Посібник для початківців із технології блокчейн: що це та як вона працює

Технологія блокчейн стала модним словом останніх років, але що це насправді? Блокчейни найбільше відомі своєю вирішальною роллю в підтримці захищеного й децентралізованого запису транзакцій у криптовалютних системах.

Навіть якщо ви не знайомі з блокчейном чи технологією блокчейн, ви, імовірно, чули про нього в повсякденних розмовах про криптовалюти. За даними дослідження McKinsey, до 2027 року до 10% світового ВВП може бути пов’язано з транзакціями на основі блокчейну. Це вказує на значний нерозкритий потенціал блокчейну та можливість дедалі ширшого впровадження з часом.

Попри зростаючу популярність, небагато людей справді розуміють усю ідею технології блокчейн. Це лише галас? Чи вщухне ажіотаж навколо неї, чи бізнес справді може використати блокчейн для створення цінності? Як саме він живить крипту? Читайте далі, щоб дізнатися.

Що таке технологія блокчейн?

Блокчейн — це цифровий реєстр, що записує та підтверджує криптовалютні транзакції в мережі комп’ютерів. Коли ви купуєте, продаєте чи обмінюєте криптовалюту, блокчейн збирає й надійно зберігає цю інформацію. По суті, це ланцюг блоків, що постійно зростає, де кожен блок містить список зашифрованих транзакцій.

Щоб донести думку, скористаймося простою аналогією. Уявіть, що у вас є книга, куди ви записуєте транзакції. Щоразу, коли ви здійснюєте транзакцію, книга оновлюється. Тепер уявіть, що цю книгу одночасно надано кільком іншим людям.

Це базова ідея технології блокчейн — цифровий реєстр, спільний для мережі. Щоразу, коли хтось здійснює транзакцію, вона записується в цей спільний реєстр.

На відміну від традиційних фінансових систем, дані, оброблювані технологією блокчейн, зберігаються в децентралізованій мережі, вільній від нагляду чи контролю з боку уряду або інших третіх сторін. Оскільки кожен у мережі має доступ до записів, зроблених іншими, ніхто не може маніпулювати мережею чи одноосібно її контролювати.

Кожен блок у блокчейні зашифровано для безпеки й пов’язано з попереднім блоком, створюючи ланцюг транзакцій, звідси й термін «блокчейн». Ця структура гарантує, що дані, збережені в блокчейні, не можна видалити чи змінити без консенсусу всієї мережі, забезпечуючи прозору, надійну й стійку до підміни систему обміну даними.

Окрім очевидного застосування як середовища для транзакцій з криптою, ця нова технологія має низку інших потенційних застосувань. Але перш ніж їх розглянути, коротко підкреслімо ключові риси технології блокчейн.

Ключові риси технології блокчейн 

Ось деякі з її відмінних рис:

децентралізація

Це одна з ознак технології блокчейн. На відміну від традиційних баз даних, якими керує центральний орган, технологія блокчейн децентралізована. Жодна організація чи комп’ютер не може контролювати ланцюг.

Кожен учасник мережі має копію реєстру, що забезпечує прозорість і безпеку. Ця децентралізована природа усуває потребу в посередниках і зменшує ризик централізованих точок відмови.

Незмінність

Щойно транзакцію внесено в блокчейн, а блок додано до ланцюга, її надзвичайно важко змінити. Ця незмінність захищає дані від підміни та шахрайства й забезпечує постійність.

Прозорість

Публічні блокчейни повністю прозорі, дозволяючи будь-кому переглядати зміни, внесені до реєстру. Ця прозорість будує довіру між користувачами, адже всі транзакції видимі й піддаються перевірці після додавання до блокчейну.

Безпека

Блокчейн використовує різні криптографічні методи для захисту даних, збережених у реєстрі. Ці методи захищають дані від несанкціонованого доступу та змін, гарантуючи, що транзакції безпечні й надійні.

Моделі консенсусу

Щоб домовитися про дійсність транзакцій, блокчейн використовує моделі консенсусу, як-от Proof of Work (PoW) або Proof of Stake (PoS). Ці моделі гарантують, що всі учасники мережі погоджуються щодо стану реєстру, зберігаючи цілісність і узгодженість блокчейну.

