживания товарооборота в экономике, а цены на товары изменяются в зависимости от соотношения «стоимость товара / количество денег»;
• нахождение каждого последующего простого решения представляет собой более сложную задачу, чем для предыдущего значения. Иными словами, алгоритм вычисления криптовалютных значений постоянно усложняется. Причем усложняется по экспоненте;
• все решения отличаются друг от друга (ведь это математические значения).Таким образом обеспечивается уникальность каждой виртуальной монеты. Однако не только подобным способом. (Об этом далее). Подробнее узнать о криптовалютах вы можете .

Защита криптовалюты от подделки

Уникальность виртуальных денег на основе единственных математических решений – это хорошо. Но представьте себе такую ситуацию, при которой на разных частях земного шара два незнакомых человека вдруг расплатились одной и той же криптомонетой (т.е. одинаковым математическим значением). Ведь эти решения представляют собой просто электронную запись. И если известен алгоритм вычисления значений того же Биткоина, то что мешает любому получить все эти решения для виртуальных монет (независимо от системы) и начать ими расплачиваться? В идеале так может начать поступать каждый пользователь.

Т.е. мало того, чтобы криптомонеты отличались друг от друга просто по своему содержанию (числовому значению соответствующего решения). Нужно еще и отслеживать их обращение , чтобы некая контролирующая система, встроенная в саму криптовалюту, осуществляла следующие функции:

• отслеживала историю транзакций с каждым уникальным значением;
• реагировала на появление «двойников» (т.е. на несанкционированную эмиссию);
• блокировала транзакции в случае «сомнений».

Все электронное крайне просто подделывается. Любой компьютер делает это, просто копируя каждый бит. Поэтому довольно быстро пришло понимание того, что для обеспечения подлинной уникальности и неподдельности виртуальных «денежных знаков» требуется тотальный контроль за всеми транзакциями в системе.

Именно такой систему перманентного контроля и предоставляет технология блокчейн – отслеживание и проверка каждой транзакции, информация о каждой из которых формирует блок (block). Блоки записываются последовательно, образуя цепочку (chain). А вся эта цепочка «прикрепляется» к решению-значению криптовалютной монеты, которое носит название «заголовок блока». И вот каждый такой заголовок содержит такие цепочки.

Итак, блокчейн — что это такое простыми словами с позиций заголовка блока это его охранная система, обеспечивающая его уникальность.

Виртуальная конструкция blockchain

Чтобы наглядно осознать устройство и функционирование этой системы и понять блокчейн – что это такое простыми словами, понадобится некоторый реквизит. Попробуйте взять какой-нибудь небольшой предмет, в котором есть крючок и закрепите его повыше. Также понадобится много канцелярских скрепок. Прикрепите к крючку скрепку и далее просто пристегивайте к предыдущей последующие. Сделав это, вы продемонстрируете методику работы технологии блокчейн. В данном случае проводятся следующие аналогии:

• предмет с крюком – это заголовок блока ;
• каждая скрепка – блок , который наполняется сведениями о совершаемых с данным заголовком транзакциях (каждый блок для каждой транзакции);
• цепочка скрепок – совокупность блоков , или blockchain, как объект.

Что такое блокчейн простыми словами для чайников? Это программный код, который что-то позволяет, а что-то делает просто физически невозможным. Надо понимать разницу между запретом и физической невозможностью:

Переходить дорогу на красный сигнал светофора запрещено, но физически возможно, т.е. осуществимо;

Нарушить закон всемирного тяготения (чтобы предметы падали не виз, а вверх) невозможно в принципе.

**Это важно!Так вот программный код технологии блокчейн не позволяет в принципе вносить какие бы то ни было изменения в предыдущий блок. Можно лишь добавлять, но не исправлять.**

Транзакция, по своей сути, представляет собой изменение электронного адреса местонахождения данного заголовка блока в виртуальном пространстве. Т.е. если кто-то кому-то платит некоторую сумму в Биткоинах, то эта оплачиваемая сумма меняет свою адресацию с кошелька плательщика на кошелек получателя. Так и происходит по факту: при осуществлении транзакции формируется новый блок, в котором содержатся данные изначального состояния заголовка (его адрес) и его конечное состояние. Вот этот небольшой массив данных символизирует собой 1 скрепка из нашего примера.

