Що таке блокчейн?

Блокчейн (Blockchain) – це основа основ криптовалют і термін, з яким 90% інтернет-користувачів вже перетиналися. Ви 100% вже чули його десь. У цьому матеріалі я простими і зрозумілими словами розповімо про термін, який вже почав міняти наше життя. Така увага до нього пов’язано з революційністю, яку він привніс.

Опис терміну

Сам термін Blockchain частково характеризує його завдання і призначення. Частина «Block» – це блоки, «chain» – це «ланцюжок». Виходить, що Blockchain – це ланцюжок блоків. Причому не просто ланцюжок. У ній витримується строга послідовність.

Що це за блоки і що за ланцюжок? Блоки – це дані про транзакції, угоди і контракти всередині системи, представлені в криптографічній формі. Відпочатку блокчейн був (і залишається досі) основою криптовалюти Bitcoin. Всі блоки формують в ланцюжок, тобто пов’язані між собою. Для запису нового блоку, необхідно послідовне зчитування інформації про попередні блоки.

Всі дані в блокчейн накопичуються і формують постійно доповнювану базу даних. З цієї бази даних неможливо нічого видалити або провести заміну / підміну блоку. І вона «безмежна» – туди може бути записано нескінченну кількість транзакцій. Це одна з головних особливостей блокчейна.

Роботу блокчейн можна порівняти з Torrent. Функціонування торрентів відбувається в режимі P2P (peer to peer – комп’ютерна мережа, де всі учасники рівноправні). Коли ми завантажуємо якийсь файл з трекера, то ми не використовуємо центральний сервер або сховище. Файл безпосередньо скачується у такого ж учасника торрента, як і ви. Якщо в пірингової мережі не буде учасників, то і файли завантажувати ви не зможете. Аналогічно і в блокчейн. Всі операції проводяться між суб’єктами безпосередньо. А здійснюються вони за рахунок того, що всі учасники підключені до однієї мережі – Blockchain.

Ця технологія була створена разом з появою криптовалюти Bitcoin. Сталося це в 2009-му році. Публічною особою-творцем нової віртуальної валюти і Blockchain вважають Сатоши Накамото. Однак ця особистість міфологізована в світі криптовалют. Це псевдонім, за яким стоїть один або кілька людей, які вирішили не розголошувати свою особистість. Очевидно, що на створення блокчейн вони витратили тисячі годин.

Існує два види ланцюжка:

1. Публічний Blockchain – відкрита, доповнювана база даних. Такий вид блокчейна використовується в криптовалюті Bitcoin. Кожен учасник може записувати і читати дані.
2. Приватний блокчейн має обмеження по запису / читанню даних. Можуть встановлюватися пріоритетні вузли. Підвид Private Blockchain – ексклюзивний блокчейн. В такому ланцюжку встановлюється група осіб, що займається обробкою транзакцій.

Підводячи проміжні підсумки, перерахуємо ключові особливості Blockchain:

• Децентралізація – в ланцюжка немає сервера. Кожен учасник – це і є сервер. Він підтримує роботу всього блокчейна;
• Прозорість – інформація про транзакції, контрактах і так далі зберігається у відкритому доступі. При цьому ці дані неможливо змінити;
• Теоретична необмеженість – теоретично блокчейн можна доповнювати записами до нескінченності. Тому його часто порівнюють з суперкомп’ютером;
• Надійність – для запису нових даних необхідний консенсус вузлів блокчейна. Це дозволяє фільтрувати операції і записувати тільки легітимні транзакції. Здійснити підміну хеша нереально. Ця особливість блокчейн описана на зображенні нижче.

Як працює блокчейн: технічні деталі і нюанси

Частково принцип роботи Blockchain ми описали вище на прикладі грошової транзакції. Перед тим як розглянути окремі технічні деталі, зупинимося на конструкції всієї цієї системи. Це послідовність блоків – ланцюжок, а не замкнуте коло або щось ще. Кожен з блоків містить масив певних даних. І усі блоки пов’язані між собою. Тобто, новий «масив» може бути створений тільки після того, як закритий старий масив.

Ми підійшли до основного технічного моменту – формування і закриття блоків. Як видно з малюнка вище, кожна ланка ланцюжка містить певний ключ. Поки він не буде розшифрований, блок (ланка) не закриється. Як відбувається ця сама розшифровка? У криптовалютах за це відповідає майнінг. Майнери, що займаються видобутком криптовалют, роблять це за допомогою потужностей відеокарт і процесорів. Ті в свою чергу виконують обчислювальні операції, головна мета яких – пошук криптографічного підпису до блоку у вигляді хешу. Як тільки вона підібрана – блок закривається. А майнер за це отримує винагороду у вигляді криптовалюти.

