Что такое Blockchain?
Если эта технология настолько сложна, зачем называть ее «блокчейн?» На самом базовом уровне блокчейн буквально представляет собой просто цепочку блоков, но не в традиционном смысле этих слов. Когда мы говорим слова «блок» и «цепочка» в этом контексте, мы на самом деле говорим о цифровой информации («блок»), хранящейся в общедоступной базе данных («цепочка»).
«Блоки» на блокчейне состоят из цифровых фрагментов информации. В частности, они состоят из трех частей:
Блоки хранят информацию о транзакциях, такую как дата, время и сумма в долларах вашей последней покупки в Amazon. (ПРИМЕЧАНИЕ. Этот пример Amazon предназначен для иллюстративных покупок; розничная торговля Amazon не работает по принципу блокчейна)
Блоки хранят информацию о том, кто участвует в транзакциях. В блоке для вашей случайной покупки от Amazon будет записано ваше имя вместе с Amazon.com, Inc. Вместо использования вашего имя, ваша покупка записывается без какой-либо идентифицирующей информации с использованием уникальной «цифровой подписи», вроде имени пользователя.
Блоки хранят информацию, которая отличает их от других блоков. Подобно тому, как у нас с вами есть имена, которые отличают нас друг от друга, каждый блок хранит уникальный код, называемый «хэш», который позволяет нам отличать его от каждого другого блока. Допустим, вы совершили покупку на Amazon, но пока она находится в пути, вы решаете, что просто не можете устоять, и вам нужна вторая. Даже несмотря на то, что детали вашей новой транзакции будут выглядеть почти так же, как и ваша предыдущая покупка, мы все равно можем отличить блоки по их уникальным кодам.
Как работает Blockchain
Когда блок сохраняет новые данные, он добавляется в блокчейн. Блокчейн, как следует из его названия, состоит из нескольких блоков, соединенных вместе. Однако для добавления блока в цепочку блоков должны быть выполнены четыре вещи:
Транзакция должна произойти. Давайте продолжим с примером вашей импульсивной покупки Amazon. После поспешного перехода к нескольким запросам на покупку вы не согласны с выбором и совершаете покупку.
Эта транзакция должна быть подтверждена. После совершения покупки ваша транзакция должна быть подтверждена. С другими общедоступными записями информации, такими как Комиссия по ценным бумагам, Википедия или ваша местная библиотека, кто-то отвечает за проверку новых записей данных. Однако с помощью блокчейна это задание остается за сетью компьютеров. Когда вы совершаете покупку в Amazon, эта сеть компьютеров спешит проверить, что ваша транзакция прошла так, как вы сказали. То есть они подтверждают детали покупки, включая время транзакции, сумму в долларах и участников. (Подробнее о том, как это происходит в секунду.)
Эта транзакция храниться в блоке. После того, как ваша транзакция была подтверждена как точная, она получает зеленый свет. Сумма в долларах транзакции, ваша цифровая подпись и цифровая подпись Amazon хранятся в блоке. Там к транзакции, скорее всего, присоединятся сотни или тысячи других, подобных ей.
Этот блок должен иметь хеш. В отличие от ангела, зарабатывающего свои крылья, после проверки всех транзакций блока ему должен быть присвоен уникальный идентификационный код, называемый хешем.
Блокчейн частный?
Любой может просматривать содержимое цепочки блоков, но пользователи также могут подключить свои компьютеры к сети цепочки блоков. При этом их компьютер получает копию цепочки блоков, которая обновляется автоматически при добавлении нового блока, что-то вроде новостной ленты Facebook, которая выдает живое обновление при публикации нового статуса.
Каждый компьютер в сети блокчейнов имеет свою собственную копию блокчейна, что означает, что существуют тысячи, или в случае с биткойнами, миллионы копий одного и того же блокчейна. Хотя каждая копия блокчейна идентична, распространение этой информации по сети компьютеров затрудняет манипулирование информацией. С блокчейном не существует единого, однозначного описания событий, которыми можно манипулировать.
Блокчейн безопасен?
Технология блокечейн учитывает проблемы безопасности и доверия несколькими способами. Во-первых, новые блоки всегда хранятся в линейном и хронологическом порядке. То есть они всегда добавляются в «конец» блокчейна. Если вы посмотрите на блокчейн Биткойна, то увидите, что каждый блок имеет позицию в цепочке, называемую «высотой». По состоянию на февраль 2019 года высота блока превысила 562 000.
После того, как блок был добавлен в конец блокчейна, очень трудно вернуться назад и изменить содержимое блока. Это потому, что каждый блок содержит свой собственный хэш, а также хэш блока перед ним. Хеш-коды создаются математической функцией, которая превращает цифровую информацию в строку цифр и букв. Если эта информация редактируется каким-либо образом, хэш-код также изменяется.
