Технологию блокчейн: что такое технология Blockchain простыми словами в 2020 – Обзор технологии блокчейн простыми словами. Объясняем принцип работы, преимущества, примеры применения в самом полном и понятном руководстве о blockchain для чайников на русском языке

Азы технологии блокчейн

Познакомьтесь с этой совершенно новой технологией и вкладом IBM в ее развитие. Все мировое сообщество делает ставки на то, насколько кардинально технология блокчейн изменит способы осуществления организациями своих финансовых операций. Давайте разберемся, как работает сеть блокчейн, что делает ее уникальной и как IBM помогает ее совершенствовать. Для начала небольшая предыстория.

Роль реестров

В современном мире, взаимосвязанном и объединенном глобальной сетью, экономическая деятельность осуществляется посредством коммерческих сетей, которые стирают национальные, географические границы и границы юрисдикций. Как правило, такие сети переплетаются на торговых площадках, где производители, потребители, поставщики, партнеры, активные участники рынка или посредники, а также прочие заинтересованные лица владеют, управляют ценностями, известными под названием активы, а также реализуют свои права и привилегии на них.

Активы могут быть материальными и физическими, как, например, машины и дома, либо нематериальными и виртуальными, — как сертификаты на акции и патенты. Получение права собственности на активы и их передачу, известную как транзакция, создает ценность коммерческих сетей.

Как правило, участниками транзакций являются различные покупатели, продавцы и посредники (например, банки, аудиторы или нотариусы), коммерческие соглашения и контракты между которыми вносятся в разнообразные реестры. В коммерческой деятельности, как правило, используется несколько реестров для ведения учета активов, находящихся в собственности, и активов, передаваемых участниками друг другу в различных видах деятельности. Реестры являются системами учета экономической деятельности и интересов предприятий.

Типовой реестр выглядит следующим образом:

Проблемы существующих реестров коммерческой деятельности

Реестры, использующиеся сегодня в предпринимательской деятельности, во многом несовершенны. Они неэффективны, дорогостоящи, а их функционирование непрозрачно и подвержено мошенническим манипуляциям и неправомерным действиям. Эти проблемы являются следствием использования сторонних централизованных систем, основанных на доверии, таких как: финансовые, расчетно-клиринговые организации и другие посредники существующих организационных структур.

Такие централизованные системы реестров создают своего рода помехи и препятствия, растягивающие время выполнения транзакций. Недостаточная прозрачность их работы, а также подверженность коррупции и мошенничеству приводят к возникновению споров. При этом их урегулирование, совершение обратных сделок и страхование транзакций довольно затратно и в средствах, и во времени — все эти риски и неопределенности приводят к упущенным возможностям для бизнеса.

Кроме того, неупорядоченные копии реестров, используемые в собственных системах каждого участника, становятся причиной принятия ошибочных коммерческих решений на основе временных недостоверных данных. В лучшем случае принятие решения на основе актуальной информации откладывается на время приведения в соответствие отличающихся копий реестров.

Что же такое блокчейн?

Термины, используемые в технологии блокчейн, и их варианты использования

Более подробную информацию о терминологии блокчейн и возможных вариантах использования смотрите в нашем «Глоссарии по технологии блокчейн».

Блокчейн — это защищенный от несанкционированного доступа цифровой реестр общего пользования, который ведет учет транзакций в публичной или закрытой одноранговой сети. Распределенный между всеми узлами сети реестр непрерывно записывает историю операций с активами между одноранговыми (одного порядка) узлами сети в виде блоков информации.

Все утвержденные блоки транзакций соединяются в цепочку — с начального блока до последнего добавленного, отсюда и название технологии — блокчейн (англ. block chain — цепочка блоков). Таким образом, блокчейн выступает в качестве единого источника достоверных данных, а участники блокчейн-цепи видят только те транзакции, которые относятся именно к ним.

Как работает блокчейн-сеть?

Вместо того чтобы обращаться к третьим лицам, например, финансово-кредитным организациям, в качестве посредников при проведении транзакций, узлы блокчейн-сети используют специальный протокол консенсуса для согласования содержимого реестра, а также криптографические алгоритмы хеширования и электронно-цифровые подписи для обеспечения целостности транзакции и передачи ее параметров.

Механизм консенсуса гарантирует, что распределенные реестры являются точными копиями, что снижает риск появления мошеннических транзакций, поскольку постороннее вмешательство может возникнуть во многих местах одновременно. Криптографические алгоритмы хеширования, такие как алгоритм вычислений SHA256, гарантируют, что любое изменение входных данных транзакции, даже самое незначительное, приведет к появлению другого значения хеша в результатах расчетов, что указывает на вероятность компрометации входных данных транзакции. Электронно-цифровые подписи гарантируют, что транзакции осуществляются легитимными отправителями (подписаны закрытыми ключами), а не злоумышленниками.

Децентрализованная одноранговая блокчейн-сеть лишает отдельных участников или групп участников возможности контролировать базовую инфраструктуру или дестабилизировать всю систему. Все участники сети равны и подключаются к ней по одним и тем же протоколам. Участниками могут быть физические лица, государственные структуры, организации или объединения всех перечисленных типов участников.

По сути система записывает хронологический порядок проведения транзакций со всеми узлами сети, признавшими действительность транзакций посредством выбранной модели консенсуса. Результатом являются не подлежащие отмене транзакции, согласованные всеми участниками сети децентрализованно.

Преимущества блокчейна для бизнеса

В традиционных коммерческих сетях все участники обеспечивают поддержку собственных дублируемых реестров, расхождения между которыми приводят к возникновению споров, увеличивают время выполнения расчетов, а также требуют привлечения посредников со всеми сопутствующими расходами. В то же время использование распределенных реестров на основе технологии блокчейн, в которых транзакции не могут быть изменены после принятия консенсуса и внесения в реестр, может сэкономить предпринимателям время и деньги, а также снизить возможные риски.

Блокчейн-технологии сулят более высокую прозрачность взаимодействия между заинтересованными участниками, улучшенную автоматизацию, адаптацию реестров под индивидуальные требования, а также более высокий уровень доверия к ведению учета. Механизмы консенсуса в блокчейне имеют преимущества консолидированного и упорядоченного массива данных, имеющего меньший процент погрешностей и квазиреальные справочные данные, и позволяющего участникам вносить изменения в описания принадлежащих им активов.

Поскольку ни один участник не владеет центральным источником происхождения информации, содержащейся в распределенном реестре, блокчейн-технологии повышают уровень доверия и обеспечивают целостность информационного потока между участниками.

Неизменность механизмов блокчейна приводит к снижению затрат на аудит и повышению прозрачности соблюдения нормативных требований. А поскольку контракты, заключаемые в коммерческих сетях на базе блокчейн-технологий, являются интеллектуальными, автоматизированными и окончательными, бизнес только выигрывает от высокой скорости выполнения, снижения затрат и рисков, а также своевременных расчетов по контрактам.

Преимущества блокчейна для бизнеса

Чтобы понять, подходит ли в вашем случае блокчейн, задайте себе следующие вопросы:

1. Используется ли коммерческая транзакционная сеть?
2. Требуется ли консенсус участников для подтверждения транзакций?
3. Являются ли аудиторский учет и отслеживание источников обязательными?
4. Должен ли отчет о проведенных транзакциях быть неизменным или защищенным от несанкционированного доступа?
5. Должна ли процедура разрешения споров быть окончательной?

Если вы ответили утвердительно на первый и хотя бы на еще один из этих вопросов, то в вашем случае использование технологии блокчейн пойдет на пользу. Для того чтобы блокчейн стал эффективным решением, требуется сеть. Однако сеть бывает разных видов. Это может быть сеть между организациями в виде производственно-сбытовой цепочки, либо сеть внутри одной организации. Внутри организации блокчейн-сеть можно использовать для распространения данных между отделами или, как вариант, для создания сети аудита или корпоративного контроля. Помимо этого сеть может существовать и между отдельными людьми, которым, к примеру, необходимо хранить данные, цифровые активы или контракты в блокчейне.

Представляем проект Hyperledger от Linux Foundation

Проект Hyperledger — это попытка создания блокчейн-системы для межкорпоративных транзакций (B2B) и транзакций между бизнесом и клиентом (B2C) на основе открытого кода. IBM является одним из основателей проекта Hyperledger, чьи 44 тысячи строк блокчейн-кода лежат в основе первого предварительного проекта — Hyperledger Fabric. Основная задача Hyperledger Fabric — создание открытой системы, которая будет являться стандартом применения в различных отраслях для B2B- и B2C-операций.

Основными целями такой попытки являются:

• поддержка вариантов применения в широком спектре отраслей с различными требованиями;
• соответствие действующим нормативным базам;
• поддержка идентификации лиц, а также частных и конфиденциальных операций;
• поддержка контролируемых и общих реестров;
• поддержка производительности, масштабирования, проверяемости, уникальности, безопасности и конфиденциальности;
• снижение объема дорогостоящих вычислений, связанных с доказательством работы.

Для обеспечения функциональных и необходимых возможностей Hyperledger Fabric использует следующие решения:

• «умные» контракты;
• цифровые активы;
• систему хранения отчетных материалов;
• децентрализованные сети, функционирующие на основе консенсуса;
• сменные модели/алгоритмы консенсуса;
• криптографическую безопасность.

Архитектура Hyperledger Fabric поддерживает модульность, функциональную совместимость со стандартом plug-and-play и контейнерную технологию для поддержки «умных» контрактов, написанных на любом распространенном языке.

Дополнительная информация доступна на Hyperledger Project в разделе Hyperledger Whitepaper, а также в документации Hyperledger Fabric на GitHub.

