Технология и принципы блокчейна понятным языком

Несмотря на популярность технологии, ее функциональность для многих пользователей остается загадкой. Но знание основ и некоторых важных деталей поможет повысить эффективность применения блокчейна, исключит ошибки, предотвратит лишние затраты.

Простое объяснение базовых принципов

Технология блокчейна – это специальный алгоритм обработки и хранения больших последовательных массивов данных (цепочек). Они формируются из отдельных записей по установленным правилам. Встроенные механизмы предотвращают изменение отдельных блоков, что значит высокий уровень защищенности. Кратко изложить концепцию можно на основе наглядного примера. Допустим, что сведения о взаимных расчетах с покупателями (поставщиками) продавец небольшого ларька ведет вручную. Для этого он пользуется журналом, где делает соответствующие пометки. Такой документ содержит идентификаторы

• время;
• наименование товара;
• количество;
• сумма оплаты (кредитная история).

При необходимости точные данные могут использоваться для решения спорных вопросов с контрагентами.

Такой способ учета защищен от изменений замками в дверях, иными традиционными средствами. Однако при получении доступа к журналу не исключено исправление или создание новых записей. Уничтожение злоумышленником единственного экземпляра на бумажном носителе полностью устраняет возможность последующего восстановления важной информации.

Ниже представлено решение обозначенных задач с применением платформы блокчейн в упрощенном описании для «чайников». Каждая новая запись обрабатывается специализированной программой с применением особого алгоритма. В результате преобразования «долг компании WRT – 1000 рублей» отображается на выходе в виде буквенно-цифровой комбинации, хеша, из 32 знаков: «1b2603d7l974702gg1467821c78edddcj». Минимальное изменение (1006 рублей), кардинальным образом трансформирует результат: «23fgh452gt647893hgfst56d567gh456».

Чтобы предотвратить возможность подлога продавец формирует цепочку с применением следующего принципа. За каждой записью вставляется еще один результат, который программа генерирует из вносимого содержания и хеша предыдущей записи. Таким образом, для подмены одной позиции надо аналогичным образом корректировать весь журнал, так как каждая строка несет информацию о предыдущей и внесение нового значения между строк сразу будет заметно.

Понятно, что в данном случае секретность зависит от сложности алгоритма формирования исходного кода. Для повышения защищенности каждую запись можно завершать числом, которое при добавлении к хешу образует окончание комбинации из двух единиц. Это автоматически в десятки раз усложняет подбор правильного результата.

Особенности работы с базой данных

Изложенная простыми словами технология блокчейн объясняет суть методики. Но на практике приходится решать много сложных проблем. При расширении бизнеса успешный продавец открывает новые магазины. В сети торговых предприятий необходимо дополнительно организовать систему взаимных расчетов. В отдельных подразделениях надо поддерживать корректность сведений о штатном составе, клиентах. Аналогичные проблемы возникают при осуществлении банковской, страховой, другой деятельности.

Для упрощения работы с растущим объемом информации пригодится технология блокчейн. Приведенная методология расширяется без лишних трудностей. Сеть распределяет равные права между участниками, которые сохраняют всю зашифрованную базу данных. Каждый пользователь получает полный доступ только к личной информации с применением индивидуального ключа. Для добавления новых записей применяют согласованный механизм консенсуса. Подтверждение дают все или отдельные участники (узлы) по объему выполненной работы или с применением другой стандартной схемы.

В приватных системах блокчейна выделяют специальных ответственных исполнителей, которые обрабатывают отдельные транзакции – майнеров. За выполнение таких работ предусмотрено комиссионное вознаграждение.

Основные преимущества технологии:

• Децентрализованная система не имеет единого сервера, который способна заблокировать мощная хакерская атака.
• При физическом или программном повреждении нескольких узлов информация сохраняется на других участках, поддерживается стабильная общая работоспособность сети.
• Полнота базы данных позволяет оперативно устанавливать доступ к определенным данным.
• Количество блоков не ограничено.
• Многократное дублирование предотвращает несанкционированные записи в цепочку с надежной гарантией.
• Если нет специальных условий, без дополнительных мер обеспечивается анонимность пользователей.
• Прямой контакт с контрагентами (сетевая политика P2P) устраняет посредников.

