Что такое блокчейн

Что такое блокчейн и как он работает: просто о сложном

Несмотря на кажущуюся сложность, блокчейн — это всего лишь новая архитектура построения баз данных, которая, помимо хранения информации, может сама по себе являться источником «правды». Где под «правдой» подразумевается уверенность в том, что данные подлинные и не были внесены в систему или изменены без согласия заинтересованных лиц — участников сети (они же узлы или ноды).

Это достигается за счет:

  • децентрализации — блокчейн хранится в виде множества копий самого себя на устройствах пользователей, объединенных общей сетью;
  • синхронизации — изменения, внесенные в одну копию, автоматически дублируются во всех остальных ;
  • неизменности записей — внесенные в систему данные невозможно удалить и/или изменить.

Особенность новой архитектуры в том, что информация в блокчейне, условно говоря, записывается «слоями» (они же блоки), при этом все «слои» — от первого до крайнего — сохраняются в системе, как и то, кто и когда их добавил. Новые «слои» образуются посредством майнинга — группирования новых транзакций в блоки и их присоединения к цепочке блокчейна.

Чтобы подделать хранимую в такой базе данных информацию, нужно одновременно внести изменения в большинство «слоев». Если изменения внести в один или несколько «слоев», система будет пытаться привести их к состоянию большинства и не будет подключать к сети, пока это не удастся.

Как это работает на простом примере

Для простоты понимания блокчейн можно представить в виде цифрового дневника, копии которого хранятся у всех участников событий и обновляются, когда что-то случается. Вносить записи в такой дневник можно только с согласия большинства участников и лишь в виде новой записи на крайней странице. Под согласием в блокчейне имеют в виду отсутствие возражений у большинства участников — консенсус. Удалять или изменять старые записи нельзя.

Схема работы блокчейна на примере денежной транзакции. Источник CryptoFox

Каждую новую запись дневник сопоставляет со всеми своими копиями:

  • Если несоответствий в прошлых записях нет и есть согласие большинства, новая запись остается на странице и копируется во все копии дневника.
  • Если найдено несоответствие, дневник проверяет, что написано в большинстве копий, и принимает это как правильный вариант страницы.

Чтобы обойти защиту такого дневника, нужно получить контроль над большей частью его копий.

Каковы преимущества блокчейна

Эффективность. Разгрести бумажные завалы, уволить лишних сотрудников, повысить скорость работы с базами данных — главная задача блокчейна. По этому пути идут банки Industrial and Commercial Bank of China, Deutsche Bank, JPMorgan, HSBC и платежная система MasterCard.

Сравнение банковской операции и операции в сети Биткоин. Источник: Bitcoinix

Прозрачность. Американская розничная сеть Walmart использует блокчейн Hyperledger Fabric, чтобы отслеживать путь продуктов. Компания ставит на продукты GPS-датчики, которые отслеживают местоположение, влажность, температуру и несколько других параметров.

Схема поставок продовольствия в цепочке Walmart. Источник: Блог IBM

Доверие. Шведская транспортная компания SITA запустила проект Travel Identity of the Future — сервис идентификации личности при посадке в самолет. Чтобы пассажира допустили к посадке, сотрудник фотографирует его и считывает код со смартфона. В будущем сотрудника авиакомпании планируют заменить камерой и автоматическим турникетом, как в метрополитене. Подобное решение создала команда стартапа ShoCard.

ID-паспорта ShoCard Источник: ShoCard.com

Аудит. Поскольку каждая транзакция записывается на цепочке блокчейна и не может быть удалена или изменена, это создает достоверный аудиторский след, что важно для проверки подлинности активов. Эту особенность блокчейна уже сейчас использует Everledger для отслеживания алмазов.

Процесс отслеживания алмазов в Everledger. Источник: отчет на сайте ResearchGate

Что такое майнинг и консенсус

Поддержка сети блокчейна лежит на узлах (нодах) — подключенных к блокчейну компьютерах, которые подтверждают транзакции и/или создают новые блоки. За эту работу ноды получают награду — комиссию с обработанных транзакций и/или фиксированное вознаграждение за создание блока. Наличие награды приводит к конкуренции, так как многие интернет-пользователи хотят стать узлами и заработать.

Победителей в конкурентной борьбе определяет алгоритм консенсуса (он нужен не только для этого). Таких алгоритмов есть несколько. Самый популярный — Proof of Work (PoW) или доказательство работы. В блокчейнах с PoW узлы должны произвести компьютерные вычисления, и кто быстрее с ними справится, тот и получит награду. Этот алгоритм используется в сетях криптовалют Bitcoin, Ethereum, Monero и других.

Помимо PoW, есть и другие алгоритмы:

Алгоритмы консенсуса на примерах различных криптовалют

Что такое смарт-контракты

Смарт-контракт — это компьютерный алгоритм для автоматического обмена ценностями. Например, обмена фиатных денег на токены, нефть или квартиру.