Требования к компаниям по использованию блокчейна

Мы считаем, что блокчейн является поистине революционной технологией, которая может изменить коммерческие сети. Мы также считаем, что эта технология должна развиваться в открытом доступе при участии других технологических компаний и отраслей. Поэтому IBM продолжает предоставлять код Hyperledger Fabric.

С точки зрения IBM, технологии блокчейн промышленного образца обладают следующими характеристиками:

• контролируемый и общий реестр — это сугубо прикладная система учета (SOR) и единственный источник подлинных данных. Она видима всем участникам коммерческой сети;
• протокол консенсуса, согласованный со всеми участниками коммерческой сети, обеспечивает обновления реестра исключительно через подтвержденные сетью транзакции;
• криптография обеспечивает защиту от несанкционированного доступа, аутентификацию и целостность операций;
• «умные» контракты содержат условия соглашений участников относительно деловой активности, происходящей в сети. Они хранятся в согласовывающем узле блокчейна и активируются в результате операций.

В дополнение к этому технология блокчейн промышленного образца должна соответствовать ключевым требованиям отрасли, таким как производительность, идентификация лиц, частных и конфиденциальных сделок. Архитектура Hyperledger Fabric была создана таким образом, чтобы соответствовать данным потребностям. Она также разработана с использованием сменной модели консенсуса, позволяющей предприятиям выбрать оптимальный алгоритм для своей сети.

С чего начать?

IBM предлагает гибкие платформы и безопасную инфраструктуру, чтобы помочь вам в разработке, развертывании и управлении блокчейн-сетями. Узнайте больше о блокчейн-решенияхIBM и о возможностях использования блокчейн в своем бизнесе уже сегодня.

Технологии блокчейн на Bluemix

С бесплатной услугой блокчейн на IBM Bluemix вы сможете создать свою собственную сеть блокчейн с согласовывающими узлами и службой безопасности. После этого вы сможете внедрять «умные» контракты (также известные как чейн-коды), просматривать результаты и создавать приложения.

Активируйте бесплатную пробную версию Bluemix и начните работу с блокчейном в Bluemix. Следуйте пошаговым инструкциям в IBM Блокчейн 101: Краткое руководство для разработчиков для создания своей первой сети блокчейн в безопасной облачной среде.

Подписанные и протестированные IBM образы из Docker Hub

В качестве альтернативы вы можете настроить и работать с блокчейн-сетью посредством контейнеров Docker и файлов Docker Compose с подписью IBM. Образы были протестированы на работоспособность, стабильность и производительность и готовы к внедрению в любую среду. IBM предлагает платную техническую поддержку данной опции.

Получите образы в Docker Hub и узнайте больше информации.

Другие предложения

IBM предлагает среду высокой безопасности для корпоративных внедрений. Сети работают в изолированном пространстве с защищенной инфраструктурой, которая предотвращает любую попытку обхода систем безопасности или несанкционированного доступа.

IBM также предлагает платформу Watson IoT™ с возможностью добавления выбранных данных из интернета вещей (IoT) в частную сеть блокчейн. Это позволяет IoT-устройствам отправлять данные в частные блокчейн-реестры для включения в общие операции с устойчивыми к взлому данными.

Узнайте больше о блокчейн-решениях IBM.

Заключение

Технологии блокчейн представляют собой кардинально новый подход к организации деловых операций. Они знаменуют новое поколение надежных и умных приложений для регистрации и обмена физическими, виртуальными, материальными и нематериальными активами. Благодаря ключевым понятиям криптографической безопасности, децентрализованному консенсусу и общему открытому реестру (должным образом контролируемому и ограниченному в видимости), блокчейн-технологии могут коренным образом изменить организацию нашей экономической, социальной, политической и научной деятельности.

Список благодарностей от авторов

Авторы выражают благодарность за вклад в написание данной статьи Нитину Гауру, Джошуа Хортону и Никхилу Гупте, которые проверяли приведенные в статье данные и вносили конструктивные предложения. Авторы также выражают благодарность Скотту Слоану, Сужатхе Перепа и другим членам руководящего совета по техническим продажам IBM (TSLC) за их работу в единой блокчейн-команде IBM.

Источник: ibm.com
Подробнее про реализованные решения IBM для бизнеса и других
индустрий

Поделиться статьей:

Технология блокчейн – простыми словами о сложном |

 

С популяризацией криптовалют о блокчейне заговорили многие. Распространенная ошибка заключается в том, что он рассматривается как производное от криптовалюты, что-то вроде побочного явления. Сегодня мы этот недостаток устраним и разберемся в том, что такое технология блокчейн простыми словами. Это поможет понять, почему ее называют технологией будущего.

Из данной статьи Вы узнаете:

 

 

Что такое блокчейн простыми словами?

Сам термин блокчейн образован в результате слияния 2 английских слов, blockchain = block (блок) + chain (цепь). Буквально понятие можно перевести как цепочка блоков и это наиболее полно отражает его суть.

Блокчейн можно воспринимать как децентрализованную базу данных. Ее свойства:

• информация хранится в блоках. При этом она не сводится только к переводам крипты, в блоки может записываться любая информация. Это делает блокчейн технологию универсальной и применимой к любой сфере деятельности человека – от идентификации личности до контроля условий перевозки ценных грузов;
• информация практически неуничтожима. Blockchain хранится на компьютерах пользователей подключенных к сети. Для полного физического удаления его нужно стереть со всех этих ПК. Если хотя бы на одном блокчейн уцелеет, информация будет восстановлена;
• информация неизменяема. Задним числом нельзя переписать добавленные ранее блоки. При этом блокчейн открыт, в любой момент каждый желающий может ознакомиться с информацией, хранящейся в нем (речь идет о публичном блокчейне)
• высокая защита от атак злоумышленников – для «взлома» блокчейна злоумышленники должны контролировать большую часть мощностей сети. Финансовые затраты на это превышают возможную выгоду от взлома blockchain;
• экономичность – из схемы взаимодействия между 2 сторонами сделки исключаются посредники.

 

Если говорить простыми словами, то блокчейн технология – это тот инструмент, который поможет по максимуму защитить любую информацию и устранит посредников при взаимодействии сторон в любых сделках.

 

 

История возникновения блокчейна

Сатоши Накамото не изобрел блокчейн-технологию. Его скорее можно назвать тем, кто обобщил существующие наработки и предложил свое решение.

Если углубиться в историю, то можно выделить ряд ключевых для этой технологии дат:

• 1991 г. – можно считать рождением блокчейна. Концепцию описали У. Скотт Шторнетт и Стюарт Хабер. Они работали над безопасностью документов в цифровом виде и пришли к решению в виде криптографически закрепленной цепи блоков, позволяющей хранить цифровые документы с временными метками;
• 1992 г. – включение в систему Merkle tree (дерево Меркла или хеш дерево). За счет этого в 1 блок можно было помещать несколько документов – аналогия с современным блокчейном и множеством транзакций в одном блоке;
• 1997 г. – Адам Бэк представил систему PoW HashCash. Позже ее использовал в Биткоине Сатоши Накамото;
• 2004 г. – Хэл Финни презентовал систему RPoW, в ней решил проблему двойного расходования;
• 2009 г. – запуск Биткоина, криптовалюта использует блокчейн для хранения информации о транзакциях;
• 2013 г. – эволюция blockchain. В блокчейне Ethereum стала возможна работа децентрализованных приложений (DApps), используются смарт контракты, обеспечивающие автоматическое исполнение определенных действий при выполнении заданных в них условий. Можно сказать, что блокчейн стал условно изменяемым.

 

До и после криптовалютного бума появляются новые криптопроекты. Многие базируются на блокчейне Эфириума, Биткоина, есть и новые разработки. Применяется технология блокчейн и в России.

 

 

Типы блокчейнов

Принцип хранения данных в связанных друг с другом блоках сохраняется, а разделение на типы выполнено в зависимости от доступности blockchain. Выделяют:

• публичный – простыми словами это тот блокчейн, в котором нет ограничений доступа. Любой может отправить транзакцию и участвовать в консенсусе. Это классический децентрализованный blockchain;
• consortium blockchain – полностью децентрализованными их назвать нельзя так как контроль над сетью фактически находится у группы заранее выделенных узлов (его и называют консорциумом). Простейший пример – для подтверждения блока нужно, чтобы его подтвердило 15 узлов из 20. Каждым узлом владеет определенная организация и они отвечают за нахождение и добавление блоков. Есть и другие типы консорциумных блокчейнов. Такой подход ведет к централизации и потере одного из ключевых преимуществ блокчейна;
• приватный blockchain – только одна компания имеет право добавлять блоки в цепочку, о децентрализации речь здесь не идет. Чтение в этом случае может ограничиваться рамками сотрудников этой компании или ее подразделений.

 

Из перечисленных типов блокчейна нельзя выделить лучший. Каждый хорош по-своему. Большинство существующих криптовалют используют публичный, реже консорциумный блокчейны.

 

 

Технология blockchain: разбираемся в деталях

Если описывать технологию блокчейн простыми словами, то она базируется на 3 основных элементах:

• непосредственно блокчейн. С тем, что это такое мы уже разобрались выше;
• p2p сеть – она необходима для того, чтобы можно было в любой момент времени проверить состояние блокчейна;
• алгоритм достижения консенсуса.