Типи блокчейну

Блокчейн значно еволюціонував упродовж років, породивши різні типи залежно від різних атрибутів. Ось ключові типи:

Публічний блокчейн

Публічні блокчейни — це відкриті децентралізовані мережі, де будь-хто може брати участь, читати й записувати дані без дозволу. Приклади: Bitcoin та Ethereum. Користувачі використовують механізм консенсусу, щоб оновлювати мережу й зберігати копію реєстру на своїх вузлах.

Приватний блокчейн

Натомість приватні блокчейни — це мережі з дозволами, де доступ і участь обмежені певними суб’єктами чи учасниками. Їх зазвичай використовують у корпоративних середовищах для підвищення приватності та контролю над даними.

Токенізований блокчейн

Це стандартний блокчейн, що передбачає випуск і керування цифровими токенами, які представляють активи чи корисність у мережі. Ці токени можна торгувати, обмінювати або використовувати для певних цілей в екосистемі блокчейну.

Блокчейн без токенів

Деякі блокчейни працюють без нативних токенів і зосереджені виключно на записі та валідації транзакцій чи даних. Їх можуть використовувати для конкретних застосувань, де токени не потрібні.

Розподілений блокчейн

Розподілені блокчейни мають кілька вузлів або комп’ютерів, що беруть участь у мережі, кожен з яких підтримує копію всього реєстру блокчейну.

Гібридний блокчейн

Гібридні блокчейни поєднують елементи публічних і приватних блокчейнів, забезпечуючи гнучкість щодо доступності, контролю та масштабованості. Їх часто використовують у сценаріях, де певні дані потрібно тримати приватними, водночас користуючись безпекою та прозорістю публічного блокчейну.

Як працює технологія блокчейн?

Технологія блокчейн складається з низки блоків, що пов’язані в ланцюг і зашифровані для безпеки. Кожен блок містить кілька транзакцій, а кожну транзакцію, записану в блокчейні, автентифікує цифровий підпис власника, захищаючи її від підміни. Зазвичай більша частина цих процесів лишається «під капотом», і людина, що ініціює транзакцію, не бачить, як усе це відбувається.

Щойно дані записано в блок, їх не можна змінити, не змінивши всі наступні блоки, для чого потрібен консенсус більшості мережі. Подивімося, як усе це відбувається:

Ініціювання транзакції

Транзакції в блокчейні ініціюють користувачі, які хочуть передати цифрові активи (наприклад, криптовалюту) або виконати смарт-контракти. Тож, наприклад, користувач може вирішити надіслати крипту іншому користувачеві. Для цього потрібно вказати адресу одержувача, суму переказу та, можливо, сплатити комісію за транзакцію, відому як комісія за газ.

Розсилання

Блокчейн функціонує в одноранговій мережі, що складається з взаємопов’язаних комп’ютерів, відомих як вузли. Це, по суті, різні особи, які роблять внесок у мережу. Вузли мережі виконують різні функції залежно від своєї ролі в мережі.

Щойно транзакцію створено й підписано, її розсилають цим вузлам. Потім вони перевіряють статус користувача та легітимність транзакції, щоб визначити, чи слід включати її в блокчейн через так званий «механізм консенсусу». Ось як зазвичай працює цей процес:

Отримання транзакцій

• Розсилання: щойно користувач створює й підписує транзакцію, її розсилають у блокчейн-мережу. Вузли, що отримують розіслану транзакцію, розпочинають процес валідації.
• Пул транзакцій: кожен вузол зазвичай підтримує пул непідтверджених транзакцій, який часто називають mempool. Нові транзакції додаються до цього пулу для валідації.

Перевірки валідації

Щоб гарантувати безпеку та цілісність транзакцій у блокчейні, вузли мережі виконують кілька перевірок валідації:

Перевірка цифрового підпису

Коли користувач ініціює транзакцію, програмне забезпечення його гаманця використовує приватний ключ користувача, щоб її підписати. Цей цифровий підпис слугує доказом того, що власник приватного ключа авторизував транзакцію. Потім вузли перевіряють цифровий підпис за допомогою публічного ключа відправника, щоб підтвердити автентичність транзакції.

Перевірка подвійної витрати

Вузли гарантують, що входи (виходи попередніх транзакцій, які витрачаються) ще не були витрачені в іншій транзакції. Це запобігає витраті тієї самої цифрової валюти більше ніж один раз, зберігаючи цілісність історії транзакцій.

