Руководство для начинающих по технологии блокчейн: что это такое и как она работает

Технология блокчейн в последние годы стала модным словом, но что же это такое? Блокчейны наиболее известны своей ключевой ролью в ведении защищённой и децентрализованной записи транзакций в криптовалютных системах.

Даже если вы не знакомы с блокчейном или технологией блокчейн, вы, скорее всего, слышали о нём в повседневных разговорах о криптовалюте. По данным исследования McKinsey, к 2027 году до 10% мирового ВВП может быть связано с транзакциями на основе блокчейна. Это говорит о значительном нераскрытом потенциале блокчейна и возможности более широкого распространения со временем.

Несмотря на растущую популярность, не так много людей по-настоящему понимают всю идею технологии блокчейн. Это просто шумиха? Угаснет ли ажиотаж вокруг неё, или бизнес действительно может использовать блокчейн для создания ценности? Как именно он обеспечивает работу крипты? Читайте дальше, чтобы узнать.

Что такое технология блокчейн?

Блокчейн — это цифровой реестр, который записывает и подтверждает криптовалютные транзакции в сети компьютеров. Когда вы покупаете, продаёте или обмениваете криптовалюту, блокчейн собирает и надёжно хранит эту информацию. По сути, это цепочка постоянно растущих блоков, где каждый блок содержит список зашифрованных транзакций.

Чтобы донести мысль, воспользуемся простой аналогией. Представьте, что у вас есть книга, в которую вы записываете транзакции. Каждый раз, когда вы совершаете транзакцию, книга обновляется. Теперь представьте, что эта книга одновременно доступна нескольким другим людям.

В этом и состоит базовая идея технологии блокчейн: цифровой реестр, общий для всей сети. Каждый раз, когда кто-то совершает транзакцию, она записывается в этот общий реестр.

В отличие от традиционных финансовых систем, данные, обрабатываемые технологией блокчейн, хранятся в децентрализованной сети, свободной от надзора или контроля со стороны государства или других третьих лиц. Поскольку каждый в сети имеет доступ к записям других, никто не может манипулировать сетью или единолично её контролировать.

Каждый блок в блокчейне шифруется для безопасности и связан с предыдущим блоком, образуя цепочку транзакций, отсюда и термин «блокчейн». Такая структура гарантирует, что данные, хранящиеся в блокчейне, нельзя удалить или изменить без консенсуса всей сети, обеспечивая прозрачную, надёжную и защищённую от подделки систему обмена данными.

Помимо очевидного применения в качестве среды для криптотранзакций, у этой новой технологии множество других возможных применений. Но прежде чем перейти к ним, давайте кратко выделим ключевые особенности технологии блокчейн.

Ключевые особенности технологии блокчейн 

Вот некоторые из её отличительных черт:

децентрализация

Это одна из отличительных черт технологии блокчейн. В отличие от традиционных баз данных, управляемых центральным органом, технология блокчейн децентрализована. Ни одна организация или компьютер не может контролировать цепочку.

У каждого участника сети есть копия реестра, что обеспечивает прозрачность и безопасность. Эта децентрализованная природа устраняет необходимость в посредниках и снижает риск централизованных точек отказа.

Неизменяемость

После того как транзакция внесена в блокчейн, а блок добавлен в цепочку, изменить её крайне трудно. Эта неизменяемость защищает данные от подделки и мошенничества и обеспечивает их сохранность.

Прозрачность

Публичные блокчейны полностью прозрачны и позволяют любому просматривать изменения, внесённые в реестр. Эта прозрачность формирует доверие среди пользователей, потому что все транзакции видны и поддаются проверке после добавления в блокчейн.

Безопасность

Блокчейн использует различные криптографические методы для защиты данных, хранящихся в реестре. Эти методы защищают данные от несанкционированного доступа и изменений, обеспечивая безопасность и надёжность транзакций.

Модели консенсуса

Чтобы согласовать достоверность транзакций, блокчейн использует модели консенсуса, такие как Proof of Work (PoW) или Proof of Stake (PoS). Эти модели гарантируют, что все участники сети согласны с состоянием реестра, поддерживая целостность и согласованность блокчейна.

