Что такое платформа блокчейн

Что такое блокчейн: понятие, преимущества и недостатки

Технология блокчейн (от англ. blockchain, «цепочка блоков») постепенно охватывает все отрасли промышленности. Розничная торговля, логистика и финансовый сектор уже накопили немалый опыт в этом вопросе.

Технология позволяет быстро совершать безопасные многосторонние транзакции в сети.

Что такое блокчейн?

Блокчейн — это база данных, распределенная на многих машинах, которая надежно документирует цифровые транзакции.

Список транзакций доступен для всех участников блокчейна. Она постоянно расширяется в хронологическом порядке, подобно цепочке, в которую включены все задействованные компьютеры и к которой постоянно добавляются новые звенья.

Если один блок завершен, создается следующий. Каждый блок содержит контрольную сумму предыдущего блока.

Техническая модель блокчейна была разработана в процессе создания криптовалюты Bitcoin в качестве децентрализованной, публичной системы учета всех транзакций, которые когда-либо совершались.

Блок-цепочка биткойнов неуклонно растет, поскольку новые блоки постоянно добавляются с недавно завершенными транзакциями биткойнов.

Каждый компьютер, который подключен к сети Bitcoin, генерирует новые биткойны и/или управляет ранее созданными, имеет полную копию всей блок-цепи, размер которой теперь составляет свыше 240 гигабайт (данные на момент публикации, декабрь 2019 г.).

Еще одна криптовалюта, основанная на принципе Blockchain — Ethereum. Предоставляет платформу для программируемых смарт-контрактов. «Эфиры» рассматриваются фанатами как легальные преемники биткойнов.

Что такое биткойн вообще?

Биткойн — это чисто цифровая валюта, основанная в 2009 году, основанная на децентрализованной платежной сети, которая нуждается в блокчейне в качестве технологической основы.

Те, кто оплачивает счета с биткойнами в Интернете, платят меньшие комиссионные, чем традиционные онлайн-платежные провайдеры.

Еще одно теоретическое преимущество биткойна заключается в том, что валюта не контролируется центральным государственным банком или аналогичным учреждением.

Самым большим недостатком является то, что валюта по-прежнему принимается в ограниченном количестве регионов, а затраты на вычисление новых биткойнов становятся все выше и выше — соответственно, их стоимость растет.

Физических биткойнов не существует, а только остатки на счетах, связанные с открытыми и закрытыми ключами. Эти остатки на счетах хранятся в публичной системе учета – блокчейне -вместе со всеми транзакциями биткойнов, когда-либо совершенными.

Вычислительная мощность, необходимая для управления этим массивным объемом данных, обеспечивается большой сетью компьютеров.

Что делает Blockchain таким особенным?

Blockchain — это технология, которая обеспечивает безопасные, не поддающиеся манипулированию транзакции в сети.

Без блокчейна система биткойнов не будет работать, потому что новые биткойны могут быть рассчитаны только на основе биткойнов, созданных до сих пор, и поэтому необходимо следить за тем, что уже произошло в прошлом.

Тем не менее, принцип Blockchain должен рассматриваться отдельно от биткойна. Представьте себе Blockchain как трубопровод, а Bitcoin — как воду, которая течет по нему. Или — Blockchain как дорога и биткойн как автомобиль.

На основе технологии Blockchain можно разрабатывать новые приложения и создавать совершенно новые экосистемы. Часто цитируемый пример в настоящее время предоставляет IBM с «Food Trust», платформой на основе блокчейнов для отслеживания продуктов питания.

Цель платформы состоит в том, чтобы обеспечить прозрачность во всей цепочке поставок продуктов питания от производителя до переработчиков, торговцев и розничных торговцев до потребителей.

Все заинтересованные стороны постоянно получают доступ к общей записи, содержащей актуальную информацию о пищевой системе.

Это позволяет избежать неэффективности, экологических нарушений и манипуляций в глобальных процессах доставки. Nestlé, Walmart и Carrefour поддерживают проект.

В том же направлении SAP нацелена на свою «SAP Cloud Platform Blockchain».

Walldorfers выиграли более двух десятков компаний из промышленности, фармацевтики, технологий и логистики в процессе экспериментов с системой отслеживания цепочек поставок на основе блокчейнов.

В каждом случае речь идет о том, чтобы сделать цепочки поставок более прозрачными и доказать подлинность продуктов с помощью простых средств.

SAP привлекла в качестве партнеров лидеров отрасли по производству продуктов питания Maple Leaf Foods, Naturipe Farms, Tate & Lyle и Natura.

Как и IBM и SAP, Oracle также управляют собственными платформами Blockchain.

На общем фоне выделяется некоммерческий проект World Bee. Здесь база данных Primus работает над системой мониторинга цепочек поставок в производстве меда, цель которой состоит в том, чтобы гарантировать потребителям меда, что сладкий спред происходит от устойчивого, экологически правильного производства.

Преимущества технологии Blockchain

Децентрализация ИТ в целом и блокчейн в частности обладают рядом плюсов и минусов. Ряд преимуществ перечислен ниже.

Во-первых, на основе распределенной книги каждая транзакция надежно документирована и прозрачна для всех участников. Обновления возможны только в том случае, если все согласны.

Таким образом, данные, хранящиеся в блок-цепочке, являются точными, прозрачными и последовательными. Они могут быть проверены всеми лицами, имеющими право доступа.

Изменение одной записи транзакции потребует изменения всех последующих записей и одобрения всей сети.

Во-вторых, блокчейн гарантирует безопасность транзакций. Все участники должны договориться о сделках, прежде чем они будут записаны. После завершения процесса утверждения транзакция будет зашифрована и связана с предыдущей транзакцией.

