Ключевые выводы
Блокчейн - это цифровой реестр, который надежно фиксирует данные транзакций по распределенной сети компьютеров.
Блокчейн обеспечивает целостность данных благодаря своей неизменяемой природе через криптографию и механизмы консенсуса, что означает, что после записи информация не может быть изменена задним числом.
Блокчейн формирует основу сетей криптовалют, таких как Биткойн и Эфириум, и играет ключевую роль в содействии прозрачности, безопасности и доверию в различных секторах, помимо финансов.
Введение
Технология блокчейн преобразовала отрасли, особенно финансовый сектор, введя децентрализованный, прозрачный и безопасный способ управления данными и транзакциями. Хотя она началась как основа для криптовалют, таких как Биткойн, ее применение расширилось и теперь включает управление цепочками поставок, здравоохранение, системы голосования и многое другое.
Что такое блокчейн?
Блокчейн - это особый вид базы данных. Это децентрализованный цифровой реестр, который поддерживается распределенной сетью компьютеров. Данные блокчейна организованы в блоки, которые располагаются в хронологическом порядке и защищены с помощью криптографии.
Эта структура обеспечивает прозрачность, безопасность и неизменяемость данных. Практически невозможно изменить данные, хранящиеся в блоке, после того как блок подтвержден и добавлен в цепь. Децентрализованная структура также исключает необходимость в центральном органе. Транзакции в блокчейне могут происходить между пользователями без участия посредников.
Существуют разные типы блокчейнов с различной степенью децентрализации. Тем не менее, термин "блокчейн" обычно относится к децентрализованному цифровому реестру, используемому для записи транзакций криптовалют.
Краткая история блокчейна
Самая ранняя модель блокчейна была создана в начале 1990-х годов, когда компьютерный ученый Стюарт Хабер и физик У. Скотт Сторнетта применили криптографические методы в цепочке блоков как способ защиты цифровых документов от подделки.
Хабер и Сторнетта вдохновили работу многих других компьютерных ученых и энтузиастов криптографии, что в конечном итоге привело к созданию Биткойна как первой криптовалюты, работающей на технологии блокчейн. С тех пор принятие блокчейна значительно возросло, и криптовалюты стали глобальным явлением.
Хотя технология блокчейн часто используется для записи транзакций криптовалют, она подходит для записи многих других типов цифровых данных и может быть применена к широкому спектру случаев использования.
Ключевые особенности и преимущества блокчейна
Децентрализация: информация хранится в сети компьютеров (узлов), а не на одном центральном сервере. Большие децентрализованные сети, такие как Биткойн, обладают высокой устойчивостью к атакам.
Прозрачность: большинство блокчейнов являются публичными, что означает, что все участники имеют доступ к одной и той же базе данных. Транзакции видны всем участникам.
Неизменяемость: как только данные добавлены в блокчейн, их нельзя изменить без консенсуса сети.
Безопасность данных: криптография и механизмы консенсуса обеспечивают надежную защиту от подделки данных.
Эффективность: блокчейн может обеспечить более быстрые и дешевые транзакции, устраняя необходимость в посредниках. Транзакции обрабатываются почти в реальном времени.
Что такое децентрализация в блокчейне?
Децентрализация в блокчейне относится к идее, что контроль и полномочия принятия решений в сети распределены между ее пользователями, а не контролируются единым юридическим лицом, таким как банк, правительство или корпорация.
В децентрализованной блокчейн-сети нет центрального органа или посредника, который контролирует поток данных или транзакций. Вместо этого транзакции проверяются и записываются распределенной сетью компьютеров, которые работают вместе для поддержания целостности сети.
Как работает блокчейн?
В своей основе блокчейн - это цифровой реестр, который надежно фиксирует транзакции между двумя сторонами в защищенном от подделки виде. Эти данные о транзакциях записываются глобально распределенной сетью компьютеров (узлов).
Когда Алиса отправляет Бобу немного биткойнов, транзакция транслируется в сеть. Каждый узел аутентифицирует транзакцию, проверяя цифровые подписи и другие данные транзакции. После проверки транзакция добавляется в блок вместе с другими транзакциями. Мы можем рассматривать каждый блок как страницу цифрового реестра.