Достатність коштів

Вони також підтверджують, що на адресі відправника достатньо коштів для покриття суми транзакції та всіх пов’язаних комісій.

Структура транзакції

Вони перевіряють, що транзакція відповідає правильному формату та правилам протоколу. Це включає перевірку правильних полів даних, входів і виходів, щоб гарантувати чинність транзакції.

Комісії за транзакції

Нарешті, вони перевіряють, що транзакція містить відповідні комісії, які стимулюють майнерів включити її в блок. Достатні комісії за транзакції гарантують, що транзакції обробляються оперативно.

Створення блоку

Щойно транзакції валідовано вузлами й поміщено в mempool, вони готові бути згрупованими в блок і доданими до блокчейну. На цьому етапі недійсні транзакції також відкидаються. Процес групування цих транзакцій у блок включає кілька ключових кроків, які ми виділили нижче:

Пул транзакцій

Валідовані транзакції збирають у пул, щоб їх можна було включити в наступний блок.

Створення блоку

Майнери (вузли, що розв’язують складні математичні задачі, щоб додавати нові блоки) вибирають набір валідованих транзакцій із пулу транзакцій і впорядковують їх у блок. Цей блок містить заголовок із важливою інформацією, як-от хеш попереднього блоку, мітка часу та nonce (випадкове число, яке використовується в майнінгу).

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

У блокчейн-мережах, як-от Bitcoin, майнери змагаються у розв’язанні складної математичної головоломки на основі даних блоку. Цей процес, відомий як Proof of Work, потребує значної обчислювальної потужності. Перший майнер, який розв’яже головоломку, додає новий блок до блокчейну й отримує винагороду у вигляді щойно випущеної криптовалюти.

У proof of stake, навпаки, валідаторів обирають для створення нового блоку залежно від їхньої частки в мережі. Обраний валідатор створює й розсилає новий блок без потреби у великих обчисленнях.

Верифікація та поширення блоку

Щойно новий блок створено, чи то через майнінг (Proof of Work), чи то через валідацію (Proof of Stake), його розсилають у всю мережу. Інші вузли мережі перевіряють дійсність блоку, звіряючи доказ роботи, правильність транзакцій і дотримання правил протоколу.

Оновлення ланцюга

Після верифікації новий блок додається до блокчейну, ставши останнім записом у безперервному ланцюзі блоків. Це оновлення розсилається мережею, гарантуючи, що всі вузли мають найновішу версію блокчейну.

Переваги блокчейну

Технологія блокчейн пропонує кілька ключових переваг, які роблять її потужним інструментом у різних галузях:

Вищий рівень безпеки

Блокчейн забезпечує високий рівень безпеки завдяки своїй децентралізованій природі та криптографічним алгоритмам. Децентралізована природа блокчейну означає відсутність єдиної точки відмови, що посилює захист від потенційних зломів.

Його криптографічні хеші гарантують, що кожна транзакція зашифрована та пов’язана з попередньою, що дуже ускладнює хакерам зміну будь-якої інформації. Також, оскільки блокчейн не можна підмінити чи змінити, учасники можуть покладатися на подані їм дані.

Це ще не все. Завдяки своїй конфіденційній природі користувачі захищені від крадіжки особистих даних, що робить його привабливою альтернативою і для бізнесу, і для споживачів.

децентралізація

Як ми підкреслювали протягом усього допису, децентралізація — ключова перевага блокчейну. Ця структура зменшує потребу в посередниках, знижуючи витрати на транзакції, підвищуючи ефективність транзакцій і усуваючи можливість шахрайства.

Зниження витрат на дотримання вимог

Технологія блокчейн спрощує транзакції, усуваючи потребу в посередниках, як-от банки та платіжні процесори, значно знижуючи пов’язані комісії. Розберімо це.

Банки та традиційні інституції часто покладаються на процеси «знай свого клієнта» (KYC), щоб верифікувати особу клієнта й залучити його. Увесь процес часто передбачає, що банки витрачають до 500 мільйонів щороку на процеси, які навіть не оновлюються.

У одноранговій мережі ми тепер маємо прямі транзакції між сторонами, що мінімізує участь третіх сторін і зрештою знижує витрати.

Економія коштів

Технологія блокчейн може значно знизити витрати для бізнесу, особливо для того, що обробляє високовартісні, великообсяжні транзакції, де комісії традиційного банкінгу та платіжної обробки швидко накопичуються.

