Blockchain, что это такое и как работает?

Содержание

1. Введение
2. Что такое Blockchain
3. Децентрализация и защита
4. Основные преимущества
5. Алгоритмы консенсуса 5.1 Proof of Work (PoW)
   5.2 Proof of Stake (PoS)
6. Майнинг
7. Ноды
8. Заключение

‌

Введение

Распространённое слово Blockchain. Мы его можем увидеть где угодно, если будем искать информацию про криптовалюты, потому последние не могли бы существовать без этой технологии.‌

‌Но как же он работает, что из себя представляет и как устроен. Про это всё и многое другое узнаете в этой статье.‌
‌‌
‌Я попытаюсь донести до вас понятие Blockchain'а максимально простыми словами и не буду употреблять определения из настоящей справки, чтобы вам было легче воспринимать информацию.

Что такое Blockchain?

Сам Blockchain был представлен вместе с биткоином в 2008-м году разработчиком под псевдонимом Сатоси Накамото, в виде технологии, лежащей в его основе. Это как инфраструктура для криптовалюты, как вода для кораблей, как дорога для автомобилей или футбольное поле для футболистов, суть вы уловили.‌
‌‌
‌Давайте теперь подробнее!‌
‌‌
‌Blockchain - это цепочка блоков. Сами эти блоки содержат информацию в цифровом виде, и они все связаны друг с другом.

‌

Каждый блок внутри себя содержит серию транзакций определённой криптовалюты (учитывая какой блокчейн мы рассматриваем), которые были проведены в определённый период времени. А вот все блоки вместе и составляют Blockchain, и являются подтверждением того, что все транзакции проходили успешно с момента создания первого блока.‌

Если чуть раскрыть и объяснить подробнее, то Blockchain - это блоки, в которых хранится информация по всем транзакциям, а в конце каждого блока записывается хеш-функция (через кодировку SHA-256), в которой содержится вся его информация и прошлого блока.

А так как у нынешнего блока своя информация и информация прошлого блока в виде хеша, то и у прошлого блока содержится всё тоже самое. Отсюда целая взаимосвязь в виде хеш-функций.

Хеш-функция - это такая программа, которая возволяет превратить все записанные данные в одну строчку из 64 символов, состоящих из букв и цифр. Назовём это кодировкой SHA-256.

Чем же хороша эта функция? А тем, что при малейшем изменении любого символа, хеш полностью меняется и майнеры спокойно могут это заметить и выкинуть мошенника из сети.

Майнер - устройство, которое подключено к сети и проверяет на верность введёной транзакции, выполняя математические функции внутри блокчейна, чтобы прийти к консенсусу. За это он получает вознаграждение в виде комиссии, которую оплачивает пользователь при переводе‌.

Самой первой криптовалютой, успешно использовавший Blockchain, является Биткоин. Его создали в виде ответа на неэффективность централизованных банковских учреждений сразу после мирового кризиса 2007/2008 годов.

‌

Децентрализация и защита

Сам Blockchain не находится где-то в одном месте и собирает блоки. Это сеть компьютеров, которые разбросаны по всему миру, они и есть те самые майнеры, ноды (об этом подробно в других статьях). На этих компьютерах хранится информация о всех транзакциях, которые когда-либо были записаны в Blockchain. За свою работу и помощь сети, владельцы этих устройств, получают вознаграждение.

Именно таким образом Blockchain становится децентрализованной и надёжной системой. Ведь ничто не может его уничтожить: ни стихийные бедствия, ни государство и их решения, так как компьютеров много. Даже если во всё мире отключат электричество, на компьютерах останется копия этих блоков с момента последнего обновления и криптовалюта никуда не исчезнет, пока электричество не вернут. Получается чем больше компьютеров подключены к сети, тем она сильнее. ‌

‌Для самообразования можете посмотреть данный видеоролик про децентрализацию:

Но тут есть один нюанс, думаю многие,кто интересовались этой сферой, слышали про атаку 51. Сейчас я вкратце попытаюсь объяснить.

Если к сети Blockchain'а будет подключено недостаточное количество компьютеров для надёжной защиты, то злоумышленники могут спокойно получить доступ к ней, захватив 51% всех устройств. Таким образом защита Blockchain'а просто пропадёт и с ним можно будет делать всё, что угодно. ‌
‌Но в этом нюансе есть и свой нюанс. Атака 51% возможна только на Blockchain'ы с алгоритмом консенсуса Proof-of-Work, ибо в таком алгоритме решает количество подключенных устройств к сети и алгоритм подтверждает блок, если большинство (51% и более) устройств выполнили одно и то же.