Важно! По мере роста увеличивается защищенность системы. Чтобы внести изменения в сеть биткоин (bitcoin), понадобятся способности квантового компьютера. На нынешнем этапе развития вычислительной техники ничто не угрожает криптовалютам.

Подтверждения категории PoW (proof-of-work) основаны на проверке результатов сложных вычислений. Фактически майнеру надо предъявить доклад о выполненной работе. Этот алгоритм отличается значительными потерями времени, потребляемой мощности. Основные задержки – на стадии формирования блока.

Для устранения этих недостатков предлагается PoS (proof-of-stake). Данный механизм проверяет правило консенсуса, учитывая наличие монет в кошельке. Такое решение использовали создатели Эфириума. В некоторых системах применяют разные сочетания приведенных и других алгоритмов.

Блокчейн и биткоин, другие криптовалюты

Отмеченные выше принципы подходят для решения практических задач в сфере финансовой деятельности. Первая успешная разработка, блокчейн биткоина, сделана неопознанным до сих пор Сатоши Никамото. Как утверждают, она предназначалась для проведения взаимных расчетов между группой частных лиц без обращения к традиционным методикам.

Созданная криптовалюта быстро стала популярной. Анонимность и отсутствие посредников объясняют широкое распространение на рынке. В наши дни биткоин применяют физические лица и предприятия для оплаты товаров (услуг), хранения капиталов, инвестирования.

Типичные операции при переводе BTC:

1. Создают личный кошелек.
2. Зачисляют на собственный счет необходимое количество монет.
3. Формируют платежное поручение с применением типовой формы.
4. Транзакция в зашифрованном виде поступает в систему.
5. Она присоединяется к блоку, содержащему идентификатор и хеш предыдущей записи.
6. В таком виде данные рассылаются автоматически уполномоченным участникам блокчейна.
7. Если ошибок нет, после подтверждения блок добавляется в общую цепочку с присвоением предыдущего и собственного ключа.
8. Криптовалюта поступает на счет получателя.
9. Новый владелец без дополнительных подтверждений может выполнять новые транзакции или иные действия.

Формирование нового участка цепочки завершается с рассылкой другим участникам системы после расшифровки ключа записи. Эта процедура (поиск правильного хеша) происходит с применением вычислительной техники. Ее же используют для добычи новых монет (майнинга). Успешный результат вознаграждается зачислением криптовалюты на счет исполнителя – майнера.

Полными узлами (нодами) называют майнеров, которые оперируют с цельной версией актуального блокчейна и поддерживают функциональность сети. Эти обязанности не только прибыльны, но и жизненно необходимы для функционирования системы. Для сложных вычислений при работе с этой криптовалютой не хватает возможностей сборок из графических карт и специализированных компьютеров «АСИК» (ASIC). Точный сравнительный анализ поможет сделать перечисление других недостатков:

• Подтвержденную транзакцию отменить невозможно.
• Стоимость электроэнергии в некоторых условиях превышает выгоду от майнинга.
• Объем полной цепочки BTC с 2017 года превышает 110 Гб.
• В этот же временной период ожидание подтверждения выросло до нескольких суток.
• Анонимность является условной, так как в открытой цепочке сведения о сделках дополнены привязкой к определенным кошелькам.
• Отсутствие законодательной поддержки международного уровня затрудняет проведение отдельных сделок.

Последний пункт относится ко всем криптовалютам. Однако иные отрицательные факты следует изучить подробно. Приходится быть внимательным, чтобы не выслать монеты по неправильному адресу без возможности возврата. Для улучшения экономических результатов переносят компьютерное оборудование в страны с минимальными тарифами на электроэнергию. Чтобы ускорить перевод, увеличивают комиссионное вознаграждение майнерам, так как они быстрее обрабатывают сделки с более высокой комиссией. Однако в этом случае появляется естественное ограничение по минимальной сумме сделки.

Упомянутые минусы пробуют устранить разработчики новых проектов на базе технологии блокчейн:

• Упрощенный протокол подтверждений ускоряет выполнение операций с люменами (LMN) – более тысячи за секунду.
• В системе EOS предусмотрено программирование структуры цепочек для многократного ускорения транзакций.
• Raiblocks существенно расширяет масштабирование без потери скорости за счет инновационной архитектуры, построенной с применением ациклических формул.