Типы блокчейна

За годы блокчейн значительно развился, и появились различные типы на основе разных признаков. Вот основные типы:

Публичный блокчейн

Публичные блокчейны — это открытые децентрализованные сети, в которых любой может участвовать, читать и записывать данные без разрешения. Примеры: Bitcoin и Ethereum. Пользователи через механизм консенсуса обновляют сеть и хранят копию реестра на своих узлах.

Приватный блокчейн

Напротив, приватные блокчейны — это сети с разрешённым доступом, где доступ и участие ограничены определёнными лицами или участниками. Их обычно используют в корпоративной среде, чтобы повысить конфиденциальность и контроль над данными.

Токенизированный блокчейн

Это стандартный блокчейн, и он предполагает выпуск и управление цифровыми токенами, которые представляют активы или функциональность в сети. Эти токены можно торговать, обменивать или использовать для конкретных целей в экосистеме блокчейна.

Блокчейн без токенов

Некоторые блокчейны работают без собственных токенов и сосредоточены только на записи и проверке транзакций или данных. Их могут использовать для конкретных приложений, где токены не нужны.

Распределённый блокчейн

В распределённых блокчейнах в сети участвует множество узлов, или компьютеров, и каждый из них хранит копию всего реестра блокчейна.

Гибридный блокчейн

Гибридные блокчейны сочетают элементы публичных и приватных блокчейнов, давая гибкость в доступности, контроле и масштабируемости. Их часто используют в сценариях, где часть данных нужно сохранять приватными, но при этом пользоваться безопасностью и прозрачностью публичного блокчейна.

Как работает технология блокчейн?

Технология блокчейн состоит из ряда блоков, которые объединены в цепочку и зашифрованы для безопасности. Каждый блок содержит несколько транзакций, и каждая транзакция, записанная в блокчейне, подтверждается цифровой подписью владельца, что защищает её от подделки. Как правило, основная часть этих процессов происходит за кадром, и тот, кто инициирует транзакцию, не видит, как всё это разворачивается.

После того как данные записаны в блок, их нельзя изменить, не изменив все последующие блоки, а для этого требуется консенсус большинства сети. Посмотрим, как всё это происходит:

Инициация транзакции

Транзакции в блокчейне инициируют пользователи, которые хотят перевести цифровые активы (например, криптовалюту) или выполнить смарт-контракты. Так, например, пользователь может решить отправить крипту другому пользователю. Для этого ему нужно указать адрес получателя, сумму перевода и, возможно, оплатить комиссию за транзакцию, широко известную как комиссия за газ.

Рассылка

Блокчейн работает в одноранговой сети, состоящей из взаимосвязанных компьютеров, называемых узлами. По сути, это разные люди, которые вносят вклад в сеть. Узлы в сети выполняют разные функции в зависимости от своей роли.

Как только транзакция создана и подписана, она рассылается этим узлам. Затем они проверяют статус пользователя и законность транзакции, чтобы определить, следует ли включить её в блокчейн через так называемый «механизм консенсуса». Обычно это происходит так:

Получение транзакций

• Рассылка: после того как пользователь создаёт и подписывает транзакцию, она рассылается в сеть блокчейна. Узлы, получившие разосланную транзакцию, начинают процесс проверки.
• Пул транзакций: каждый узел, как правило, поддерживает пул неподтверждённых транзакций, который часто называют мемпулом. Новые транзакции добавляются в этот пул для проверки.

Проверки валидности

Чтобы обеспечить безопасность и целостность транзакций в блокчейне, узлы сети выполняют несколько проверок:

Проверка цифровой подписи

Когда пользователь инициирует транзакцию, программа его кошелька использует приватный ключ пользователя для её подписи. Эта цифровая подпись служит доказательством того, что владелец приватного ключа авторизовал транзакцию. Затем узлы проверяют цифровую подпись с помощью публичного ключа отправителя, чтобы подтвердить подлинность транзакции.

Проверка на двойную трату

Узлы убеждаются, что входы (выходы предыдущих транзакций, которые тратятся) ещё не были потрачены в другой транзакции. Это не позволяет потратить одну и ту же цифровую валюту более одного раза и сохраняет целостность истории транзакций.

