Что такое технология блокчейн простыми словами

Децентрализованное хранение информации применяется с 90-х годов XX века. Но после успеха Bitcoin и других криптовалют распределенные реестры стали известны за пределами сферы программирования и компьютерных приложений. Принцип работы технологии блокчейн простыми словами можно описать как базу данных, которая состоит из многих фрагментов и хранится одновременно на разных электронных устройствах.

В криптовалютах эта информация касается финансовых операций, но с помощью цепочек можно фиксировать и передавать внутри сети блоки с любыми наборами характеристик (тексты, контракты, картинки, музыку). Популярность технологии растет, поэтому ее понимание полезно как трейдерам, так и обычным пользователям.

Популярные видеообзоры

Блокчейн за 5 минут. Самое простое и понятное видео

Что такое Блокчейн - Простое объяснение

Блокчейн простыми словами за 4 минуты

Технология блокчейн (blockchain): что это такое простыми словами и как работает + 5 идей заработка

Как работает БЛОКЧЕЙН? — Научпок

Что такое блокчейн простым языком

Первые информационные сети были централизованными. Базы данных хранились на общем сервере и обрабатывались одним узлом. Этот метод управления имел существенный недостаток ― риск взлома или технических сбоев на главном компьютере. Кроме того, в сфере финансов возникали риски нарушений со стороны администратора: банки, биржи и обменные пункты имели полномочия заблокировать клиента, в том числе по необъективным причинам. Блокчейн Биткоина (BTC) и других криптовалют был разработан, чтобы обеспечить обработку транзакций в одноранговых (децентрализованных) сетях, в которых участники сообщества имеют равные права.

Лучшие криптобиржи

Рейтинг

Отзывы

Цена

Объем за 24 ч

BitMart

5.0

65

$ 69 725,01

47 548,23 BTC $ 3,34 млрд

$ 69 725,01

Купить

Bitget

4.9

393

$ 96 836,77

3626,92 BTC $ 351,22 млн

$ 96 836,77

Купить

Bybit

4.9

1020

$ 69 617,18

16 570,79 BTC $ 1,16 млрд

$ 69 617,18

Купить

CoinEx

4.8

201

$ 69 719,99

268,43 BTC $ 18,88 млн

$ 69 719,99

Купить

BYDFi

4.8

5

$ 96 692,04

1380,58 BTC $ 133,49 млн

$ 96 692,04

Купить

все биржи

История

Разработка протокола распределенного хранения данных была сложной задачей. Нерешенной проблемой оставалась защита от двойного расходования. Если каждый участник самостоятельно обрабатывает транзакции, увеличивается риск обмана: пользователь может отправить одинаковую информацию нескольким контрагентам или внести в реестр недостоверные сведения. Практическое решение этой проблемы заняло более 20 лет.

Распределенный реестр

Блокчейн криптовалюты хранит информацию о транзакциях и балансе кошельков. В централизованных организациях (например, банках) эта задача отведена серверу, на котором находится единая база данных. Распределенный реестр выполняет аналогичную функцию, но дублируется на каждом из подключенных к сети компьютеров. Узел обновляет базу, синхронизируя ее с другими пользователями.

Термины в блокчейне

Пройди опрос и получи в подарок скидку на торговую комиссию и книгу о криптовалюте

Пройти опрос

Децентрализация

Определение блокчейн как базы данных предусматривает автономность каждого узла, подключенного к сети. Если проанализировать структуру криптовалюты Биткоин, заметно, что ни один из кошельков не является привилегированным. В то же время блокчейны других проектов могут иметь более централизованную иерархию. В некоторых криптовалютах подтверждение транзакций поручено управляющим узлам (нодам). Но даже в этом случае обработка платежей производится децентрализованно и одновременно на нескольких устройствах. Данная особенность важна с точки зрения безопасности и доверия пользователей.

Сервер обычного банка, биржи, кредитной организации можно взломать или вывести из строя. Информация в этом случае будет утеряна. Если у клиентов не останется бумажных документов, подтверждающих право собственности на депозит, их сбережения могут быть утрачены.

В децентрализованных сетях поломка одного или нескольких узлов не приведет к потере финансовой информации: эти данные сохранятся у остальных участников. Даже если во всем мире пропадет интернет или электроэнергия, блоки блокчейна не будут уничтожены. Важная информация останется на физических носителях и будет восстановлена после устранения неполадок.

Блокчейн платформа способна работать до тех пор, пока к ней подключен хотя бы один компьютер. Для уничтожения или фальсификации данных придется захватывать большинство узлов, что практически невозможно для таких крупных проектов, как Bitcoin.

 Загрузка ...