Теперь что-то «сгенерировать», самостоятельно создав двойники криптомонет с задвоенными числовыми значениями, уже не получится. Ведь в случае изначально легального нахождения заголовка блока уникальность его значения будет защищено простой цепочкой блоков, т.е. совокупностью транзакций, которые с этим значением осуществляются. Система криптовалюты ведет учет найденных значений и принимает только те, которые найдены раньше, а остальные просто отсеивает, как фейковые.

А «вклиниться» в цепочку записей не позволит их непрерывность и невозможность внесения любых корректив. Итак, блокчейн — что это такое простыми словами и для чего нужно с т.з. конструкции? Это «летопись» событий, куда невозможно внести коррективы.

Блокчейн – что это такое простыми словами и для чего нужно с точки зрения контроля

Говоря о том блокчейн – что это такое простыми словами, о его технологии как о некоем страже, защищающем уникальность и гарантирующем подлинность криптовалютных монет, нельзя не упомянуть о системе контроля. Пока блокчейн рассматривался, как простой объект, конструкция, которая прикрепляется к каждому конкретному числовому значению криптовалюты. Однако технология сама по себе подразумевает некий набор действий, который совершается с объектом, какие-то итерации.

Эти итерации представляют собой сверку исходного адресного состояния криптовалютной суммы перед совершением транзакции с ней. Система в автоматическом режиме собирает 6 подтверждений о начальном состоянии предполагаемой к переводу суммы… Позвольте, но что это за подтверждения? И откуда им взяться? Подтверждение просто подразумевает сравнение, а с чем сравнивать начальный адрес в транзакции?

При конструировании базы данных транзакций довольно быстро выяснилось, что одной невозможности внесения в цепочку блоков каких-либо данных задним числом, явно недостаточно. Потенциальный мошенник может создать двойник заголовка и просто сымитировать цепочку блоков (создав записи о фейковых транзакциях, которые на самом деле и не осуществлялись никогда).

Важно! Для того, чтобы гарантировать уникальность числового решения необходимо, чтобы к каждому заголовку «прикреплялись» все (!!!) цепочки по всем (!!!) транзакциям в криптовалютой системе.

Таким образом, наш пример изменяет свой вид: теперь к нашему предмету с крючком нужно просто подвесить цепочки из скрепок, точно такие же, как и у других таких же простых предметов, символизирующих заголовки блоков. И так нужно сделать применительно ко всем предметам. Получается, что у каждого заголовка общая база данных о транзакциях в рамках криптовалютной системы идентична остальным заголовкам. Поэтому blockchain еще называют распределенной базой данных, когда каждый участник массива (заголовок) обладает информацией о событиях, произошедших со всеми другими участниками этого массива.

Функции системы контроля блокчейн

Постараемся рассмотреть что такое блокчейн простыми словами для чайников на примере функций системы контроля данной технологии. Так что же с системой контроля? Получается, что у нее образуется 2 основные функции:

1. распространение между всеми базами данных , прикрепленных к каждому заголовку в системе информации о проводимых транзакциях. (И желательно, побыстрее);
2. сверка начального состояния заголовка перед осуществлением транзакции. (Теперь уже есть, с чем сверять).

Каждая такая проверка заключается в получении шести подтверждений корректности при сравнении начального состояния заголовка блока (с которым предполагается совершить транзакцию) с информацией, полученной из баз данных других (шести) заголовков, выбираемых случайным образом.

Почему именно 6 подтверждений? Простой математический анализ (ну как простой, — теория вероятностей) демонстрирует, что для удачной «эмиссии дубликатов» потенциальному мошеннику потребуется осуществить симуляцию в таком количестве блокчейнов, что для этого потребуются поистине чудовищные вычислительные мощности, агрегировать которые просто не представляется создателям (и пользователям) криптовалютных систем реальным. Вместе с тем, вероятность «случайного попадания» именно при наличии 6 независимых подтверждений оценивается не выше, чем в 0,001%. И это с учетом возможного распределения вероятностей.