Достаточность средств

Они также подтверждают, что на адресе отправителя достаточно средств для суммы транзакции и всех связанных комиссий.

Структура транзакции

Они проверяют, что транзакция соответствует правильному формату и правилам протокола. Это включает проверку корректных полей данных, входов и выходов, чтобы убедиться в валидности транзакции.

Комиссии за транзакции

Наконец, они проверяют, что транзакция содержит соответствующие комиссии, чтобы стимулировать майнеров включить её в блок. Достаточные комиссии за транзакции обеспечивают своевременную обработку транзакций.

Создание блока

После того как транзакции проверены узлами и помещены в мемпул, они готовы к объединению в блок и добавлению в блокчейн. На этом этапе недействительные транзакции также отбрасываются. Процесс объединения транзакций в блок включает несколько ключевых шагов, которые мы выделили ниже:

Пул транзакций

Проверенные транзакции собираются в пуле, чтобы их можно было включить в следующий блок.

Создание блока

Майнеры (узлы, решающие сложные математические задачи для добавления новых блоков) выбирают набор проверенных транзакций из пула и организуют их в блок. Этот блок включает заголовок с важной информацией, такой как хеш предыдущего блока, временная метка и nonce (случайное число, используемое при майнинге).

Proof of Work (PoW) / Proof of Stake (PoS)

В блокчейн-сетях вроде Bitcoin майнеры соревнуются в решении сложной математической головоломки на основе данных блока. Этот процесс, известный как Proof of Work, требует значительных вычислительных мощностей. Первый майнер, решивший головоломку, добавляет новый блок в блокчейн и получает награду в виде вновь выпущенной криптовалюты.

В proof of stake, напротив, валидаторы выбираются для создания нового блока исходя из их доли в сети. Выбранный валидатор создаёт и рассылает новый блок без необходимости в масштабных вычислениях.

Проверка и распространение блока

После создания нового блока, будь то через майнинг (Proof of Work) или валидацию (Proof of Stake), он рассылается по всей сети. Другие узлы сети проверяют валидность блока, сверяя proof of work и корректность транзакций и убеждаясь, что он соответствует правилам протокола.

Обновление цепочки

После проверки новый блок добавляется в блокчейн и становится последней записью в непрерывной цепочке блоков. Это обновление рассылается по сети, чтобы у всех узлов была самая свежая версия блокчейна.

Преимущества блокчейна

Технология блокчейн даёт ряд ключевых преимуществ, которые делают её мощным инструментом в различных отраслях:

Повышенная безопасность

Блокчейн обеспечивает высокий уровень безопасности благодаря децентрализованной природе и криптографическим алгоритмам. Децентрализованная природа блокчейна означает отсутствие единой точки отказа, что повышает защиту от возможных взломов.

Его криптографические хеши гарантируют, что каждая транзакция зашифрована и связана с предыдущей, из-за чего хакерам крайне трудно изменить любую информацию. Кроме того, поскольку блокчейн нельзя подделать или изменить, участники могут полагаться на представленные им данные.

Это не всё. Благодаря конфиденциальной природе пользователи защищены от кражи личных данных, что делает блокчейн привлекательной альтернативой как для бизнеса, так и для потребителей.

децентрализация

Как мы подчёркивали на протяжении всей статьи, децентрализация — главное преимущество блокчейна. Такая структура уменьшает потребность в посредниках, тем самым снижая издержки на транзакции, повышая их эффективность и устраняя возможность мошенничества.

Сниженные расходы на соответствие требованиям

Технология блокчейн упрощает транзакции, устраняя потребность в посредниках, таких как банки и платёжные процессоры, и значительно снижает связанные комиссии. Разберём подробнее.

Банки и традиционные институты нередко полагаются на процедуры «знай своего клиента» (KYC) для проверки личности клиента и его подключения. Весь этот процесс часто означает, что банки тратят до 500 млн в год на процедуры, которые даже не обновляются.

В одноранговых сетях транзакции проходят напрямую между сторонами, что сводит к минимуму участие третьих лиц и в итоге снижает издержки.