Протокол

Блокчейн проекты используют разные схемы взаимодействия участников сети. Порядок обмена информацией и способы подтверждения операций составляют протокол, записанный в исходном коде приложения. Это можно сравнить с правилами компаний, которые действуют на обычных сайтах. Если прочитать пользовательское соглашение в любом интернет-сервисе, в нем будут указаны:

• Условия регистрации на сайте.
• Способы оформления и оплаты заказа.
• Срок доставки товара или выполнения работы.
• Порядок рассмотрения споров.

Сеть блокчейн устроена аналогичным образом. С помощью протокола в ней устанавливаются:

• Механизмы (алгоритмы) подтверждения транзакций.
• Тип шифрования данных.
• Размер и частота формирования новых блоков.
• Условия майнинга и порядок начисления вознаграждений за подтверждение транзакций.

Ключевой параметр блокчейн-протокола ― алгоритм консенсуса (проверки переводов). Этот механизм позволяет определить, действительна ли операция. Система блокчейн может использовать такие алгоритмы.

Майнеры

Первые криптовалюты (включая Биткоин) использовали алгоритм консенсуса Proof-of-Work. Чтобы получить вознаграждение, майнеру приходилось многократно решать задачи (вычислять хеш-функции). Этот процесс можно сравнить с проверкой бухгалтером или аудитором документации нескольких предприятий:

1. Специалист сопоставляет отчетность нескольких компаний и рассчитывает их общий баланс.
2. Если данные совпадают, значит, нарушений нет, сделки признаются достоверными.
3. В случае недостачи на одном из предприятий возникают подозрения, а не смошенничал ли сотрудник, составлявший отчет. Если есть такое предположение, сделки между этими контрагентами отменяются.

Майнеры выполняют аналогичные действия, но поскольку объем информации очень большой, им приходится использовать вычислительные мощности компьютерных устройств (графических или центральных процессоров). Для увеличения прибыли от добычи блоков созданы специальные аппараты ― ASIC-фермы. Это устройство выглядит как пчелиный улей, в котором вместо сот вставлены видеокарты. Вычислительная мощность ферм для майнинга намного превышает аналогичные показатели персональных компьютеров и ноутбуков.

Узлы

Поскольку блокчейн-проекты являются одноранговыми, в них нет главного (основного) сервера. Компьютер, подключенный к сети, может передавать информацию другим пользователям. Соответственно, каждое устройство ― это самостоятельный узел (нода). Компьютеры участников не всегда равноправны. Обычно выделяют такие виды узлов:

• Полный. Содержит данные обо всех транзакциях, которые происходили между пользователями.
• Облегченный. Нужен для доступа клиента к переводам внутри сети. Не содержит полных данных. Пример облегченного узла ― мобильное устройство с установленным приложением для перевода криптовалюты. Через него клиент совершает новые транзакции, но не видит информации о прошлых переводах.
• Привилегированный (мастернода). Обладает расширенными правами в части проверки транзакций. В некоторых сетях статус мастерноды присваивается самым авторитетным владельцам кошельков. Привилегированным участником можно стать и за вознаграждение (крупную инвестицию в проект).

Создание и проверка новых блоков

Назначение криптовалют ― финансовые расчеты между пользователями. Поэтому блоки хранят информацию о произведенных транзакциях. Если описать этот процесс понятным языком, создание цепочки выглядит так:

1. Майнеры выбирают определенное количество новых транзакций, которые следует внести в блокчейн. Приоритет имеют заявки, за которые внесена наибольшая комиссия.
2. Через определенный промежуток времени (для Bitcoin ― около 10 минут) выбранные операции добавляются в новый блок.
3. Майнеры проводят вычисления хеш-функций. Если объяснять на пальцах, процесс проверки транзакций можно представить как сравнение данных, внесенных в блокчейны разных пользователей. Правильной признается та цепочка, которая совпадает у других участников сети.
4. После проверки транзакций новому блоку присваивается собственная цифровая подпись (хеш). По этому шифру устанавливается подлинность включенных в него сделок.

Виды блокчейнов

Распределенный реестр может применяться в разных сферах деятельности: финансах, голосованиях, обмене данными между пользователями. В связи с этим существует несколько видов блокчейнов:

• Публичный. Для чайников этот тип цепочки может быть описан как общедоступный проект, к которому присоединяются любые пользователи. Примеры: Bitcoin, Ethereum.
• Приватный. Если говорить коротко, это закрытое сообщество, регистрация в котором доступна только по приглашениям. Примером приватного блокчейна может быть децентрализованное приложение для голосований или внутренняя сеть частной компании.

Кроме того, иногда выделяют эксклюзивные (многоуровневые) блокчейны. В таких сетях владельцы кошельков имеют равные права и свободный доступ, но возможность подтверждения транзакций есть только у привилегированных участников.