Блоки соединяются друг с другом с использованием криптографических методов, образуя блокчейн. Процесс проверки транзакций и их добавления в блокчейн осуществляется через механизм консенсуса, набор правил, которые регулируют, как узлы в сети приходят к соглашению о состоянии блокчейна и действительности транзакций.
Блокчейн в двух словах
1. Запись транзакций
Когда инициируется транзакция (например, перевод криптовалюты), она транслируется в сеть узлов. Каждый узел проверяет транзакцию, используя заранее определенные правила.
2. Формирование блока
Проверенные транзакции группируются в блок. Каждый блок содержит:
Данные (например, детали транзакции)
Метка времени
Криптографический хеш: уникальный идентификатор, созданный путем обработки данных блока через хеширующий алгоритм.
Хеш предыдущего блока: это то, что связывает блоки друг с другом, формируя цепочку.
3. Механизм консенсуса
Чтобы добавить блок в цепь, участники сети должны согласиться с его действительностью. Это достигается с использованием алгоритма консенсуса, такого как Доказательство работы (PoW) и Доказательство доли (PoS). Мы скоро обсудим оба более подробно, но вот краткое резюме:
Доказательство работы (PoW): Используется Биткойном, PoW требует от валидаторов блока использования вычислительной мощности для решения сложных задач.
Доказательство доли (PoS): Используется новыми блокчейнами, такими как Эфириум, где валидаторы блока выбираются на основе их доли в сети.
4. Связывание цепей
После проверки блок добавляется в блокчейн. Каждый следующий блок ссылается на предыдущий, обеспечивая защиту от подделки. Другими словами, для проверки нового блока необходимо использовать идентификатор предыдущего блока.
5. Прозрачность
Еще одна особенность блокчейна - это его прозрачность. Любой может обычно проверить данные блокчейна, включая все данные транзакций и данные блоков, на публичных веб-сайтах, известных как исследователи блокчейна.
Например, вы можете увидеть каждую транзакцию, когда-либо зарегистрированную в сети Биткойн, включая адреса кошельков отправителя и получателя, сумму перевода и многое другое. Вы также можете проследить все блоки биткойнов вплоть до первого блока, известного как генезис-блок.
Криптография блокчейна
Криптография имеет решающее значение для обеспечения безопасности, прозрачности и защиты от подделки записей транзакций в блокчейне. Например, хеширование является важным криптографическим методом, используемым в блокчейнах. Это криптографический процесс, который преобразует входные данные любого размера в строку фиксированного размера.
Хеш-функции, используемые в блокчейнах, обычно являются устойчивыми к коллизиям, что означает, что вероятность найти два набора данных, которые дают одинаковый результат, астрономически мала. Еще одна особенность называется эффектом лавины, который относится к явлению, при котором любое небольшое изменение во входных данных приведет к совершенно другому результату.
Давайте проиллюстрируем это с помощью SHA256, функции, используемой в Биткойне. Как вы можете видеть, изменение регистра букв привело к значительно другому результату. Хеш-функции также являются односторонними функциями, потому что вычислительно невозможно получить входные данные, используя обратное проектирование хеш-результата.
Каждый блок в блокчейне надежно содержит хеш предыдущего блока, устанавливая надежную цепь блоков. Любой, кто хочет изменить один блок, должен изменить все последующие блоки, что является задачей, которая не только технически сложна, но и экономически нецелесообразна.
Другой криптографический метод, широко используемый в блокчейне, - это криптография с открытым ключом. Также называемая асимметричной криптографией, она помогает установить безопасные и проверяемые транзакции между пользователями.
Вот как это работает. У каждого участника есть уникальная пара ключей: закрытый ключ, который они хранят в секрете, и открытый ключ, который открыто делится. Когда пользователь инициирует транзакцию, он подписывает ее с помощью своего закрытого ключа, создавая цифровую подпись.
Другие пользователи в сети могут затем проверить подлинность транзакции, применяя открытый ключ отправителя к цифровой подписи. Этот подход обеспечивает безопасность транзакций, поскольку только законный владелец закрытого ключа может авторизовать транзакцию, а все могут проверить подписи, используя открытый ключ.
Что такое механизм консенсуса?
Алгоритм консенсуса - это механизм, который позволяет пользователям или машинам координировать свои действия в распределенной среде. Он должен обеспечивать согласие всех агентов в системе относительно единого источника правды, даже если некоторые агенты выходят из строя.