 

Чуть подробнее разберемся как работает блокчейн (на примере алгоритма PoW, именно его использует первая успешная криптовалюта в мире):

• в среднем каждый блок добавляется к блокчейну каждые 10 минут – это правило выполняется всегда. Если увеличивается количество майнеров, растет сложность, если наблюдается отток «шахтеров», сложность понижается с тем, чтобы удержать срок добавления блока в районе 10 минут;
• сам процесс майнинга по сути – решение задачи обратного типа. Если описывать процесс простыми словами, то у майнера есть ответ на задачу, есть инструкция и огромный набор исходных данных. Путем перебора он подбирает исходные данные, решает задачу до тех пор, пока не получит уже известный ответ. Блок, которому эти данные соответствуют, добавляется к цепочке;
• перед добавлением блока проверяется действителен ли он, это условие выполняется только если действительны все транзакции, входящие в него. В зависимости от крипты могут выдвигаться дополнительные условия. Проверяется в частности возможность осуществить все включенные в блок транзакции, на балансе отправителя должно быть достаточное количество крипты, также транзакции должны быть подписаны;
• после добавления блока blockchain автоматически обновляется на всех ПК, подключенных к сети.

 

Алгоритм консенсуса не сводится к одному лишь PoW, есть PoS (майнинг кошельком), PDoS и другие вариации.

 

 

Опасны ли непреднамеренные форки?

Под форком понимается разделение цепи блоков. Форки бывают запланированными, как, например, ответвление Bitcoin Cash и случайными. Последние долго не живут, такие ветви отмирают уже через несколько добавленных блоков.

Как происходит случайное разветвление цепи:

• представьте, что имеющиеся у вас 2 ВТС вы отправляете сначала получателю А, а потом тут же пытаетесь отправить их получателю В. Эти транзакции попадают в разные блоки;
• оба блока действительны. Представьте, что часть майнеров подтвердила блок с отправкой ВТС получателю А, а часть – получателю В. Возникла вилка – 2 альтеративные ветки блокчейна;
• какое-то время майнинг идет в обеих ветках. Но между ними всегда будет дисбаланс в мощности;
• ветка с большим количеством майнеров будет расти быстрее – к ней будут быстрее присоединяться новые блоки;
• так как майнеры зарабатывают на майнинге, они бросят короткую «медленную» ветку и перейдут в длинную. В короткой ветке они не смогут зарабатывать, она отмирает, никто не терпит убыток.

 

До весны 2015 г. максимальная длина таких побочных ветвей в Биткоине составляла 5 блоков. Летом того же года единственный раз в истории зафиксирована побочная ветка длиной 7 блоков.

 

Именно из-за этого есть требование по как минимум 6 подтверждениям со стороны сети хотя сторонние сервисы могут устанавливать свои требования по количеству подтверждений.

 

 

Варианты применения технологии блокчейн

Выше мы уже отмечали, что blockchain не налагает ограничений по типу хранимой информации, это не обязательно должны быть данные по переводу крипты между пользователями сети. Ниже приведем несколько вариантов использование блокчейна:

• инвестиции – есть возможность убрать всех посредников при взаимодействии инвестора и того, кто нуждается в финансировании;
• подтверждение авторства и права собственности. Как пример можно привести сервис Binded.com, подходит в первую очередь фотографам. Каждое фото проверяется на уникальность, ему присваивается уникальный шифр, и он записывается в блокчейн. По той же схеме можно передать фото в собственность другому человеку;
• азартные игры – уже есть казино, в которых честность игр можно проверить в блокчейне, все результаты записываются в него;
• документооборот также можно перевести на блокчейн;
• контроль условий перевозки грузов – важно, например, при транспортировке лекарств, сырья для производства вина и прочих чувствительных грузов;
• авторизация и идентификация пользователей;
• организация на 100% честных и прозрачных выборов.

 

Примеры внедрения блокчейна в реальную жизнь уже есть. Например, в Швеции в 2016 г. начали тестировать эту технологию с тем, чтобы перевести на нее документацию по земельному реестру. К 2018 г. проверки закончились.

Основная выгода такого нововведения – снижение бюрократизации и ускорение оформления сделок по купле-продаже участков. Если раньше после оформления контракта ждать приходилось 3-6 месяцев, то после внедрения blockchain ожидание может сократиться до часов.

 

Схожие инициативы заявили Украина и ОАЭ. В сентябре 2017 г. шведский банк SEB и американская биржа NASDAQ начали тестировать торговую платформу для работы с взаимными фондами, основанную на блокчейне. И подобных инициатив сотни, blockchain медленно, но верно внедряется в нашу жизнь.

 

 

Технология блокчейн в России

РФ в этом вопросе в числе отстающих не числится. Об интересе к этой технологии можно судить и по тому, что законодательно ее не запрещают, и по росту числа юрлиц, связанных с ней. На ЕГРЮЛ по состоянию на 13.08.19 зарегистрировано 108 юридических лиц, связанных с блокчейном, это число постоянно растет.

 

Что касается конкретных проектов, выделить можно:

• 11.01.2018 – старт работы блокчейн-лаборатории, запущенной Сбербанком;
• в Москве Росреестр планирует начать переводить на blockchain регистрацию сделок с недвижимостью;
• в середине 2017 г. Альфа Банк в сотрудничестве с S7 Airlines запускает платформу для удобного бронирования и покупки билетов. Подключение к системе банка идет через blockchain платформу;
• Мастерчейн – с определенными допущениями можно считать российским блокчейном на базе блокчейна Эфириума. Развитием платформы занимались практически все крупные банки страны.

 

Это далеко не все проекты такого типа, но пока что ожидаемой революции не произошло. Свою роль сыграло окончание криптовалютного хайпа, сырость законодательства в этой сфере и недостатки самой технологии. Крупный бизнес с опаской воспринимает все новое.

 

 

Заключение

Если говорить простыми словами, технология блокчейн – это то, что может сделать жизнь человека в разы проще. Речь идет в первую очередь о покупках разных масштабов, юридически верном оформлении сделок, защите авторства и прав собственности со 100%-ной надежностью, снижении бюрократии. Из привычных схем исчезают посредники, что делает процесс более простым и дешевым.

Тормозит развитие блокчейна сырость технологии, пробелы в законодательстве, а иногда и нежелание переходить на что-то новое, если старые решения работают. Но развитие есть и уже в ближайшие годы может состояться рывок в применении blockchain технологии в мире, в том числе и в России.

Не знаете где торговать криптовалютой? Рейтинг криптобирж Вам в помощь

Объяснение блокчейна для веб-разработчиков / Habr

Предисловие переводчика

Предлагаю читателям Хабрахабра перевод статьи «The Blockchain Explained to Web Developers, Part 1: The Theory» за авторством Francois Zaninotto. Эту статью я нашел в блоге компании Marmelab. Статья представляет собой отличное введение в технологию блокчейн «с нуля», но может оказаться интересной и для тех, кто уже «в теме». Она касается не только того, как работает блокчейн, но и перспектив его развития, а также с чего начать, если вы хотите создать свой проект, использующий блокчейн.

Объяснение блокчейна для веб-разработчиков, Часть первая: Теория

Блокчейн – это новая популярная технология. Даже если вы не слышали о ней, вы, вероятнее всего, знаете о Bitcoin. Блокчейн — это одна из фундаментальных технологий на которых основан Bitcoin. Эксперты говорят, что блокчейн вызовет революцию схожую с той, которую некогда вызвал Интернет. Но что это на самом деле и как его можно использовать для создания приложений? Эта статья является первой в серии из трех, рассказывающей о феномене Блокчейна. Мы обсудим теорию, покажем фактический код и поделимся своим опытом, основанным на реальном проекте.

Для начала попытаемся понять что из себя представляет Блокчейн.

Что такое Блокчейн, Часть первая

Несмотря на то, что блокчейн создан для поддержки Bitcoin, идея блокчейна может быть определена независимо от экосистемы Биткоина. Литература обычно определяет блокчейн следующим образом:

Блокчейн – это журнал с фактами, реплицируемый на несколько компьютеров, объединенных в сеть равноправных узлов (P2P). Фактами может быть что угодно, от денежных операций и до подписания контента. Члены сети — анонимные лица, называемые узлами. Все коммуникации внутри сети используют криптографию, чтобы надежно идентифицировать отправителя и получателя. Когда узел хочет добавить факт в журнал, в сети формируется консенсус, чтобы определить, где этот факт должен появиться в журнале; этот консенсус называется блоком.

Я не знаю как у вас, но у меня после чтения этих определений все еще оставались проблемы с пониманием блокчейна. Давайте заглянем немного глубже.

Упорядочивание фактов

Децентрализованные сети с равноправными узлами не новы. Napster и BitTorrent — это P2P сети. Просто вместо обмена фильмами, участники сети блокчейна обмениваются фактами. Так в чем же реальная особенность блокчейна?

P2P-сетям, как и прочим распределенным системам, приходится решать очень сложную проблему информатики: разрешение конфликтов, или согласование. Реляционные базы данных предлагают ссылочную целостность, но такой особенности нет в распределенной системе. Если два несовместимых факта прибывают в одно и тоже время, система должна иметь правила для определения того, какой факт считать правильным.

Возьмем, к примеру, проблему двойного расходования: у Алисы есть 10$ и она отсылает их дважды Бобу и Чарли. Кто будет иметь 10$ в итоге? Для того чтобы ответить на этот вопрос, лучший способ это упорядочить факты. Если два несовместимых факта появятся в сети, то победит тот, который будет первый записан.

В P2P сетях, два факта отправленные примерно в одно время могут прибыть в разном порядке в удаленные узлы. Тогда как всей сети согласовать какой же факт пришел первым? Чтобы гарантировать целостность в P2P сети, вам нужен способ согласования порядка фактов. Вам нужна система консенсуса.

Алгоритмы консенсуса для распределенных систем это очень активное поле для исследований. Возможно, вы слышали о алгоритмах Paxos или Raft. Блокчейн реализует другой алгоритм, консенсус, основанный на доказательстве выполнения работы (proof-of-work), использующий блоки.