Таким образом, наличие непрерывно пополняемой базы данных (носит название БД блокчейна) в совокупности с перманентно-осуществляемыми проверками (в виде регулярно собираемых подтверждений) делает технологию blockchain высокоэффективным инструментом при защите заголовков блоков от подделки в прошлом и гарантировании уникальности и актуальности текущих изменений. При этом не так важно, какой именно информационный массив стоит в заголовке блока. Это может быть очередное решение виртуальной монеты, а может и описание состояния здоровья пациента в условиях проводимого лечения.

Итак, блокчейн — что это такое простыми словами с т.з. контроля? Чтобы понять блокчейн – что это такое простыми словами и для чего нужно, следует определить его, как условного «цербера», регулярно проверяющего достоверность и уникальность значений оберегаемой БД.

Применение технологии blockchain

Блокчейн у криптовалют отличается. Самое сильное (можно сказать, революционное) отличие продемонстрировала криптомонета Эфириум. Ее разработчику В.Бутерину удалось адаптировать эту технологию для применения в сферах, не связанных с виртуальными деньгами, полноценно использовав ее утилитарные свойства. Как раз после появления на рынке Эфириума на официальном уровне (в т.ч. среди представителей государственной власти) стали появляться заявления о необходимости использования технологии blockchain для повышения эффективности администрирования. Появились возможности использовать блокчейн в следующих сферах деятельности:

• При разработке платежных платформ.

Проще обобщить: все, что связано с деньгами, то является потенциальным полем для применения технологии blockchain, т.к. там наиболее востребованы такие полезные свойства этой технологии, как способность гарантировать уникальность истории и проверка актуальности вводимых данных.

• При осуществлении краудфандинга во всех его проявлениях .

Краудфандинг представляет собой массовый сбор инвестиционных или кредитных средств с несвязанных друг с другом (т.е. независимых) участников. Тем не менее, деньги никогда не даются просто так, и каждый такой участник от своих вложений рассчитывает получить возмещение. А это рождает необходимость учета и контроля. В случае большого числа лиц, задействованных в краудфандинге администрирование процедуры становится просто трудным и дорогостоящим мероприятием. Блокчейн позволяет сделать такой учет автоматическим, что делает саму процедуру чисто техническим элементом.

• При ведении юридической истории имущественных отношений.

Ведение реестров, регистров и прочих баз имущественных данных также может быть объектом защиты со стороны технологии blockchain.

Для развивающихся стран, где еще не в достаточной степени сформировалась культура отношений к частной собственности, применение этой технологии позволяет разом избавиться от бича современной эпохи в сфере имущественных отношений – черного рейда (когда, не оповещая собственника, переписывается фамилия в реестре, и он уже не собственник со всеми вытекающими последствиями).

• При проведении любого типа администрирования, где крайне важно соблюдение актуальности исторических данных.

Это может быть простая медицинская карта (где защищаемой с помощью блокчейна базой данных является итерации в лечении и фиксация состояния амбулаторного больного). Проведение углубленных научных исследований тоже нуждается в защите, которую может предоставить блокчейн. (Здесь база данных может состоять из событий и результатов экспериментов). В общем, везде, где присутствуют требования к уникальности всех достигнутых ранее показателей, везде открыта дорога для применения блокчейна.

— база данных, которая состоит из транзакций, объединенных в блоки, и хранится на узлах составляющей ее сети . Блокчейн может быть публичным, как блокчейн биткоина, или частным, за доступом к которому следит администратор. О том, как возник ажиотаж, окружающий технологию, и какие бонусы она может принести миру финансов рассуждает блокчейн-евангелист и сооснователь сyber Fund Дмитрий Стародубцев .

