Что такое блокчейн

Люди, занимающиеся программированием, криптографией и сетевым проектированием, часто объясняют принцип работы блокчейна непонятным жаргоном, из-за чего эта технология часто кажется слишком сложной. Но если не вдаваться в технические нюансы, то окажется, что блокчейн намного проще, чем вы думаете. В этой статье вы найдете одно из таких описаний, где простыми словами расскажет, что такое блокчейн, как он работает и какие у него преимущества.

Блокчейн простыми словами

Несмотря на кажущуюся сложность, блокчейн — это всего лишь еще одна архитектура построения баз данных, которая выделяется двумя ключевыми характеристиками: 1) информацию в блокчейне нельзя изменить, удалить или подделать; 2) операциям на блокчейне не нужны гаранты, подтверждающие их честность — протоколы блокчейна гарантируют точность и подлинность всех транзакций без привлечения банков, государства или иных третьих сторон.

Благодаря этим особенностям блокчейн является идеальной технологией для решений в области финансов, электронной коммерции, идентификации личности, логистики, маркетинга, защиты интеллектуальных прав и во многих других сферах, где важны точность, подлинность, надежность и безопасность информации.

Как работает блокчейн

Как и любая другая цифровая база данных, блокчейн работает, опираясь на определенные протоколы (правила), закодированные в его исходном коде. Вот названия и описания простыми словами пяти основных протоколов блокчейна.

1. Цепочка блоков. Первая особенность блокчейна, которая и дала название этой технологии, в том, что информация записывается в него не по мере поступления, а хранится в «блоках» («block» на англ.), связанных друг с другом в «цепочку» («chain» на англ.). Проще говоря, блокчейн сначала ждет, пока пройдет некоторое количество транзакций (например, 1000 денежных переводов), после чего группирует их в один блок и затем добавляет его к ранее сформированным блокам. Таким образом формируется «цепочка блоков», содержащая записи обо всех транзакциях. Бухгалтеры делают что-то подобное, группируя всю финансовую отчетность компании по кварталам в отдельные папки. Блокчейн делает так же, только вместо кварталов у него минуты или секунды в зависимости от конкретного блокчейна.

2. Неизменность данных. Вторая особенность в том, что ни один участник сети блокчейна не может изменить или удалить транзакцию после того, как она была записана в общий реестр. Благодаря этому правилу данные в блокчейне нельзя подделать или добавить «задним числом». Если же запись транзакции содержит ошибку, необходимо добавить новую транзакцию, чтобы ее устранить.
3. Распределенный реестр. Кроме этого, данные в блокчейне хранятся не в одном месте (например, сервере банка или государственного ведомства), а копируются на устройства всех участников сети, и изменение данных на одном устройстве меняет данные на всех остальных устройствах — как в зеркале. Такой подход к построению баз данных называют технологией распределенного реестра (DL, distributed leger). 
4. Механизм консенсуса. Какие данные можно добавить в блокчейн, а какие нет, решает протокол под названием механизм консенсуса. Его задача — «спросить» у определенных участников сети, считают ли они эту транзакцию правильной, и если большинство говорит «да», ее добавляют в блокчейн. Кто может голосовать, зависит от конкретного блокчейна. Например, в сети Bitcoin или Ethereum могут голосовать все участники, тогда как в сети Binance лишь ограниченное число участников.
5. Криптография. Последняя особенность блокчейна — использование криптографических методов шифрования для обеспечения безопасности транзакций. Из-за них Биткоин, Эфириум, Tether, Dogecoin, BNB и другие цифровые валюты, защищенные криптографией, называют криптовалютами, даже если они созданы не на основе блокчейна, как, например, криптовалюта XRP (XRP).

Этапы транзакции в блокчейне

Каждая транзакция в блокчейне, независимо от того, в какой отрасли используется блокчейн, проходит одни и те же этапы:

• Инициализация. Транзакция запускается, когда один участник с помощью специальной программы (криптовалютного кошелька) дает команду блокчейну перевести другому участнику, например, 10 биткоинов. Когда это происходит, сеть формирует транзакцию, указывая стороны, сумму и время операции.
• Формирование блока транзакций. Дальше блокчейн добавляет эту транзакцию в блок, объединяя ее с другими транзакциями, созданными приблизительно в то же время. У одного блокчейна этот промежуток                   
  может быть 10 минут, у другого — 10 миллисекунд.
• Рассылка блока всем участникам. На следующем этапе этот блок пересылается всем участникам сети блокчейна для проверки. Участники его получают, но пока не добавляют в цепочку блокчейна. Это произойдет позже.
• Проверка транзакций в блоке. Чтобы убедиться, что транзакция точная и действительная, участники просматривают сведения об операции и сверяют их с записями о завершенных транзакциях (есть ли на счету отправителя нужная сумма). За эту проверку отвечает алгоритм консенсуса.
• Добавление блока в цепочку. После проверки и завершения работы алгоритма консенсуса блок добавляется в цепочку, и всем транзакциям в этом блоке присваивается статус подтвержденной (т.е. проверенной).
• Завершение транзакции. В конце блокчейн проводит изменения на счетах сторон перевода и меняет статус транзакции на «завершенная».