Приватный

Распределенные базы данных применяются не только как платежное средство, но и в других отраслях. С помощью блокчейн-технологий проводят голосования, передают файлы, заключают смарт-контракты. Для этих целей подходят закрытые (приватные) блокчейны. Доступ к записям реестра предоставляется только отдельным клиентам. Внутри такой сети транзакции проверяют как все участники, так и один, основной сервер. У приватных реестров есть несколько преимуществ:

• Конфиденциальность. Если сеть нужна для передачи ценной информации (личных документов, переписок), доступ к цепочке должен быть только у участников сообщества.
• Скорость обработки транзакций. Перевод может подтверждаться мгновенно отдельной мастернодой.
• Низкие расходы. Если в сети нет частных майнеров, необязательно устанавливать привлекательные для них ставки комиссий.

Публичный

Открытый блокчейн устроен как полностью децентрализованная сеть. Владельцы кошельков имеют равные права и могут участвовать в проверке транзакций и добыче новых блоков. Существует несколько преимуществ этого типа реестров:

• Защита от необдуманных решений администрации. Каждый владелец кошелька может принять или отклонить предложенные разработчиками изменения к исходному коду. Это обеспечивает стабильность сети.
• Широкий доступ. Платежные шлюзы, криптобиржи и инвестиционные проекты могут привлекать пользователей из разных стран и постоянно расширять клиентскую базу.
• Доверие. Суть публичного блокчейна ― возможность проверки цифровой подписи (хеша) каждой транзакции. Клиенты заменяют любые махинации в цепочке.

Безопасность технологии блокчейн

Преимущество распределенных реестров ― невозможность изменения важной информации посторонними. Это значит, что у злоумышленников нет доступа к уже добытым блокам. Даже если на одном узле внести в цепочку недостоверные данные (фальшивую транзакцию), сеть примет только те блоки, которые совпадают на 51% компьютеров. Суть хеширования состоит в том, что при замене хотя бы одного символа функция будет пересчитана с другим результатом. В итоге фальшивый блок просто выпадет из цепочки, а блокчейн вернется к предыдущему состоянию.

Реализация в системе Биткойн

Обзор распределенных сетей обычно составляют на примере Bitcoin, самого известного блокчейна. Среда Биткоин имеет такие параметры:

• Информация о сделках опубликована в открытом доступе. На некоторых сайтах хранятся полные данные об операциях.
• Валидация транзакций проводится по методу PoW. Платежи проверяются другими пользователями (майнерами), которые предоставляют для этой цели вычислительные мощности (ASIC-фермы или видеокарты).
• Цифровые отпечатки (хеши) генерируются с помощью функции SHA-256.
• Новый блок добывается примерно каждые 10 минут. Время генерации не зависит от числа сделок. После очередных 2016 блоков сложность вычислений увеличивается. Это защищает сеть от захвата крупными пулами майнеров.

Для протокола Bitcoin характерны такие плюсы и минусы.

Применение в обществе

Блокчейн-технологии используются не только как основа цифровых валют. Распределенные реестры имеют такое применение:

• Автоматическое исполнение контрактов. В децентрализованную сеть можно внести алгоритм, прописывающий условия сделки между двумя сторонами. Такой договор, называемый смарт-контрактом, обрабатывается без участия администратора (посредника), что гарантирует выполнение обязательств. Например, стороны могут прописать алгоритм, по которому деньги зачисляются на счет продавца только после того, как он передаст покупателю программу или другой актив.
• Электронное голосование. Децентрализованные избирательные приложения надежно защищены от махинаций и вмешательства заинтересованных лиц. На кошелек гражданина зачисляется виртуальная монета, которая будет применяться как бюллетень. Шифрование данных делает невозможной идентификацию участника, но при этом любой желающий видит результаты выборов.
• Регистрация авторских прав. В блокчейне можно сохранить оцифрованный код картины, приложения или другого нематериального актива. Эта технология называется NFT (невзаимозаменяемые токены).
• Торговля фондовыми активами. Оцифрованные акции, облигации и другие ценные бумаги могут продаваться в децентрализованной сети.

Преимущества технологии блокчейн

Распределенные базы данных имеют такие плюсы:

• Безопасность. Запись в реестре невозможно подделать. Для взлома требуется контроль над 51% подключенных компьютеров. Даже в случае серьезного сбоя (например, стихийного бедствия), ценная информация не будет утеряна.
• Автоматизация. Децентрализованные сети функционируют без участия администраторов. Переводы обрабатываются автоматически.
• Низкие комиссии. Размер сбора не зависит от суммы перевода. Поскольку объем сделки не влияет на скорость включения транзакции в очередной блок, пользователям выгодно применять криптовалюты для крупных операций.
• Анонимность. Для создания криптовалютного кошелька не нужно подтверждать личные данные. В то же время блокчейны не являются полностью анонимными: информация о транзакциях находится в свободном доступе. Вычислить отправителя или получателя можно по разным параметрам, включая IP-адрес.
• Уникальность информации.