Экономия затрат

Технология блокчейн может значительно снизить издержки бизнеса, особенно у тех, кто проводит крупные и многочисленные транзакции, где комиссии традиционных банков и платёжных процессоров быстро накапливаются.

Один из способов, которыми блокчейн экономит средства, — более низкие комиссии за транзакции. Комиссии в блокчейн-сетях, как правило, намного ниже, чем в традиционных финансовых системах. Например, криптотранзакции могут обрабатываться за долю стоимости обычных банковских переводов или транзакций по кредитным картам.

Ещё одно преимущество — сниженные комиссии за трансграничные операции. Блокчейн позволяет проводить международные транзакции без больших комиссий и затрат на обменный курс, свойственных традиционным банковским переводам, что особенно полезно бизнесу, занятому мировой торговлей.

Кроме того, автоматизированные процессы блокчейна, такие как смарт-контракты, помогают сократить операционные расходы. Эти контракты автоматизируют и защищают транзакции без необходимости ручного контроля. Как только выполняются определённые условия, смарт-контракты могут автоматически выполнять следующие шаги процесса транзакции, значительно повышая скорость и эффективность.

Прослеживаемость

Прозрачность блокчейна и постоянная запись транзакций упрощают отслеживание активов. Это особенно ценно в управлении цепочками поставок, где важно отслеживать происхождение и путь продуктов. Например, Walmart Canada использовала блокчейн для урегулирования споров по платежам с 70 сторонними грузоперевозчиками, сократив расхождения в счетах с 70% до менее 1%. Это улучшение обеспечило своевременные платежи и повысило операционную эффективность.

Помимо решения проблем с платежами, Walmart использовала блокчейн для решения более широких проблем цепочки поставок. Записывая данные транзакций в блокчейн-сеть, Walmart и её поставщики могут отследить товары от источника до полок магазинов.

Эта система также обеспечивает прослеживаемость продуктов питания, позволяя Walmart и её клиентам легко получать подробную информацию об источниках продуктов, включая фермы, перерабатывающие предприятия и транспортные маршруты.

Обработка в реальном времени

Благодаря децентрализованной природе бизнес может проводить транзакции в реальном времени 24/7, круглосуточно, не беспокоясь о времени закрытия операционного дня и ограничениях традиционного банкинга.

В отличие от банковских переводов и платежей, которые обычно ограничены рабочими часами и могут задерживаться из-за выходных и праздников, блокчейн-транзакции можно выполнять и подтверждать в любой час суток, каждый день года, что по сути гарантирует непрерывную обработку транзакций.

Инновации

Технология блокчейн — основа для различных инновационных приложений, таких как децентрализованные финансы (DeFi), невзаимозаменяемые токены (NFT) и другие. Эти новые приложения создают возможности и преобразуют отрасли.

Проблемы блокчейна

Несмотря на потенциал, будущее технологии блокчейн не лишено проблем. Среди ключевых соображений:

Ресурсоёмкость

Блокчейны требуют много ресурсов, потому что каждый узел в сети выполняет одни и те же задачи для достижения консенсуса. Такое повторение усилий приводит к высокому энергопотреблению и вычислительным затратам, особенно в системах proof-of-work вроде Bitcoin.

Влияние на экологию

Помимо использования ресурсов, есть и воздействие блокчейн-майнинга на окружающую среду. Значительное энергопотребление, особенно в механизмах proof-of-work вроде Bitcoin, вызвало озабоченность экологической устойчивостью.

Необратимость транзакций

Хотя неизменяемость блокчейн-транзакций повышает безопасность и доверие, она также означает, что транзакции нельзя отменить. Даже если обе стороны согласны отменить транзакцию или если она была совершена по ошибке или в результате мошенничества, отменить её нельзя.

Пользовательский опыт

Технология блокчейн может быть откровенно сложной и пугающей для пользователей без технических знаний. Улучшение пользовательского опыта и более интуитивные и доступные блокчейн-приложения будут решающими для массового внедрения.

масштабируемость

По мере роста блокчейн-сетей возникают опасения по поводу масштабируемости. Современные блокчейн-платформы с трудом справляются с быстрой обработкой большого числа транзакций, что может замедлять их работу. Это ограничение может стать серьёзным препятствием для широкого использования, особенно для приложений, которым нужно эффективно обрабатывать большой объём транзакций.