Основные характеристики блокчейна - это:

• доверие к алгоритму,
• неизменность данных,
• прозрачность операций,
• полный контроль над цифровым активом.

Если речь идет о самом известном из публичных блокчейнов, блокчейне биткоина, то доверие всех пользователей к системе обеспечивает жажда наживы. Узлы сети, майнеры, получают вознаграждение в виде валюты, или токенов, за то, что подтверждают корректность транзакций и создают блоки, составляющие базу данных. А еще за то, что предоставляют производительные мощности своих компьютеров в качестве обеспечения безопасности всей сети. Ветераны шутят, что в блокчейне никогда нельзя быть уверенным, не является ли другой пользователь холодильником.

Для того чтобы убедиться в достоверности транзакции, майнеры автоматически «прогоняют» ее содержание через криптографический алгоритм, тем самым верифицируя корректность цифровой подписи отправителя каждой транзакции, а также валидируя, подтверждая, транзакцию с точки зрения соответствия условиям, заложенным в алгоритме консенсуса каждого конкретного блокчейна.

Если речь идет о самом известном из публичных блокчейнов, блокчейне биткоина, то доверие всех пользователей к системе обеспечивает жажда наживы

Затем все накопившиеся транзакции упаковываются в блок. На основании всех данных транзакций в блоке вычисляется «хэш». Хэш представляет собой кажущуюся на первый взгляд случайной последовательность букв и цифр, но является гарантией того, что если в блоке данных изменится хотя бы один бит, каждый узел быстро сможет узнать о попытке фальсификации истории транзакций. Блокчейн биткоина использует алгоритм шифрования SHA-256. Каждый блок в блокчейне состоит из транзакции и должен обязательно содержать в себе информацию о предыдущем блоке в блокчейне, чтобы быть «принятым» системой.

Сама транзакция на блокчейне биткоина, с точки зрения пользователя, содержит в себе три элемента: адрес отправителя, то, сколько средств перечисляется с одного кошелька на другой, и адрес получателя.

Когда пользователь сети хочет совершить перевод, он со своего электронного кошелька отправляет заявку, которую подписывает своим приватным ключом. Майнеры подтверждают транзакцию и добавляют ее в блок, и, как следствие, баланс электронного кошелька получателя увеличивается.

Регулярно фиксировать состояние базы данных, всех ее блоков - важнейшая задача для любого блокчейна

Регулярно фиксировать состояние базы данных, всех ее блоков - важнейшая задача для любого блокчейна. И не только блокчейна. Средний интервал формирования блока в биткоине - 10 минут, другими словами, база данных на всех узлах, или компьютерах майнеров, обновляется именно с таким временным промежутком.

Блокчейн и новый взгляд на собственность

У всех существующих на сегодняшний день в рамках традиционной индустрии безналичных денег отсутствует одно простое свойство - возможность ими владеть. В блокчейне любыми ценностями владеет собственник, а не создатель софта. Вдумайтесь: те цифры, которые владелец счета в банке видит на экране,- это то, сколько банк ему должен, а не то, что ему принадлежит, и если что-то случится с банком, пользователь может и не получить своих денег. Также банки имеют право безакцептных списаний и блокировок. И это не совсем, согласитесь, похоже на собственность.

Блокчейн предлагает новую структуру базы данных, в которой во главу угла становится право собственности

Связка ключей, необходимых любому пользователю электронного кошелька на блокчейне, состоит из приватного и публичного. Публичный ключ (или производный от него адрес) можно по-другому назвать номером расчетного счета в системе. В терминологии публичного блокчейна собственник - это тот, кто владеет приватным ключом от публичного ключа к кошельку, в котором лежат те или иные средства. На блокчейне нельзя открыть счет: он вычисляется из приватного ключа. Любой вычисленный в соответствии с протоколом счет может быть зарегистрирован при первой транзакции на этот счет.