Один зі способів, як блокчейн досягає економії, — нижчі комісії за транзакції. Блокчейн-мережі зазвичай мають значно нижчі комісії порівняно з традиційними фінансовими системами. Наприклад, криптовалютні транзакції можна обробляти за частку вартості звичайних банківських переказів чи транзакцій кредитною карткою.

Ще одна перевага — зниження комісій за міжнародні операції. Блокчейн дозволяє міжнародні транзакції без значних комісій і витрат на обмінний курс традиційних банківських переказів, що особливо корисно для бізнесу, залученого до глобальної торгівлі.

Крім того, автоматизовані процеси блокчейну, як-от смарт-контракти, допомагають скоротити операційні витрати. Ці контракти автоматизують і захищають транзакції без потреби в ручному нагляді. Щойно виконуються певні умови, смарт-контракти можуть автоматично виконувати наступні кроки процесу транзакції, значно підвищуючи швидкість і ефективність транзакцій.

Відстежуваність

Прозорість блокчейну та постійний запис транзакцій полегшують відстеження активів. Це особливо цінно в управлінні ланцюгами постачання, де вирішальне значення має відстеження походження й шляху товарів. Наприклад, Walmart Canada використав блокчейн для вирішення платіжних спорів із 70 сторонніми вантажними перевізниками, скоротивши розбіжності в рахунках із 70% до менш ніж 1%. Це покращення забезпечило своєчасні платежі та підвищило операційну ефективність.

Окрім вирішення платіжних проблем, Walmart використав блокчейн для розв’язання ширших викликів ланцюга постачання. Записуючи дані транзакцій у блокчейн-мережі, Walmart і його постачальники можуть відстежувати товари від походження до полиць магазинів.

Ця система також забезпечує відстежуваність продуктів харчування, дозволяючи Walmart і його клієнтам легко отримувати детальну інформацію про джерела харчових продуктів, зокрема ферми, переробні підприємства та транспортні маршрути.

Обробка в реальному часі

Завдяки своїй децентралізованій природі бізнес може здійснювати транзакції в реальному часі 24/7, цілодобово, не турбуючись про граничні терміни чи обмеження, що супроводжують традиційний банкінг.

На відміну від банківських переказів і платежів, які зазвичай обмежені робочими годинами й можуть затримуватися через вихідні та свята, блокчейн-транзакції можна виконувати й підтверджувати в будь-яку годину доби, кожного дня року, фактично гарантуючи безперервну обробку транзакцій.

Інновації

Технологія блокчейн є основою для різних інноваційних застосунків, як-от децентралізовані фінанси (DeFi), невзаємозамінні токени (NFT) та інші. Ці нові застосунки створюють можливості й трансформують галузі.

Виклики блокчейну

Попри свій потенціал, майбутнє технології блокчейн не позбавлене занепокоєнь. Деякі ключові міркування:

Ресурсомісткість

Блокчейни потребують багато ресурсів, оскільки кожен вузол мережі виконує однакові завдання для досягнення консенсусу. Це повторюване зусилля призводить до високого енергоспоживання та обчислювальних витрат, особливо в системах proof-of-work на кшталт Bitcoin.

Вплив на довкілля

Окрім використання ресурсів, є також вплив блокчейн-майнінгу на довкілля. Значне енергоспоживання, особливо в механізмах proof-of-work на кшталт Bitcoin, викликало занепокоєння щодо екологічної сталості.

Незворотність транзакцій

Хоча незмінність блокчейн-транзакцій підвищує безпеку й довіру, це також означає, що транзакції не можна скасувати. Навіть якщо обидві сторони погоджуються скасувати транзакцію або якщо її здійснено помилково чи через шахрайство, скасувати її неможливо.

Користувацький досвід

Технологія блокчейн може бути справді складною та лякаючою для нетехнічних користувачів. Покращення користувацького досвіду й створення інтуїтивніших та доступніших блокчейн-застосунків матиме вирішальне значення для масового впровадження.

масштабованість

У міру зростання блокчейн-мереж виникають занепокоєння щодо масштабованості. Сучасні блокчейн-платформи насилу швидко обробляють велику кількість транзакцій, що може знижувати їхню продуктивність. Це обмеження може стати великою перешкодою для широкого використання, особливо для застосунків, яким потрібно ефективно обробляти великий обсяг транзакцій.

