Что такое Блокчейн? Как он работает? Где применяется? Подробное объяснение

Краткие определения Блокчейна

Блокчейн – это технология хранения данных, которые хранятся в цепочке последовательно связанных блоков на компьютерах. Каждый блок содержит уникальный код, называемый хешем. Он также содержит хэш предыдущего блока в цепочке. После того, как запись добавлена в цепочку, ее невозможно изменить. Отсюда и название block (блок) и chain (цепочка).

Блокчейн - это базовая технология, на которой работают многие криптовалюты, такие как Биткойн и Эфириум, однако его уникальный способ безопасной записи и передачи информации имеет более широкое применение за пределами криптовалюты.

Блокчейн - это разновидность распределенного реестра. Технология распределенного реестра (DLT) позволяет вести учет на нескольких компьютерах, известных как «узлы» или «ноды». Любой пользователь блокчейна может быть узлом, но для работы требуются большие мощности компьютера. Блокчейны бывают открытые (общедоступные) и закрытые.

Суть:

• Блокчейн - это особый тип базы данных.
• Он отличается от обычной базы данных тем, как он хранит информацию; блокчейн хранит данные в блоках, которые затем соединяются вместе.
• По мере поступления новых данных они вводятся в новый блок. После того, как блок заполнен данными, он привязывается к предыдущему блоку, в результате чего данные объединяются в цепочку в хронологическом порядке.
• В блокчейне могут храниться различные типы информации, но до сих пор наиболее распространенным использованием остается бухгалтерская книга для транзакций криптовалют.
• В случае с Биткойном, блокчейн используется децентрализованно, так что ни один человек или группа лиц не имеют контроля — точнее, все пользователи коллективно сохраняют контроль.
• Децентрализованные блокчейны неизменны, это означает, что введенные данные невозможно изменить. Для Биткойна это означает, что транзакции постоянно записываются и доступны для просмотра любому желающему.
• На блокчейне создаются новые технологии. К примеру некоторые мировые банковские системы переходят на технологию Блокчейна

Этот видео-доклад был представлен на официальной конференции TED. Спикер - Дон Тапскотт, исполнительный председатель Исследовательского института блокчейна. Он является одним из ведущих мировых авторитетов в области влияния технологий на бизнес и общество. Он является автором 16 книг, в том числе «Викиномика: как массовое сотрудничество меняет все», которая была переведена более чем на 25 языков.

0,71% населения мира используют технологию блокчейн

Исследователи сходятся во мнении, что эта технология не получит широкого распространения в течение как минимум пяти лет. Тем не менее, инвестирование в блокчейн представляет собой разумный шаг в долгосрочной перспективе.

В 2022 году, было подсчитано, что только ~0,71% населения мира (65 млн человек от общего числа) используют технологию блокчейн.

Блокчейн дает нам технологию для безопасного перемещения информации, и дает почти полную уверенность в подлинности любой части информации, которую вы хотите защитить. Пока еще блокчейн использует лишь 0,7%-1% населения мира. Рассмотрим, почему эта технология может покорить мир.

​

Как используется блокчейн?

Технология блокчейн используется для множества различных целей, от предоставления финансовых услуг до администрирования систем голосования. Рассмотрим реальные примеры использования.

Криптовалюта

Чаще всего блокчейн сегодня используется в качестве основы криптовалют, таких как Биткойн или Эфириум. Когда люди покупают, обменивают на биржах или тратят криптовалюту, транзакции записываются в блокчейн. Чем больше людей используют криптовалюту, тем более распространенным может стать блокчейн.

«Поскольку криптовалюты волатильны, они пока мало используются для покупки товаров и услуг. Но это меняется, поскольку PayPal, Square и другие предприятия, предоставляющие денежные услуги, делают услуги цифровых активов широко доступными для поставщиков и розничных клиентов»,

- отмечает Патрик Догерти, старший партнер Foley & Lardner и руководитель целевой группы компании по блокчейну.

Банковское дело

Помимо криптовалюты, блокчейн используется для обработки транзакций в фиатной валюте, такой как доллары и евро. Это может быть быстрее, чем отправка денег через банк или другое финансовое учреждение, поскольку транзакции могут быть проверены быстрее и обработаны вне обычных рабочих часов.

Передача активов

Блокчейн также можно использовать для записи и передачи прав собственности на различные активы. В настоящее время это очень популярно с цифровыми активами, такими как NFT, представление собственности на цифровое искусство и видео.