Блокчейн предлагает новую структуру базы данных, в которой во главу угла становится право собственности. Мы можем представить данные о собственности как некие уникальные кусочки информации, которые характеризуют объект, и он может быть передаваем и продаваем. Когда любой из институтов, имеющих дело с собственностью (финансовые институты как частность, в данном случае), говорит, что ему нужна база данных на блокчейне, главная причина состоит в том, что блокчейн позволяет фиксировать вот такие уникальные объекты собственности, хранить и передавать их.

Как это выглядит не на блокчейне: например, если мы говорим о базе данных депозитория, то в ней зафиксировано, что условному пользователю принадлежит 500 акций. Но он сам не имеет права вносить изменения в базу. Вместо этого он должен обратиться к финансовому институту и сказать, что хочет продать эти акции. И институт по поручению пользователя меняет запись в базе данных. Блокчейн же позволяет сделать так, чтобы институт не имел возможности изменить данные об этих акциях - или передать их - без согласия клиента: только сам клиент может это сделать, потому что только он владеет уникальным цифровым ключом и может передать акции кому угодно другому, и если он их передаст, то владеть ими он больше не будет. Своим ключом он подпишет транзакцию, сообщение, о том, что у определенного объекта сменился собственник. Это равносильно тому, как если бы он написал: «Я подтверждаю, что теперь этот объект принадлежит новому владельцу» и указал, например, номер его расчетного счета.

Когда компании говорят о том, что хотят блокчейн, они всегда уточняют, что хотят приватный блокчейн

Объект учета финансовых институтов - это всегда собственность. И, в теории, блокчейн позволит им учитывать объекты собственности проще, прозрачнее, с соблюдением приватности и меньшими рисками уязвимости для их внутренней системы. Когда компании говорят о том, что хотят блокчейн, они всегда уточняют, что хотят приватный блокчейн, потому что им важно быть администраторами системы.

Мировая блокчейн-экосистема

Мировую блокчейн-экосистему можно условно разделить на три класса:

1. децентрализованные автономные организации и приложения, такие как Bitcoin, Ethereum, BitShares и др.,
2. блокчейн-сервисы
3. приватные блокчейн-системы.

Наднациональные объединения работают на публичных протоколах, получить доступ к которым может каждый желающий, они не зарегистрированы ни в одной юрисдикции, и их администратором является сообщество.

Их цель - снизить издержки на IT и ускорить процесс завершения расчетов по сделкам

Блокчейн-сервисы, такие как CoinBase или Circle, в которую кстати инвестировали Goldman Sachs, оказывают услуги на публичном блокчейне, но зарегистрированы в какой-то национальной юрисдикции и имеют счета в местной валюте.

И наконец, приватные блокчейны, которые представляют собой системы, создаваемые и поддерживаемые организацией или группой организаций. Если обобщить, то их цель - снизить издержки на IT и ускорить процесс завершения расчетов по сделкам.

Есть на рынке и гибридные решения, например Ripple. С одной стороны, это частный блокчейн в чистом виде, который администрируется компанией Ripple Labs. Но при этом у него есть собственный токен, который называется XRP. У XRP, правда, всего две функции. Первая - защищать систему от спама: за размещение записи авторизованный пользователь должен заплатить немного XRP. И вторая - токен выступает в качестве единицы расчетов при обмене любых национальных валют внутри системы.

Преимущества частного блокчейна

Большей пропускной способностью априори обладает частный блокчейн. Блокчейн биткоина сейчас ограничен семью транзакциями в секунду, в то время как блокчейн BitShares, теоретически, может обрабатывать около 100 тыс. транзакций в секунду.

Частный блокчейн дешевле, надежней и функциональней традиционных баз данных в основном за счет архитектуры

На техническом уровне пропускную способность ограничивает размер блока, архитектура данных, на концептуальном - то, что сейчас на публичном блокчейне все узлы должны обрабатывать каждую транзакцию. Системе сложно распараллеливать вычисления (так как в публичных блокчейнах узлы могут быть анонимными), она не обладает линейной масштабируемостью. И даже если добавить в сеть дополнительный узел, пропускная способность не увеличится - она останется такой же. Приватные блокчейны практически решили эту проблему. Например, недавно была представлена BigChain DB, и эта платформа уже обладает линейной масштабируемостью.

