Раннее утро. Точные лучи солнца просачивались через гигантское панорамное окно — да так ярко, что невозможно было что-либо разглядеть. Были слышны свисты пролетающих мимо машин. Если подойти к окну, то оно автоматически раздвигалось со звуками, будто трансформер, и открывало доступ к балкону, защищённому от солнечных лучей. Теперь можно было разглядеть Самару будущего — 2052 год. Небоскрёбы, летающие машины марки VladaZ, продвинутая инфраструктура, много зелени. Не город, а мечта.

Это была квартира обычного местного студента Университета имени Павла Технаря. Сегодня ему предстояло ехать на пары... Подойдя к балкону, двери раздвинулись, а машина была доставлена к выходу. Оплатив проезд криптовалютой $TRASHER, студент по имени Виктор Криптоус отправился на учёбу.

— Ваша поездка добавлена в блокчейн с хэшом 322Z228V, приятной поездки. Не забудьте пристегнуть ваши ремни безопасности, мистер Виктор, — начал робот-ИИ таксист и после небольшой паузы добавил: — Спасибо

Хотя Виктор их не пристегнул, но что поделать — есть над чем работать в этом почти идеальном городе. Они поехали...

Виктор молча глядел в окно, рассматривая огромные сады, смешанные с небоскрёбами. Так архитекторы старались сохранить живую природу в современных городах. Открывались виды на такие магазины, как: «Домашняя мебель со встроенными мемкоинами», «Криптобанк», «WIFтерочка», «девочкаPEPEвочка» и т.д.

Кажется, что весь мир перешёл на блокчейн технологии, как когда-то было с интернетом. Так называемый "криптобум", когда каждый новый ребенок, это лишь хэш в блокчейне: $babygirl или $sigmaboy.

Резко раздался взрыв, произошло столкновение! В глазах у Виктора потемнело, и он потерял сознание...

Неизвестно, сколько прошло времени... Виктор очнулся.

— Где я, чёрт его возьми? — сказал Виктор Криптоус. — Как?! Почему?!

Проснулся он посреди лесополосы, где толпа ребят после школы резво играла с мячом. И тут мяч после очередного пинка попал прямо рядом с Виктором.

— Вам нужна помощь, сэр? — сказал мальчик, прибежавший за мячом.
— Не помешало бы, я, если честно, даже не знаю, где я, — ответил Виктор.
— В Самарской области, это небольшая деревня рядом с городом Самара.
— Но я совсем не узнаю эти места... Почему всё выглядит так устаревше, как будто я вернулся лет на 50 назад?
— Нет уж, сэр, сейчас, как и всегда, 2005 год.
— Какой ты сказал год?! — удивлённо воскликнул Виктор.
— 2005, сэр... — ответил мальчишка. — Так ты... путешественник во времени?

Мальчишку звали Гэри, ему было лет 13–14. У него всё ещё было впереди. Он всегда верил в рассказы и фильмы про путешественников во времени, знал, что поведёт себя не так, как персонажи в них. Поверит ему...

— Погоди, я сейчас верну мяч и прибегу обратно, — сказал Гэри.

Он отнёс мяч своим друзьям и вернулся к Виктору. Выслушал его рассказ об аварии и отвёл к себе домой. Родители были очень заняты своими делами и не замечали, что в гостевом доме теперь кто-то живёт...

Виктор абсолютно не понимал, что происходит. Ему требовалось несколько недель на восстановление. Но когда он пришёл в себя...

— У вас же уже должен быть интернет, правильно? — спросил Виктор.
— Конечно, у нас он довольно быстрый — 50 Кб в секунду, — ответил Гэри.
— Понятноо... — протянул Виктор. — Но сойдёт.

Виктор ввёл в поиске «биткоин», подождав пару минут, он увидел, что его ещё не существует...

Ему пришла идея:
«А что, если мы сможем, используя работы моих современных учёных, воссоздать крипту заново и снова построить великий город будущего?!»

Гэри воодушевлённо согласился.

Виктор нашёл способ обходными путями (без документов) получить простенькую работу программистом на C и начал разрабатывать свой первый блокчейн...
Гэри пытался помогать ему, а так как он единственный знал о его тайне путешественника во времени, Виктор решил обучать его всему, что знает...