В системе проверки работоспособности компьютеры должны «доказать», что они выполнили «работу», решив сложную вычислительную математическую задачу. Если компьютер решает одну из этих проблем, он может добавить блок в цепочку блоков. Но процесс добавления блоков в блокчейн, который криптовалютный мир называет «майнингом», нелегок. Фактически, согласно новостному сайту BlockExain BlockExplorer, шансы на решение одной из этих проблем в сети Биткойн в феврале 2019 г. составляли примерно 1 к 5,8 трлн. Для решения сложных математических задач с такими коэффициентами компьютеры должны запускать программы, которые стоят им значительное количество энергии. (читай: деньги).
Блокчейн против Биткойн
Цель блокчейна - позволить цифровой информации записываться и распространяться, но не редактироваться. Эту концепцию может быть сложно обернуть вокруг нас, не видя технологии в действии, поэтому давайте посмотрим, как на самом деле работает самое раннее применение технологии блокчейна.
Технология блокчейна была впервые изложена в 1991 году Стюартом Хабером и У. Скоттом Сторнеттой, двумя исследователями, которые хотели внедрить систему, в которую метки времени документа не могли быть подделаны. Но только спустя почти два десятилетия, с запуском Биткойна в январе 2009 года, блокчейн получил свое первое реальное приложение.
Протокол Биткойн построен на блокчейне. В исследовательской работе, посвященной введению цифровой валюты, псевдонимный создатель Биткойна Сатоши Накамото назвал ее «новой системой электронных денег, которая полностью одноранговая, без доверенной третьей стороны».
Вот как это работает
У вас есть все эти люди со всего мира, у которых есть биткойны. Согласно исследованию Кембриджского центра альтернативных финансов за 2017 год , их число может достигать 5,9 миллиона. Допустим, один из этих 5,9 миллионов человек хочет потратить свой биткойн на продукты. Вот где приходит блокчейн.
Когда дело доходит до печатных денег, использование печатной валюты регулируется и проверяется центральным органом, обычно банком или правительством, но Биткойн никем не контролируется . Вместо этого транзакции, совершаемые в биткойнах, проверяются сетью компьютеров.
Когда один человек платит другому за товары, используя Биткойн, компьютеры в сети Биткойн мчатся, чтобы проверить транзакцию. Для этого пользователи запускают программу на своих компьютерах и пытаются решить сложную математическую задачу, называемую «хэш». Когда компьютер решает проблему, «хешируя» блок, его алгоритмическая работа также проверила блок. сделки. Завершенная транзакция публично записывается и сохраняется как блок в цепочке блоков, после чего она становится неизменной. В случае с биткойнами и большинством других блокчейнов компьютеры, которые успешно проверяют блоки, получают за свою работу криптовалюту.
Хотя транзакции публично записываются в блокчейн, пользовательские данные не - или, по крайней мере, не полностью. Чтобы проводить транзакции в сети Биткойн, участники должны запустить программу, которая называется «кошелек». Каждый кошелек состоит из двух уникальных и разных криптографических ключей: открытого ключа и личного ключа. Открытый ключ - это место, где транзакции депонируются и снимаются. Это также ключ, который отображается в бухгалтерской книге блокчейна в качестве цифровой подписи пользователя.
Даже если пользователь получит платеж в биткойнах на свой открытый ключ, он не сможет отозвать их у частного партнера. Пользователь с открытым ключом является сокращенной версией своего закрытого ключа, созданным с помощью сложного математического алгоритма. Однако из-за сложности этого уравнения практически невозможно обратить процесс вспять и сгенерировать закрытый ключ из открытого ключа. По этой причине технология блокчейна считается конфиденциальной.
Основы открытых и закрытых ключей
Вот ELI5 - «Объясни, как будто мне 5» - версия. Вы можете рассматривать открытый ключ как школьный шкафчик, а закрытый ключ - как комбинацию шкафчика. Учителя, студенты и даже ваши поклонники могут вставлять буквы и заметки через отверстие в вашем шкафчике. Однако единственным, кто может извлечь содержимое почтового ящика, является тот, кто имеет уникальный ключ. Однако следует отметить, что хотя комбинации школьных шкафчиков хранятся в офисе директора, нет центральной базы данных, которая отслеживала бы закрытые ключи сети блокчейна. Если пользователь потеряет свой личный ключ, он потеряет доступ к своему биткойн-кошельку, как это произошло с этим человеком, который стал национальным заголовком в декабре 2017 года.
Единая публичная цепь
В биткойн-сети блокчейн не только используется и поддерживается публичной сетью пользователей, но и согласовывается. Когда пользователи присоединяются к сети, их подключенный компьютер получает копию цепочки блоков, которая обновляется при добавлении нового блока транзакций. Но что, если из-за человеческой ошибки или усилий хакера одна копия пользовательского блока цепочки манипулирует, чтобы отличаться от любой другой копии блокчейна?
