Как устроен блокчейн

 

Что такое технологии блокчейн

 

Блокчейн (Blockchain или Block Chain) - это непрерывная последовательность блоков с информацией, построенная по определенному алгоритму. Копии цепочек блоков расположены на множестве разных устройств, независимых друг от друга. Таким образом, даже если одно или несколько устройств дадут сбой, информация не пропадет. Эту технологию еще называют децентрализованной базой данных технологией распределенных реестров, потому что всю информацию и цепочку операций с ней, хранят не на едином централизованном сервере, а множество независимых пользователей на своих компьютерах одновременно.
Название “блокчейн” происходит от слов “блок” и “цепь”, потому, что информация хранится в блоках, а каждый блок связан с предыдущим, вместе они образуют непрерывную цепь из блоков информации. С помощью блокчейна можно собирать и передавать данные транзакций из нескольких источников.
Интерес к этой новой технологии вырос вместе с распространением криптовалюты Биткоин.

 


История создания блокчейн-технологии

 

Первая концепция технологии блокчейн была описана еще в 1991 году, учеными Стюартом Хабером и У. Скоттом Шторнеттом, которые разработали решение для цифровых документов со штампом времени, для защиты от оформления задним числом или подделок.

Криптография для конфиденциальных платежей использовалась с 1990 по 1998 год в системе DigiCash. Но, эта платёжная система была централизованной.

В 2004 году ученый Хэл Финни разработал систему под названием RPoW (Reusable Proof Of Work). Система работала, получив не-заменяемый или не-взаимозаменяемый хеш-токен, основанный на технологии Proof Of Work и подписанный в RSA, который затем мог быть передан от пользователя к пользователю.
Технология распределенного реестра была создана в 2008 году для первой в мире криптовалюты - Биткоин. Считается, что ее автором является человек под псевдонимом Сатоши Накамото, однако до сих пор неизвестно, существует ли на самом деле этот человек или за этим именем скрывается группа разработчиков.

В 2013 году Виталик Бутерин приступил к разработке новой, блокчейн платформы - Ethereum, в которую он добавил скриптовую функциональность, называемую смарт-контрактами.

 


Как устроен блокчейн?

 

Сеть блокчейн формируется из непрерывно растущей цепочки блоков с записями обо всех транзакциях. Их копии одновременно хранятся на множестве удаленных устройств и синхронизируются по алгоритмам построения цепочки блоков. Информация в блоках не зашифрована и доступна в открытом виде, а изменения проверяются криптографически через элемент цифровой подписи хеш-цепочки. Во время расчета каждого нового блока осуществляется подтверждение всех транзакций, всех предыдущих блоков цепочки.
Блокчейн бывает двух типов:

Открытый блокчейн - блокчейн без разрешений это общедоступная сеть блокчейна, в которой может участвовать кто угодно, без ограничений. Большинство типов криптовалют работают по принципу открытого блокчейна под управлением алгоритмов консенсуса.

Эксклюзивный блокчейн - приватный, или эксклюзивный блокчейн, позволяет его владельцам контролировать и ограничивать доступ к данным блокчейна.

 

 


Транзакции в блокчейне

 

Транзакция - это процесс обмена данными между двумя сторонами. В зависимости от конфигурации блокчейн сети, транзакции подтверждаются мгновенно, либо шифруется и помещается в очередь ожидающих подтверждения транзакций. Во втором случае узлы собирают транзакции в блоки и осуществляют процедуру подтверждения отсутствия спорных транзакций согласно правилам сети. Эта процедура называется валидацией. Транзакция считается подтвержденной, если проверены её формат и подписи, и когда транзакция записана в блок, где она объединена в группу с аналогичными транзакциями.

 


Блоки транзакций

 

Данные сети разбиваются на блоки, которые связаны друг с другом с помощью уникальных идентификаторов в форме криптографических хэшей. Они идентифицируются хэшем, 256-битным номером, созданным с использованием алгоритма, согласованного сетью. 
Структура блока состоит из заголовка и списка транзакций: 

Заголовок блока -  включает в себя свой хеш, хеш предыдущего блока, хеши транзакций и дополнительную информацию. 

Список транзакций - формируется из очереди транзакций, ещё не записанных в предыдущие блоки.

Хэш - уникальный набор символов, который получился в результате преобразования информации, любого объема. Хеш присущ только этому массиву входящей информации. В технологии блокчейн хэш также используется для проверки целостности данных и выступает гарантией целостности цепочки транзакций, а также защищает ее от несанкционированных изменений.
Для транзакций в блоке используется древовидное хеширование.