Совместимость

Разные блокчейн-платформы часто работают изолированно, из-за чего им трудно взаимодействовать друг с другом. Достижение совместимости между этими отдельными блокчейн-сетями крайне важно, чтобы в полной мере раскрыть потенциал децентрализованных приложений и экосистем.

Проблема безопасности

Хотя блокчейн часто хвалят за способность устранять такие проблемы, как мошенничество и пиратство, он не безупречен. Да, технология безопасна, но её эффективность зависит от честности пользователей и точности вводимых данных. Например, в 2022 году хакеры украли более $600 млн у сети Ronin, получив контроль над более чем половиной узлов сети. Трудно провернуть? Крайне! Но это определённо не невозможно.

Применения и сценарии использования технологии блокчейн

Помимо Bitcoin, другие криптовалюты, такие как Ethereum и Solana, используют технологию блокчейн, чтобы предлагать уникальные функции, например смарт-контракты и децентрализованные приложения (DApps). Блокчейн Ethereum поддерживает не только транзакции: он позволяет работать смарт-контрактам и децентрализованным приложениям (DApps) на базе своей криптовалюты Ether.

Solana, известная масштабируемостью, использует блокчейн для достижения высокой скорости транзакций, что делает её популярной на крипторынке. Помимо обслуживания криптотранзакций, у технологии блокчейн есть много других вариантов применения. Рассмотрим несколько:

Роль блокчейна в защите транзакций

Технология блокчейн повышает уровень безопасности на 100%, создавая защищённую от подделки запись каждой онлайн-транзакции. Такой уровень безопасности крайне важен для формирования доверия к цифровым транзакциям, где риск взломов и утечек данных остаётся постоянной угрозой.

Кроме того, обеспечиваемая ею прозрачность позволяет всем участникам сети независимо проверять и аудировать транзакции, гарантируя целостность данных.

Банкинг

Для банков блокчейн улучшает процессы торговли валютами, обработки платежей и обеспечения займов. Он также упрощает их процессы, позволяя проводить транзакции быстрее и безопаснее. Выступая единым источником истины, он отслеживает каждую транзакцию, обеспечивая неизменяемость и защищая от мошенничества. Это сокращает время расчётов и даёт встроенный инструмент мониторинга отмывания денег. 

Логистика

Блокчейн часто применяют в логистике как инструмент отслеживания перемещения товаров по цепочке поставок. Благодаря этому пользователи получают информацию о своих отправках в реальном времени от начала до доставки.

Например, блокчейн-платформа IBM позволила оцифровать и упростить логистику международной торговли. Участники платформы могут отслеживать статус грузов, управлять документацией и обеспечивать соблюдение нормативных требований.

Здравоохранение

Блокчейн в здравоохранении в первую очередь используют для надёжного хранения медицинских записей пациентов, обеспечивая конфиденциальность данных и предотвращая утечки. Это логично, ведь с июля 2021 года по июнь 2022 года было зарегистрировано около 692 случаев крупных утечек медицинских данных. Злоумышленники похищали банковские данные, данные кредитных карт, а также медицинские и генетические записи.

Смарт-контракты также используют для упрощения и автоматизации таких задач, как мониторинг приёма лекарств, обработка страховых требований, обмен медицинской информацией между поставщиками, сокращение мошенничества в медицинских счетах и улучшение отслеживания фармацевтической продукции в цепочке поставок.

Итог

Блокчейны становятся всё более важной частью нашей жизни. По мере того как технология блокчейн продолжает взрослеть и получать широкое распространение, её интеграция в разных отраслях сигнализирует о потенциале инноваций в самых разных сферах. Как и любая новая технология, её возможности и полный потенциал ещё раскрываются. Однако ясно, что блокчейн никуда не денется.

Zypto предлагает набор услуг для бизнеса, который хочет без лишних сложностей интегрировать технологию блокчейн в свою работу. Загляните на наш сайт уже сегодня, чтобы узнать, как решения Zypto могут преобразить ваш бизнес в эпоху блокчейна.