Протокол цепочки блоков препятствует существованию нескольких цепочек блоков с помощью процесса, называемого «консенсусом». При наличии множества разных копий цепочки блоков протокол согласования будет использовать самую длинную доступную цепочку. Больше пользователей в блокчейне означает, что блоки могут быть добавлены в конец цепочки быстрее. По этой логике блокчейн записи всегда будет тем, которому доверяет большинство пользователей. Протокол консенсуса является одной из самых сильных сторон технологии блокчейна, но также учитывает одну из ее самых больших слабостей.
Теоретически, Хакер-Доказательство
Теоретически, хакер может использовать правило большинства в том, что называется 51% атаки . Вот как это могло произойти. Скажем, в сети Биткойн есть пять миллионов компьютеров, что, безусловно, является заниженным, но достаточно простым делением. Чтобы получить большинство в сети, хакеру потребуется контролировать как минимум 2,5 миллиона и один из этих компьютеров. При этом злоумышленник или группа злоумышленников могут вмешиваться в процесс записи новых транзакций. Они могли отправить транзакцию, а затем отменить ее, создавая впечатление, что у них все еще есть монета, которую они только что потратили. Эта уязвимость, известная как двойные траты, является цифровым эквивалентом идеальной подделки и позволит пользователям тратить свои биткойны дважды.
Подобную атаку крайне сложно выполнить для блокчейна масштаба Биткойн, поскольку для получения контроля над миллионами компьютеров потребуется злоумышленник. Когда Биткойн был впервые основан в 2009 году, а количество его пользователей насчитывало десятки, злоумышленнику было бы легче контролировать большую часть вычислительной мощности в сети. Эта определяющая характеристика блокчейна помечена как одна слабость для начинающих криптовалют.
Боязнь пользователя в 51% атак может фактически ограничить формирование монополий на блокчейне. В «Цифровом золоте: Биткойн и внутренняя история о неудачниках и миллионерах, пытающихся переосмыслить деньги», журналист New York Times Натаниэль Поппер пишет о том, как группа пользователей, названная « Битфери », объединила тысячи мощных компьютеров, чтобы получить конкурентное преимущество на блокчейне. Их целью было добыть как можно больше блоков и заработать биткойны, которые в то время оценивались примерно в 700 долларов каждый.
Использование Bitfury
Однако к марту 2014 года Bitfury должен был превысить 50% общей вычислительной мощности сети блокчейнов. Вместо того чтобы продолжать усиливать контроль над сетью, группа решила саморегулироваться и поклялась никогда не превышать 40%. Битфери знал, что, если они решат продолжать увеличивать свой контроль над сетью, ценность биткойнов упадет, поскольку пользователи распродают свои монеты, готовясь к возможности атаки на 51%. Другими словами, если пользователи теряют веру в сеть блокчейнов, информация в этой сети может оказаться совершенно бесполезной. Таким образом, пользователи блокчейна могут увеличить свою вычислительную мощность до определенного уровня, прежде чем они начнут терять деньги.
Практическое применение блокчейна
Блоки в блокчейне хранят данные о денежных транзакциях - мы это получили. Но оказывается, что блокчейн на самом деле является довольно надежным способом хранения данных и о других типах транзакций. Фактически, блокчейн-технология может использоваться для хранения данных об обменах недвижимостью, остановках в цепочке поставок и даже голосов за кандидата.
Сеть профессиональных услуг Deloitte недавно провела опрос 1000 компаний в семи странах на предмет интеграции блокчейна в свои бизнес-операции. Их исследование показало, что у 34% уже есть система блокчейна в производстве сегодня, а еще 41% ожидают развернуть приложение блокчейна в течение следующих 12 месяцев. Кроме того, почти 40% опрошенных компаний сообщили, что в будущем году они вложат 5 или более долларов в блокчейн. Вот некоторые из самых популярных приложений блокчейна, которые исследуются сегодня.
Использование банка
Возможно, ни одна отрасль не выиграет от интеграции блокчейна в свои бизнес-операции больше, чем банковское дело. Финансовые учреждения работают только в рабочее время, пять дней в неделю. Это означает, что если вы попытаетесь внести чек в пятницу в 18:00, вам, вероятно, придется подождать до утра понедельника, чтобы увидеть, что деньги попали на ваш счет. Даже если вы вносите свой депозит в рабочее время, проверка транзакции может занять от одного до трех дней из-за большого объема транзакций, которые необходимо совершить банкам. Блокчейн, с другой стороны, никогда не спит.