Итак, мой дорогой молодой друг. - начал Виктор. Сегодня мы с тобой разберём основу так сказать, базу блокчейна и криптовалют.

Что такое Блокчейн?

Блокчейн - Распределенная база данных или леджер (бухгалтерская книга), совместно используемая нодами (узлами) сети. "В дальнейшем мы не будем использовать термины «бухгалтерская книга» и «узел», а только «ноды» и «леджеры». Блокчейн в основном стал известен благодаря криптовалютам, которые обеспечивают защиту и децентрализацию. (Децентрализацию разберем в этой главе немного позже). Но важно понимать, что криптовалютами это не ограничивается. Блокчейн может использоваться для того, чтобы сделать любую информацию в любой отрасли неизменяемой, а значит во многом неуязвимой.

Поскольку блоки нельзя изменить, доверие требуется только в момент внесения данных пользователем. Это снижает затраты на сторонних контролёров, которые к тому же могут ошибаться.

С тех пор как биткоин был изобретен в 2009 году анонимным создателем Сатоши Накамото, блокчейн начал использоваться в различных криптовалютах, DeFi-приложениях (децентрализованные финансы), NFT и смартконтрактах, и много где ещё.

-А кто всё-таки имеет контроль над биткоином? Кто подтверждает сделки? - спросил Гэри
В случае с биткоином, который децентрализован, никто не может контролировать сеть — разве что все пользователи объединятся, но это практически нереально. - ответил Виктор

Здесь ещё много интересного, Гэри, но будем идти постепенно: мне так легче всё вспоминать, а тебе — усваивать новую информацию...

Как работает блокчейн?

— Блокчейн во многом похож на базу данных. Я понимаю, что в твоём возрасте это может быть сложно понять и незнакомо, — сказал Виктор, — но я думаю, смогу тебе объяснить. Обычные электронные таблицы с любыми данными по сути являются базами данных. Также и в блокчейне: данные вводятся и хранятся. Главная разница между обычной базой данных и блокчейном лишь в том, как эти данные структурированы и организованы, и кто имеет к ним доступ.

Сам по себе блокчейн состоит из программ, которые выполняют скрипты для того, что обычно происходит в базах данных: ввод и управление доступом к информации, а также её хранение. Блокчейн распределён. Это значит, что его копии хранятся на множестве машин, и они должны работать согласованно для корректной работы сети.

Блокчейн биткоина состоит из блоков, каждый из которых занимает около 4 МБ. Как только блок заполняется, данные проходят через хеш-функцию, которая генерирует шестнадцатеричное число — хеш блока.

— Что такое шестнадцатеричное число? — спросил Гэри.
— Сейчас это, конечно, не самое важное, и тебе стоит изучить это отдельно. Но если кратко, то шестнадцатеричное число выглядит компактнее, вмещая в себя больше информации. Вместо огромного потока нулей и единиц мы видим более удобную для восприятия запись, — ответил Виктор. — Продолжим.

Хеш включается в следующий блок и связывается с его данными, формируя цепочку блоков — отсюда и название «блокчейн» (от англ. block — блок, chain — цепочка).

— То есть у нас есть блок, — начал Гэри, — данные в нём, потом новый блок, который берёт данные из предыдущего, добавляет свои, хеширует всё это в шестнадцатеричный код, и так до бесконечности?
— Именно так, Гэри, — произнёс Виктор. — Если изменить хотя бы один символ в блоке, хеш станет совершенно другим. Например, хеш от «123» может быть «e1ef», а от «124» — «gf2c» (это условный пример, не реальные хеши). Даже малейшее изменение полностью меняет хеш. Блокчейн неизменяем благодаря этому, что и обеспечивает его защиту. Но об этом позже, Гэри, — сказал Виктор.

Процесс транзакции

— Как обычно происходит транзакция в банке? Медленно, с постоянным надзором, проверками и подтверждениями. В блокчейне всё иначе.

Возьмём для примера биткоин. Когда вы инициируете транзакцию через криптокошелёк (приложение, которое предоставляет интерфейс для взаимодействия с блокчейном), запускается цепочка событий.