Механизмы консенсуса обеспечивают наличие у всех узлов в сети одной и той же копии реестра, который содержит запись всех транзакций.
Когда десятки тысяч узлов хранят копию данных блокчейна, могут быстро возникнуть некоторые проблемы, включая согласованность данных и злонамеренные узлы. Чтобы обеспечить целостность блокчейна, существуют различные механизмы консенсуса, которые регулируют, как узлы сети достигают соглашения. Давайте подробнее рассмотрим основные механизмы консенсуса.
Типы механизмов консенсуса
Что такое Доказательство работы?
Доказательство работы (PoW) - это механизм консенсуса, используемый во многих блокчейн-сетях для проверки транзакций и поддержания целостности блокчейна. Это оригинальный механизм консенсуса, использованный Биткойном.
В PoW майнеры соревнуются за решение сложной математической задачи, чтобы добавить следующий блок в блокчейн. В процессе, известном как майнинг, первый майнер, который решает задачу, получает вознаграждение в виде криптовалюты.
Майнеры должны использовать мощные компьютеры для решения математических задач, добычи новых монет и обеспечения безопасности сети. Именно поэтому процесс майнинга требует значительных ресурсов (вычислительной мощности и энергии).
Что такое Доказательство доли?
Доказательство доли (PoS) - это механизм консенсуса, разработанный для решения некоторых недостатков Доказательства работы (PoW). В системе PoS вместо того, чтобы майнеры соревновались за решение сложных математических задач, чтобы проверить транзакции и добавлять новые блоки в блокчейн, валидаторы выбираются на основе количества криптовалюты, которую они "ставят" в сети.
Ставка представляет собой количество криптовалюты, которое валидаторы удерживают в качестве залога. Обычно валидаторы PoS выбираются случайным образом для создания новых блоков и проверки транзакций на основе размера их ставки. Они получают вознаграждение в виде комиссий за транзакции за создание новых блоков и в качестве стимула действовать в интересах сети. Если они действуют злонамеренно, они рискуют потерять свою ставленную криптовалюту.
Другие популярные механизмы консенсуса
Доказательство работы и Доказательство доли являются наиболее распространенными алгоритмами консенсуса, но существует множество других типов. Некоторые являются гибридными, которые объединяют элементы обеих систем, в то время как другие представляют собой совершенно разные методы.
Например, делегированное Доказательство доли (DPoS) похоже на PoS, но вместо того, чтобы все валидаторы могли создавать новые блоки, держатели токенов выбирают меньший набор делегатов для выполнения этой задачи от их имени.
С другой стороны, в Доказательстве авторитета (PoA) валидаторы идентифицируются по своей репутации или личности, а не по количеству криптовалюты, которую они держат. Валидаторы выбираются на основе их надежности и могут быть удалены из сети, если они действуют злонамеренно.
Какие существуют разные типы блокчейн-сетей?
Публичный блокчейн
Публичный блокчейн - это децентрализованная сеть, которая открыта для всех, кто хочет участвовать. Эти сети, как правило, являются открытыми, прозрачными и не требуют разрешений, что означает, что любой может получить к ним доступ и использовать их. Биткойн и Эфириум являются примерами публичных блокчейнов.
Частный блокчейн
Частный блокчейн, как следует из названия, - это блокчейн-сеть, которая не открыта для публики. Частные блокчейны, как правило, управляются одним юридическим лицом, таким как компания, и используются для внутренних целей и случаев использования.
Частные блокчейны являются разрешительными средами с установленными правилами, которые определяют, кто может видеть и записывать в цепь. Они не являются децентрализованными системами, поскольку существует четкая иерархия контроля. Тем не менее, они могут быть распределенными, так как многие узлы хранят копию цепи на своих машинах.
Консорциумный блокчейн
Консорциумный блокчейн - это гибрид публичных и частных блокчейнов. В консорциумном блокчейне несколько организаций объединяются для создания общей сети блокчейна, которая совместно управляется и регулируется. Эти сети могут быть открытыми или закрытыми, в зависимости от потребностей членов консорциума.
Вместо открытой системы, где любой может проверять блоки, или закрытой системы, где только одно юридическое лицо назначает производителей блоков, консорциумная цепь видит группу равноправных сторон, действующих в качестве валидаторов.