Поскольку информация об этом находится не на одном сервере, а в сети компьютеров, хакерам практически невозможно скомпрометировать данные транзакций.

Таким образом, теоретически блокчейн подходит для всех сценариев, в которых разные стороны обмениваются критической информацией — то есть не только для производителей продуктов питания, но и для банков, логистов, государственных органов или даже медицинских компаний.

В-третьих, одним из аргументов в пользу блокчейна является прослеживаемость и, следовательно, проверка подлинности продуктов. Понимание исторических данных транзакций может помочь проверить подлинность продуктов и активов и предотвратить мошенничество.

Таким образом, компании могут не только отслеживать уязвимости в разветвленных цепочках поставок, но и отслеживать товары до их происхождения и их производителей. Это может зайти так далеко, что потребители узнают, какой фермер собирал их манго, когда.

В-четвертых, блокчейн обеспечивает большую скорость в торгуемых бизнес-транзакциях. Те, кто использует бумажные или почтовые процессы, знают о продолжительности и подверженности ошибкам сложных транзакций со многими сторонами.

Часто ошибки также приводят к длительным посредническим операциям или судебным разбирательствам. Централизованный цифровой учет обеспечивает меньше временных потерь. Становится легче доверять партнерам, поэтому клиринг и урегулирование могут происходить быстрее.

Также ожидается значительное сокращение расходов на управление, внутренние и внешние финансовые операции, а также отчетность.

Тем, кто делает ставку на блокчейн, не нужно так много сторонних или других инстанций, которые дают гарантии. Доверие к торговому партнеру уже не имеет значения, можно полностью положиться на данные блокчейна.

Недостатки технологии Blockchain

С каждым блоком блокчейн растет и, следовательно, растет объем памяти, требуемой для хранения всей цепочки данных.

Если бы данные были получены в терабайтном диапазоне, они должны были бы храниться на каждом узле в сети, что вряд ли реально, тем более, что подключение к Интернету будет очень сильно загружено.

Таким образом, необходимо точно воспроизвести, какие сценарии транзакций могут быть отображены, а какие нет.

Технология Blockchain нелегко внедрить в существующие ИТ-структуры, обслуживаемые устаревшими приложениями.

Пользователи могут использовать новую технологию, но для ее интеграции необходимо продуманное управление изменениями, что может повлечь за собой немалые расходы.

Что делать, если среди пользователей нет единства, и одни отвергают обновление программного обеспечения, а другие одобряют его? В крайнем случае произойдет расщепление блок-цепочки на две независимые новые блок-цепи с одной и той же историей.

Стопроцентно защищен от манипуляций даже блокчейн. Если участник контролирует более половины узлов участников (что де-факто никогда не происходит), он теоретически может изменить историю транзакций.

Производительность блокчейна не приближается к производительности центральной базы данных. Проверка транзакций и их синхронизация требуют времени. Кроме того, транзакции в сети должны обрабатываться независимо от каждого узла.

Как блокчейн уже используется в финансовой отрасли?

Уже сегодня многое в ИТ децентрализовано благодаря Интернету и облачным технологиям. Продолжают появляться приложения, чья работа основана на принципе Blockchain, благодаря чему перечисленные недостатки будут постепенно устраняться.

Платформы приложений Blockchain для финансовой индустрии, такие как ERIS, R3CEV или We.Trade предназначена для привлечения прозрачных, безопасных и проверяемых бизнес-моделей в ИТ, особенно в финансовой отрасли.

Для ИТ-директора такой новый децентрализованный стек технологий с растущей экосистемой означает, что он может лучше выполнять свои задачи: быстрее завершить бизнес, более безопасно обрабатывать транзакции, сокращать затраты и более ориентироваться на нормативные акты.

Интеграция с существующими системами пока еще представляет собой проблему, но она не является непреодолимой и может быть оправдана преимуществами, ожидаемыми блокчейном как для ИТ, так и для бизнеса.

Как выглядят блокчейн-предложения крупных ИТ-корпораций?

Крупные ИТ-корпорации продолжают работать над программными и сервисными экосистемами, связанными с технологией блокчейна.

IBM предоставляет разработчикам возможность создавать собственные блок-цепи в своем облаке. Для этого Big Blue предоставляет код Hyperledger, основанный на блочной цепочке биткойнов.

Благодаря одновременной интеграции службы контейнеров Docker, разработчики теперь могут получить свой собственный мини-блокчейн в песочнице за двенадцать секунд, а всего через минуту первое полное приложение Blockchain начнет самостоятельную жизнь.

Microsoft также давно осознала полезность и запустила «проект Блетчли» под эгидой «Ethereum Blockchain как услуга» в облаке Azure. В ближайшее время планируется запустить различные инструменты промежуточного программного обеспечения, которые расширяют бизнес.

Техническим инструментом решений служат так называемые «криптометры», которые позволяют пользователям вставлять внешние данные в блок-цепочку, не разрушая ее безопасность и целостность.

Эти криптометры могут быть разработаны на любом языке программирования и работают аналогично приложению IBM в безопасном контейнере.

Microsoft видит преимущества технологии Blockchain, особенно в вопросах, связанных с безопасностью, таких как управление идентификацией и шифрование, и уже интегрировала соответствующие сервисы в Project Bletchley.

Крупные ИТ-игроки, такие как SAP, Oracle или HPE, также давно вышли за пределы экспериментальной стадии и разрабатывают конкретные приложения, в основном на собственных блокчейн-платформах.