Безопасность

У централизованных проектов есть уязвимое место ― главный сервер. Иногда для хищения денег из банка или биржи достаточно украсть пароль администратора и перевести сбережения на личные счета. В криптовалютах на каждом кошельке хранится отдельная копия цепочки блоков. Транзакции обрабатываются не сервером, а другими пользователями, причем права на цифровую валюту подтверждаются не паролем, а приватным ключом. В таких условиях преступники могут взломать только отдельный компьютер, но не всю среду.

Автоматизация

По мере развития цифровых технологий во многих сферах станет возможным перейти на блокчейн. Вместо единой базы данных клиентов удобнее подключить их к децентрализованной сети. Их запросы будут обрабатываться автоматически, без обязательного сбора личной информации.

Снижение комиссии

В некоторых блокчейн-проектах майнеры не участвуют в подтверждении транзакций. Контрагенты оплачивают минимальную комиссию, необходимую для поддержки управляющих серверов (нод). В отличие от банков и частных финансовых компаний, у криптовалют нет владельца. Поэтому часть децентрализованных сетей может работать на некоммерческой основе и позволять контрагентам переводить валюту практически бесплатно.

Анонимность

Банки и финансовые компании верифицируют личность клиентов. Эти сведения могут попасть к злоумышленникам. Кроме того, финансовое законодательство постепенно ужесточается. В ряде стран приняты законы, предписывающие блокировать любые переводы, если их суть покажется подозрительной проверяющему. Криптовалюты освобождают пользователей от ограничений и позволяют переводить деньги, не привлекая к себе внимание.

Уникальность информации

Механизм хеширования не дает вносить изменения в уже добытые блоки. Это защищает сообщество от взломов и махинаций. Блокчейн в качестве основы для криптовалюты делает каждую монету уникальной. С точки зрения владельца коинов может показаться, что в кошельке хранятся обычные электронные деньги. Но поскольку каждая транзакция подписана хеш-функцией, все криптомонеты вносятся в распределенную книгу учета.

Читайте также

Преимущества и недостатки блокчейна

Технология распределенного реестра, как паровой двигатель и Интернет, спровоцировала революцию в...

Что такое хэш в блокчейне

Чтобы успешно инвестировать в криптовалюту, нужно понимать, как работает технология. Цифровая сеть...

Кто придумал блокчейн и впервые описал технологию

Криптографическая экономика, основанная на децентрализованном доверии, дает всем участникам равный...

Недостатки технологии

За время применения распределенных реестров было разработано 3 поколения децентрализованных протоколов. Несмотря на постоянные модернизации, блокчейн-технологии не лишены недостатков:

• Техническая сложность. Для наполнения централизованной базы данных подходит простейшее программное обеспечение. Совместная работа распределенных узлов возможна только при наличии протокола, регулирующего порядок шифрования данных и проверки блоков.
• Невозможность отмены транзакций. Даже если сделка совершена злоумышленниками, участники сообщества не могут остановить перевод. Информация, внесенная в цепочку, остается там навсегда.
• Высокие расходы электроэнергии на работу сети. Этот недостаток характерен для проектов, использующих подтверждение транзакций по алгоритму Proof-of-Work.
• Юридическая неопределенность. В законодательстве многих стран отсутствует описание блокчейн-технологий и цифровых валют. Это создает риск запрета децентрализованных платежных сервисов в будущем. Пользователи оказываются без защиты со стороны государства в случае взлома кошелька или кражи монет.
• Проблема масштабируемости. По мнению ряда экспертов, блокчейн-технологии сейчас достигли предела распространения. Их применение в бытовых операциях невозможно из-за медленной обработки транзакций, большого объема блокчейна. Как пример можно привести среднесуточное количество переводов в Bitcoin: этот показатель почти не менялся с 2018 по 2021 года.

Резюме

Распределенные реестры применяются для хранения информации примерно с 1991 года. Открытие хеш-функций позволило создавать цифровые отпечатки, необходимые для защиты данных от подмены. В 2008 году запущен первый блокчейн-проект ― криптовалюта Bitcoin.

Преимущества децентрализованного хранения и обработки информации:

• Безопасность.
• Анонимность.
• Автоматическое подтверждение операций.

Одновременная работа узлов в одноранговой сети повышает энергопотребление во время майнинга. Еще пользователей беспокоит безоткатность транзакций, даже если они совершены после взлома или кражи цифровых денег.

Часто задаваемые вопросы

Заместитель главного редактора

Евгений Лукин