Что такое блокчейн (Blockchain) технология простыми словами

Что такое блокчейн

Блокчейн цепи
Всемирный экономический форум в 2017 году отнес технологию Блокчейн к списку самых перспективных технологий. Большинство ведущих экономических экспертов сходятся во мнении, что эта технология способна кардинально изменить мир. Несмотря на мировое признание, далеко не всем еще известно, что такое блокчейн и какое влияние он может оказать на будущее. Но если присмотреться внимательней, то отчетливо видно, что данная технология уже активно внедряется и особо ярким примером выступает популярность криптовалют, основанных на ней.

Что такое блокчейн?

Принцип действия технологии, лежащей в основе блокчейна, был известен программистам достаточно давно, но прорыв случился в 2009 году. На основе криптографии и реестра базы данных была сформирована первая криптовалюта Биткоин.

Технология была подробно описана на одном из форумов анонимным пользователем под ником Сатоши Накомото. Им же она впервые была успешно реализована в криптовалюте Bitcoin, которая успешно функционирует практически десятилетие. Сатоши Накомото считается разработчиком технологии блокчейна, но личность скрывающаяся за этим ником до сих пор никому не известна. Сейчас блокчейн считается основой всех криптовалют, но сама технология может быть задействована для записи любых данных и применяться повсеместно в любой структуре, где ведется учет данных.

Термин Blockchain, происходит от слов “block” — блоки, “chain” — цепочка, что частично описывает концепцию действия технологии. Блокчейн — цифровой распределительный реестр, основанный на цепочке блоков информации с четкой линейной последовательностью.

В криптовалютной индустрии блоки формируются из транзакций, что в отличие от традиционного метода пересылки денег банковских структур имеет ряд преимуществ:

  • Децентрализация. Работа блокчейна поддерживается множеством узлов связи и не имеет основного контролирующего сервера.
  • Надежность. Подменить данные в блокчейне невозможно, поскольку информация хранится по всем узлам связи.
  • Прозрачность. Вся информация представлена в открытом доступе.
  • Безграничность. Информацию можно обновлять до бесконечности.

Описывая простым языком, банковские переводы можно сравнить с совместным использованием документов в Microsoft Word, а транзакции блокчейна с Google Docs. В случае с Microsoft Word, где два владельца не могут одновременно вносить изменения, отправляя файл для редактирования третьему лицу необходимо дождаться пока будут внесены изменения и получить возвратную копию. На время пока вторая сторона не внесет изменений для пользователя будет заблокировано редактирования. Так же устроена банковская система, где отправляемые деньги блокируются на счету или списываются в пользу общего банковского счета для переводов, и только обновив баланс получателя, окончательно обновляется баланс отправителя.

С совместной работой над Google Docs все стороны одновременно имеют право редактирования, при этом текущая версия документа видна всем пользователям. В случае с блокчейном, пользователями-редакторами выступают равные между собой узлы связи (валидаторы), которые формируют равноправную сеть Р2Р независимых узлов связи. Все данные в блокчейне накапливаются и представляют собой постоянно дополняемую базу данных.
Узлами связи могут выступать различные участники, поэтому всю технологию блокчейн разделяют на три вида:

  1. Публичный — открытая база данных, где каждый участник имеет равные права, может записывать и считывать данные.
  2. Приватный — база данных с ограниченными правами для пользователей, где установлены приоритетные узлы, занимающиеся проверкой транзакций.
  3. Частный — в системе присутствует центральный, контролирующий работу, узел связи.

Основным преимуществом публичного блокчейна является прозрачность и децентрализация системы. Частные блокчейн цепи в первую очередь удобны для ведения учета, позволяют оперативно обновлять и совершенствовать систему, а приватные блокчейны с привилегированными узлами связи могут похвастаться большей скоростью обработки информации.

Как работает блокчейн?

Криптовалюты объединили существующие методы криптографии с многолетними исследованиями в области компьютерных наук. Работа блокчейна в них устроена таким образом, чтобы равные участники сети, которые не доверяют друг другу, поддерживали сеть и подтверждали транзакции, соглашаясь, что это правдивая информация, которая может быть внесена в общий реестр данных, и устранять необходимость наличия контролирующего лица. При этом, в случае, если хоть один участник обнаружит несоответствие данных, транзакция отклонится.

Все цифровые записи объединяются в блоки, а затем связываются в хронологическую цепочку, где каждый последующий блок добавляется строго в конец цепи и хранит в себе информацию о транзакциях входящих во все предыдущие блоки. На пальцах это можно объяснить описав весь путь прохождения криптовалютной транзакции.

Допустим участник сети “А” желает отправить криптовалюту участнику “В”. Для этого в своем кошельке он формирует транзакцию, указывая сумму перевода, публичный адрес кошелька “В” и подтверждает отправку. Для того, чтобы транзакция состоялась, система должна переписать указанное количество криптовалюты с адреса “А” на адрес “В”, добавив транзакцию в распределительный реестр.
Как работает блокчейн
Каждая транзакция содержит адрес отправителя и получателя, цифровой код монеты, а также номера входящих транзакций, которыми были получены монеты участником “А”, но вся информация передается в хешированном виде. Транзакциям также присваивается индивидуальный хешированный заголовок.

Хэш — криптографический алгоритм, который позволяет генерировать из любой информации определенную буквенно-цифровую последовательность, свойственную только этой информации. То есть, если данные были изменены хоть на один символ, то хешированный код будет совершенно другим.

Средства будут перечислены только когда отправленная транзакция попадет в новый блок. Для этого она должна быть проверена и подписана узлами связи. Поэтому запрошенная транзакция передается в Р2Р-сеть, состоящую из узлов связи, их также называют нодами.

Ноды — это участники сети, которые установили у себя соответствующее программное обеспечение, загрузили полную блокчейн цепь и получая информацию о новых транзакциях сравнивают ее с имеющейся базой данных, при помощи математических расчетов.

Задача нод – используя математические расчеты проверить имеет ли участник сети “А” достаточное количество монет, а также не пытается ли он отправить их одновременно на несколько адресов. Им необходимо проверить валидность всех транзакций в блоке и подобрать подпись к нему, после чего блок будет включен в основную цепь. Каждый блок состоит из заголовка и записи всех транзакций, при этом заголовок блока содержит хешированную информацию о предыдущем блоке, дате и времени создания нового, а также хэш-код всех транзакций.

Как только одним из участников найдена подпись к блоку, он считается закрытым, включается в основную цепь блокчейна, признается постоянным и неизменным. Каждый последующий блок уже будет содержать информацию о только что созданном и всех предыдущих.

После включения блока, где находилась транзакция “А”, в цепь она признается ликвидной, данные с адреса “А” переписываются на адрес “В”.

Процесс кажется достаточно сложным, но на деле для пользователя он занимает всего несколько минут, а последующая обработка информации и вычисление верного хэша для блока происходит на вычислительной технике подключенных нод.

Согласно такому консенсусу работы, система поддерживается огромным количеством независимых узлов связи, которые одновременно проверяют все транзакции, что исключает возможность проведения махинаций внутри системы. На компьютерах узлов связи также хранится вся информация о совершенных транзакциях за все время существования сети, что позволяет отслеживать ее каждому участнику.

В данном примере задействован публичный блокчейн, где все участники сети имеют различные мощности, но одинаковые права. В случае, если один из узлов связи отклонил транзакцию посчитав ее неверной, то она автоматически отклоняется даже если все остальные не заметили подмены. В реальности, обмануть одноранговую систему независимых узлов связи невозможно, но существует теоретическая возможность атаки на систему в 51%. Так, в случае если участник будет владеть 51% мощности всей сети, то практически берет на себя роль главного управляющего сервера и может отклонять и подтверждать блоки. Эксперты называют это основным недостатком публичного блокчейна.

В случае с приватным или частным блокчейном система изменения данных будет выглядеть так же, только формирование нового блока и подтверждение изменений реестра будет производится выбранными валидаторами сети или центральным сервером.

Ценность и применение технологии блокчейн

Технология Блокчейн — это не только движущий механизм работы криптовалют, а еще и база данных, которая может быть задействована практически в любой сфере экономики. Внедрение децентрализованного реестра в экономические структуры позволит повысить уровень защиты, сделает структуры полностью прозрачными и существенно упростить ведение документации и отчетности.

Blockchain Technology уже задействована во множестве проектов, которые относятся к различным сферам. В частности, на блокчейне уже реализованы платежные системы, облачные хранилища данных, платформы для заключения торговых операций и сделок по недвижимости. В медицине блокчейн технология применяется для создания базы данных пациентов и отслеживания качества медицинских препаратов.
Блокчейн в медицине
Американская аналитическая компания Transparency Market прогнозирует, что оборот технологии блокчейна к 2024 году будет составлять 20 млрд. долларов и ежегодно увеличиваться на 59%. Такой рост обуславливается тем, что все больше компаний замечают перспективы децентрализованного реестра базы данных и задействуют технологию в своих компаниях. На данный момент преимущественное количество блокчейн-проектов реализовано на территории Северной Америки, вторым по темпам внедрения считается Китай и азиатский регион.

Согласно исследованиям компании, больше всего блокчейн технология задействована в банковской структуре. Использование блокчейна позволяет повысить скорость и надежность транзакций, позволяет исключить потерю данных и человеческий фактор. Банки также выступают в роли основного венчурного инвестора в блокчейн проекты.
В банковском секторе в 2013 году даже был создан специальный консорциум R3, которые тестируют и применяют технологию блокчейн в своей работе. Общее количество участников перевалило за сорок. Среди участников можно найти всемирно известные банки, например, Банк Америки.

До 2020 года планируется внедрение технологии блокчейн в банковскую структуру Великобритании. На данный момент проводится внедрение и тестирования на мелких суммах. Такой переход вынужденная мера, поскольку ежегодно финансовыми структурами Великобритании оперируется более 600 млрд. долларов, что требует высокой скорости расчетов и строгого ведения документации. По завершению трансформации в системе распорядительного реестра планируется осуществлять абсолютно все операции.

Испанские банки позволяют привязать свои счета к блокчейн площадке Ethereum для удобного использования. На платформе Эфириум реализована блокчейн система умных контрактов, при помощи которой можно легко совершать любые функции и легко разрабатывать блокчейн-проекты.

Широко используется блокчейн в разработках компании Microsoft. Востребована технология и в модернизации государственных структур. К примеру в Грузии и Гане на основе блокчейн реестра планируется вести учет земельных участков. Гана также планирует при помощи внедрения технологии повысить интерес инвесторов, за счет прозрачности учета.

Швеция и Великобритания внедряют блокчейн проекты в сферу недвижимости, а именно для прозрачности совершения сделок по купле-продаже. Блокчейн реестр также планируется задействовать для распределения субсидий, социальных выплат и государственных грантов.

Исходя из этого, можно с уверенностью сказать, что технология блокчейн востребована по всему миру. Блокчейн соединил в себе на первый взгляд не сочетаемые качества, простоту и надежность, и именно это делает его внедрение удобным, востребованным, а в некоторых случаях и жизненно необходимым.

Преимущества и недостатки технологии блокчейн

Преимущества Недостатки
децентрализованность технологии позволяет избежать сбоев в работе, которые в других случаях возможны при возникновении ошибки на главном сервере или его перегруженности внедрение блокчейна в существующую структуру требует полный отказ от предыдущего метода работы
высокая степень надежности, невозможно подделать информацию высокая энергозатратность
позволяет оперировать огромными базами данных и исключает возможность ошибки существует вероятность атаки в 51%, при которой один узел связи будет удерживать 51% мощности сети, что позволит ему единолично принимать или отклонять блоки
операции производятся очень быстро все операции в блокчейне необратимы
база данных полностью прозрачна и доступна любому участнику сети
информация может дополняться до бесконечности
технология может быть задействована в любой структуре

Выводы

Блокчейн представляет собой базу данных с высокой надежностью учета и идентификации информации. Он может быть задействован практически в любой структуре и полностью исключает возможность ошибки, потери информации или изменения реестра без согласования сторон. Блокчейн не подвержен манипуляциям, несогласованному внесению изменений в распределительный реестр и фальсификации данных. Для этого требуется изменение информации в каждом блоке и соответственно сосредоточение огромной вычислительной мощности. Он также не может быть целенаправленно ликвидирован или утерян. Вся информация хранится на множестве нод и при сохранении хоть на одном устройстве может быть скопирован заново другими. Данные преимущества уже по достоинству оценены множеством выдающихся компаний и возможно в скором будущем нас ожидает повсеместное внедрение блокчейна во все сферы экономики.