Охарактеризувати принцип роботи блокчейн зрозумілими звичайній людині словами спробували автори книги «Як технологія, що стоїть за Bitcoin, змінює гроші, бізнес і світ»:

 «Bitcoin або інша криптовалюта не зберігається в якомусь файлі. Інформація про транзакції знаходиться в глобальній, загальнодоступній базі даних – Blockchain. У ній відбувається підтвердження і прийняття операцією цієї великої P2P-мережі. Увесь ланцюг розподілений: він підтримується комп’ютерами всього світу. Центрального сервера, який можна було б зламати або пошкодити, не існує. Блокчейн публічний і дуже надійний одночасно, так як використовує зашифровані дані ».

Функціонування блокчейна і його безпека забезпечується майнерами і іншими учасниками блокчейна. Їх ще називають нодами або вузлами. Є повні ноди. Під ними маються на увазі майнери і прості користувачі повноцінних гаманців. Це означає, що вони на своєму комп’ютері або іншому пристрої мають повну версію блокчейна. Його обсяг постійно зростає. Якщо в 2015-му році він займав 35 гігабайт пам’яті, то в 2017-му – вже понад 100. Через це кількість повноцінних вузлів почало скорочуватися. Приклад повноцінного гаманця – Bitcoin-Core. Кількість повних нодів в блокчейн Bitcoin можна подивитися на сервісі Bitnodes.

Ноди або вузли блокчейн

Чим більше в блокчейн активних повних нодів – тим швидше обробляється інформація про транзакції. Блокчейну, здавалося б, вдається поєднувати непоєднуване. Він дуже надійний і децентралізований одночасно. Всі учасники, які підтримують послугу ланцюжка, рівні між собою. Тут відсутній сервер або будь-який процесинговий центр. Весь блокчейн будується не на довірчих відносинах. Бо ніякого гаранта немає, на перший погляд. Однак по суті, гарантом виступає кожен користувач блокчейн. Децентралізація мережі дозволяє проводити передачу даних між суб’єктами, що представляють різні країни, юрисдикції просто за домовленістю між собою. Безпосередньо. Без будь-яких посередників або регуляторів. Блокчейн побудований так, що операції неможливо заблокувати. Так що децентралізація дозволяє кожному користувачеві відчувати себе незалежним.

Технологія блокчейн і її особливості

Інформація в Blockchain відкрита для будь-кого. Це означає, що ви можете подивитися історію транзакції і шлях, по якому вона відбувалася. Інформація про розмір угоди теж відкрита. При цьому особистість адресата і адресанта не розкривається. У цьому полягає прозорість блокчейну.

Доступ до Blockchain відбувається з використанням спеціальних ключів, які гарантують надійність всієї мережі. Він є у кожного користувача. Ключ являє собою набір криптографічних записів. Він абсолютно унікальний, що гарантує неможливість підміни даних і хакерських атак. Щоб це здійснити, хакерам потрібно отримати доступ до всіх комп’ютерів мережі.

Механізми, що забезпечують дієздатність і надійність блокчейна – це алгоритми Proof of Work (PoW) або виконаної роботи і Proof of Stake (PoS) або підтвердження частки. Завдяки ним в блокчейні досягається консенсус.

Алгоритм Proof of Work застосовується в блокчейні Bitcoin. Механізм його роботи схожий зі звітністю в офісі. Співробітники регулярно складають звіти для перевірки, що підтверджують факт того, що вони виконали певне завдання. Без цього вони не отримають зарплату, так як не підтвердили факт виконаної роботи.

PoW в блокчейн перевіряє обчислення, що генеруються в процесі створення нового блоку. Тут використовується наступна модель: блок визнається вірним і закритим, за умови, що значення його хешу менше ніж шуканий майнерами підпис. Тобто, певний криптографічний шифр показує справжність блоку. У якості «ревізорів», перевіряючих справжність блоку, виступають ноди.

Зараз в мережі Bitcoin блок створюється протягом 10 хвилин. У цей момент і відбувається пошук підпису. А вже перевірка відбувається миттєво. Алгоритм часто критикується через те, що для його роботи необхідні великі обчислювальні потужності. І саме з цієї причини при переказі біткоіна між гаманцями стягується комісія. Так відбувається оплата за використані обчислювальні потужності.

На тлі цього був створений новий алгоритм – Proof of Stake. Одним із сподвижників PoS є засновник криптовалюти Ethereum Віталік Бутерін. За його словами, цей алгоритм не такий ресурсомісткий, і в цілому, дешевше PoW. Блокчейн криптовалюти Ethereum здійснює перехід з PoW на PoS.

Якщо в Proof of Work на перший план виходить обчислювальна потужність, то в Proof of Stake головну роль відіграє баланс гаманця. Здійснення і підтвердження транзакцій відбуватиметься без активної участі обчислювальної техніки, а завдяки активним монетам на гаманцях. В ідеалі, всі власники криптовалюти на блокчейне з PoS виступатимуть в ролі інвесторів. Роль майнінгу відійде на другий план. Однак у алгоритму є істотні недоліки – можливе проведення дублюючих транзакцій.