Блокчейн — что это такое? Описание и подробное руководство

Блокчейн — технология, тесно связанная с криптовалютой, но имеющая более широкие возможности. Простым языком — это цепочка блоков с информацией о транзакциях, которые проводят майнеры или участники биржи. Слово «транзакция» далеко не ново и может быть знакомо читателям. Тем не менее для лучшего понимания термина «блокчейн» нужно углубиться в рассмотрение всех аспектов.

Определение понятия термина блокчейн

Что такое блокчейн?

Рассматривая технологию, нужно вспомнить о часто встречающемся в интернете понятии DLT, или «технологии распределённого реестра», — это и есть блокчейн, представляющий собой особый тип базы данных.

Технологию выделяют из ряда других уникальные свойства. Добавление данных происходит согласно прописанным программой правилам. Код надёжно защищён, и удалить или изменить его после добавления информации невозможно без повреждения всей цепочки.

Структурной единицей данных является блок. Периодически пользователи создают цепочки из блоков, проводя определённые действия — транзакции. Новый блок с информацией добавляется поверх старого и соединён с ним единой информацией. Изучив последний блок, можно точно узнать, что после него ничего нет. Пойдя по виртуальной цепочке данных, пользователь достигнет «генезис-блока». Это начальная структурная единица, с которой стартовала вся цепочка. Первый блок в ней.

Для лучшего понимания можно провести аналогию с таблицей, состоящей из двух колонок. В ячейку, расположенную в первой строке, заносится информация, которую нужно сохранить.

Эта информация преобразуется в идентификатор, состоящий из двух символов. В дальнейшем он станет частью следующей ячейки. В рассматриваемом примере id КР будет использован в первой ячейке второй сроки и преобразуется до вида defKP. Объединение данных в единую цепочку значит, что если первоначально введённые данные изменить (к примеру, до вида abcAA), вся структура претерпит изменения.

Изображение базы данных, в которой каждая запись связана с последующей

Взглянув на 4 строку в таблице, можно увидеть последний идентификатор в цепочке — ТН. Как было сказано выше, предыдущие записи невозможно удалить или изменить. Причина проста — это сразу видно, и пользователи, и система сразу поймут, что была попытка взлома. Она блокируется, а данные легко восстанавливаются до первоначального вида.

К примеру, данные в первой ячейке изменены, но вторая не соединена с ней смысловой информацией, идентификатор не совпадает. ТН — это не просто случайный буквенный набор, а итог, к которому цепочка пришла в результате последовательности взаимосвязанных блоков.

Технология связи блоков

Приведённые для примера идентификаторы, состоящие из двух букв, — это сильно упрощённая аналогия использования хеш-функций блокчейном. Хеширование — это связующее звено всех блоков. Можно сказать, что это своего рода клей, соединяющий их вместе. Вся информация, независимо от размера, пропускается через специальную функцию математического типа — для выполнения хеширования в отрезки одинаковой длины.

Специфика хешей блокчейна крайне интересна: очень сложно обнаружить пару входов с одним выходом. В данном случае применим сценарий, описанный для идентификаторов. Попытка изменить вход приведёт к другому выходу.

Хорошей иллюстрацией вышесказанного станет рассмотрение функции SHA256, применяемой в Биткоине. Пример показывает, что попытка изменить заглавную букву на прописную приводит к получению результата, отличающегося от первоначального.

На момент написания этих строк не было ни одного случая получения одинаковых выходов при работе функции SHA256, что крайне важно для всей технологии блокчейн, ведь это подтверждает её надёжность. Таким образом, фикция позволяет каждому блоку с информацией ссылаться на идущий за ним блок, используя хеш. Попытка взлома путём редактирования информации ранее вышедших блоков будет неизбежно выявлена.

Роль децентрализации в системе блокчейна

Выше с помощью аналогий и примеров была рассмотрена структура блокчейна. Но этого недостаточно, ведь технология представляет собой не только базу данных, пусть даже одну из самых защищённых и уникальных в мире. Это целая система, выстроенная вокруг самой технологии.

Блокчейн — это независимая структура, полезная для нишевых приложений. Но на этом её функция не заканчивается, поскольку с помощью технологии можно осуществлять взаимодействие с незнакомыми людьми. Теория игр и ряд других современных технологий совместно с блокчейном создают никому неподвластный и неконтролируемый ни одним ведомством реестр.

Система имеет определённые алгоритмы действий, которые никто не может изменить. Подробно о правилах будет рассказано ниже. Таким образом, технология создаётся самими участниками, определяющими, как она будет выглядеть в определённый промежуток времени.

Задача византийских генералов

Именно эта задача стала серьёзным вызовом для всей представленной выше системы. Дилемма, описанная в ней ещё в 80-х годах ХХ века, основывается на необходимости координирования действий участниками, изолированными друг от друга. В задаче говорится о генералах византийской армии, окруживших большое селение и решающих вопрос о необходимости штурма. Проблема состоит в удалённости военачальников, и они беседуют посредством передачи сообщений, используя посыльного.

Каждый из командиров отряда должен принять решение о целесообразности штурма или отступления. При этом само поведение — штурм или отвод войск — не является главным. Важно, чтобы предводители армии смогли принять общее решение относительно дальнейшего поведения. В случае решения о штурме только единые действия всей армии могут принести успех. Но как достичь мобильной и своевременной передачи данных от одного генерала к другому?

Конечно, посыльные есть. Но как быть, если одного из них возьмут в плен, и письмо с текстом «штурм будет на рассвете» не достигнет адресата? Как быть, если один из генералов окажется предателем и на самом деле не поведёт свою армию в бой?

Генералы смогут достичь успеха, только скоординировав свои действия.