Каждый блок проверяется на неизменность данных перед добавлением в цепь блоков. Правила этой проверки, называются консенсусом.

 


Консенсус в блокчейне

 

Консенсус (достижение согласия) - алгоритм проверки нового блока на неизменность данных перед добавлением в цепь блоков. Если некоторые участники сети будут неактивны и часть транзакций у них не отразится или их записи окажутся неверными, это не повлияет на работу сети. Процедура консенсуса, позволит восстановить верную информацию. В целях оптимизации, в блокчейн сети происходит несколько транзакций за один и тот же промежуток времени, а записи о них включаются в один блок.

 


Цепь блоков

 

Блоки, связаны между собой уникальными идентификаторами в форме криптографических хэшей. Каждый блок содержит ссылку на предыдущий блок хэш. Таким образом они формируют цепь из блоков.
После того как блок прошел проверку (консенсус), майнеры, которые решили уравнение, получают вознаграждение, а блок распределяется по сети и добавляется в цепь блоков.
В блокчейн сети формируется непрерывно растущая цепочка блоков, которая содержит историю владения и транзакций, которую можно проверить на специальных сайтах. Таким образом, в спорных ситуациях, всегда можно доказать факт проведения транзакции.

 


Ноды (Узлы в блокчейна)

 

Узел (Нода) - единица хранения блоков с информацией, которая обеспечивают синхронизацию или актуальность данных в них. Другими словами, это компьютеры и сервера в сети. Любой узел может быстро определить, изменился ли какой-либо блок с момента его добавления. Если злоумышленник пытается отправить измененный блок в цепочку, изменится хэш-функция этого блока и все последующие блоки в цепочке. Другие узлы обнаружат эти изменения и отклонят блок от основной цепи, предотвращая коррупцию.
Узлы блокчейна деляться на два типа:

Полный узел - хранит копию блокчейна целиком. Каждый новый полный узел загружает копии всех блоков, которые в настоящее время находятся в цепи. После синхронизации нового узла с другими узлами, у него будет последняя версия блокчейна, и он также сможет получать новые блоки.

Облегченный узел - хранит только самые последние блоки, но может запрашивать более старые блоки, если они необходимы пользователям.

 


Майнинг криптовалюты

 

Майнинг - это процесс решения блока, методом подбора одной переменной к уравнению до тех пор, пока решение не удовлетворит цели сети. Во время расчета каждого нового блока осуществляется подтверждение всех транзакций, всех предыдущих блоков цепочки. Новый блок будет принят остальными пользователями сети, только если числовое значение хеша заголовка равно или меньше определенного целевого числа, величина которого периодически корректируется. 
Этот алгоритм является доказательство выполнения работы, потому что правильные ответы не могут быть сфальсифицированы из-за особенность применяемых вычислений заключающихся в асимметрии затрат времени. На нахождение решения тратится намного больше времени, чем для проверки. После того как блок прошел проверку (консенсус), майнеры, которые решили уравнение, получают вознаграждение  - комиссию. Таким образом, комиссия является вознаграждением майнерам за поддержку работы блокчейн сети. В системе Биткойн первой транзакцией в блоке всегда указывается получение комиссии, которая станет наградой майнеру за созданный блок.

 


Преимущества блокчейна

 

- Свободное осуществление транзакций, напрямую между двумя участниками, без посредников, и разрешений со стороны контролирующих органов.

- Конфиденциальность транзакций: получатель указывает только номер своего криптовалютного кошелька.

- Низкие комиссии, поскольку вместо централизованных посредников транзакции регистрируются майнерами, между которыми присутствует высокая конкуренция.

- Все транзакции легко доказуемы, поскольку они зафиксированы в цепочке блоков.

- Надежность хранения информации: история всех операций распределена по всем удаленным устройствам участвующим в блокчейн сети, а каждый блок содержит информацию обо всех предыдущих операциях.

 


Недостатки блокчейна

 

- На подтверждение транзакций требуется время, продолжительность которого определяет алгоритм консенсуса конкретной блокчейн-сети.

- У некоторых блокчейн-сетей существует проблема с масштабируемостью, поскольку, с ростом количества участников, сети становится сложнее обрабатывать транзакции. Вследствие чего, требуется больше времени на их подтверждение и возрастает комиссия.

- Необратимость транзакций в блокчейн сети. В случае проведения ошибочной транзакции или мошенничества, отсутствует возможность отмены операции.

- Существует вероятность атаки 51%. Если 51% вычислительных мощностей будет принадлежать одному устройству, то целостность блокчейна может быть нарушена.
 

Категория: Новости рынка и статьи | Добавил: Trader (06.12.2021)
Просмотров: 115 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar