Звенья одной цепи
Как работает блокчейн и как он меняет экономику
Блокчейн – для многих это технология, на которой базируются создание и оборот криптовалют. Однако сфера применения этого ноу-хау значительно шире. Давайте разберемся, что представляет собой ключевой алгоритм криптоиндустрии и какие выгоды он может принести бизнесу и потребителям.
На пальцах
Представьте: у вас с друзьями есть общий блокнот с записями сделок. Когда заканчивается место на одной странице, вы переходите на следующую. А для предыдущей придумываете специальный код (уникальный номер), который объединяет сделки, записанные на старой странице, и размещается в верхней части новой. Если кто-то вдруг решит переделать информацию на одной из страниц, коды на всех последующих листах также должны будут измениться. При этом у каждого есть копия блокнота, поэтому незаметно поменять в нем что-либо не получится. По этому принципу и устроен блокчейн (децентрализованная база данных). Его звенья (блоки) соединены кодами в цепочку транзакций, данные которых невозможно модифицировать.
Применять блокчейн для предотвращения несанкционированных изменений в электронных документах начали американские исследователи Стюарт Хабер и Уэйкфилд Скотт Сторнетта. Эта защита обеспечивается хешем – итогом сложного вычисления данных блока для проверки подлинности информации. Любое ее изменение трансформирует итог вычислений непредсказуемо. Криптография строится на невозможности отредактировать данные, сохранив их суть, и получить для них тот же хеш.
При создании нового блока проверяется хеш предыдущего, на его основе рассчитывается следующий. Если данные изменены, для всех последующих звеньев цепочки хеш становится недействительным. Эта «электронная подпись» каждого блока – защита блокчейна.
Охранная сигнализация
Что предотвращает нежелательные изменения в блокчейне? Есть несколько известных способов, которые позволяют этому противодействовать.
Один из вариантов – распределенный реестр, где новый блок подтверждается общим электронным голосованием участников. Блокчейн становится публичным (по крайней мере, для тех, кто в цепочке). Создание нового блока происходит после того, как определенное количество специально отобранных узлов (нодов) этого блокчейна подпишут предыдущий блок. Распределенный реестр страхует от утраты единственного экземпляра. Как только новые записи в блокчейне увидят и одобрят его арбитры, подписанный блок становится «официальным» и его копируют себе все участники блокчейна.
Метод проверки, при котором такими арбитрами являются обладатели наибольшего количества монет, называется Proof-of-Stake (PoS, подтверждение доли). Если, к примеру, держатели 51% актива блокчейна подпишут предыдущий блок, в цепочке создается новый. А чтобы у них была мотивация это делать, они получают вознаграждение – как правило, виртуальные монеты или комиссию. Концепция защиты такого публичного блокчейна основана на предположении о добросовестности и независимости нодов. Чтобы перехватить данные, злоумышленнику надо взломать очень много участников сети, что практически невозможно.
Хеш-головоломка
Другой вариант защиты блока от подделки основан на свойстве хеш-функции. Проверить, является ли он действительным, можно довольно быстро, а вот вычисление этого результата – весьма трудоемкая задача. Причем ее можно дополнительно усложнить, чтобы снизить вероятность того, что злоумышленник сможет подписать блок с невалидными транзакциями. Такая концепция называется Proof-of-Work (PoW, подтверждение работы). Ключевым звеном в ней являются майнеры – обладатели мощного оборудования, «заточенного» под вычисление хешей.
Чтобы создать новый блок и получить за это награду, в частности биткоины, надо первым вычислить хеш. Решение этих задач сейчас под силу только пулам майнеров, которые кооперируются, чтобы заработать на добыче монет. Обычный компьютер может подбирать миллионы хешей в секунду, а скорость их генерации (хешрейт) у крупных блокчейнов выше на несколько порядков. К примеру, у биткоина он приближается к одному секстиллиону (1021). Злоумышленник не сможет внести изменения в предыдущие блоки и пересчитать их хеши, «догнав» растущий блокчейн. Однако PoW – это весьма энергозатратный инструмент. После перехода Ethereum на модель Proof-of-Stake (PoS) в сентябре 2022 года энергопотребление для него снизилось на 99,95% (вы можете ознакомиться с инфографикой, посвященной энергопотреблению основанного на PoW биткоина).
На службе бизнеса
Защита всех видов документооборота от несанкционированных изменений – одна из актуальных задач для бизнеса и государств. На этом фоне блокчейн быстро вышел за пределы криптовалютной отрасли и, разумеется, нашел активное применение в сфере финансов. Корпорации из других секторов экономики с его помощью модернизировали контроль поставок и учет продукции. Применение технологии во внутренних процессах в таких случаях не требует лицензирования.
К примеру, ретейлер Walmart (WMT) совместно с IBM (IBM) использует блокчейн Food Trust, чтобы отслеживать происхождение продаваемых сетью продуктов питания. Благодаря этому поиск источника заражения фруктов, ранее занимавший не один день, теперь требует всего 2,2 секунды. Похожие решения тестируют Carrefour, Nestlé и Unilever.
Алмазная корпорация De Beers запустила проект Tracr. Платформа позволяет отслеживать путь драгоценных камней от месторождения до конечного покупателя. Уже сегодня 100% алмазов компании получают «цифровой паспорт» на блокчейне, что защищает рынок от подделок и теневых сделок.
Abu Dhabi National Oil Company (ADNOC) в коллаборации с IBM внедрила блокчейн в систему управления логистикой, а в партнерстве с Siemens Energy AG развивает проект мониторинга для сокращения выбросов СО2. С помощью этого инструмента отслеживаются данные об углеродоемкости на всех этапах производства от скважины до потребителя, что обеспечивает прозрачность и доверие к информации.
В здравоохранении ярким примером инновационного подхода стала Эстония, где 99% рецептов и медицинских карт пациентов хранятся в блокчейн-системе KSI. Правовая система этого балтийского государства в целом активно адаптировалась под технологию блокчейна. Здесь приняты законы, признающие ее использование в финансовых и нефинансовых приложениях.
Морская логистика также активно осваивает новые возможности. Международный консорциум Global Shipping Business Network (GSBN), который объединяет 26 портов, в 2021 году в Китае представил приложение Cargo Release, созданное для ускорения обработки данных за счет отказа от бумажных документов и их безопасного хранения в блокчейн-сети.
Цена прогресса
Внедрение децентрализованных баз данных сопровождается определенными трудностями.
Первая из них – правовая неопределенность. В некоторых странах проекты в этой области получают одобрение, а смарт-контракты признаются в деловом обороте, но для международных транзакций необходимы регулирование на глобальном уровне и стандартизация параметров блокчейна.
Вторая проблема – масштабируемость сетей. Стандартная система может обрабатывать десятки тысяч денежных переводов в секунду, а скорость в блокчейне существенно ниже. По данным платформы Chainspect, самые быстрые базы могут проводить около 3 тыс. транзакций в секунду, а теоретический предел большинства лежит в диапазоне 50–100 тыс.
Третий подводный камень – высокое энергопотребление (подробнее об этом читайте в статье «Экология майнинга»). Только биткоин тратит 0,5–1% мировой электроэнергии в год. Удорожание монет неизбежно приведет к увеличению объемов майнинга, что повлечет за собой усиление спроса на энергоресурсы.
Локомотив цифровой экономики
Криптоаналитическая компания K33 Research выяснила, что если в 2019 году в блокчейн-индустрии работало 73 тыс. человек, то в 2023-м это число достигло 190 тыс. Несмотря на развитие ИИ, этот показатель продолжит увеличиваться. По версии журнала Time, криптовалютная компания Coinbase (COIN) вошла в топ-100 самых влиятельных бизнесов (Most Influential Companies 2025).
В 2024 году аналитики Fortune Business Insights оценивали рынок блокчейн-решений более чем в $20 млрд, до 2032-го прогнозируют среднегодовой рост (CAGR*) на уровне 43% – до $393 млрд. По итогам этого года расходы на блокчейн-технологии ожидаются на уровне $31 млрд.
*Compound Annual Growth Rate
И хотя цифры указывают на то, что развитие блокчейна и сфер его применения продолжит набирать обороты, криптовалюта все еще считается рискованным активом.