Блоки

Блоки – это хитрый трюк, чтобы упорядочить факты в сети с недоверенными узлами. Идея проста: факты группируются в блоки, и есть только одна цепочка блоков, реплицируемая по всей сети. Каждый блок ссылается на предыдущий. То есть, если факт F находится в блоке 21, и факт E в блоке 22, то факт E рассматривается всей сетью как следующий за фактом F. Перед добавлением к блоку, факты находятся на рассмотрении, т.е. не подтверждены.

Майнинг

Некоторые узлы в цепочке создают новые локальные блоки с неподтвержденными фактами. Они соревнуются, чтобы узнать, станет ли их локальный блок следующим блоком в цепи для всей сети, путем броска игральных костей. Если узел выбрасывает две шестерки, то он получает возможность опубликовать его локальный блок, и все факты в этом блоке становятся подтвержденными. Этот блок посылается всем узлам в сети. Все узлы проверяют, что блок правильный, добавляют его к их копии цепи и пытаются построить новый блок с новыми неподтвержденными фактами.

Но на самом деле узлы не просто бросают пару игральных костей. Задача, которую решают майнеры в блокчейне подразумевает бросок огромного количества игральных костей. По замыслу, обнаружение случайного ключа для проверки блока маловероятно. Это предотвращает мошенничество и делает сеть безопасной (до тех пор, пока злоумышленник не имеет контроль более чем над половиной узлов в сети). Как следствие, новые блоки будут публиковаться в цепь через фиксированный интервал времени. В Bitcoin блоки публикуются, в среднем, каждые 10 минут.

В Bitcoin, задача представляет из себя двойной SHA-256 хэш строки из непроверенных фактов, идентификатора предыдущего блока и случайной строки. Узел выигрывает, если его хэш содержит как минимум n ведущих нулей.

// проигрышный хэш для Bitcoin

787308540121f4afd2ff5179898934291105772495275df35f00cc5e44db42dd

// выигрышный хэш для Bitcoin, если n=10

00000000009f766c17c736169f79cb0c65dd6e07244e9468bc60cde9538b551e

Число n время от времени корректируется, чтобы сохранить длительность вычисления блока, несмотря на изменение количества узлов. Это число называется сложностью. Другие реализации блокчейна используют специальные методы хэширования, которые препятствуют использованию графических процессоров для вычислений (например, требуют передачи больших объемов памяти).

Процесс поиска блоков называется майнингом. Все дело в том, что так же как и добыча золота (прим. перев. Mining — добыча (англ.)), майнинг блоков приносит экономическое вознаграждение — некоторую форму денег. Вот почему людей, которые содержат узлы в блокчейне, называют майнерами.

Примечание: По умолчанию, узел не майнит – он просто получает блоки, которые майнят другие узлы. Это добровольный процесс — превращение узла в узел майнер.

Деньги и криптовалюты

Каждую секунду, каждый майнер тестирует тысячи случайных строк, чтобы сформировать новый блок. То есть работа майнера в блокчейне требует огромное количество компьютерных ресурсов (памяти и CPU). Вот почему вы должны платить, чтобы записывать факты в блокчейн. С другой стороны, чтение фактов бесплатно: вам достаточно запустить собственный узел и вы будете получать полную историю фактов созданную другими узлами. Итак, подведем итог:

• Чтение данных бесплатно
• За добавление фактов взимается небольшая комиссия
• Майнинг блока приносит деньги в размере комиссионных за все факты, входящие в блок

Речь здесь идет не о реальных деньгах. Как факт, каждый блокчейн имеет свою собственную (крипто-)валюту. Она называется bitcoin (BTC) в сети Bitcoin, ether (ETH) в сети Ethereum, и т.д. Чтобы совершить платеж в сети Bitcoin, вы должны заплатить небольшую комиссионные в bitcoin’ах – так же как вы должны были бы заплатить комиссионные банку. Однако, откуда взялись первые деньги?

Майнеры получают вознаграждение за поддержание работы и безопасности сети. Каждый раз, когда они успешно формируют блок, они получают фиксированное количество криптовалюты. В Bitcoin вознаграждение – 25 BTC за блок, в Ethereum– 5 ETH за блок. Таким образом, блокчейн сам генерирует свои собственные деньги.

Криптовалюты быстро стали конвертируемы в реальные деньги. Их номинальная стоимость определяется только спросом и предложением, поэтому криптовалюта — это объект спекуляции. К моменту написания статьи, процесс майнинга bitcoin все еще требовал меньше расходов на энергию и оборудование, чем деньги которые вы можете получить, продавая монеты, полученные за него. Вот почему люди добавляют новых майнеров каждый день, надеясь превратить электричество в деньги. Однако колебания в стоимости BTC делают майнинг все менее и менее выгодным.

Контракты

До сих пор, мы в основном говорили о блокчейне как о хранилище фактов, но он также может исполнять программы. Некоторые блокчейны позволяют каждому факту содержать мини программу. Такие программы реплицируются вместе с фактом, и каждый узел выполняет их, получая факт. В Bitcoin это используется для совершения транзакций с условиями, например: Боб получит 100 BTC от Алисы только если сегодня 29 февраля.

Другие блокчейны разрешают более сложные контракты. Например, в Ethereum каждый контракт несет в себе мини-базу данных и предоставляет методы для изменения ее данных. Поскольку контракты реплицируются по всем узлам, то и их базы данных тоже. Каждый раз, когда пользователь вызывает метод из контракта и, соответственно, изменяет данные, эта команда реплицируется и повторяется всей сетью. Это позволяет создать распределенный консенсус для выполнения обещаний.

Эта идея сопряжения блокчейна с реальным миром при помощи заранее запрограммированных условий и их передачи всем узлам называется умный контракт. Контракт — это обещание, которое стороны подписывают, чтобы закрепить его юридически. Умный контракт – это то же самое, только закрепление происходит «технически», а не «юридически». Благодаря этому отпадает необходимость в нотариусе или любом другом полномочном лице, признаваемом обеими сторонами.

Представьте, что вы хотите сдать ваш дом на неделю за 1000$ c 50%-ой предоплатой. Вы и арендующий подписываете контракт, вероятнее всего, написанный юристом. Вам также нужен банк для получения платежа. В начале недели вы просите о депозите в 5000$; арендующий предоставляет вам чек на него. В конце недели он отказывается заплатить оставшиеся 50%. Вы также узнаете, что он сломал окно, и чек с депозитом ведет на пустой счет. Теперь вам понадобится адвокат, чтобы передать ваш договор на аренду в суд.

Умные контракты в блокчейне позволяют вам обойтись без банка, юриста, адвоката и суда. Просто напишите программу, которая определяет, сколько денег должно быть передано в случае определенных условий:

• Две недели перед арендой: передача 500$ от арендующего к владельцу
• Отмена владельцем: передача 500$ от владельца к арендующему;
• Конец периода аренды: передача 500$ от арендующего к владельцу
• Доказательство механических повреждений после периода аренды: передача 5000$ от арендующего к владельцу

Добавьте этот умный контракт в блокчейн и больше никаких проблем. Ко времени указанному в контракте произойдет передача денег и, если владелец сможет представить доказательства механических повреждений, он автоматически получит 5000$ (и нет никакой нужды в депозите).

Вероятно, вы задаетесь вопросом, как получить доказательства механических повреждений. Здесь в дело вступает «интернет вещей» (IoT). Для взаимодействия с реальным миром блокчейну необходимы датчики и приводы. Блокчейн революция невозможна без IoT революции.

Такие приложения, опирающиеся на умные контракты, называются децентрализованными приложениями или DApps.

Умные контракты легко расширяются на умную собственность и многие другие умные вещи. Запомнить надо только одно: «умные» означает «нет посредников» или «исполняется технически». Блокчейн – это новый способ ведения бизнеса без посредников – также как продажа музыки в Интернете.

Что такое блокчейн. Часть вторая

Как мне кажется, лучший способ понять блокчейн – это взглянуть на него с разных сторон.

Что он делает? Блокчейн позволяет безопасно распространять и/или обрабатывать данные между несколькими лицами через недоверенную сеть. Данными может быть что угодно, но наиболее интересным вариантом данных является возможность передачи информации, которая требует наличия третьей доверенной стороны. Примерами такой информации являются деньги (требуют участия банка), права на собственность (требуют участия нотариуса), договор на заем и т.д. В сущности, блокчейн устраняет необходимость в участии третьего доверенного лица.

Как он работает? С технической точки зрения, блокчейн является новшеством, которое опирается на три понятия: P2P сети, асимметричная криптография и распределенный консенсус, основанный на решении математической задачи. Ни одна из этих идей не является новой сама по себе. Если вы не разбираетесь во всех, не беспокойтесь: немногие люди обладают необходимыми знаниями, чтобы разработать блокчейн (что является проблемой). Но отсутствие полного понимания блокчейна не мешает вам использовать его, так же как вы можете создавать веб-приложения, не зная о медленном старте TCP или центрах сертификации.

На что он похож? Блокчейн можно рассматривать как (слабо)синхронизированную базу данных реплицируемую столько же раз, сколько узлов в сети, или как суперкомпьютер, образованный комплексом всех CPU/GPU входящих в него узлов. Вы можете использовать этот суперкомпьютер для хранения и обработки данных, т.е. также как вы можете использовать удаленный API. Отличие только в том, что вам не нужно создавать бэкэнд, и вы можете быть уверены, что данные надежно защищены и обрабатываются в сети должным образом.

Практические следствия

Факты, хранящиеся в блокчейне, не могут быть утеряны. Они остаются там навсегда, реплицируясь на каждый узел. Даже более того, блокчейн не просто хранит конечное состояние, он хранит и все предыдущие состояния. Поэтому каждый может проверить правильность конечного состояния, пересчитывая факты с самого начала.

Фактам в блокчейне мы можем доверять, т.к. они технически подтверждаются консенсусом. Даже если в сети находятся злоумышленники, вы все равно можете доверять ее суждению в целом.

Помещение данных в блокчейн достаточно медленная операция, поскольку она требует достижения распределенного консенсуса.

Подсказка: Если у вас есть 20 свободных минут для более глубокого понимания, посмотрите это прекрасное вводное видео о Bitcoin, которое также объясняет, как работает блокчейн.

Почему это важно

«Блокчейн это самая потрясающая технология из тех, которые я когда либо видел.» Salim Ismail

«Самая интересная интеллектуальная разработка в Интернете за последние 5 лет.» Julian Assange

«Я думаю тот факт, что благодаря Bitcoin вселенной, алгоритм замещает функции [государства] … это действительно очень круто.» Al Gore

Эти умные люди увидели огромный потенциал в блокчейне. Потенциально блокчейн может заменить всех посредников, которые необходимы для установления доверительных связей. Давайте взглянем на несколько приложений которые построены на блокчейне и реализуют идеи отказа от посредника.

• Monegraph позволяет авторам закрепить права на свою работу и установить правила (и выплаты) за использования их работы.
• La Zooz это децентрализованный Uber. Предлагай свою машину, найди перевозчика без платы Uber’у.
• Augur – это онлайн букмекер. Делай ставки и получай выигрыш.
• Storj.io – это P2P хранилище данных. Сдавай свое неиспользуемое место на диске или найди самое дешевое онлайн хранилище.
• Muse – это распределенная, открытая и прозрачная база данных специально для музыкальной индустрии.
• Ripple позволяют проводить недорогие трансграничные платежи в банки

На сегодняшний день многие успешные интернет предприятия являются посредниками. Подумайте о Google: им удалось стать посредником между вами и всем интернетом. А Amazon? Они стали посредником между продавцами и покупателями любых типов товаров. Вот почему технология, которая позволяет устранить посредников может взорвать Интернет.

Получат ли выгоду пользователи, которым больше не понадобятся посредники для обмена товарами и услугами? Пока нельзя сказать точно. Интернет и ранее ориентировался на отсутствие посредников. Тем не менее, Google удалось построить свой рынок, будучи посредником. Вот почему крайне важно инвестировать в блокчейн быстро, потому что победители и проигравшие следующего десятилетия определяются прямо сейчас.

Вы не захотите создавать свой блокчейн

Технологии, на которых строится блокчейн, используют передовую криптографию, пользовательские сетевые протоколы и оптимизацию производительности. Все это слишком сложно, чтобы разрабатывать это каждый раз, когда проекту требуется блокчейн. К счастью, помимо Bitcoin, есть еще несколько реализаций блокчейна с открытым кодом. Вот самые передовые:

• Ethereum: платформа блокчейна с открытым исходным кодом от Ethereum Foundation
• Hyperledger: другая открытая реализация, только от Linux Foundation. Первая реализация была опубликована совсем недавно.
• Eris Industries: Инструменты, помогающие использовать Ethereum,Bitcoin или полностью независимые блокчейны, в основном для создания частных сетей. Их инструкции и руководства являются отличной отправной точкой для обзора блокчейна.

Сложность этих реализаций сильно различается. Если вам необходимо создать приложение прямо сейчас, мы советуем:

• Eris для небольших частных блокчейнов или для того, чтобы поиграться с технологией и общего ознакомления.
• Ethereum для крупных блокчейн проектов

Кроме того, Bitcoin это не лучший выбор для платформы разработки. Он был разработан для денежных транзакций и только, хотя вы и можете запрограммировать псевдо-умные контракты. В настоящее время сеть испытывает серьезный кризис роста, транзакции ждут в очереди до часа, чтобы быть помещенными в блок. Майнеры часто выбирают транзакции с наибольшими комиссионными, так что передача денег в Bitcoin становится дороже, чем в банке. Сообщество разработчиков находится на грани войны, и спекуляции с криптовалютой делают номинальную стоимость слишком изменчивой.

Цифры

Насколько велик блокчейн сегодня? Взглянем на некоторые цифры.

Bitcoin:

Ethereum:

Заключение

Технология блокчейна одновременно интригующая и захватывающая. Станет ли она революцией, которую предсказывают компьютерные гуру? Или это просто экономический пузырь опирающийся на непрактичные идеи? После изучения большого количества информации на эту тему мы все еще не можем сформировать окончательное мнение.

Когда мы сталкиваемся с неопределенностью, мы знаем отличный способ с ней разобраться: пробовать. Это как раз то, что мы решили делать. Читайте следующую статью в серии, чтобы увидеть, что мы узнали, создавая приложение работающее на блокчейне.

Послесловие переводчика

Перевод этой статьи и нескольких других источников я выполнял, чтобы разобраться, как же все-таки работает блокчейн. И этот цикл статей, пожалуй, лучшее, что я нашел в Интернете о блокчейне. Но все же, эта статья не дает ответ на очевидный вопрос: «Решение сложной математической задачи уменьшает вероятность одновременной публикации блоков, но что же произойдет, если все же несколько узлов решат ее одновременно?». Ответ прост: блокчейн разветвится, и поэтому для таких ситуаций в блокчейне существует специальное правило: «выбирать наиболее длинную ветвь». Есть вероятность того, что несколько узлов решат одну задачу одновременно, но вероятность того, что они сделают это два или более раз подряд сильно снижается, поэтому, рано или поздно, появится наиболее длинная ветвь, которая и будет помещена в блокчейн, т.е. блокчейн быстро стабилизируется. Более подробно об этом и влиянии ветвления на безопасность транзакций можно узнать из видео, которое уже предлагалось раньше.

что это такое и есть ли будущее у технологии Blockchain

Не в таком уж далеком прошлом большинство людей даже предположить не могли, что жизнь возможна без таких привычных и необходимых атрибутов, как нотариусы, банки, регуляторы, регистраторы и т. п. Ведь убери все это, и наступит хаос!

Но с появлением и популяризацией технологии blockchain стало приходить понимание того, что возможен другой формат обмена важной информацией, денежными средствами, документами – без посредников, напрямую между заинтересованными сторонами.

И все же, только немногие понимают настоящую суть и ценность этой технологии, и не без оснований считают ее величайшим прорывом. Большинство же относятся ко всему, связанному с данным вопросом, с определенной опаской и считает, что ни к чему, кроме криптовалют, блокчейн отношения не имеет, поэтому и интересоваться этой технологией нужно только поклонникам цифровых денег.

Так это или нет, и в чем же суть данной технологии, мы и будем рассматривать сегодня. И постараемся сделать это максимально понятно и доступно.

Для начала, объясним, что называется, «на пальцах»

Объяснение это, конечно же, не имеет никакого отношения к блокчейну, как таковому (его структуре и предназначению), но дает понятие об идее, заложенной в суть данного изобретения. Представьте себе, что вы завели дневник (или, например, картотеку), куда решили скрупулезно заносить каждое свое действие, сохраняя хронологию. Поспали – записали, пообедали в ресторане – отметили это событие в дневнике, указав название блюд и их стоимость, встретились с друзьями, посетили выставку, провели уборку квартиры – все в дневник, с подробностями.

Но при этом, вы еще хотите сохранить свои записи в секрете и обезопасить их от изменений, которые могли бы внести посторонние люди. Значит, вам нужно их зашифровать, причем качественно и надежно, чтобы ваш шифр не был взломан.

И, наконец, нужно обеспечить своему дневнику сохранность, а то мало ли что может случиться – его могут украсть, вы можете его потерять, он может сгореть при пожаре и т. д. Чтобы не утратить вместе с дневником всю важную для вас информацию, вы делаете много-много копий и раздаете на хранение всем друзьям и знакомым. Причем, когда вы вносите в свой экземпляр новые данные, они автоматически появляются и в копиях.

Вот такая схема. Конечно, вряд ли кто-то в здравом уме станет настолько подробно фиксировать каждый свой шаг, да еще шифровать эту информацию и хранить в сотнях копий, но если речь пойдет о важных конфиденциальных данных или неких финансовых взаимоотношениях, то почему бы и нет? Естественно, здесь речь пойдет уже не о дневнике и его бумажных «двойниках», розданных родным и друзьям, а о технологическом решении, способном обеспечить и секретность, и сохранность, и невозможность вмешательства третьих лиц. А именно этими качествами и отличается bloclchain-технология, о которой мы продолжим говорить уже в более серьезном ключе.

Блокчейн – что это и как это работает?

Для начала нужно осознать, что это не что иное, как технология или инструмент, на базе которой (или при помощи которого) создаются какие-то полезные «вещи». На данный момент широкой публике из этих «вещей» наиболее близко знакомы криптовалюты (в частности, Биткоин), поэтому, наверное, многие и считают, что блокчейн и цифровые деньги это, в принципе, одно и то же.

Но это не совсем так, вернее, совсем не так. Просто в основу цифровой валюты (Bitcoin, например) заложена рассматриваемая нами технология. И именно в этом варианте очень хорошо видны все ее преимущества, такие как конфиденциальность, безопасность, защищенность от постороннего доступа, прозрачность и т. п. Но вы не можете не понимать, что такие критерии очень важны не только в денежных вопросах, но и во многих других сферах человеческой жизнедеятельности, например, для обеспечения прозрачности выборного процесса или для сохранности и защищенности важной информации. Да мало ли еще для чего.

Если вы все еще не можете объединить в своем сознании крипто деньги и выборы, то просто забудьте (на время) про криптовалюту, и отнеситесь к blockchain просто, как к распределенной и очень хорошо защищенной от взлома базе данных (любых данных), чем он, по сути, и является. А такая база, согласитесь, может пригодиться в очень разных сферах.