Важно выработать единую стратегию, позволяющую добиться эффективного взаимодействия. Даже при условии, что некоторые сообщения могут быть перехвачены или один из генералов играет в интересах противника. Конечно, поддержание базы данных не приведёт ни к чьей гибели, тем не менее ситуация с общением между участниками очень похожа. Нет лица, контролирующего технологию и дающего всем участникам «правильные» данные. Таким образом, они должны самостоятельно взаимодействовать между собой.

Все механизмы, применяемые в блокчейне, должны тщательным образом продумываться и проверяться на возможность взлома злоумышленником, а такие вполне могут быть среди пользователей, ведь системы контроля как таковой не существует. Способность системы защитить от взлома имеет название «византийская отказоустойчивость». Ниже будут рассмотрены принципы использования консенсусных алгоритмов для определения устойчивых правил, нарушение которых невозможно.

Причина децентрализации блокчейна

Препятствий для управления технологией из единого центра нет. Сегодня существуют криптовалютные системы, в которых блокчейн централизован. Тем не менее подобный шаг приведёт к созданию обычной громоздкой базы данных. Именно альтернативный вариант с децентрализацией сделал технологию чем-то необычным, имеющим огромный потенциал, который может быть реализован только при полной децентрализации и равенстве возможностей всех участников. Кроме того, именно отсутствие центрального источника управления делает систему неуязвимой от попыток захвата, удаления или взлома.

Использование пиринговой сети

Термин P2P встречался многим пользователям, даже далёким от блокчейна. Это и есть пиринговая сеть. Проводя аналогию с генералами, используемую выше, можно описать сеть как участников общения, находящихся в равных условиях. Здесь нет модератора или администратора, который бы ими руководил. Для связи нужно взаимодействовать напрямую с каждым из участников.

Схематическое изображение централизованной и децентрализованной системы.

Приведённая выше диаграмма наглядно показывает различия между централизованным принципом общения и децентрализованным. В первом случае пользователю А для передачи данных пользователю F нужно отправить их на сервер, только затем они отправятся нужному человеку. Во втором случае цепочка общения минует посредника и осуществляется напрямую.

Традиционная система основывалась на размещении важных данных на сервере. К примеру, получение данных с сайта происходит путём погружения информации с сервера. Но если сайт ломается, то получить с него данные не представляется возможным. Чтобы избежать подобного, можно скачать сайт себе на компьютер.

По факту децентрализованная система блокчейна заключается именно в том, что база данных хранится у каждого из участников в полном объёме. Даже при уходе одного или нескольких пользователей ничего не происходит. Каждый имеет полный объём нужных сведений, а обмен информацией продолжается без ущерба для остальных. В случае добавления новых участников информация поступает всем пользователям, и они просто обновляют свой реестр.

Использование узлов (нодов) блокчейна

Для хранения копий блокчейна используются специально подключаемые к сети машины. Именно их называют нодами, или узлами. Машины способны обмениваться между собой данными. Поскольку обмен осуществляется автоматически, пользователи лишены необходимости вручную вносить нужные коррективы. Обычно для этого нужно запустить специальную программу, и процесс будет автоматизирован.

Стоит обратить внимание, что это каноничное описание узла. Так сказать, чистое. В настоящее время под нодом могут подразумеваться пользователи, выполняющие в сети определённые действия. Кроме того, при описании криптовалюты кошелёк для хранения монет может обозначаться термином «лёгкий узел».

Частные и публичные блокчейны

Не секрет, что первопроходцем в использовании технологии блокчейна был Биткоин. В дальнейшем это позволило создать целую индустрию на её основе. Успех первой криптовой монеты подтолкнул многих к мысли использования блокчейна в других сферах. Сегодня технология используется в различных нефинансовых областях.

Биткоин, который многие могут посчитать обычной виртуальной монетой, — это пример использования технологии публичного блокчейна. Другими словами, осуществляемые операции доступны к просмотру всем участникам. Для присоединения к сети нужно установить программу на компьютер и иметь доступ к интернету. Других требований к участникам не выдвигается.

Тем не менее на этом сфера применения технологии не заканчивается. Есть частные блокчейны. В этом случае система имеет строгие правила, и осуществляемые процессы может видеть только участник, допущенный к сети. Это эксклюзивная сеть, и доступ к блокчейну можно получить, выполнив определённые условия. Возможно, для кого-то подобные ограничения покажутся излишними. На деле в корпоративных условиях использования — это один из лучших вариантов.

Принцип проведения транзакций

Когда Кристине нужно оплатить работу Николая, она может осуществить банковский перевод, для чего нужно поставить банк в известность об этом действии. Для упрощения примера предположим, что они являются пользователями одной финансовой структуры. Банковский служащий проверит информацию о наличии нужной суммы у Кристины и проведёт транзакцию, после чего деньги поступят на счёт Николая. После этого информация в базе данных обновится. К примеру, Кристина — -1000 рублей, Николай — +1000 рублей.

Ситуация с транзакциями в блокчейне практически аналогична. Как было сказано выше, это пусть и сложная, но база данных. Принципиальная разница между технологией и банком — это отсутствие единственной стороны, которая бы обновляла счета и осуществляла проверку. Здесь каждый узел должен сделать эти действия самостоятельно.

Грубо говоря, если Кристина примет решение об отправке 1 биткоина, она должна передать сообщение сети. По истечении определённого времени узлы его увидят, и транзакция будет добавлена в блокчейн, после чего все они будут уведомлены о совершившейся операции. Они обновят свою базу данных, и сеть запомнит, что Кристина переслала 1 монету Николаю. Теперь она не сможет потратить её снова, поскольку в системе уже отображено, что операция выполнена, и монета записана на счёт Николая.