Частный блокчейн дешевле, надежней и функциональней традиционных баз данных в основном за счет архитектуры. Он позволяет, например, объединиться консорциуму из 20 банков в рамках одной базы данных и сэкономить колоссальные средства. И это только один из возможных use case. Частный блокчейн обладает высокой прозрачностью, приватностью (используется криптография с публичным ключом) и многими другими свойствами.

На частном блокчейне любую транзакцию может отменить администратор, который контролирует более половины узлов сети. Администратор вносит изменение, и тем самым сообщает всем остальным участникам сети, что на данный момент база данных выглядит так и никак иначе. И точно так же, в теории, у участников есть два пути: согласиться, что теперь база - блокчейн - выглядит так, или не согласиться и покинуть ее, создав собственную, новую сеть. С этой точки зрения дороговизна публичных блокчейнов может быть оправдана, когда необходимо обеспечить неизменность истории и нецензурируемость транзакций.

На частном блокчейне любую транзакцию может отменить администратор, который контролирует более половины узлов сети

Такое «редактирование» базы становится возможным потому, что на частном блокчейне нет механизма доказательства, который существует, например, на блокчейне биткоина (proof-of-work). Если кто-то попытается изменить даже один бит в транзакции, которая произошла год назад, система разрешит это сделать. Но «опознавательный» хэш этого блока изменится полностью и не будет соответствовать доказательству - переборам хэша, которые подтвердили правомерность транзакции год назад. Таким образом, вся цепочка данных будет сломана. Для того чтобы восстановить цепочку, потребуется пересчитать все операции, которые прошли за это время через всю сеть. Но это невозможно, потому что один пользователь не может соревноваться с вычислительной мощностью всей системы, а еще потому, что вся сеть считает правдивой только самую полную «высокую», или полную, цепочку блоков.

Частный блокчейн «летает» быстрее

В любых сложных распределенных базах данных есть проблема согласованности операций (consistency) и их доступности (availability). Это классические проблемы, и они в принципе не могут быть решены. Публичные блокчейны предлагают сверять состояние системы на основании экономических стимулов. Блокчейн биткоина делает это раз в 10 минут, Ethereum - раз в 17 секунд, BitShares - раз в 3 секунды. Но как бы хорошо это ни звучало, на самом деле это все равно слишком долго. На этом фоне частные блокчейны сейчас выдают просто фантастические скорости. Во многом частные блокчейны превосходят публичные по скорости за счет того, что такая сеть может доверять каждому из своих узлов, и у системы нет необходимости запускать механизм proof-of-work для каждой транзакции.

Публичный и частный блокчейн: точки соприкосновения

Публичные и частные блокчейны могут быть связаны, и это не несет никаких рисков с точки зрения информационной безопасности для финансовых организаций. Сейчас на рынке формируются два объединения, которым под силу изменить практически все. Это HyperLedger Project, который создается на платформе Linux Foundation, и Open Blockchain, которым занимается IBM. Один софт делают в соответствии с моделью блокчейна биткоина (UTXO), а другой - по другой архитектуре, которая предусматривает хранение информации о балансе каждого счета, как на Ethereum.

По сути HyperLedger Project, который уже вовсю создает свою, приватизированную, базу данных - это вертикально-интегрированный холдинг из 20–30 организаций. Для них блокчейн - реальная возможность сделать процессы более упорядоченными и прозрачными, а заодно повысить эффективность IT-систем участников.

Существуют и развиваются платформы, которые решают задачи и публичных, и частных блокчейнов. В качестве примера приведу Ethereum. С момента своего создания он развивал технологию публичного блокчейна. Но при этом сейчас на Ethereum функционирует как минимум три решения, которые используют его для обеспечения работы умных контрактов в приватных блокчейнах. Кроме того, сейчас быть в тренде - значит делать частные системы совместимыми с точки зрения структуры данных с публичными блокчейнами.

Bankir.ru Записала Татьяна Ковлягина