Почему же это, скорее всего, никогда не произойдёт? Потому что в нынешних реалиях никак не выгодно этим заниматься, ибо у злоумышленников уйдёт больше ресурсов, времени и сил, чем они получат взамен.

‌

Основные преимущества

Почему же Blockchain так востребован в нашем мире и имеет такую популярность? Почему все стремятся прийти к децентрализованности, а банки боятся этого?‌
‌‌
‌Как уже говорилось ранее, данная технология является достаточно важным открытием для нашего мира, ведь она обеспечивает метод записи и передачи данных прозрачным и надёжным способом. А ещё важнее то, что можно проводить транзакции без участия посредников, в виде банков и прочих бирж, как это делается с фиатами. ‌
‌‌
‌В чём важность децентрализации? ‌
‌Давайте посмотрим от обратного, как работает система с централизованной точки зрения. Когда мы регистрируемся на платформе какой-то компании и пользуемся её услугами, то мы доверяем нашу информацию им, как посреднику, чтобы сделки проходили успешно. Например: заказ товара на aliexpress, заказ такси на яндекс.такси, покупка товаров через банковскую карту, покупка подписки на спотифай, список такой можно продолжать хоть сколько. А сами эти компании не дают никакую гарантию на сохранность ваших данных и что с ними могут сделать, это уже их право.

Децентрализация же, даёт нам возможность проводить одноранговые транзакции (peer-to-peer) без посредников. На данный момент некоторые банки уже пытаются разработать свои решения на основе Blockchain'а, чтобы сделать операции более быстрыми и эффективными, ведь это даст прозрачность всей системы.‌

‌Blockchain может также быть инструментом для онлайн хранения данных, чтобы исключить возможность потери данных и сделать эту систему максимально безопасной. На данный момент, многие облачные системы хранения данных работают в централизованном режиме и это делает их уязвимыми. ‌

‌Ну и не забываем про систему голосования. Насколько увеличится прозрачность и безопасность во время голосований, если правительство сможет внедрить в эту систему, технологию Blockchain'а.

‌

‌‌

Алгоритмы консенсуса

В этой главе я коротко попробую объяснить, что такое алгоритмы консенсуса и каких видов они бывают, чтобы вы смогли освоить блок ниже, про майнинг. Более подробную статью про эти алгоритмы мы выпустим позже, если вы этого, конечно же, пожелаете.‌
‌‌
‌Так как Blockchain - это децентрализованная одноранговая система, то для него очень важно создать правильный алгоритм работы, во избежании сбоя в системе. Ведь если даже технология лишена центрального органа, то кто должен принимать решения? Конечно же ИИ, поэтому и были созданы протоколы консенсуса. Чтобы Blockchain принимал определённые решения, всем участникам сети, необходимо прийти к общему мнению, используя механизмы консенсуса.‌
‌‌
‌Консенсус является процессом принятия решений группой, в котором все члены группы соглашаются поддержать решение в интересах целого. Это общее согласие и солидарность друг с другом. Цитата‌
‌‌
‌Простыми словами, консенсус - это способ достижения общего решения в группе лиц, учитывая интересы большинства и исключая взгляды меньшинства. Таким образом мы получаем гарантию получения пользы для всей группы.

‌

‌

Сам метод, с помощью которого и происходит решение, называется “механизмом консенсуса” и имеет такие цели, как:

• Совместная работа
• Согласование
• Участие
• Равенство всех принятых голосов
• Ставить общие интересы выше всех‌
  ‌

Теперь рассмотрим разные вариант алгоритмов консенсуса для использование в Blockchain-е

‌

Proof Of Work (PoW)

С данным видом консенсуса работают такие криптовалюты, как Bitcoin, Etherium, Litecoin и другие.‌
‌‌
‌Система работает таким образом:‌
‌Майнеры решают задачи с помощью своих устройств, чтобы создать блок, который должен быть добавлен в цепочку для подтверждения транзакций. После чего, как только блок получен, он отправляется в сеть ко всем устройствам для проверки, принадлежит ли блок цепочке и нет ли изменений в нём. Именно из этого и вытекает возможная атака 51%, когда большинство устройств соединятся и сделают ложные записи в блоках, а система его подтвердит под влиянием того самого большинства.‌
‌‌
‌Кроме возможности атаки 51%, у данного вида консенсуса есть ещё одна проблема. Он потребляет очень много энергии, что приводит к неэффективности в майнинге и люди, у которых более мощные ASIC-и, имеют больше шансов на получение награды.

‌

‌‌

Proof of Stake (PoS)

‌С данным видом консенсуса работают такие криптовалюты, как Cardano, EOS, Peercoin, Solana и другие.‌
‌‌
‌Система работает таким образом:‌
‌Тут уже нет майнеров, они заменились валидаторами, так как система определяет правильность созданного блока через владение доли монет, что делает майнинг виртуальным.‌
‌Если быть точнее, то валидаторы (люди, которые участвуют в процессе создания блоков) должны заблокировать свои токены для предоставления доли и право на голосование, в простонародье это называется стейкингом.‌
‌После стейкинга они начинают проверять блоки и, если находят необходимый блок, для добавления в цепочку, делают ставку и подтверждают. Вознаграждение за добавление в блок будет распределен пропорционально ставке валидаторов.‌
‌

‌

‌Система PoS во многом удобнее, чем PoW. Как минимум, не надо тратить много энергии на создание новых блоков. Она менее уязвима, так как нет смысла делать атаку на такую сеть хакерам, ибо им надо застейкать свои же деньги, для получения большой доли, а при взломе, цена монеты упадёт, соответственно они тоже потеряют деньги. Лишь одна проблема в такой системе, это необходимость наличии больших денег, так как для подтверждения блока требуется много застейканных монет.

Сама система PoS имеет разветвления: PoST, DPoS, TAPoS. О них мы можем рассказать позже, на данный момент это вам не понадобится‌
‌‌
‌Ну и про другие системы консенсуса не пишу, ибо просто напрягу ваш мозг, они менее популярны и не используются в известных криптовалютах.

Майнинг

Теперь поговорим о майнинге и майнерах, что это из себя представляет, как влияет на работу Blockchain'а и тд.‌
‌‌
‌Одним из способов поддержки Blockchain'а и подтверждением созданных блоков, является майнинг. Чтобы сеть работала, должны постоянно проводится вычисления для решения задач.‌
‌За эти задачи, майнеры получают вознаграждение, поэтому им выгодно этим заниматься. ‌
‌‌
‌Простыми словами, майнинг - это поиск новых блоков для их подтверждения и последующего присоединения к цепочке.

‌

‌

‌
‌В криптовалюте Bitcoin у майнеров снижается награда в 2 раза каждые 4 года, после халвинга, что приводит к бесконечному майнингу Bitcoin-а и росту цены. Именно из-за халвинга никогда не будет добыт последний биткоин, а их всего 21 000 000. ‌
‌Халвинг - это процесс уменьшения скорости генерирования новых единиц криптовалюты. Этим способом создатели смогли контролировать денежную инфляцию, ведь традиционные деньги (фиат) могут печататься бесконечного много, а криптовалюты в основном ограничены или сжигаются поквартально, что приводит к балансу.

‌

‌

‌
‌Если у вас нет супермощной вычислительной системы или вы хотите майнить в одиночку, то мы не советуем лезть в эту сферу, ибо это очень энергозатратный процесс. Вместо этого в нынешнее время есть различные способы заработка, о которых мы будем писать в нашей закрытой группе постоянно, это будет прибыльнее майнинга в разы.

НОДЫ

Нода - это любое устройство, подключенное к сети Blockchain. Такие устройства не заинтересованы в поиске новых блоков в цепочке. Они занимаются проверкой уже найденных блоков и подтверждением транзакций. На таких устройствах хранится база данных всего Blockchain'а.

‌

‌‌Чтобы подключить своё устройство к сети, необходимо установить специальное ПО и скачать базу данных определённой сети, к которой вы хотите подключиться. ‌
‌Нода также приносит доход своим владельцам. В теории такой доход можно назвать пассивным, за исключением первоначальной муторной и долгой настройки.

‌

Заключение

Я пытался максимально сжать информацию про Blockchain, не рассказали много технических моментов и не раскрыли полностью некоторые блоки, но этого не требуется в первое время.