Технология не имеет традиционного понятия о паролях или именах. Владение здесь подтверждается путём применения криптографии с открытым ключом. Чтобы получить 1 биткоин от Кристины, Николаю понадобится приватный ключ. Имеется в виду случайный длинный набор цифр, угадать его невозможно, даже если в распоряжении человека будет несколько столетий. Но сам Николай, введя эту комбинацию цифр, может подтвердить, что средства принадлежат именно ему. Поэтому нельзя говорить этот ключ сторонним лицам.

Для переведения средств — из приватного ключа получается публичный, который даётся человеку, осуществляющему перевод. Получение доступа к приватному ключу через публичный — крайне сложная задача, даже для очень опытного программиста. Публичный адрес через публичный ключ получается путём проведения хеширования.

Чтобы Кристина смогла отправить монету Николаю, он должен передать ей свой публичный адрес. Она создаст транзакцию, в которой говорится об отправке определённого количества средств на публичный адрес пользователя. Чтобы подтвердить право обладания пересылаемыми средствами, он генерирует цифровую подпись, используя свой приватный ключ. Подпись можно сравнить с публичным ключом Кристины, и убедиться в наличии данных средств в её кошельке.

Разработчик технологии блокчейна

Законченный вид технология получила в 2009 году, а стала общественным достоянием с появлением Биткойна — самого популярного на сегодняшний день и первого, кто опробовал на себе блокчейн. Но на её создание Сатоши Накамото (анонимный автор технологии) был вдохновлён более ранними предложениями и уже существующими разработками.

К примеру, речь идёт о криптографии и хеш-функциях, которые существовали до разработки блокчейна минимум несколько десятилетий. Сам блокчейн применялся с начала 90-х годов ХХ века для присвоения документам временных меток с невозможностью последующего изменения.

О сильных и слабых сторонах блокчейна

Грамотно написанный блокчейн способен решить проблему, актуальную для участников разных сфер индустрии: от фермера до финансового менеджера. Традиционная модель «клиент-сервер» во многом проигрывает распределённой сети.

Сильные стороны технологии

В White Paper отмечено самое весомое преимущество Биткоина — это возможность совершения финансовых операций, минуя посредников. Блокчейны, появившиеся после Bitcoin, открыли пользователям возможность передачи разной информации. Отсутствие посредников — это снижение комиссий и рисков для самих участников сделки.

Ранее уже упоминалось, что технология блокчейна открыта для всех желающих принять в ней участие: никаких ограничений для присоединения нет, поскольку сеть не контролируется никем. Для взаимодействия с участниками достаточно подключения к интернету. Высокая устойчивость к цензуре — это ещё одна сильная сторона технологии. Хакеру достаточно провести атаку на сервер, чтобы принести вред сервису с централизованной системой управления, в пиринговой сети подобное невозможно, поскольку каждый узел представляет собой централизованный сервис.

Система Биткойна насчитывает в настоящий момент больше 10 500 узлов во всех уголках планеты. Возможность нанесения ущерба сети подобных масштабов сводится к 0 — даже при условии атаки злоумышленников, обеспеченных по последнему слову техники и имеющих многолетний опыт взлома. Важно учитывать, что приведено только видимое количество узлов. Существует множество невидимых для сети.

Слабые стороны технологии

Несмотря на все преимущества, недостатки у блокчейна есть, и он не станет панацеей от всех существующих проблем. Один из самых очевидных недостатков — это достаточно плохая масштабируемость. Подобное можно сказать не только о технологии блокчейна, но и о любой распределённой сети. Необходимость синхронизации всех участников не позволяет оперативно распределять всю информацию, поскольку узлы просто не будут успевать. Для решения проблемы разработчики специально снижают скорость обновления блокчейна. Это гарантия, что система останется децентрализованной независимо от обстоятельств.

Конечно, пользователь может не понимать принципа работы всех узлов. Для него синхронизация выливается в долгое ожидание проведения транзакций. Нужно помнить об ограниченном размере блока и необходимости ожидания до добавления в блокчейн. Если размер транзакций превышает размер блока, «лишние» будут записаны в следующий блок. То есть снова придётся ждать.

Следующий недостаток — сложность проведения апгрейда. При разработке собственного программного обеспечения можно добавлять новые функции по своему желанию. Сотрудничество или согласие от других пользователей при этом не нужно. Сеть блокчейн — это среда с многомиллионной аудиторией, где всё намного сложнее.

Изменив параметры своего узла в программном обеспечении, пользователь рискует потерять доступ к сети. Это возможно при несовместимости с другими узлами из-за выполненных настроек. Взаимодействие окажется попросту невозможным.

К примеру, пользователь решил увеличить размер блока, но он не сможет отправить его в другой узел, в настройках которого прописан меньший размер. Единственная возможность нововведений — это их одобрение большим количеством участников сети. Прежде чем удастся их внедрить, могут пройти месяцы или даже годы споров и обсуждений.

Принцип работы блокчейна

Добавление блоков в блокчейн

В первой главе было дано достаточно много информации о технологии. Рассмотрены принципы подключения узлов и хранения копий блокчейна. Упомянуто о передаче информации об операциях от одного блока к другому. При этом вопрос о добавлении новых блоков в блокчейн затронут не был.

Нет единого источника информации о необходимых действиях для пользователей. Каждый узел независим, все они равны между собой. Таким образом, должен быть механизм, честно определяющий, кто может создавать блоки. Механизм, наказывающий за обман, но дающий бонусы за честное поведение.

Открытость сети позволяет создать блок любому пользователю. При создании блока пользователь получает вознаграждения. При попытке мошенничества информация распространяется во все узлы. И мошенник теряет все сбережения, которые у него были на момент попытки махинации. Это механизм консенсусного алгоритма, дающий возможность участникам определять, какой из блоков будет доставлен следующим.

Принцип майнинга: доказательство выполненной работы, или PoW

Под консенсусным алгоритмом в большинстве случаев подразумевается добыча монет — майнинг, в котором используется механизм Proof of Work. Для решения установленной протоколом задачи пользователь должен отдать определённое количество вычислительной мощности.

При её выполнении пользователь хеширует задачу и другие данные в блоках. При этом хеш не может превышать определённое число, иначе он недействительный. Прогноз результата невозможен, поэтому майнеры продолжают хеширование, изменяя информацию до получения нужного результата.

Конечно, выполнение задач требует больших мощностей для вычисления. Майнер не может узнать вход в кэш, но ему доступна его проверка путём проведения хеширования. Если блок действителен, пользователь получает вознаграждение, установленное системой. Первым в мире блокчейном, позволяющим добывать монеты за выполненную работу, был Биткойн. Сегодня механизм PoW используют многие блокчейны.

Преимущества механизма Proof of Work:

• Эффективность, проверенная временем: на 2020 год это самый устойчивый консенсусный алгоритм, с помощью которого переведены миллиарды долларов;
• Открытость: установка проверочного узла или добыча монет доступны каждому пользователю;
• Децентрализация: добыча криптовалюты — это соревнование майнеров по созданию блоков. Вычислительная мощность никем не контролируется.

Недостатки механизма Proof of Work:

• Расходы: для добычи монет нужно много электроэнергии;
• Барьер входа повышается: сложность задач повышается пропорционально количеству участников. Это требует наличия мощного оборудования;
• Атаки 51%: децентрализация —это надёжная защита. Но способы получения большей доли вычислительных мощностей существуют, что может подорвать всю безопасность блокчейна.

Принцип стейкинга: доказательство доли владения, или Proof of Stake

Система доказательства выполненной работы позволяет заработать деньги. При этом махинации выльются убытками в виде затрат на электричество и оборудование. Зарабатывать без инвестиций позволяет Proof of Stake — блоки предлагаются валидаторами, а не создаются майнерами.

Новый блок можно создать на обычном компьютере, но под залог оставляется высокий процент средств — процент от монет блокчейна.

Обычно используются блокчейны с DPoS, а не чистые, поскольку в этом случае пользователи могут проводить голосования за узлы, валидирующие блоки. В настоящий момент на PoS в версии ETH 2.0 переходит блокчейн Ethereum.

Преимущества Proof of Stake:

• Экологическая безопасность: меньший углеродный след в сравнении с майнингом. Нет необходимости в хешировании.
• Транзакции проходят быстрее: решать задачи для получения вознаграждения не нужно, что, по мнению некоторых приверженцев PoS, увеличивает пропускную способность сети.
• Стейкинг вознаграждается, начисляются проценты: держатели токенов получают бонусы за обеспечение безопасности. В ряде случаев пользователи могут получать пассивный доход в виде процентов или эйрдропов за резервирование средств.

Недостатки Proof of Stake:

• Слабая изученность протоколов: PoS не тестировали на уровне больших масштабов. Поэтому наличие уязвимостей ещё не определено.
• Плутократия: возможна ситуация, когда большую часть дохода будут получать пользователи с большими активами, поскольку предпочтение отдаётся валидаторам с большими активами.
• Нет личного риска: в PoW пользователь ставит только на один блокчейн. PoS позволяет валидатору осуществлять действия в разных блокчейнах, неся при этом минимальные издержки.

Другие типы консенсусных алгоритмов

Описанные выше PoW и PoS — это наиболее популярные консенсусные алгоритмы. Но на них список не завершается. Есть ряд гибридных вариантов, сочетающих обе системы и методы, кардинально отличающиеся по принципу работы.

Необходимости углубления в их детальное описание нет, достаточно перечислить:

• Delayed Proof of Work — принцип отложенного доказательства выполненной работы.
• Leased Proof of Stake — доказательство арендуется в доле владения.
• Proof of Authority — доказываются полномочия.
• Proof of Burn — доказательство сжигания.

Возможность отмены транзакции в блокчейне

Блокчейн — это стойкая база данных, если смотреть с точки зрения устройства. Поэтому выполнить редактирование или удаление информации после записи практически невозможно. Поэтому перед созданием очередной транзакции нужно тщательно всё проверять.

Этот принцип реализован в Bitcoin и других больших сетях. Но есть другие варианты реализации технологии блокчейна, имеющие основополагающие отличия для достижения консенсуса в сети. К примеру, в некоторых небольших сетях группа участников может получить слишком много власти, позволяющей даже отменять проведённые ранее транзакции.

Понятие масштабируемости блокчейна

В данном случае имеется в виду способность рассматриваемой системы обслуживать спрос, который постоянно растёт. Да, блокчейны обладают рядом преимуществ. К ним относятся: децентрализация, неизменяемость, высокая устойчивость к цензуре. Но при этом есть и определённые недостатки.

Децентрализованная база данных не может работать с такой высокой скоростью, как централизованная, а также обладает меньшей пропускной способностью. Это естественно, ведь огромное количество узлов не должно синхронизироваться с сетью всякий раз при изменении её содержимого. Однако применительно к блокчейну всё обстоит совсем наоборот. Соответственно, масштабируемость остаётся серьёзной проблемой и сегодня.

Некоторые решения касательно устранения недостатков производительности блокчейнов уже реализованы, другие находятся на стадии разработки. Но при этом оптимального подхода до сих пор не существует. Возможно, нужно экспериментировать с разными вариантами для достижения определённых результатов.

Также есть ещё один аспект, который напрямую касается проблемы масштабируемости. Речь идёт о вопросе, действительно ли нужно улучшать производительность блокчейна (ончейн-масштабирование)? Или лучше обеспечить проходимость транзакций без перегрузки основного блокчейна (офчейн)?

Оба представленных варианта отличаются определёнными достоинствами. В первом случае появляется возможность значительно уменьшить размер транзакций. Во втором — можно проводить их за пределами блокчейна, чтобы затем добавлять в сгруппированной форме. Наиболее интересными офчейн-решениями являются платёжные каналы, также сюда можно отнести сайдчейны.

Для чего нужно масштабирование блокчейна

Блокчейны должны быть не менее эффективны, чем централизованные системы. Только так можно добиться возможности конкурировать с ними. Более того, блокчейну нужно обойти их в эффективности. Благодаря этому появится возможность мотивировать пользователей использовать платформы, которые работают на базе данной технологии.

Можно сделать вывод, что использование блокчейнов должно быть более выгодным, эффективным и простым, чем применение традиционных централизованных систем. Но на практике добиться поставленной задачи непросто. Придётся пожертвовать важными свойствами блокчейнов, о которых упоминалось ранее.

Что представляет собой форк блокчейна?

Блокчейны — это те же ПО. Соответственно, их необходимо регулярно обновлять, добавлять новые правила, редактировать те, которые уже существуют. Возможные корректировки может предложить любой человек, что можно объяснить открытым исходным кодом блокчейнов.

При этом следует помнить, что блокчейны представляют собой распределённые сети. То есть при обновлении программного обеспечения огромное количество распределённых по всему миру узлов должны взаимодействовать между собой, чтобы обновиться до новой версии. Но как быть в ситуации, если участники не смогут прийти к общему решению касательно того, какие нужно принять обновления? В данном случае нет единого центра, принимающего решения. Поэтому нужно более подробно остановиться на хард- и софт-форках.

Софт-форки

Если участники сходятся во мнении о том, как будет выглядеть обновление, то дальнейшие действия не потребуют особых усилий. В этой ситуации программное обеспечение будет обновлено с применением обратно совместимых изменений. Иначе говоря, узлы, которые подвергаются обновлению, будут взаимодействовать с необновлёнными. Со временем будет обновлено большинство из них. Данный процесс и называется софт-форком.

Хард-форки

Это не такой простой вариант, как предыдущий. При его использовании новые правила не будут взаимодействовать со старыми. Таким образом, если узел использует новые правила, то не сможет взаимодействовать с тем, который использует устаревшие. В результате блокчейн делится на две части. В первой применяется прошлое программное обеспечение, в другой — новое.

Результатом становится появление двух параллельных сетей, каждая из которых имеет собственный протокол. При реализации форка балансы валюты блокчейна будут скопированы из прежней сети. Поэтому если во время форка баланс находился у пользователя в старом блокчейне, то он будет перенесен в новый.

С какой целью используется блокчейн?

Рассматриваемая технология применяется в разных вариантах. В статье будут рассмотрены основные из них. В дальнейшем на эту тему будет опубликована отдельная статья.

Блокчейн для цепочек поставок

Такие цепочки поставок во многом обуславливают эффективность бизнеса. Они контролируют процесс попадания товаров от производителей к конечным потребителям. При этом скоординировать участников в определённой индустрии — это достаточно сложная задача. Но, несмотря на это, рассматриваемая технология открывает новые уровни прозрачности в ряде сфер деятельности. Многие индустрии нуждаются в интероперабельной системе цепочек поставок, которая будет построена на технологии блокчейна. Только так она будет более надёжной и устойчивой.

Как блокчейн связан с игровой индустрией

Гейм-индустрия сегодня является одной из самых популярных в мире. Поэтому рассматриваемая технология для неё действительно актуальна. Геймеры находятся в значительной зависимости от разработчиков игр. Практически во всех онлайн-играх пользователи вынуждены соблюдать правила разработчиков, которые постоянно меняются. Блокчейн же даёт возможность сделать пространство децентрализованным, обеспечив соответствующее управление и поддержку игр в режиме онлайн.

Наиболее существенной проблемой является то, что игровые предметы представляют собой формальное имущество. Соответственно, невозможно реальное владение, наличие вторичных рынков. При использовании технологии блокчейн игры получают возможность на долгое время стать жизнеспособными. При этом также возможен выпуск игровых предметов, которые будут поставляться в качестве криптотокенов, а значит, они на самом деле будут ценными.

Блокчейн в системе охраны здоровья

Любая система здравоохранения нуждается в надёжном и безопасном хранении медицинской документации. Но такие системы вынуждены использовать традиционные централизованные серверы, в результате чего конфиденциальная информация находится под угрозой взлома. Блокчейн станет оптимальным вариантом для хранения важных медицинских документов, так как он безопасен и прозрачен.

Кроме того, пациенты получат возможность сохранить конфиденциальность личных данных, но при этом предоставлять всю необходимую информацию в соответствующие учреждения, работающие в сфере охраны здоровья. Таким образом, обмен информационными данными значительно ускорится, если все участники подключатся к глобальной базе данных, которая отличается надёжностью и безопасностью.

Блокчейн в системе финансовых транзакций

Людям при отправке денег за рубеж приходится сталкиваться с рядом неудобств, если перевод осуществляется через банк. К основным из них можно отнести наличие ряда посредников, большие комиссии, различные задержки по многим причинам и пр.