Ваша транзакция отправляется в мемпул (пул памяти) — временное хранилище, где она ждёт, пока майнеры не включат её в блок. Как только транзакция попадает в блок и он заполняется, блок «закрывается», и начинается процесс майнинга.

Каждая нода (в данном случае — майнер) выбирает, какой блок ей обрабатывать. Её задача — решить сложную математическую задачу, используя nonce (от number used once — «число, использованное один раз»).

— Какой ещё nonce? Что это значит, Виктор? — спросил Гэри.
— Даа… — протянул Виктор. — Это может запутать. Давай разберём подробнее.

Nonce — это поле в заголовке блока, которое майнеры меняют с каждой попыткой. Если полученный хеш не соответствует условиям (не меньше целевого значения), к nonce прибавляется единица, генерируется новый хеш — и так миллиарды раз в секунду.

— То есть они просто перебирают числа? — уточнил Гэри.
— По сути, да. Nonce обновляется каждые ~4,5 миллиарда попыток, а если решение не найдено, используется дополнительный счётчик. Этот процесс повторяется, пока майнер не найдёт правильный хеш, опередив остальных и получив награду.

— Вот теперь, Гэри, ты знаешь, что такое Proof-of-Work (доказательство работы), — сказал Виктор.
— Ты точно принял сегодня таблетки, Виктор? — рассмеялся Гэри.
— Очень смешно. Сейчас объясню, — ответил Виктор.

Генерация хешей до нахождения нужного значения — это и есть «доказательство работы». Ты, наверное, об этом много раз слышал. Оно подтверждает, что майнер потратил вычислительные ресурсы. Именно из-за этой сложной задачи сеть биткоина потребляет так много энергии.

— Откуда я мог про это слышать? В моё время биткоина ещё не было, — сказал Гэри.
— Ах, да! — шлёпнул себя по лбу Виктор. — Тем не менее, продолжим…

Как только блок закрывается, транзакция считается выполненной. Но окончательное подтверждение происходит только после добавления пяти новых блоков поверх него.

Не все блокчейны работают так. Например, в Ethereum валидатор (проверяющий) выбирается случайным образом из пользователей, которые внесли эфир в стейкинг. Этот процесс быстрее и энергоэффективнее, чем майнинг биткоина. Но о стейкинге мы поговорим позже.

Децентрализация блокчейна

Блокчейн распределяет данные между множеством нод — компьютеров или устройств с установленным блокчейн-программным обеспечением, расположенных в разных местах. Это создаёт избыточность и гарантирует достоверность информации.

Например, если кто-то попытается изменить запись на одной ноде, остальные ноды отклонят эту попытку, сравнив хеши блоков. Так ни одна нода не сможет единолично изменить данные в цепочке.

Благодаря распределённой структуре и криптографическому подтверждению (например, Proof of Work) данные в блокчейне — например, история транзакций — становятся необратимыми.

— Но ведь в блокчейне можно хранить не только транзакции, верно? — спросил Гэри.
— Верно, — кивнул Виктор. — В частных блокчейнах могут храниться юридические контракты, государственные идентификаторы или даже инвентаризация компании…

— Ты же знаешь, что я понятия не имею, что такое «инвентаризация», да? — печально вздохнул Гэри.
— Ох, прости, заговорился, — улыбнулся Виктор. — Это просто учёт товаров или ресурсов компании. Но не переживай: если что-то будет непонятно, всегда можешь уточнить в интернете. А я постараюсь объяснять проще.

— Так вот, чаще всего блокчейн не хранит файлы напрямую — вместо этого данные пропускаются через хеш-функцию и представляются в виде токена (уникального цифрового идентификатора).

Прозрачность блокчейна

Благодаря децентрализованной структуре блокчейна Биткоина все транзакции находятся в открытом доступе. Их можно проверить двумя способами:

1. Самостоятельно — загрузив и проанализировав данные блокчейна.

2. Через обозреватели (blockchain explorers) — специальные сервисы, которые отображают транзакции в реальном времени.

Каждая нода хранит свою копию цепочки, обновляя её по мере добавления новых блоков. Это означает, что любую биткоин-монету можно отследить — от момента её создания до текущего владельца.

