Что такое блокчейн и как он работает?

Проще говоря, блокчейн — это особый вид базы данных. Согласно cigionline.org , термин блокчейн относится ко всей сети технологий распределенного реестра. Согласно Oxford Dictionaries, бухгалтерская книга — это «книга или другое собрание финансовых счетов определенного типа». Это может быть компьютерный файл, в котором записываются транзакции. На самом деле бухгалтерская книга — это основа бухгалтерского учета, она стара, как письменность и деньги.

А теперь представьте себе целый набор неподкупных цифровых регистров экономических транзакций, которые можно запрограммировать для записи и отслеживания не только финансовых транзакций, но и практически всего ценного. Блокчейн может отслеживать такие вещи, как медицинские записи, права собственности на землю и даже голосование. Это общий, распределенный и неизменяемый реестр, в котором записывается история транзакций, начиная с транзакции номер один. Он устанавливает доверие, подотчетность и прозрачность.

Блокчейн хранит информацию в пакетах, называемых блоками. Эти блоки соединяются между собой последовательно, образуя непрерывную линию. Цепочка блоков. Блокчейн. Каждый блок похож на страницу книги или книги записей.

Как вы можете видеть на рисунке, каждый блок в основном состоит из трех элементов:

  • Данные: тип данных зависит от того, для чего используется блокчейн. В Биткойне, например, данные блока содержат подробную информацию о транзакции, включая отправителя, получателя, количество монет и т. Д.
  • Хэш: Нет, я не говорю о таком хеше. Хэш в blockchain что — то вроде отпечатков пальцев или подписи. Он идентифицирует блок и все его содержимое, и он всегда уникален.
  • Хеш предыдущего блока: именно этот кусок и составляет блокчейн! Поскольку каждый блок несет информацию о предыдущем блоке, цепочка становится очень безопасной.

Вот пример того, как группа блоков объединяется в цепочку блоков. Скажем, у вас есть три блока.

Блок 1 содержит это:

  • Данные: 10 биткойнов от Фреда до Джека
  • Хеш (упрощенный): 12A
  • Предыдущий хеш (упрощенный): 000

Блок 2 содержит это:

  • Данные: 5 биткойнов от Джека до Мэри
  • Хеш (упрощенный): 3B4
  • Предыдущий хеш: 12A

Блок 3 содержит вот что:

  • Данные: 4 биткойна от Мэри до Салли
  • Хеш (упрощенный): C74
  • Предыдущий хеш: 3B4

Как вы можете видеть на следующем рисунке, каждый блок имеет свой собственный хэш и хеш предыдущего блока. Итак, блок 3 указывает на блок 2, а блок 2 указывает на блок 1. ( Примечание: первый блок немного особенный, потому что он не может указывать на предыдущий блок. Этот блок является блоком генезиса. )

Хэши и данные уникальны для каждого блока, но они все равно могут быть изменены. В следующем разделе описаны некоторые способы защиты блокчейнов.

Как блокчейн защищает себя?

Вмешаться в блокировку блокчейна практически невозможно. Первый способ защиты блокчейна — это хеширование. Подделка блока в цепочке блоков приводит к изменению хэша блока. Это изменение делает следующий блок, который изначально указывал на хэш первого блока, недействительным. Фактически, изменение одного блока делает недействительными все следующие блоки. Такая настройка дает блокчейну уровень безопасности.

Использование хеширования недостаточно для предотвращения взлома. Это потому, что в наши дни компьютеры очень быстрые и могут вычислять сотни тысяч хэшей в секунду. Технически хакер может изменить хэш определенного блока, а затем вычислить и изменить все хеши следующих блоков, чтобы скрыть вмешательство.

Помимо хэшей, у блокчейнов есть дополнительные меры безопасности, включая такие вещи, как доказательство работы и одноранговое распределение. Доказательство правильности работы (POW) представляет собой механизм , который замедляет создание блоков. В случае Биткойна, например, требуется около десяти минут, чтобы вычислить требуемый PoW и добавить новый блок в цепочку. Эта шкала времени делает вмешательство в блок очень сложным, потому что, если вы вмешиваетесь в один блок, вам нужно вмешиваться во все следующие блоки. Блокчейн, такой как Биткойн, содержит сотни тысяч блоков, поэтому на успешное манипулирование им может потребоваться более десяти лет!

Третий способ защиты блокчейнов — это распространение. Блокчейны не используют центральный объект для управления цепочкой. Вместо этого они используют одноранговую (P2P) сеть. В общедоступных блокчейнах, таких как Биткойн, всем разрешено присоединиться. Каждый член сети называется валидатором или узлом. Когда кто-то присоединяется к сети, он получает полную копию блокчейна. Таким образом, узел может убедиться, что все в порядке.

Вот что происходит, когда кто-то создает новый блок в сети:

  1. Новый блок рассылается всем в сети.
  2. Затем каждый узел проверяет блок и удостоверяется, что он не был подделан.
  3. Если все прошло успешно, каждый узел добавляет этот новый блок в свою собственную цепочку блоков.

Все узлы в этом процессе создают консенсус. Они договариваются о том, какие блоки действительны, а какие нет. Другие узлы в сети отклоняют блоки, в которые были внесены изменения.