При использовании технологии блокчейн и криптовалют посредники не требуются. Соответственно, можно осуществлять транзакции дёшево, быстро и безопасно в любую точку мира. Ниже приведены интересные факты:

• Комиссия за перевод биткоинов на сумму 450 миллионов долларов составила меньше 0,25 центов;
• Комиссия за перевод эфириумов на сумму 180 миллионов долларов составила всего 6 центов. Комиссия за перевод биткоинов на сумму 194 миллиона долларов — 10 центов;
• Комиссия за перевод лайткоинов на сумму 62 миллиона долларов составила 50 центов.

Блокчейн в сфере цифровой идентичности

На данный момент наблюдается особая важность безопасного управления личной информацией в сети Интернет. Сегодня огромное количество личных данных пользователей находится на различных централизованных площадках. Алгоритм машинного обучения анализирует их без согласия владельцев.

Благодаря технологии блокчейна пользователи смогут управлять личными данными по своему усмотрению. Кроме того, они получат возможность передавать их третьим лицам только по своему желанию или при необходимости.

Блокчейн в сфере интернета

Огромное количество устройств подключено на данный момент к Глобальной Сети, и это число будет постоянно увеличиваться. Многие эксперты уверены, что благодаря рассматриваемой технологии появится возможность оптимизировать взаимодействие между ними. Иными словами, автоматизированные межмашинные микроплатежи способны сформировать принципиально новую экономику, которая будет основана на безопасной и надёжной базе данных. При этом она также будет обладать высокой пропускной способностью.

Блокчейн в управленческой системе

Стоит отметить, что распределённые сети обладают возможностью устанавливать и использовать различные правила в виде компьютерного кода. Соответственно, блокчейн способен действовать без посредников в управленческих процессах на любом уровне.

Кроме того, благодаря данной технологии появляется возможность разрешить остро стоящую проблему открытого программного обеспечения. Речь идёт об отсутствии безопасного инструмента распределения финансирования. Управленческий процесс с применением блокчейна обеспечивает принятие решений всеми участниками. Соответственно, текущая политика становится максимально прозрачной.

Блокчейн в благотворительной деятельности

Нередко различные благотворительные организации могут принимать поступающие средства ограниченным количеством методов. Помимо этого, в некоторых случаях определить конечного получателя финансовых средств бывает практически невозможно. По этой причине многие отказываются участвовать в благотворительности.

Технология блокчейна широко используется в «криптофилантропии». Это необходимо для того, чтобы преодолеть указанные выше ограничения. При этом данная технология обеспечивает максимальную прозрачность и сводит к минимуму дополнительные расходы. Всё это позволяет повысить эффективность работы благотворительных организаций и повысить доверие к ним. В качестве примера организации, работающей подобным образом, можно привести Blockchain Charity Foundation.

Блокчейн при спекуляции

Данная сфера считается одной из самых распространённых, где применяется блокчейн. Технология обеспечивает максимально быстрые и удобные транзакции между различными биржами и отлично подходит для самых разных спекулянтов.

Кроме того, блокчейн выступает эффективным механизмом и удобен для тех, кто хочет присоединиться к новейшему классу активов. Многие пользователи уверены, что глобальные спекулятивные рынки будут токенизированы в данной технологии, когда она будет улучшена надлежащим образом.

Краудфандинг на блокчейне

Многие платформы в данной сфере в течение 10 лет создают основу для пиринговой экономики. Подобные сайты действительно успешны и эффективны. Соответственно, это говорит о том, что к разработке продуктов, которая финансируется методом сбора средств, проявляется реальный интерес. Поскольку подобные платформы — это попечители средств, у них есть возможность вычитать их в виде комиссий. Каждая из них имеет собственные правила, которые касаются достижения соглашения между всеми участниками.

Благодаря блокчейну можно создать надёжный и безопасный краудфандинг. В нём все условия соглашения будут определены в компьютерном коде.

Другим вариантом краудфандинга с применением рассматриваемой технологии могут стать первичные биржевые предложения. Сюда же можно отнести предложение токенизированных акций. Продавая токены, инвесторы рассчитывают получить доход в дальнейшем. Об ICO речь не пойдёт, потому что они являются рискованными и ненадёжными.

Применение блокчейна в распределённых файловых системах

Централизованные альтернативы сильно уступают распределённому хранению информации в интернете. Многие данные, которые хранятся на облачных серверах, находятся под угрозой кибератак, поэтому могут быть утеряны. Иногда пользователи сталкиваются с проблемой цензуры в таких серверах.

Пользователи считают, что хранение файлов в блокчейне ничем не отличается от хранения на обычных серверах. Их по-прежнему можно хранить, открывать, загружать. Но при этом принцип действия здесь совсем другой.

При загрузке файла в хранилище блокчейн происходит его распределение. Его копирует несколько узлов. Иногда каждый из них хранит отдельную часть файла. При необходимости пользователь может востребовать их все, чтобы соединить в единый файл.

Все участники предоставляют сети пропускную способность, а также дисковое пространство. Участники поощряются за предоставление данных ресурсов экономическим методом, им же наказываются при нарушении правил.

Подобная сеть чем-то напоминает Биткойн. Но основной задачей сети выступает не поддержание транзакций, а обеспечение устойчивой цензуры и децентрализованное хранение данных.

Многие протоколы уже находятся на пути к более эффективному вебу. К их числу можно отнести, например, InterPlanetary File System. Несмотря на то что IPFS представляет собой протокол и пиринговую сеть, он не является блокчейном в полной мере. Но в данном случае активно используются основные его принципы, направленные на улучшение надёжности, эффективности и безопасности.

https://sprintinvest.ru/chto-takoe-blokchejn-ponyatie-preimushhestva-i-nedostatki
https://blog.themarfa.name/blokchiein-chto-eto-takoie-opisaniie-i-podrobnoie-rukovodstvo/