Три разновидности блокчейна

В зависимости от распределения прав участников блокчейны делят на:

Публичные. Все участники имеют равные права, информация о транзакциях доступна к просмотру для всех участников, транзакции никем не контролируются. Проверять транзакции могут все, кто выполнит определенные условия (скачать весь блокчейна, PC соответствует минимальным техническим требованиям конфигурации и прочее). Участие и выход из такой системы добровольны и никем не ограничены. К блокчейнам такого типа относят Bitcoin, Ethereum, Litecoin, Dash, Dodgecoin.

Консорциумы. Участники в таком блокчейне делятся на две отдельные группы: обычные пользователи (клиенты) — могут только пользоваться услугами сети, и валидаторы — группа привилегированных узлов, которые управляют блокчейном и проверяют транзакции. Обычно это решения, ориентированные на конкурентную отрасль, например R3 — финансы, EWF — энергетика, B3i — страхование.

Приватные. Это централизованные сети, где все процессы контролируются центральным узлом, например центральным банком, который управляет сетью и проверяет транзакции. Примеры: Hyperledger Fabric от Linux Foundation и Ripple.

Чему способствует технология блокчейн

Использование блокчейна способствует:

• Росту доверия. Ни один банк, частная компания или государство не могут гарантировать равноправность участников, полную анонимность и отсутствие коррупции. Тогда как в блокчейне эти вещи прописаны в исходном коде. Поэтому использование блокчейна способствует росту доверия клиентов и парнеров.

«Весь смысл использования блокчейна в том, чтобы позволить людям — в частности, тем, кто не доверяет друг другу — обмениваться ценными данными безопасным и защищенным от несанкционированного доступа способом» (Обзор Массачусетского технологического института).

• Росту эффективности. Поскольку транзакции совершаются без гарантов и посредников, и они не требуют длительных согласований, интеграция блокчейна позволяет сократить транзакционные издержки, повысить скорость работы с базами, упростить документооборот и уволить лишних сотрудников.
• Автоматизации процессов. Еще одним преимуществом блокчейна является возможность использовать смарт-контракты — самоисполняющиеся алгоритмов, в которых прописаны инструкции по тому, что и как они должны делать, например оплатить таможенные сборы, заполнить смету или коносамент, распределить дивиденды, передать право собственности после оплаты и прочее.
• Росту прозрачности. В таких блокчейнах, как Биткоин, данные о транзакциях публичны (сумма, время, контрагенты), поэтому любой может проверить историю транзакций любого участника и убедиться в том, что у него есть деньги на счету, как часто он совершает сделки, с кем контактирует и как давно подключился к сети. При этом никак не раскрывается анонимность участников, так как блокчейн Биткойна просто не запрашивает и не хранит никаких личных или персональных данных.

Краткая история технологии блокчейна

Официально история блокчейна начинается 31 октября 2008 года, когда неизвестный разработчик или группа разработчиков под псевдонимом Сатоши Накамото опубликовали документ с описанием принципов работы блокчейна первой криптовалюты — Биткоина. Но сама идея использования распределенного реестра и неизменности для учета данных были заложены еще в 1960-1970-х годах такими учеными-компьютерщиками и криптографами, как Дэвид Чаум и Ральфа Меркла.

Однако ближе всего к идее блокчейна приблизился Стюарт Хабер. В 1991 году Хабери описал принцип создания последовательности блоков данных и способ их связывания в цепочку. Хабер даже запатентовал свою идею, но из-за отсутствия технической возможности так и не смог ее воплотить и интерес к ней пропал. Срок патента истек в 2004 году, за четыре года до появления Сатоши и Биткоина.

Реализовать свою идею Сатоши сумел 3 января 2009 года. В этот день был запущен блокчейн Биткойна и добыты первые 50 монет BTC.

Как работает блокчейн Биткойна

Криптовалюта Биткойн, запущенная в 2009 году, стала первым популярным приложением, созданным на основе блокчейна. По сути, это платежная система, использующая распределенный реестр, криптографию и особенную архитектуру из цепочки блоков для создания автономной и безопасной базы данных, которая сама по себе является источником правды, благодаря чему биткоин-транзакциям не нужны гаранты и посредники, подтверждающие их точность и честность.

При этом в отличие от банков и таких платежных систем, как PayPal, SWIFT и Mastercard, в блокчейне Биткоина все участники имеют одинаковые права. Каждый может как использовать Биткоин для переводов, так и проверять транзакции и тем самым зарабатывать на комиссиях и майнинге – о нем мы писали в статье: «Bitcoin — что такое простыми словами. История BTC и как его майнить». Для этого достаточно скачать дистрибутив Биткоина и запустить специальное ПО.

Заключительные мысли

Заканчивая рассказ о блокчейне, следует подчеркнуть, что это больше не перспективная технология, о преимуществах которой рассуждают IT-гики. За десять лет своего развития блокчейн проник практически во все сферы мировой экономики Его применяют Microsoft, IBM, FedEx, Mastercard, Visa, Walmart, JPMorgan, Amazon, Alibaba и правительства США, Канады, Японии, Китая, Великобритании, Украины, Индии и многих других стран. Сейчас блокчейн — это просто еще один инструмент, который приносит реальную пользу бизнесу, наряду с искусственным интеллектом, облачными технологиями и социальным инжинирингом.