Оптимальним варіантом алгоритму для блокчейн може бути поєднання PoS і PoW. Поки що цей механізм не доопрацьований, хоча і використовується в деяких альткоінах: KATZcoin, Blackcoin, Espers.

На даному етапі свого розвитку блокчейн має і переваги, і недоліки. Я їх склав в таблицю.

Де застосовують блокчейн

Блокчейн з’явився разом з піонером всіх криптовалюта Bitcoin. Його функціональні можливості і «завдання» вже описали. Блокчейн гарантує проведення транзакцій і зберігає всі дані про них.

Якісний крок вперед спробували зробити Віталік Бутерін і його товариші. Блокчейн криптовалюту Ethereum часто відносять до другого покоління. У нього є свої особливості архітектури.

Якщо блокчейн Bitcoin спочатку моделювався під проведення фінансових транзакцій, то розробникам Ефіріума вдалося реалізувати обчислювальні однорангові з’єднання, які можуть виконувати запрограмовані алгоритми. Вони отримали назву смарт контракти або розумні контракти. Суть таких контрактів полягає в тому, що їх виконання відбувається при задоволенні певних умов.

Розумний контракт на прикладі угоді про покупку нерухомості:

Очевидно, що технологія блокчейн актуальна не тільки для криптовалютних транзакцій, а для всієї фінтех-сфери в цілому. Все що пов’язано з транзакціями може підтримуватися блокчейном.

Перспективність Blockchain у фінансовій сфері визнали найбільші банки світу. Ще в 2013-му році був створений консорціум R3. Туди увійшли такі банки як J.P. Morgan, Goldman Sachs, Santander, IТG і інші. Група займається тестуванням децентралізованого реєстру в банківській сфері. Окремі банки також інвестують в блокчейн-стартапи, регулярно з’являються останні кілька років.

Інтерес банків до технології пов’язаний з потенційною загрозою, яку для них представляють криптовалюти. Блокчейн допоможе скоротити витрати на транзакції, зробити їх безпечніше. Однак реалізація повністю децентралізованого протоколу в банківській сфері підірве її зсередини.

Блокчейн і банки

Практичність блокчейну незаперечна у всьому, що стосується зберігання даних і підтвердження автентичності. Потенційно ця децентралізована система даних здатна знищити корупцію. У блокчейн можна записувати дати народження людей, фінансові транзакції, відбитки пальців. Зберігати відомості про документи на кшталт дипломів, паспортів, водійських прав. У перспективі це може допомогти в боротьбі з різного роду шахрайством.

Приклади застосування блокчейн в різних сферах життя, крім фінансів:

• Ідентифікація особистості. На основі технології блокчейн працюють сервіси в області ідентифікації і підтвердження прав доступу. Вони створюють цифровий аналог посвідчення особи. До таких стартапам відносять HYRP, BlockVerify, OneName і інші.
• Авторські права. Платформа Ascribe використовує доповнюваний реєстр, в який художники, музиканти, винахідники можуть зберігати авторські права за допомогою зашифрованих ідентифікаторів.
• Голосування. Поки що відкритий реєстр використовується тільки в приватних голосуваннях. Однак в університеті штату Вірджинія хочуть впровадити технологію, що базується на блокчейн. Це знизить ймовірність фальсифікації до нуля.
• Управління та юриспруденція. Потенціал Blocckhain в цій сфері безмежний. В ідеалі може бути створена система зі звітністю представників місцевої і державної влади, зберігання даних про бюджет. Уже зараз є проекти на кшталт Borderless, які об’єднують в собі юридичні та економічні послуги.
• Музика. Проект Bittunes дозволяє виконавцям композицій зберегти за собою права і займатися продажем власних робіт. Є й інші сервіси, націлені на поширення незалежної музики і просування виконавців.
• Благодійність. Блокчейн з його здатністю записувати і зберігати дані дуже ефективний в сфері благодійності. Так в платформі GiveTrack представлена ​​відкрита інформація про пожертвування до фондів і їх витратах. Це ефективний інструмент у боротьбі з «терористами благодійності».
• Нерухомість. Впровадження блокчейн в сферу нерухомості здатне її значно вдосконалити. Прискориться процес покупки-продажу, з’явиться інструмент надійного зберігання даних про права на власність і так далі.
• Технологія блокчейн застосовується в сфері послуг, біржовій і звичайній торгівлі. Потенційно вона може бути корисною всюди, де необхідна звітність, перевірки автентичності чого-небудь, зберігання даних. Потенціал безмежний.

Висновок

Чи реально знати всі тонкощі і можливості блокчейну? Ні. 99,9% населення планети цього і не потрібно. Важливіше розуміти сам принцип технології і те, як вона влаштована. А з цим прийде і оцінка потенціалу блокчейну. Можливо, це навіть змінить ваше життя.