Интегрируя блокчейн в банки, потребители могут видеть, что их транзакции обрабатываются всего за 10 минут, в основном это время, необходимое для добавления блока в блокчейн, независимо от времени или дня недели. Благодаря блокчейну банки также имеют возможность быстрее и надежнее обменивать средства между учреждениями. Например, в сфере торговли акциями процесс расчета и клиринга может занять до трех дней (или дольше, если банки торгуют на международном уровне), что означает, что деньги и акции заморожены на это время.
Учитывая размер вовлеченных сумм, даже несколько дней, в течение которых деньги находятся в пути, могут нести значительные расходы и риски для банков. Сантандер, европейский банк, оценил потенциальную экономию в 20 миллиардов долларов в год . Французская консалтинговая компания Capgemini считает, что потребители могут сэкономить до 16 миллиардов долларов на банковских и страховых взносах каждый год с помощью приложений на основе блокчейна.
Использовать в криптовалюте
Блокчейн формирует основу для криптовалют, таких как биткойн. Как мы исследовали ранее, такие валюты, как доллар США, регулируются и проверяются центральным органом, обычно банком или правительством. В системе центральной власти данные и валюта пользователя технически находятся на прихоти их банка или правительства. Если банк пользователя рухнет или он живет в стране с нестабильным правительством, стоимость его валюты может оказаться под угрозой. Это те заботы, из-за которых родился Биткойн.
Распространяя свои операции по сети компьютеров, блокчейн позволяет Биткойн и другим криптовалютам работать без необходимости централизованного управления. Это не только снижает риск, но и устраняет многие сборы за обработку и транзакции. Это также дает странам в нестабильных валютах более стабильную валюту с большим количеством приложений и более широкой сетью частных лиц и учреждений, с которыми они могут вести бизнес как внутри страны, так и за рубежом (по крайней мере, это является целью).
Использование в здравоохранении
Медицинские работники могут использовать блокчейн для надежного хранения медицинских карт своих пациентов. Когда медицинская карта генерируется и подписывается, ее можно записать в блокчейн, что дает пациентам подтверждение и уверенность в том, что запись не может быть изменена. Эти личные медицинские записи могут быть закодированы и сохранены в блокчейне с закрытым ключом, так что они доступны только определенным лицам, обеспечивая тем самым конфиденциальность
Использование записей недвижимости
Если вы когда-либо проводили время в местном офисе регистратора, вы будете знать, что процесс регистрации прав собственности является обременительным и неэффективным. Сегодня физический документ должен быть доставлен государственному служащему в местном отделе записи, где он вручную заносится в центральную базу данных округа и общедоступный индекс. В случае имущественного спора претензии на имущество должны быть согласованы с публичным указателем.
Этот процесс не только дорогостоящий и отнимает много времени - он также пронизан человеческой ошибкой, где каждая неточность делает отслеживание владения собственностью менее эффективным. Блокчейн может устранить необходимость сканирования документов и отслеживания физических файлов в местном офисе записи. Если собственность на имущество хранится и проверяется на блокчейне, владельцы могут быть уверены, что их поступок является точным и постоянным.
Использование в смарт-контрактах
Умный контракт является компьютерным кодом , который может быть встроен в blockchain для облегчения, проверок, или заключить договор. Интеллектуальные контракты действуют на основе ряда условий, с которыми согласны пользователи. Когда эти условия выполняются, условия соглашения автоматически выполняются.
Скажем, например, я снимаю тебе свою квартиру по умному договору. Я согласен дать вам код от двери в квартиру, как только вы заплатите мне залог. Мы оба отправили бы нашу часть сделки в умный контракт, который будет автоматически сохранять мой код двери для вашего страхового депозита в день аренды. Если я не предоставлю код двери до даты аренды, смарт-контракт возместит ваш гарантийный депозит. Это исключает сборы, которые обычно сопровождают использование нотариуса или стороннего посредника.
Использование цепочки поставок
Поставщики могут использовать блокчейн для записи происхождения материалов, которые они приобрели. Это позволило бы компаниям проверять подлинность своей продукции, а также этикетки для здоровья и этики, такие как «Органические», «Местные» и «Справедливая торговля».
Как сообщает Forbes, пищевая промышленность переходит на использование блокчейна, чтобы все чаще отслеживать путь и безопасность пищевых продуктов на протяжении всего пути от фермы к пользователю.
Используется в голосовании
Голосование с использованием блокчейна несет в себе потенциал для устранения фальсификаций на выборах и повышения явки избирателей, что было проверено на промежуточных выборах в Западной Вирджинии в ноябре 2018 года. Каждый голос будет сохранен как блок в блокчейне, что сделает его почти невозможным для подделки. Протокол блокчейна также обеспечит прозрачность избирательного процесса, сократит персонал, необходимый для проведения выборов, и обеспечит чиновникам мгновенные результаты.