Однако блокчейн также можно использовать для обработки прав собственности на реальные активы, например, на недвижимость. Обе стороны сначала будут использовать блокчейн, чтобы убедиться, что одна из них владеет недвижимостью, а другая имеет деньги для покупки; затем они могли завершить сделку и записать продажу в блокчейн.

Используя этот процесс, они могли передать право собственности без ручного представления документов для обновления данных в местном реестре. Данные будут мгновенно обновлены в блокчейне.

Смарт-контракты

Еще одно нововведение в блокчейне - это самоисполняющиеся контракты, обычно называемые «умными контрактами». Эти цифровые контракты вступают в силу автоматически после выполнения условий. 

«Мы видим большой потенциал в области смарт-контрактов - с использованием технологии блокчейн и программных инструкций для автоматизации юридических контрактов»,

- заявил К. Нил Грей, партнер в области финансовых технологий в Duane Morris LLP.

«Правильно составленный смарт-юридический контракт в распределенном реестре может свести к минимуму или, что предпочтительнее, устранить необходимость в проверке данных внешними третьими сторонами».

Мониторинг цепочек поставок

Цепочки поставок включают в себя огромные объемы информации, особенно когда товары перемещаются из одной части мира в другую. При использовании традиционных методов хранения данных может быть сложно отследить источник проблем, например, от поставщика некачественных товаров.

Хранение этой информации в блокчейне упростит возврат и мониторинг цепочки поставок, например, с IBM Food Trust, которая использует технологию блокчейн для отслеживания продуктов питания от сбора урожая до потребления.

Голосование

Эксперты ищут способы применить блокчейн для предотвращения мошенничества при голосовании. Теоретически голосование с помощью блокчейна позволит людям подавать голоса, которые нельзя будет подделать, а также избавит людей от необходимости вручную собирать и проверять бумажные бюллетени.

Типы блокчейн-сетей

Существует несколько способов построения сети блокчейн. Они могут быть государственными, частными, с разрешением или построенными консорциумом.

Преимущества блокчейна

Более высокая точность транзакций

Поскольку транзакция блокчейна должна проверяться несколькими узлами, это может уменьшить количество ошибок. Если у одного узла есть ошибка в базе данных, другие узлы это увидят и не допустят ошибку.

Напротив, в традиционной базе данных, если кто-то допустит ошибку, вероятность ее повторения может быть выше. Кроме того, каждый актив индивидуально идентифицируется и отслеживается в реестре блокчейна, поэтому нет шансов провести так называемые двойные расходы (например, если человек овердрафирует свой банковский счет, тем самым тратя деньги дважды).

Нет необходимости в посредниках

Используя блокчейн, две стороны транзакции могут подтвердить и завершить что-то, не работая через третью сторону. Это экономит время, а также затраты на такого посредника, как банк.

Дополнительная безопасность

Теоретически децентрализованная сеть, такая как блокчейн, делает практически невозможным совершение мошеннических транзакций. Чтобы ввести поддельные транзакции, им нужно будет взломать каждый узел и изменить каждую «книгу».

Многие системы блокчейнов криптовалюты используют методы проверки транзакций с помощью алгоритмов «подтверждения доли владения» или «доказательства работы», которые затрудняют добавление мошеннических транзакций.

Более эффективные переводы

Поскольку блокчейны работают круглосуточно и без выходных, люди могут более эффективно осуществлять переводы финансовых средств и активов, особенно на международном уровне. Им не нужно несколько дней ждать, пока банк или правительственное учреждение подтвердят все вручную.

Недостатки блокчейна

Лимит транзакций в секунду

Обязательно читайте: Основные проблемы Биткоина. Как их решить?

Учитывая, что блокчейн зависит от более крупной сети для утверждения транзакций, существует предел скорости его перемещения.

Например, Ethereum может обрабатывать только 20 транзакции в секунду против 1700 транзакций в секунду с Visa. Кроме того, увеличение количества транзакций может вызвать проблемы со скоростью сети. Пока это не улучшится, масштабируемость будет проблемой.

Высокая стоимость энергии

Работа всех узлов для проверки транзакций требует значительно больше электроэнергии, чем одна база данных или электронная таблица. Это не только делает транзакции на основе блокчейнов более дорогими, но также создает большое углеродное бремя для окружающей среды.

Из-за этого некоторые лидеры отрасли начинают отходить от определенных технологий блокчейна, таких как Биткойн: например, Илон Маск недавно заявил, что Тесла перестанет принимать Биткойн отчасти потому, что он обеспокоен ущербом для окружающей среды.