Правила системы гибкие: видимость цепи может быть ограничена для валидаторов, видима для уполномоченных лиц или видима для всех. Если валидаторы могут достичь консенсуса, изменения могут быть легко реализованы. Что касается того, как работает блокчейн, если определенный порог этих сторон ведет себя честно, система не столкнется с проблемами.
Для чего используется блокчейн?
Хотя технология блокчейн все еще находится на ранних стадиях развития, она уже имеет случаи использования в различных отраслях. Некоторые из наиболее распространенных текущих приложений технологии блокчейн включают:
1. Криптовалюты
Технология блокчейн была разработана для поддержки создания криптовалют, которые используют блокчейн в качестве защищенного и децентрализованного реестра для записи транзакций.
Хотя традиционные трансакции через границу включают посредников и высокие сборы, блокчейн позволяет быстрее, дешевле и прозрачнее осуществлять международные переводы. Помимо своей функции хранения стоимости, многие используют биткойн и другие криптовалюты для глобальных переводов.
2. Умные контракты
Умные контракты - это самоисполняющиеся контракты, которые могут быть запрограммированы на автоматическое выполнение при выполнении определенных условий. Технология блокчейн позволяет создавать и исполнять умные контракты безопасным и децентрализованным образом.
Одним из наиболее популярных приложений умных контрактов являются децентрализованные приложения (DApps) и организации (DAOs), которые составляют большую часть платформ децентрализованного финансирования (DeFi). Платформы DeFi используют блокчейн для предоставления финансовых услуг, таких как кредитование, заимствование и торговля без традиционных институтов. Это демократизирует доступ к финансовым инструментам.
3. Токенизация
Реальные активы (RWA), такие как недвижимость, акции или искусство, могут быть токенизированы (преобразованы в цифровые токены на блокчейне). Это может улучшить ликвидность и расширить доступ к инвестиционным возможностям.
4. Цифровая идентичность
Блокчейн может использоваться для создания безопасных и защищенных от подделки цифровых идентичностей, которые могут использоваться для проверки личной информации и других конфиденциальных данных. Это может стать все более важным по мере того, как все больше нашей личной информации и активов перемещаются в онлайн.
5. Голосование
Предоставляя децентрализованный, защищенный от подделки реестр всех поданных голосов, технология блокчейн может использоваться для создания безопасной и прозрачной системы голосования, которая исключает возможность мошенничества с голосами и обеспечивает целостность процесса голосования.
6. Управление цепочками поставок
Технология блокчейн может использоваться для создания реестра всех транзакций в рамках цепочки поставок. Каждая транзакция (или группа транзакций) может быть записана как блок в блокчейне, создавая неизменяемую и прозрачную запись всего процесса цепочки поставок.
Заключительные мысли
Технология блокчейн предлагает безопасный и прозрачный способ записи транзакций и хранения данных. Это технология, которая революционизирует отрасли, принося новый уровень доверия и безопасности в цифровой мир.
Активация одноранговых транзакций, создание новых форм цифровых активов или содействие децентрализованным приложениям, технология блокчейн открывает мир возможностей. По мере того как технология продолжает развиваться и набирать широкое признание, мы можем ожидать появления более инновационных и трансформирующих случаев использования в ближайшие годы.
Дополнительные материалы
Что такое криптовалюта и как она работает?
Что такое стейблкоин?
Что такое майнинг криптовалюты и как он работает?
Отказ от ответственности: Этот контент представлен вам на основе "как есть" для общего информирования и образовательных целей, без каких-либо представлений или гарантий. Его не следует трактовать как финансовый, юридический или другой профессиональный совет, и он не предназначен для рекомендации покупки какого-либо конкретного продукта или услуги. Вам следует обратиться за собственным советом к соответствующим профессиональным консультантам. Если статья была написана сторонним автором, имейте в виду, что выраженные мнения принадлежат стороннему автору и не обязательно отражают мнение Академии Binance. Пожалуйста, ознакомьтесь с нашим полным отказом от ответственности для получения дополнительной информации. Цены на цифровые активы могут быть волатильными. Стоимость ваших инвестиций может снижаться или увеличиваться, и вы можете не получить обратно вложенную сумму. Вы несете полную ответственность за свои инвестиционные решения, и Академия Binance не несет ответственности за любые убытки, которые вы можете понести. Этот материал не следует трактовать как финансовый, юридический или другой профессиональный совет. Для получения дополнительной информации смотрите наши Условия использования и Предупреждение о рисках.