Как это работает?

Будем, как и положено, двигаться от более простого к более сложному. Потому что объяснить, что собой представляет рассматриваемая технология, было куда проще, чем, не злоупотребляя специальными терминами и понятиями, рассказать о том, как она работает. Ну, попробуем:

1. Общее понятие. Итак, мы с вами пришли к выводу, что блокчейн это база данных. Состоит она из множества блоков (blockchain – цепочка блоков), одновременно сохраняется на тысячах компьютеров и характеризуется такими особенностями, как децентрализованность, распределенность, прозрачность, защищенность от постороннего вмешательства, конфиденциальность и невозможность изменить записанную информацию. Устройства, на которых хранится информация, не имеют подключения к единому серверу.

Блоки представляют собой список упорядоченных записей, их количество постоянно растет. То есть появляются новые блоки, содержащие ссылки на предыдущие и временные метки. Шифрование данных обеспечивает доступ к изменению информации только непосредственно владельцу, то есть человеку, имеющему закрытый ключ, а также за счет шифрования решается вопрос синхронизации копий цепи у всех ее участников.

Попробуем объяснить на примере из жизни. Допустим, мы имеем дело с историей болезни, естественно с ее цифровым вариантом. Любую запись в такой истории можно считать звеном (блоком) блокчейн-цепи, она имеет временную метку, то есть отмечено, какого числа и в какое время она была сделана. Понятно, что корректировать записанное в истории категорически запрещается, поскольку это может исказить картину болезни и привести к неправильному лечению. Другими словами, нельзя допустить, чтобы кто-либо мог вносить в документ какие-то изменения по своему усмотрению, возможно, с целью навредить больному. Поэтому единственные люди, имеющие доступ к этому документу, это лечащий врач и пациент, каждый из которых имеет свой секретный ключ. Если в этом возникнет необходимость, то доступ, конечно, может быть открыт и другим людям (например, какому-нибудь узкому специалисту, приглашенному для консультации), но это возможно лишь при передаче этим людям ключа одним из владельцев.

2. Децентрализация и распределение данных. В нашей жизни много значимой информации, которая находится где-то на хранении. Женились вы, купили машину или дом, родились у вас дети – обо всех этих событиях есть записи на сервере какого-то государственного или частного учреждения. Хранятся они централизовано. А нет такой централизованной базы, которую нельзя было бы взломать, чтобы внести в данные изменения.

В blockchain подход принципиально другой. Информация хранится не в одном определенном месте, а распределена по огромному количеству компьютеров, расположенных в самых разных уголках планеты. Система существует, пока хоть один из этих компов работает, а вариант, когда все они одновременно вышли из строя, согласитесь, выглядит почти нереальным.

3. Безопасность. За безопасность можно не беспокоиться. Во-первых, в отличие от централизованного хранения, здесь нужно взломать все компьютеры сети, чтобы произвести изменения, а для этого нужны такие вычислительные мощности, что «овчинка» себя явно не окупит. А, во-вторых, на пути фальсификаторов есть еще одно серьезное препятствие в виде шифра и цифровой подписи, в которой используются открытый и закрытый (секретный) ключи.
4. Открытость и анонимность. С одной стороны, база открыта всем желающим, и каждый может ознакомиться с содержимым блоков. К примеру, узнать, что был осуществлен перевод на сумму в 100 тысяч долларов. Но вот узнать, кто именно перевел эту сумму и кому она адресована – нельзя, это конфиденциальная информация, раскрыть которую могут только сами участники обмена.

Плюсы и минусы технологии

Блокчейн-технология, конечно, не совершенна, она имеет свои достоинства и недостатки, с которыми мы вас сейчас и познакомим.

Плюсы:

1. Система децентрализована, то есть не привязана к единому центральному серверу. Все данные распределены среди пользователей-участников, что делает ее взлом практически невозможным. Если хакеру даже удастся внести изменения в одну или несколько копий, то остальные ее, в любом случае, отвергнут. А «ломать» больше половины участников сети вряд ли под силу самому крутому взломщику.
2. Каждый пользователь имеет полноценную зашифрованную копию базы данных. Для достижения консенсуса копии синхронизируются.
3. Благодаря полной прозрачности системы, информация о проведенных транзакциях доступна всем желающим.
4. База на основе блокчейн-технологии пополняется информацией в виде новых блоков, но добавляются они только при согласии всех участников.

Минусы:

1. Здесь главная проблема – масштабируемость. Количество транзакций, обеспечиваемое blockchain за секунду, на сегодня очень мало по сравнению с теми же платежными системами. И база с каждым днем «весит» все больше. Эти проблемы решаются, вернее, предпринимаются попытки их решить, но пока особенных успехов нет.
2. Еще один минус, это возможность «атаки 51%» (сосредоточение более половины вычислительных мощностей, условно говоря, в одних руках). Но этот «минус», скорее, из области невероятного – слишком уж огромные ресурсы нужно задействовать для осуществления такого предприятия.

Почему blockchain-технология так важна?

Поделиться информацией сейчас не проблема, интерактивная интернет-платформа открывает для этого широкие возможности, и вы легко можете мгновенно передать свои мысли и чувства друзьям, живущим на другом конце света. А вот с материальными ценностями (деньгами) ситуация другая. Конечно, систем перевода денег в сети предостаточно, и появились они давным-давно. Но использовать их можно лишь путем интеграции с кредиткой или вашим счетом в банке, то есть опять-таки прибегая к услугам централизованной финансовой системы в лице банков.

Рассматриваемая нами технология позволяет это посредническое звено исключить из цепочки. Ведь здесь можно и зарегистрировать сделку, и заключить контракт, и заверить подлинность того или иного лица. Если на эти «рельсы» перевести, хотя бы, какую-то часть наиболее крупного по капитализации рынка финуслуг, то эффективность этих самых услуг возрастет многократно, хотя, не спорим, многие связи в этой сфере будут разорваны.

Очень заманчивые перспективы, выходящие за рамки финансовой темы, обещает заключение контрактов на базе блокчейна. Ведь в блоках может храниться любая цифровая информация, в том числе и компьютерные коды, что позволяет разрабатывать так называемые «умные» контракты. Например, код получает необходимую информацию из внешних источников (это может быть все что угодно, от прогноза погоды до цен на акции) и составляет договор, регистрация которого будет автоматической в случае выполнения оговоренных условий. Сфера применения таких «умных» контрактов (смарт-контрактов), практически, неограниченна.

Вернемся, хотя бы, к нашему медицинскому примеру. Ведь владелец закрытого ключа может передать его не человеку, а какому-то медицинскому аппарату, например, тому, что отслеживает показатели содержания сахара в крови больного. Этот аппарат, отслеживая соответствующие параметры, может передавать их другому устройству, отвечающему за введение инсулина. И как только возникнет необходимость, исходя из запрограммированных условий, пациенту будет введено лекарство, чтобы нормализовать уровень сахара.

Можно использовать такой подход и для предотвращения фальсификаций во время голосования, и для защиты интеллектуальной собственности, и в нотариальном деле, и в логистике, и много где еще.

Сейчас уже вовсю проводятся эксперименты с внедрением данной технологии в самые разные области нашей жизни. Нельзя сказать, что все так уж безоблачно в этом деле, но в силу своих очевидных преимуществ технология блокчейн просто не может не быть востребованной, а значит, ее время стремительно приближается.

Читайте также: Биржи криптовалют: полезные советы при выборе подходящей площадки в 2018 году

Что мешает широкому внедрению blockchain?

Есть несколько препятствий, тормозящих этот процесс:

1. Во-первых, это необходимость постоянно поддерживать надлежащий (а значит, очень высокий) уровень безопасности системы, для чего необходимы постоянные сложные вычисления в больших объемах. Чтобы их осуществлять, нужно обеспечить наличие огромной ресурсной базы. В случае с BTC проблема была решена привлечением ресурсов пользователей за определенные комиссионные отчисления.
2. Второй момент заключается в том, что ресурсы должны быть распределены и ни в коем случае не должны попадать под управление какого-то единого центра или группы, так как в противном случае они могут быть использованы этой группой в своих, не факт, что хороших, целях.
3. И третий фактор противодействия – банальные «палки в колеса» со стороны тех, кто на внедрении прозрачной и децентрализованной технологии теряет заработок или возможность влиять на события не совсем честными способами.

А что же на просторах СНГ?

Некоторые подвижки в плане внедрения данной технологии в странах бывшего союза есть. Например, Украина начала с перевода на блокчейн части Государственного земельного кадастра, а именно той части системы, которая отвечает за проверку выписки. Но это только начало. В дальнейшем планируется еще несколько этапов блокчейнизации – сначала на распределенный реестр будет переведена вся база данных кадастра, а потом будет внедряться хеширование всех производимых операций. Есть планы и в отношении Госреестра прав на недвижимость.

В Российской Федерации блокчейнизироваться собираются в следующем году (2019), подготовив предварительно нормативно-правовую «подушку». На текущий же момент есть попытки окунуться в тему, получившие воплощение в виде платформы «Мастерчейн» (совместная разработка Центробанка и ряда крупных банков страны), а также «Активного гражданина» – это изобретение московских властей, представляющее собой платформу для голосования по поводу тех или иных инициатив по улучшению жизни в столичном граде, где свою точку зрения может оставить любой москвич.

что за технология простыми словами

1.

Что такое BlockChain

Впервые теорию системы Блокчейн предложил в 2008 году некий Сатоси Накамото. Удалось ее реализовать в 2009 году, взяв как основу для криптовалюты Биткоин, о которой мы писали в этой статье.