— Но если всё так открыто, где же анонимность? — спросил Гэри.
— Записи в блокчейне зашифрованы, — ответил Виктор. — Видны только адреса кошельков, а не личности их владельцев. Так что пользователи остаются анонимными, хотя все транзакции прозрачны.

Блокчейн безопасен?

Блокчейн обеспечивает безопасность за счёт нескольких ключевых принципов:

1. Неизменяемость

- Блоки добавляются только в конец цепочки и никогда не изменяются после подтверждения.

- Любая попытка изменить данные в блоке приведёт к изменению его хеша, что нарушит связь с последующими блоками.

2. Защита от атак

- Сеть автоматически отвергает поддельные блоки, если их хеши не совпадают с ожидаемыми.

- В маленьких блокчейнах возможны атаки (например, изменение нескольких блоков), но в крупных — это практически нереально.

3. Атака 51%

- Для взлома сети злоумышленнику нужно контролировать >50% её мощности (в Bitcoin) или токенов (в Ethereum).

- В Bitcoin это потребует невероятных вычислительных ресурсов: на апрель 2025 года сеть обрабатывает 771 эксахеш в секунду (это число с 18 нулями!).

- В Ethereum атака ещё сложнее — нужно владеть большинством эфира в стейкинге, что экономически невыгодно.

— Значит, взломать Bitcoin или Ethereum невозможно? — уточнил Гэри.
— Теоретически возможно, но на практике — нет, — усмехнулся Виктор. — Затраты на атаку превысят потенциальную выгоду.

Как используется блокчейн?

Как мы уже узнали, блокчейн Биткоина изначально создавался для записи финансовых транзакций. Однако сегодня эта технология находит применение в самых разных сферах, далеко выходящих за рамки криптовалют.

Финансовый сектор: революция в банкинге

Традиционная банковская система имеет существенные ограничения:

- Работает только в будни с 9:00 до 18:00

- Транзакции могут занимать несколько дней

- Высокие комиссии за международные переводы

Блокчейн предлагает принципиально иной подход:
✓ Круглосуточная работа без выходных
✓ Переводы за секунды или минуты
✓ Минимальные комиссии
✓ Отсутствие географических границ

"Представь, Гэри, - объяснял Виктор, - ты можешь открыть депозит или перевести деньги в субботу ночью, и тебе не нужно ждать до понедельника. Особенно это ценится трейдерами, для которых каждая минута на счету."

Другие сферы применения

1. Медицина:

- Безопасное хранение медицинских карт

- Невозможность подделки результатов анализов

- Контроль за оборотом лекарств

2. Голосование:

- Прозрачные и неизменяемые результаты

- Исключение фальсификаций

- Дистанционное участие (уже тестируется в некоторых регионах РФ)

3. Логистика:

- Отслеживание цепочек поставок

- Подтверждение подлинности товаров

- Автоматизация таможенных процедур

4. Юриспруденция:

- Смарт-контракты автоматизируют выполнение соглашений

- Невозможность одностороннего изменения условий

- Прозрачность всех этапов сделки

"Особого внимания заслуживают смарт-контракты, - продолжал Виктор. - Это компьютерные программы, которые автоматически выполняются при наступлении определенных условий. Но о них мы подробнее поговорим в следующей главе."

Заключение

"Ну что, Гэри, как тебе основы блокчейна?" - спросил Виктор.
"Кажется, я понял процентов сорок, - задумчиво ответил Гэри. - Но чем больше узнаю, тем больше вопросов появляется."
"Это совершенно нормально! - ободрил его Виктор. - Блокчейн как черная дыра - чем глубже погружаешься, тем больше захватывает. В следующей главе мы детальнее разберем все аспекты, и тебе станет гораздо понятнее."

Гэри кивнул, осознавая, что его путешествие в мир блокчейна только начинается, и впереди его ждет еще много удивительных открытий.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ / ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ ДОП ИЗУЧЕНИЯ
https://www.investopedia.com/terms/b/blockchain.asp
https://qna.habr.com/q/493278
https://ycharts.com/indicators/bitcoin_network_hash_rate