Блокчейн карта, кошелек – важные нюансы

Для хранения криптовалюты пользуются собственным компьютером или удаленным сервисом на специализированном сайте в интернете. Аналогичные услуги предлагают универсальные биржевые площадки. В первом варианте инсталлируют соответствующее программное обеспечение на ПК или телефон. Удаленный доступ позволяет выполнять рабочие операции круглосуточно в удобном для пользователя месте. Хоть они и удобны в пользовании, такие хранилища считаются наименее безопасными. Подключенные к интернету устройства называют «горячими» кошельками – они могут быть взломаны удаленно, что приводит к потере средств. Хранить крупные суммы на онлайн-сервисах не желательно.

Самые надежные – «холодные» кошельки. Такие электронные устройства создают на базе обычной флешки с изменением аппаратной части. В некоторых моделях для подтверждения транзакций нажимают кнопку на корпусе. Они не имеют доступа к интернету, поэтому не могут быть взломаны удаленно. Отличия разных вариантов рекомендуется изучить подробно с учетом личных предпочтений. Также можно самостоятельно сделать «холодное» хранилище. Для этого используется любой компьютер или телефон, на который устанавливается кошелек, после чего устройство отключается от интернета и мобильной сети.

Для конвертации кроме биржи пользуются услугами обменных пунктов. Выбрать лучший вариант поможет специализированный агрегатор – bestchange.ru. Сервис предоставляет сводные данные с отзывами клиентов. В наглядной форме публикуют сведения о курсах и рыночных тенденциях.

Разнообразие и большое количество новых криптовалют вызывают затруднения даже у опытных экспертов. Для квалифицированных выводов следует изучать детали понравившихся ICO. Этим термином называют специализированный механизм привлечения инвестиций, подобный выпуску ценных бумаг (IPO).

Пример сложного решения – блокчейн карта. Речь идет об аналогах банковских карточек, номинированных в BTC или другой криптовалюте. Однако монеты не выпускает определенный эмиссионный центр. В данном случае отсутствуют государственные обязательства и нет полноценной правовой поддержки.

Аналогичным словом называют продукт, созданный на платформе Эфириума. Разработчики предполагают создать систему с большим уровнем надежности, чем GPS. Востребованность такого проекта сомнительна. Нет подробного описания рабочих механизмов. Следует внимательно изучить целесообразность подобных инвестиций.

Применение платформы блокчейна для решения разных задач

Потенциальные возможности блокчейн не ограничены сферой «денежных» отношений. Наиболее известный пример – Ethereum. Целевым назначением проекта является создание одноранговой многопользовательской сети для выполнения последовательности действий по заданным алгоритмам.

Такие готовые продукты являются умными контрактами со встроенным механизмом контрольных функций. При проведении сделки проверяется выполнение сторонами обязательств. Если претензии отсутствуют, автоматически подтверждаются права нового собственника. Бывшему владельцу перечисляют денежные средства.

Смысл такой организации заключается в устранении лишних и промежуточных звеньев торговых операций. Прямая связь покупателя с продавцом исключает комиссионные выплаты. При соответствующих дополнениях любой человек способен совершать международные торговые операции без обязательного знания иностранного языка. Ему не надо изучать специфические юридические понятия, оплачивать услуги нотариусов.

Все о блокчейне рассказать невозможно, так как технология постоянно совершенствуется. Лучше представлять перспективы поможет список активно развивающихся направлений:

• Ученые, писатели, художники с помощью распределенного реестра защищают авторские права на интеллектуальную собственность.
• Блокчейн подходит для создания систем идентификации с оперативным контролем и быстрой сменой прав доступа.
• Муниципальные органы, государства, крупные концерны используют преимущества технологии для голосования.

Необходимо подчеркнуть универсальность умных (смарт) контрактов. При необходимости стандартный блокчейн для машиностроения можно быстро переделать для соответствия стандартам медицины, образования, иной отрасли.

Обменивайтесь полученной информацией в социальных сетях. Задавайте в комментариях тематические вопросы, пишите ваше мнение о перспективах использования технологии на практике.