Алгоритм работы опционного смарт-контракта. Источник: Blockgeeks

Смарт-контракт можно сравнить с механизмом кофейного автомата, который без участия продавца или собственника кофе меняет деньги покупателя на напитки. Ценности в этом случае — деньги и напитки, условия — внесение напитков и минимального количества денежных знаков в хранилище автомата.

Механизм принимает ценности от обеих сторон, проверяет их и, если все в порядке, производит автоматический обмен. Смарт-контракт действует по аналогичной схеме, только механизм прописан в виде компьютерного кода.

Три разновидности блокчейна

Публичный или децентрализованный блокчейн

Определение. Пользователи имеют равные права, информация в системе доступна к просмотру для всех участников, транзакции никем не контролируются. Участие и выход из такой системы добровольны и ничем не ограничены.

Сравнение централизованной сети и публичного блокчейна. Источник: PETER-SERVICE

Примеры: Ethereum, Bitcoin, Litecoin, Monero, Dash, Dodgecoin.

Особенности:

  • работоспособность системы поддерживают пользователи, поэтому нет нужды тратить деньги на поддержку инфраструктуры;
  • такие блокчейны трудно взломать, поэтому они подходят для хранения персональных, финансовых, медицинских и юридических данных;
  • публичные блокчейны могут стать основой для создания новых бизнес-моделей с более честной и эффективной системой управления, контроля и распределения прибыли.

Консорциумный блокчейн

Определение. В таких сетях действия согласовываются и подтверждаются отдельной группой привилегированных узлов — валидаторов. Консорциумные блокчейны в основном используются банками. Например, можно создать объединение из 150 банков, в котором лишь 20 банков содержат узлы, проверяющие и подтверждающие транзакции.

В консорциумных сетях власть сосредоточена в руках валидаторов. Источник Medium

Примеры: B3i — страхование, EWF — энергетика, R3 CEV LLC — финансы.

Особенности:

  • быстрее и конфиденциальнее публичных блокчейнов;
  • избавляют от полуавтоматических механизмов проверки данных;
  • снижают транзакционные издержки.

Частный или централизованный блокчейн

Определение. Все процессы контролируются центральным узлом. Например, Центральным банком страны, который проверяет и подтверждает все транзакции национальной валюты.

Схема работы блокчейна (слева — частный блокчейн, справа — публичный). Источник: Anadea

Примеры: Multichain — платформа для создания частных блокчейнов, Hyperledger — блокчейн для корпоративных задач.

Особенности:

  • максимальная скорость проверки и подтверждения транзакции;
  • снижает издержки.

Сравнение публичных и частных блокчейнов

Где используют блокчейн

Технология блокчейна эффективна в экосистемах, где важны синхронизация хранящихся данных и авторство ключевых действий. Это банки, страховые компании, нотариальные конторы, государственные реестры, торговые биржи, цепочки продаж, логистика, азартные игры и лотереи.

Примеры использования блокчейна. Источник: отчет PwC

Удостоверение личности. Блокчейн-стартапы UniqueID Wallet и Civic создают заменяющие обычные документы электронные паспорта с биометрической и криптографической защитой. Эти паспорта уже используются для прохождения процедуры KYC и подтверждения финансовых операций в интернете.

Финансы и торговля. Благодаря блокчейну и смарт-контрактам не нужны посредники, которые выступают гарантами при передаче денег, информации, товаров. Отсутствие посредников влияет на стоимость товаров и услуг — они могут подешеветь на 3-10%, так как больше не нужно платить комиссионные банкам и платежным шлюзам. В этом направлении развиваются Spheris, Skuchain и Can Ya.

Энергетика. Для блокчейна в энергетике есть два сценария:

  • Токенизация — каждый электроватт энергии получает своего цифрового двойника, который выставляют на биржу. Благодаря этому цена электричества будет зависеть от соотношения спроса и предложения, что сделает рынок более эффективным.
  • Хранение на блокчейне данных со счетчиков, отслеживающих потребление и производство электричества.

Токенизацией энергетики занимаются стартапы Power Ledger, Energi Mine, Electrify и Grid+. Второй вариант тестируют IBM, Shell и BP.

Защита авторских прав. Благодаря проектам Ascribe и Monegraph писатели, дизайнеры и создатели кино могут зафиксировать авторские права на контент и указать условия его монетизации, порядок выплат, сферу использования, права третьих лиц.

Азартные игры. Блокчейн делает прозрачным и проверяемым шанс выигрыша, смарт-контракты гарантируют, что выигранные деньги перейдут на счет игрока. Созданием онлайн-казино занимается проект Joy Gaming, ставки на спорт с гарантией выплаты выигрыша можно сделать в букмекерской конторе Augur.

Leave a comment