Риск потери активов

Некоторые цифровые активы защищены с помощью приватного ключа. Вам нужно тщательно охранять этот ключ.

«Если владелец цифрового актива теряет приватный криптографический ключ, который дает ему доступ к своему активу, в настоящее время нет возможности его восстановить - актив навсегда пропал»,

- говорит Грей. Поскольку система децентрализована, вы не можете позвонить в центральный орган, например, в банк, с просьбой восстановить доступ.

Возможность незаконной деятельности

Децентрализация блокчейна добавляет больше конфиденциальности и анонимности (см. список анонинмых криптовалют), что, к сожалению, делает его привлекательным для преступников. Отследить незаконные транзакции в блокчейне сложнее, чем через банковские транзакции, привязанные к имени.

Как работает Блокчейн

Как упоминалось выше, узлы или «ноды» проверяют, утверждают и хранят данные в бухгалтерской книге. Это отличается от традиционных методов ведения документации, при которых данные хранятся в централизованном месте, например, на компьютерном сервере.

Блокчейн организует информацию, добавленную в реестр, в блоки или группы данных. Каждый блок может содержать только определенный объем информации, поэтому новые блоки постоянно добавляются в реестр, образуя цепочку.

У каждого блока есть свой уникальный идентификатор - криптографический «хеш». Хэш не только защищает информацию в блоке от всех, у кого нет необходимого кода, но также защищает место блока в цепочке, идентифицируя блок, который был перед ним.

Криптографический хеш - это «набор цифр и букв, длина которых может составлять до 64 цифр. Это уникальный код, который позволяет кусочкам пазла складываться вместе.

После того, как информация добавлена ​​в цепочку блоков и зашифрована хешем, она становится постоянной и неизменной.

Каждый узел имеет свою собственную запись полной временной шкалы данных в блокчейне, начиная с ее начала. Если кто-то подделал или взломал один компьютер и манипулировал данными для собственной выгоды, это не изменило бы информацию, хранящуюся на других узлах. Измененную запись легко отличить и исправить, так как она не соответствует большинству.

Пример работы

Вот пример того, как блокчейн используется для проверки и записи биткойн-транзакций.

 

В техническом плане блокчейн работает следующим образом:

Изображение увеличивается по клику

Особенность технологии блокчейн в том, что информация хранится не на одном сервере, а на разных, не связанных между собой – такая система называется децентрализованной, то есть не имеющей общего центра.

По своей сути технология блокчейн похожа на Интернет: пользователь размещает информацию, её проверяют, к проверенной информации есть доступ у всех пользователей. Переписать информацию в блоке нельзя, так как изменение любого блока приведет к изменениям во всей цепочке, а так как цепочка хранится на множестве компьютеров, информация в ней будет отличаться, и другие участники цепочки просто ее проигнорируют (для них она будет неверной).

Другими словами, подлинность каждого блока проверяется по каждой цепочке блоков на каждом компьютере. Это обуславливает то, что блокчейн невозможно взломать.

На технологии блокчейн работают все криптовалюты, проводятся финансовые операции с реальными деньгами в банках и многое другое. Данная технология, хоть и имеет ряд недочетов, но её ждет большое будущее, так как создаются специальные центры по её разработке и совершенствованию. Блокчейн прочно входит в мировые сообщества.

Базы данных блокчейна

Блокчейн кажется сложным, и это определенно может быть так, но его основная концепция на самом деле довольно проста. Блокчейн - это тип базы данных. Чтобы понять блокчейн, необходимо сначала понять, что такое база данных на самом деле.

База данных - это совокупность информации, которая хранится в электронном виде в компьютерной системе. Информация или данные в базах данных обычно структурируются в табличном формате, чтобы облегчить поиск и фильтрацию конкретной информации. 

В чем разница между тем, кто использует электронную таблицу для хранения информации, а не базу данных?

Электронные таблицы предназначены для одного человека или небольшой группы людей, чтобы хранить и получать доступ к ограниченным объемам информации. В отличие от этого, база данных предназначена для размещения значительно больших объемов информации, которые могут быть доступны, отфильтрованы и обработаны быстро и легко любым количеством пользователей одновременно.

Большие базы данных достигают этого, размещая данные на серверах, которые сделаны из мощных компьютеров. Эти серверы иногда могут быть построены с использованием сотен или тысяч компьютеров, чтобы иметь вычислительную мощность и емкость памяти, необходимые для одновременного доступа многих пользователей к базе данных. Хотя электронная таблица или база данных могут быть доступны любому количеству людей, они часто принадлежат бизнесу и управляются назначенным лицом, которое имеет полный контроль над тем, как она работает и какие данные в ней хранятся.

Структура хранения в блокчейне

Одним из ключевых различий между типичной базой данных и блокчейном является способ структурирования данных. Блокчейн собирает информацию вместе в группы, также известные как блоки, которые содержат наборы информации.

 Блоки имеют определенную емкость хранения и при заполнении привязываются к ранее заполненному блоку, образуя цепочку данных, известную как «Блокчейн». Вся новая информация, которая следует за этим недавно добавленным блоком, компилируется во вновь сформированный блок, который затем также будет добавлен в цепочку после заполнения.

База данных структурирует свои данные в таблицы, в то время как блокчейн, как следует из его названия, структурирует свои данные в куски (блоки), которые соединены вместе. Получается, что все блокчейны являются базами данных, но не все базы данных являются блокчейнами.

 Эта система также по своей сути создает необратимую временную шкалу данных при реализации в децентрализованном характере. Каждый блок в цепочке получает точную метку времени, когда он добавляется в цепочку.

Децентрализация в блокчейне

Для понимания блокчейна поучительно рассмотреть его в контексте того, как он был реализован Биткойном. Подобно базе данных, Биткойну нужен набор компьютеров для хранения его цепочки блоков.

Для Биткойна блокчейн - это просто особый тип базы данных, в которой хранятся все когда-либо совершенные биткойн-транзакции. В случае Биткойна и в отличие от большинства баз данных, эти компьютеры не находятся под одной крышей, и каждый компьютер или группа компьютеров управляется уникальным человеком или группой людей.  

Представьте себе, что компания владеет сервером, состоящим из 20 000 компьютеров с базой данных, содержащей всю информацию об учетной записи ее клиентов. У этой компании есть серверная, содержащий все эти компьютеры под одной крышей, и она полностью контролирует каждый из этих компьютеров и всю информацию, содержащуюся на них. 

Точно так же Биткойн состоит из тысяч компьютеров, но каждый компьютер или группа компьютеров, на которых хранится его блокчейн, находятся в разных географических местах, и все они управляются отдельными людьми или группами людей. Эти компьютеры, составляющие сеть Биткойна, называются узлами. 

В этой модели блокчейн Биткойна используется децентрализованно. Однако частные централизованные блокчейны, в которых компьютеры, составляющие его сеть, принадлежат и управляются одним объектом, все же существуют. 

В цепочке блоков каждый узел имеет полную запись данных, которые хранились в цепочке блоков с момента ее создания. Для Биткойна данные - это вся история всех биткойн-транзакций. 

Если один узел имеет ошибку в своих данных, он может использовать тысячи других узлов в качестве контрольной точки для исправления себя. Таким образом, ни один узел в сети не может изменять информацию, хранящуюся в нем. Из-за этого история транзакций в каждом блоке, составляющем цепочку биткойнов, необратима. 

Если один пользователь вмешивается в запись транзакций Биткойна, все другие узлы будут ссылаться друг на друга и легко определить узел с неверной информацией. Эта система помогает установить точный и прозрачный порядок событий.

Для Биткойна эта информация представляет собой список транзакций, но также возможно, что блокчейн может хранить различную информацию, такую ​​как юридические контракты, идентификационные данные государства или инвентарь продукции компании. 

Чтобы изменить способ работы этой системы или информацию, хранящуюся в ней, большая часть вычислительной мощности децентрализованной сети должна будет согласовать указанные изменения. Это гарантирует, что любые происходящие изменения отвечают интересам большинства.

Увлекательная статистика блокчейна

• По оценкам, к 2024 году мировой рынок технологий блокчейна соберет 20 миллиардов долларов дохода.
• Количество зарегистрированных блокчейн-кошельков во втором квартале 2021 года составило более 70 миллионов.
• Блокчейн может сократить 30% расходов на инфраструктуру банков.
• Финансовые компании могут сэкономить до 12 миллиардов долларов в год за счет использования блокчейна.
• Общие расходы на интеграцию блокчейна в здравоохранение вырастут до 5,61 млрд долларов к 2025 году.
• ФБР владеет 1,5% мировых биткойнов.
• К 2025 году 55% ​​медицинских приложений будут использовать блокчейн для коммерческого развертывания.