Что такое Blockchain и как он устроен

Блокчейн (blockchain) - это распределенная база данных, представляющая собой последовательность блоков информации, связанных между собой и защищенных криптографическими методами.

Основные концепции блокчейна включают:

Децентрализация: Одна из ключевых особенностей блокчейна - отсутствие центрального управления. Вместо этого данные хранятся и управляются сетью узлов, каждый из которых обычно является копией всего блокчейна.
Хеширование: Хеш-функции играют важную роль в блокчейне. Хеш используется для создания уникального идентификатора (хеша) для каждого блока данных. Даже небольшое изменение в данных приводит к изменению хеша, что обеспечивает целостность информации.
Криптография: Блокчейн использует криптографические методы для обеспечения безопасности данных. Это включает в себя использование публичных и приватных ключей для создания цифровой подписи, асимметричное шифрование для обеспечения конфиденциальности и другие методы.
Консенсусные алгоритмы: Это механизмы, используемые для достижения согласия между участниками сети относительно того, какие блоки должны быть добавлены в цепочку. Некоторые из наиболее известных алгоритмов включают Proof of Work (доказательство выполнения работы), Proof of Stake (доказательство доли) и другие.

Эти основные концепции являются основой для понимания того, как работает блокчейн и почему он обладает свойствами, такими как прозрачность, надежность и неизменяемость данных.

Структура Blockchain’a

В блокчейне данные организованы в несколько основных структур, которые включают в себя блоки, транзакции, адреса и умные контракты.

Рассмотрим каждую из них подробнее:

1. Блоки (Blocks):

Блоки являются основными строительными единицами блокчейна. Каждый блок содержит набор транзакций, а также другую метаинформацию, такую как временную метку, хеш предыдущего блока (кроме первого блока, который называется "генезис-блоком") и значение nonce (используется в алгоритме доказательства работы).
После того как блок создан, он связывается с предыдущим блоком, образуя цепочку блоков, отсюда и название "блокчейн".

Почему именно блоки?

Блоки необходимы для поддержания целостности и безопасности блокчейна. Сохраняя транзакции в блоках и объединяя их в цепочки, становится очень сложно подделать или изменить данные в блокчейне.

Внутри блока есть некоторое количество транзакций. Допустим, 100 транзакций со всей сети. Внутри этого блока все транзакции обработаны, проверены всеми валидаторами, и мы двигаемся дальше.

То есть блокчейн работает по принципу конвеера:

Появился новый блок

Обработал все транзы
Записал этот блок в блокчейн
Проверил его, и этот блок никто не может изменить
Двигаешься обрабатывать другой блоку и всё по новой...

2. Транзакции (Transactions):

Транзакции представляют собой основные операции в блокчейне, такие как передача криптовалюты или выполнение смарт-контрактов. Каждая транзакция содержит информацию о том, кто отправитель, кто получатель, сумма передачи и другие метаданные.
После того как транзакция создана, она подписывается с помощью приватного ключа отправителя, чтобы обеспечить подлинность и неподменяемость.

3. Адреса (Addresses):

Адреса представляют собой идентификаторы участников сети блокчейна. В случае криптовалюты, такой как Bitcoin или Ethereum, адрес используется для отправки и получения средств.
Адреса обычно генерируются на основе публичного ключа, который является частью ключевой пары (публичный и приватный ключи), используемой для криптографической подписи транзакций.

4. Умные контракты (Smart Contracts):

Умные контракты представляют собой программные сущности, которые автоматизируют выполнение контрактных условий без необходимости доверять централизованным учреждениям.
Умные контракты работают на основе кода, который размещается в блокчейне и автоматически выполняется при определенных условиях, заданных в контракте.
Код умного контракта хранится в транзакции и активируется при выполнении определенных условий или вызове соответствующих функций.

Эти структуры данных обеспечивают основу для функционирования блокчейна, позволяя хранить и обрабатывать данные без необходимости доверять централизованным организациям или посредникам. Вместе они обеспечивают безопасность, прозрачность и надежность операций в блокчейне.