Итак, чтобы успешно взаимодействовать с блоком в блокчейне, вам нужно будет вмешаться во все блоки в цепочке, повторить подтверждение работы для каждого блока и взять под контроль одноранговую сеть!

Блокчейны также постоянно развиваются. Одним из самых последних событий в экосистеме криптовалюты является добавление так называемого смарт-контракта. Смарт-контракт — это цифровая компьютерная программа, хранящаяся в цепочке блоков. Он может напрямую контролировать перевод криптовалют или других цифровых активов на определенных условиях.

Почему блокчейн революционен?

Вот три основные причины, по которым блокчейн отличается от других уже используемых типов баз данных и систем отслеживания.

Блокчейн может исключить фальсификацию данных из-за того, как он отслеживает и хранит данные

Если вы вносите изменения в информацию, записанную в одном конкретном блоке цепочки блоков, вы не переписываете ее. Вместо этого изменение сохраняется в новом блоке. Следовательно, вы не можете переписать историю — никто не может — потому что этот новый блок показывает изменение, а также дату и время изменения. Этот подход фактически основан на вековом методе ведения общей финансовой книги.

Предположим, что Джо и его двоюродный брат Мэтт спорят о том, кому принадлежит мебельный магазин, которым они управляют годами. Поскольку технология блокчейн использует метод бухгалтерской книги, в бухгалтерской книге должна быть запись, показывающая, что PJ впервые владел магазином в 1947 году. Когда PJ продал магазин Мэри в 1976 году, они сделали новую запись в бухгалтерской книге и так далее. Каждая смена владельца этого магазина представлена ​​новой записью в бухгалтерской книге, вплоть до того момента, пока Мэтт не купил его у своего дяди в 2009 году. Просматривая историю в бухгалтерской книге, Мэтт может показать, что он на самом деле является текущим владельцем.

Теперь, вот как блокчейн подойдет к этому спору иначе, чем старый метод леджера. Традиционный метод бухгалтерской книги использует книгу или файл базы данных, хранящийся в единой (централизованной) системе. Однако блокчейн был разработан для децентрализации и распределения по большой компьютерной сети. Такая децентрализация информации снижает возможность подделки данных.

Недавние атаки на блокчейн, такие как атака на ZenCash, показывают, что фальсификация данных не может быть полностью устранена в базе данных блокчейна как есть. Если 51 процент майнеров решат переписать реестр, это станет возможным, и в результате они смогут делать с транзакцией все, что захотят: они могут отложить ее, дважды потратить монеты, отложить ее или просто удалить ее из блок. Несколько сетей блокчейнов в настоящее время работают над индивидуальным решением для этого.

Блокчейн создает доверие к данным

Уникальный способ работы блокчейна создает доверие к данным. Я подробно остановился на деталях ранее в этой главе, но вот упрощенная версия, чтобы показать вам, почему. Прежде чем блок может быть добавлен в цепочку, должно произойти несколько вещей:

  1. Чтобы создать новый блок, необходимо решить криптографическую загадку.
  2. Компьютер, решающий головоломку, разделяет решение со всеми другими компьютерами в сети.
  3. Наконец, все компьютеры, подключенные к сети, проверяют доказательство работы. Если 51 процент сети подтверждает, что PoW был правильным, новый блок добавляется в цепочку.

Сочетание этих сложных математических головоломок и проверки на многих компьютерах гарантирует, что пользователи могут доверять каждому блоку в цепочке. Черт возьми, одна из основных причин, по которой я являюсь большим сторонником криптовалют, заключается в том, что я очень доверяю технологии блокчейн. Поскольку сеть укрепляет доверие за вас, теперь у вас есть возможность взаимодействовать со своими данными в режиме реального времени.

Централизованные третьи стороны не нужны

В моем предыдущем примере спора между Джо и Мэттом каждый из двоюродных братьев мог нанять юриста или доверенного централизованного третьего лица для проверки бухгалтерской книги и документации о собственности магазина. Они доверяют юристам конфиденциальность финансовой информации и документации. Сторонние юристы пытаются установить доверительные отношения между своими клиентами и проверить, действительно ли Мэтт является законным владельцем магазина.

Проблема с централизованными третьими сторонами и посредниками, такими как юристы и банки, заключается в том, что они добавляют дополнительный шаг к разрешению спора, в результате чего тратится больше времени и денег.

Если бы информация о собственности Мэтта хранилась в блокчейне, он бы смог избавиться от централизованного посредника, своего юриста. Это потому, что все блоки, добавленные в цепочку, были бы проверены как истинные и не могли быть изменены. Другими словами, сеть блокчейнов и майнеры теперь являются третьей стороной, что делает процесс более быстрым и доступным. Таким образом, Мэтт мог просто показать Джо информацию о его владении, сохраненную в блокчейне. Он сэкономит кучу денег и времени, исключив централизованного посредника.

Этот тип надежного однорангового взаимодействия с данными может революционизировать способы доступа, проверки и транзакций друг с другом. А поскольку блокчейн — это тип технологии, а не единая сеть, его можно реализовать множеством разных способов.