BlockChain в данной цифровой валюте играет роль общего независимого реестра для проведения транзакций между пользователями. Именно эта технология и позволила прославиться Биткоину по всему миру как революционной цифровой монете, которая, по сути, решала много проблем, связанных с использованием фиатных денег и услугами таких коммерческих организаций, как банки.

Что же из себя представляет Блокчейн?

Блокчейн (подробнее вы можете прочитать в Википедии) – это распределенная база данных, в которой устройства, хранящие всю информацию сети, не подключены к единому серверу.

Строение базы данных состоит из специализированной упорядоченной информации, которую называют блоками. Каждый блок, в свою очередь, имеет свой персональный номер, метку времени и ссылку на предыдущий блок. Именно за счет такого строения системы и гарантируется вся надежность сети.

Безопасность обеспечивается через децентрализованный сервер, предоставляющий одноранговые соединения, который специально проставляет отметки времени для всех блоков и транзакций. В итоге мы получаем независимую базу данных, которая работает в автономном режиме без какого-либо единого центра.

Пользователи могут активно изменять или вносить какие-либо данные в эту сеть, но лишь в те части цепочки блоки, к которым у них есть персональный доступ. Доступ же определяется наличием закрытого ключа, без которого запись в файл не представляется возможной. Причем нужно обязательно сказать, что Блокчейн обеспечивает полную синхронизацию всех копий системы, распределенных между каждым ее пользователем. Таким вот образом происходит шифрование сети, обеспечивающее надежность BlockChain и его децентрализацию.

2.

Принцип работы Блокчейн

Принцип работы Блокчейн довольно прост. Используя данную систему, каждый человек в любой точке мира может отправить информацию в общую базу данных, и каждый последующий пользователь сети может без проблем подключиться к ней, узнав об этой информации.

Цепочки соединенных блоков в единое целое позволят, в свою очередь, каждому пользователю отправлять в сеть какие-либо цифровые ценности. Однако, чтобы получить к ним доступ, у участника сети должен быть свой персональный закрытый ключ, созданный специальным криптографическим методом. В этом случае у него будет полноправный доступ к тем бокам, которыми он «владеет».

Сеть дает каждому пользователю персональную информацию в виде закрытого ключа. При его использовании система идентифицирует вашу личность и предоставляет вам доступ к определенной части блока единой цепи. Если же вы передаете данную приватную информацию какому-либо стороннему лицу, то он без каких-либо трудностей получит доступ к вашему аккаунту и всем ценным данным, которые на нем хранятся.

Если аккаунт в сети Блокчейн попытаются взломать, не предъявив верный ключ шифрования, то система откажет пользователю в доступе. Так, Блокчейн может правильно функционировать и определять подлинную личность человека на владение приватной информации в данной сети.

Рекомендуем! Мы писали в предыдущей статье о том, где найти Airdrop раздачи для бесплатного получения криптовалюты с помощью социальных сетей и мессенджеров. Информация будет полезна для начинающих пользователей криптовалют и технологии BlockChain.

3.

Распределенная база данных

У многих может возникнуть вопрос: «А что же такое распределенная база данных Блокчейн?».

Информация, хранящаяся в системе Блокчейн, продублирована множество раз и распределена между каждым участником системы, которые находятся в разных точках мира. Тем самым создается общая и постоянно обновляющаяся система, доступ к которой есть у каждого желающего человека.

Несмотря на такую открытость сети ее невозможно никак взломать или изменить, так как сеть синхронизируется между собой каждые несколько минут и сверяется с миллионами других заранее записанных копий.

4.

Как проходят транзакции в сети

Блокчейн как децентрализованный и надежно защищенный цифровой реестр общего доступа позволяет вести транзакции в публичной или закрытой одноранговой сети.

1. Распределенный между тысячами узлов реестр непрерывно и безошибочно записывает в свою базу данных все транзакции в виде специальных инфоблоков.
2. Все утвержденные блоки сливаются в Блокчейне в цепочку, отсюда данная технология и получила свое название (англ. block chain — цепочка блоков).
3. При проведении транзакций узлы блоков используют специальный протокол консенсуса для согласования всех проведенных ранее финансовых операций. Узлы задействуют криптографические алгоритмы хеширования и специальные электронные подписи для обеспечения правильного функционирования сети.

Протокол консенсуса гарантирует, что все распределенные реестры будут являться точными копиями системы, что, в свою очередь, снижает риск взлома BlockChain.

Криптографические алгоритмы хеширования обеспечивают дополнительную надежность системы, так как любое изменение входных данных повлечет за собой изменение хеша в результате расчетов, что сразу же укажет на вероятную подмену входной информации.

А электронные подписи дают сети определить, кто провел ту или иную транзакцию – настоящий владелец, который владеет закрытым ключом, или же мошенник.

В итоге взаимодействия всех составляющих системы мы получаем технологию Блокчейн, которая записывает хронологический порядок транзакций, синхронизируя их со всеми узлами сети, признавшими действительность операций посредством выбранного консенсуса. Здесь каждый участник равен между собой и может спокойно проводить честные, не подлежащие обмену транзакции.

5.

Преимущества Блокчейн

Доверительный обмен между пользователями

В данной системе пользователи могут совершать безопасные сделки между собой, не боясь какого-либо обмана. Здесь процесс обмена контролирует автономная децентрализованная система, которая основана на технологии смарт-контрактов.

Прозрачность системы

Сеть всегда записывает всю информацию в общую базу данных, создавая синхронизирующиеся распределенные ее копии. При желании каждый пользователь может легко просмотреть какие-либо данные о проведенной ранее транзакции, изучив все подробности. Вдобавок эти данные никак нельзя удалить или скрыть, они будут сохранены в Блокчейне навсегда.

Надежность

Блокчейн не имеет своего какого-то централизованного сервиса, который может управлять всей сетью. Система распределена по всему миру между миллионами пользователей, именно поэтому взломать BlockChain не представляется возможным. С 2009 года и по нынешний день еще никому не удавалось взломать его, изменить или подчинить себе.

Быстрые транзакции

В сети Блокчейн транзакции могут проходить всего лишь от нескольких секунд до нескольких минут, что намного быстрее, чем в каких-либо банках и других организациях.

Дешевые транзакции

Стоимость комиссий за перевод средств – это самая неприятная проблема, с которой приходится сталкиваться человеку, использующего услуги банка. Блокчейн же поможет сократить подобные издержки до минимума, сделав комиссии очень низкими либо вообще бесплатными.

Важно знать, криптовалюты каких бирж стоит покупать для выгодного инвестирования. По этой ссылке мы подробно рассказывали о токенах таких бирж как – Binance, Kucoin, Huobi.

6.

Сферы применения

Система Блокчейн, представляющая децентрализованную технологию с распределенной базой данных по всему миру, может использоваться в очень многих сферах человечества. Основная область, в которой сейчас задействуется BlockChain – это, конечно же, финансовая ниша. Именно поэтому сейчас так много создается криптовалют, ICO проектов и т. д.

Однако постоянные разработки по внедрению Блокчейн в другие сферы также ведутся многими корпорациями по всему миру. Вот основное направления, в которые ближайшее время придет революция в виде этой технологии.

Защита авторских прав

Художники и писатели чаще всего сталкиваются с проблемой воровства или копирования своих материалов, которые потом распространяются бесплатно по всему интернету. Система поможет легко решить эту проблему. С помощью данной технологии можно будет создать специальный ID автора и цифровой сертификат подлинности, позволяющий легко распознать того или иного автора произведения.

Электронное голосование

На данное время голосование в каком-либо мероприятии происходит с большой вероятностью обмана, где руководство подменяет настоящее количество голосов. Система поможет упростить данный процесс, сделав любые выборы честным мероприятием, где каждый человек может повлиять на его исход. Подобные платформы на Блокчейн позволят на 100% убедиться в честности и точности подсчета голосов.

Интернет-вещей

Сфера интернета вещей – это одна из самых популярных и быстро развивающихся ниш на 2018 год. Однако с ней еще довольно много проблем, которые очень сложно осуществить. Система Блокчейн поможет значительно ускорить ее развитие.

К примеру, компания Filament построила первый на цифровом рынке децентрализованный стек для интернета вещей, который позволит получить гарантированную связь между умными устройствами без каких-либо проблем и дополнительных затрат.

Рынок труда

Данная ниша всегда будет актуальна среди людей, но и здесь есть свои проблемы. Одна из них – найти качественного работника, соответствующего всем требованиям работодателя. И здесь система BlockChain также сможет очень сильно помочь.

Уже сейчас создается множество платформ, которые позволят работодателям использовать систему распределенного реестра для проверки информации об образовании, аккредитации, наградах, дипломах, трудового стажа, прошлых карьерных достижений человека и т. д.

Создаются бесплатные платформы, где соискатели рабочих мест и работодатели смогут без каких-либо проблем находить друг друга и составлять цифровой договор, основанный на технологии смарт-контрактов.

Можно привести еще много ниш, куда можно внедрить технологию Блокчейн и использовать ее для развития инфраструктур компаний, улучшая их эффективность, снижая издержки и упрощая некоторую простую работу.

7.

Отношение государств мира к BlockChain

Практически в каждой стране горячо обсуждается любая тема, которая, так или иначе, касается технологии Блокчейн. Некоторые пытаются запретить криптовалюты, считая их пародией на фиатные деньги, которая ничем не обеспечена и используется как основное платежное средство для торговли на черном рынке.

Другие всеми силами пытаются внедрить Блокчейн в какие-либо сферы своего государства, тратя огромные бюджеты на разработки в этой сфере. В основном данная технология будет использоваться в финансовой сфере, а также для создания международных баз данных, которые позволят в считаные секунды получить о том или ином человеке все информацию с самого начала его рождения.