Сумісність

Різні блокчейн-платформи часто працюють ізольовано, що ускладнює їхнє спілкування та взаємодію. Досягнення взаємосумісності між цими окремими блокчейн-мережами має вирішальне значення для повного розкриття потенціалу децентралізованих застосунків та екосистем.

Виклик безпеки

Хоча блокчейн часто вихваляють за здатність усувати такі проблеми, як шахрайство й піратство, він не є непогрішним. Так, технологія безпечна, але її ефективність залежить від чесності користувачів і точності введених даних. Наприклад, у 2022 році хакери викрали понад $600 мільйонів з мережі Ronin, захопивши контроль над понад половиною вузлів мережі. Складно здійснити? Надзвичайно! Але це точно не неможливо.

Застосунки та сценарії використання технології блокчейн

Окрім Bitcoin, інші криптовалюти, як-от Ethereum та Solana, використовують технологію блокчейн, щоб пропонувати унікальні функції, як-от смарт-контракти й децентралізовані застосунки (DApps). Блокчейн Ethereum підтримує не лише транзакції; він забезпечує смарт-контракти та децентралізовані застосунки (DApps), що працюють на його криптовалюті Ether.

Solana, відома своєю масштабованістю, використовує блокчейн для досягнення високої швидкості транзакцій, що робить її популярною на крипторинку. Окрім використання для сприяння криптотранзакціям, технологія блокчейн має багато інших сфер застосування. Розгляньмо кілька з них:

Роль блокчейну в захисті транзакцій

Технологія блокчейн підвищує рівень безпеки на 100%, створюючи захищений від підміни запис кожної онлайн-транзакції. Цей рівень безпеки вирішальний для побудови довіри до цифрових транзакцій, де ризик злому й витоку даних є постійними загрозами.

Крім того, прозорість, яку він забезпечує, дозволяє всім учасникам мережі незалежно перевіряти й аудитувати транзакції, гарантуючи цілісність даних.

Банківська справа

Для банків блокчейн покращує процес торгівлі валютами, обробки платежів і забезпечення позик. Він також спрощує їхні процеси, уможливлюючи швидші та безпечніші транзакції. Виступаючи єдиним джерелом істини, він відстежує кожну транзакцію, гарантуючи незмінність і захищаючи від шахрайства. Це веде до швидших строків розрахунків і пропонує вбудований моніторинг відмивання грошей. 

Логістика

Блокчейн часто використовують у логістиці як інструмент відстеження руху товарів у ланцюгу постачання. Завдяки цьому користувачі мають інформацію в реальному часі про свої відправлення від початку до доставки.

Наприклад, платформа IBM на основі блокчейну дала змогу оцифрувати та спростити логістику світової торгівлі. Зацікавлені сторони на платформі можуть відстежувати статус вантажів, керувати документацією та забезпечувати дотримання регуляторних вимог.

Охорона здоров’я

Блокчейн здебільшого використовують в охороні здоров’я для безпечного зберігання медичних записів пацієнтів, гарантуючи приватність даних і запобігаючи витокам. Це має сенс, адже між липнем 2021 року та червнем 2022 року повідомили приблизно про 692 випадки великих витоків медичних даних. Зловмисники викрали банківську інформацію, дані кредитних карток і записи про здоров’я та геномні тести.

Смарт-контракти також використовують для спрощення й автоматизації таких завдань, як моніторинг прийому ліків, обробка страхових вимог, обмін медичною інформацією між постачальниками, зменшення шахрайства в медичних рахунках і покращення відстеження фармацевтичних препаратів у ланцюгу постачання.

Підсумок

Блокчейни стають дедалі важливішою частиною нашого життя. У міру того як технологія блокчейн продовжує дозрівати й набувати широкого впровадження, її інтеграція в різні сектори сигналізує про потенціал інновацій у різних сферах. Як і з будь-якою новою технологією, її можливості та повний потенціал ще розкриваються. Проте зрозуміло, що блокчейн залишиться тут надовго.

Zypto пропонує набір послуг для бізнесу, що прагне плавно інтегрувати технологію блокчейн у свою діяльність. Відвідайте наш вебсайт уже сьогодні, щоб дізнатися, як рішення Zypto можуть трансформувати ваш бізнес в епоху блокчейну.