Криптовалюты у всех на слуху, а с ними — и их основа, блокчейн-технологии. И пока диванные эксперты с умным видом рассуждают о том, как блокчейн изменит наше будущее, давайте разберёмся, что эти технологии из себя представляют.
Суть блокчейна
Блокчейн (от английского block — блок и chain — цепь) — цепочка блоков информации, связанных между собой. В каждом следующем блоке хранится информация о предыдущем.
В криптовалютных блокчейнах в блоках хранится информация о транзакциях. Кроме того, они содержат метку времени и другую служебную информацию. Данные в блоке, который уже добавлен в блокчейн, нельзя изменить.
Обычно у блока только один последователь и один предшественник. Но есть исключения:
- Генезис-блок, то есть самый первый блок цепочки, не имеет предшественника.
- Последний (в данный момент) блок цепочки не имеет последователя.
- После хардфорка (фундаментального обновления программного обеспечения) цепочка может разделиться на две. Тогда у блока, на котором произошел хардфорк, будет два последователя. И каждая из двух цепочек пойдёт своим путем.
По сути, блокчейн — это распределённая база данных, которая организована в виде цепочки блоков. Данные блокчейна хранятся одновременно на множестве узлов, которые называют нодами (от англ. node — узел). Информация о новом блоке распространяется по ним, так что ноды всегда отражают актуальное состояние сети. И защищают её от атак, взлома, изменения информации.
Как обеспечивается связь между блоками и безопасность данных
Для следующего блока вычисляется хеш по данным предыдущего блока. Это особым образом зашифрованная строка символов.
Если кто-то попытается изменить один из блоков, которые уже добавили в блокчейн, то хеши всех следующих блоков окажутся недействительны. Ведь хеш каждого нового блока создается на основе информации о блоке предыдущем, включая хеш, который он содержит. А значит, если изменить хотя бы один бит в цепочке, она станет недействительна. И можно легко найти, какой именно блок был изменен.
Децентрализация — наше всё
Каждый блокчейн может иметь свои особенности. Но все они объединяются идеей децентрализации.
У блокчейна нет центра управления, который контролирует его работу. Все ноды (в общем случае) имеют равные права.
Работает система за счет протоколов и алгоритмов. Так что человеческий фактор тоже исключается — решения принимает программное обеспечение.
В этом и состоит ценность блокчейн-технологий. Они независимы от властей, правительств, компаний и т.п. Если кто-то захочет захватить блокчейн, он должен будет контролировать более половины его узлов или мощностей. А это нереально дорого и потому обычно бессмысленно.
Валидация и консенсус
Эти сложные слова имеют простое объяснение. Валидация — это в данном случае проверка подлинности и корректности транзакции (операции по передаче информации, чаще всего о переводе средств, от одного участника сети к другому). Консенсус — это некое соглашение, к которому должны прийти ноды.
В блокчейнах, связанных с криптовалютами, ноды проверяют подлинность отправки средств. Для валидации используют два ключа — открытый и закрытый. Открытый ключ хранится в блокчейне, чаще всего он выступает адресом криптовалютного кошелька и может быть известен всем. Закрытый ключ доступен только владельцу.
Если информация об отправке средств верная и пользователь не попытался потратить одну и ту же криптовалюту дважды, узел или несколько узлов подтверждают транзакцию. Данные о ней добавляются в блок. По ним, а также по информации о предыдущем блоке, вычисляется хеш. Он также добавляется в блок, а затем блок пополняет цепочку.
Найти хеш достаточно сложно, но проверить, что он верный, просто. Поиском хешей занимаются майнеры.
Что такое майнинг
В современных блокчейнах чаще всего используются два алгоритма консенсуса — Proof-of-Work (PoW) и Proof-of-Stake (PoS). Майнинг в традиционном понимании — это как раз PoW.
В случае с PoS монеты считаются добытыми и регулярно распределяются между участниками в соответствие с тем, сколько криптовалюты у них в кошельке. Это чем-то похоже на начисление банковских процентов.
Итак, PoW — это алгоритм доказательства выполнения работы. Чтобы вычислить хеш следующего блока, майнер должен перебрать миллиарды чисел одно за другим и найти минимальное значение, которое удовлетворяет условиям задачи, описанной в протоколе криптовалюты. Нельзя просто взять уравнение и найти его решение — нужно именно подобрать его. Поэтому майнеры используют огромные вычислительные мощности, которые способны максимально быстро перебирать варианты. Бывает даже, что для майнинга эксплуатируются подключенные в интернету компьютеры без ведома их владельцев — через браузер.
Кто из майнеров первым нашел хеш, тот и получает за это награду. Другие узлы могут только проверить правильность хеша и подтвердить добавление в блокчейн нового блока. Если же другие майнеры поймут, что хеш вычислен неверно, они не примут его и не добавят в базу.
Вывод
Блокчейн — это безопасная система, в которой нет центра управления и которая ни от кого не зависит — даже от разработчиков. Блокчейн управляется программными алгоритмами и самостоятельно регулируется.
Изначально блокчейны запускались для функционирования криптовалют. Но технология может гораздо больше. Она уже помогает проводить платежи моментально и с минимальной комиссией, организовывать голосования, продавать товары и услуги, обеспечивать работу добывающих и логистических компаний и т.д. Блокчейн универсален — его можно внедрить где угодно. Именно поэтому у технологии огромное будущее.