В любом случае сейчас большая часть государств открыто признает BlockChain революционной технологией, которая обязательно должна быть использована во многих сферах правительства. И это лишний раз доказывает, что Блокчейн – это не просто пустышка, которую можно оставить без внимания, а действительно стоящая разработка, заслужившая внимание всего мира.

Перспективы и заключение

Уже сейчас можно смело сказать, что технология Блокчейн – это наше будущее. Данная система имеет огромные перспективы и незаурядные преимущества, которые обязательно будут использоваться повсеместно.

Некоторые до сих пор не понимают этого, предпочитая сторониться данной разработки. Но есть и те, кто уже сейчас старается использовать по максимуму Блокчейн в своих компаниях. И скорее всего, именно те, кто верит в эту технологию, смогут занять лидирующие места на рынке, подавив большую часть консервативных конкурентов, отказывающихся от технологии будущего.

Главные причины, почему BlockChain будет очень актуален – это децентрализация, надежность, повышенная безопасность, доступность и открытость. Все это в совокупности поможет значительно улучшить уровень жизни на земле, приведя нас в итоге в цифровое будущее.

Шесть мифов о блокчейне и Биткойне, или Почему это не такая уж эффективная технология

Автор статьи — Алексей Маланов, эксперт отдела развития антивирусных технологий «Лаборатории Касперского»

Неоднократно слышал мнение о том, что блокчейн — это очень круто, это прорыв, за ним будущее. Спешу вас разочаровать, если вы вдруг поверили в это.

Уточнение: в этом посте мы поговорим о том варианте реализации технологии блокчейн, который используется в криптовалюте Биткойн. Существуют другие применения и реализации блокчейна, в некоторых из них устранены какие-либо недостатки «блокчейна классического», но обычно они построены на одинаковых принципах.

О Биткойне в целом

Саму по себе технологию Биткойн я считаю революционной. К сожалению, используется Биткойн слишком часто для криминальных целей, и мне, как специалисту по информационной безопасности, это совсем не нравится. Но если говорить о технологиях, то прорыв налицо.

Все составные части протокола Биткойн и идеи, заложенные в нем, в общем-то, были известны и до 2009 года, но вот слепить все вместе и заставить это работать удалось именно авторам Биткойна и именно в 2009-м. За почти 9 лет в реализации была найдена лишь одна критическая уязвимость: на одном счету злоумышленник получил 92 млрд биткойнов, исправление потребовало отката всей финансовой истории на сутки. Тем не менее всего одна уязвимость за такой срок — это достойный результат, снимаю шляпу.

У авторов Биткойна была задача: заставить это как-то работать при условии, что центра нет и что никто никому не доверяет. Авторы задачу выполнили, электронные деньги функционируют. Но те решения, которые они приняли, чудовищны по своей неэффективности.

Сразу оговорюсь, что цель этого поста — вовсе не дискредитация блокчейна. Это полезная технология, которая уже находит и еще обязательно найдет много замечательных применений. Несмотря на свои недостатки, она имеет и уникальные преимущества. Однако в погоне за сенсационностью и революционностью многие концентрируются на плюсах технологии и зачастую забывают трезво оценивать реальное положение дел, игнорируя минусы. Поэтому я считаю полезным для разнообразия рассмотреть именно недостатки.

Пример книги, в которой автор возлагает на блокчейн большие надежды. Далее по тексту будут цитаты из этой книги

Миф 1: Блокчейн — это гигантский распределенный компьютер

Цитата №1: «Блокчейн может стать «бритвой Оккама», наиболее эффективным, прямым и естественным средством координации всей человеческой и машинной деятельности, соответствующим естественному стремлению к равновесию”.

Если вы не вникали в принципы работы блокчейна, а только слышали отзывы об этой технологии, у вас могло сложилось впечатление, что блокчейн — это некий распределенный компьютер, выполняющий, соответственно, распределенные вычисления. Мол, узлы по всему миру собирают по крупицам нечто большее.

Такое представление в корне ошибочно. В действительности, все узлы, обслуживающие блокчейн, делают ровно одно и то же. Миллионы компьютеров:

1. Проверяют одни и те же транзакции по одним и тем же правилам. Производят идентичную работу.
2. Записывают в блокчейн (если повезло и дали возможность записать) одно и то же.
3. Хранят всю историю за все время, одинаковую, одну на всех.

Никакого распараллеливания, никакой синергии, никакой взаимопомощи. Только дублирование, причем сразу миллионократное. О том, зачем это нужно, мы поговорим ниже, но эффективности, как видите, никакой. Скорее наоборот.

Миф 2: Блокчейн вечен. Все, что в него записано, останется навсегда

Цитата №2: „В условиях распространения децентрализованных приложений, организаций, корпораций и обществ может появиться много новых видов непредсказуемого и сложного поведения, напоминающего искусственный интеллект (ИИ)”.

Да, действительно, как мы выяснили, каждый полноценный клиент сети хранит всю историю всех транзакций, и уже набежало более 100 гигабайт данных. Это полный объем диска дешевенького ноутбука или самого современного смартфона. И чем больше транзакций в сети Биткойн совершается, тем быстрее растет объем. Большая часть появилась за последние пару лет.

Рост объема блокчейна. Источник

И Биткойну еще повезло — у его конкурента, сети Ethereum, всего за два года после запуска и полгода активного использования в блокчейне уже набежало 200 гигабайт. Так что в текущих реалиях вечность блокчейна ограничена десятком лет — рост вместимости жестких дисков определенно не поспевает за ростом объема блокчейна.

Но помимо того, что это надо хранить, это надо еще и скачать. Каждый, кто пробовал пользоваться полноценным локальным кошельком для какой-нибудь криптовалюты, с изумлением обнаруживал, что он не может совершать и принимать платежи, пока не скачается и не проверится весь указанный объем. Вам повезет, если этот процесс займет всего пару дней.

Вы спросите, а нельзя ли не хранить это все, раз уж это одно и то же, на каждом узле сети? Можно, но тогда, во-первых, это будет уже не одноранговый блокчейн, а традиционная клиент-серверная архитектура. А во-вторых, тогда клиенты будут вынуждены доверять серверам. То есть идея «не доверять никому», ради которой, в том числе, блокчейн и был придуман, в этом случае пропадает.

Уже давно пользователи Биткойна делятся на энтузиастов, которые «мучаются» и качают все, и на обычных людей, которые пользуются онлайн кошельками, доверяют серверу и которым, в общем-то, все равно, как оно там работает.

Миф 3: Блокчейн эффективен и масштабируем, обычные деньги отомрут

Цитата №3: “Комбинация «блокчейн-технология + персональный коннектом организма» позволит кодировать и делать доступными в стандартизированном сжатом формате все мысли человека. Данные можно будет захватывать путем сканирования коры головного мозга, ЭЭГ, интерфейсов мозг-компьютер, когнитивных нанороботов и т. д. Мышление можно будет представить в виде цепочек блоков, записав в них практически весь субъективный опыт человека и, возможно, даже его сознание. После записи в блокчейн различные составляющие воспоминаний можно будет администрировать и передавать – например, для восстановления памяти в случае болезней, сопровождающихся амнезией”.

Если каждый узел сети делает одно и то же, то очевидно, что пропускная способность всей сети равна пропускной способности одного узла сети. И знаете, чему именно она равна? Биткойн может обработать максимум 7 транзакций в секунду — на всех.

Кроме того, в Биткойн-блокчейн транзакции записываются лишь раз в 10 минут. А после появления записи для надежности принято подождать еще 50 минут, потому что записи регулярно самопроизвольно откатываются. А теперь представьте, что вам надо купить за биткойны жвачку. Всего-то часок постоите в магазине, подумаешь.

В рамках целого мира это смешно уже сейчас, когда Биткойном пользуется едва ли каждый тысячный житель на Земле. А при такой скорости проведения транзакций существенно увеличить число активных пользователей и не получится. Для сравнения: Visa обрабатывает тысячи операций в секунду, а при необходимости легко увеличит мощности, ведь классические банковские технологии как раз масштабируемы.

Даже если обычные деньги и отомрут, то явно не потому, что их вытеснят блокчейн-решения.

Миф 4: Майнеры обеспечивают безопасность сети

Цитата №4: „Автономные предприятия в облаке, действующие на базе блокчейна и работающие на основе умных контрактов, могли бы заключать электронные договоры с соответствующими организациями, например, с правительствами, чтобы самостоятельно регистрироваться под любой юрисдикцией, под которой они хотят работать”.

Вы наверняка слышали о майнерах, о гигантских майнинг-фермах, которые строят рядом с электростанциями. Что они делают? Они 10 минут впустую жгут электричество, «трясут» блоки, пока те не станут «красивыми» и их можно будет включить в блокчейн (о том, что такое «красивые» блоки и зачем их «трясти», мы рассказывали в предыдущем посте). Это нужно для того, чтобы переписывание финансовой истории занимало столько же времени, сколько и ее написание (при условии, что у вас такая же суммарная мощность).

Электричества тратится столько же, сколько потребляет город на 100 000 жителей. Но добавьте сюда еще и дорогое оборудование, которое подходит исключительно для того, чтобы майнить. Принцип майнинга (так называемый proof-of-work) тождественен понятию «сжигать ресурсы человечества».

Блокчейн-оптимисты любят говорить, что майнеры не просто делают бесполезную работу, а обеспечивают стабильность и безопасность сети Биткойн. Это правда, вот только проблема в том, что майнеры защищают Биткойн от других майнеров.

Если бы майнеров было в тысячу раз меньше и сжигалось бы в тысячу раз меньше электричества, то Биткойн функционировал бы ничуть не хуже — тот же один блок раз в 10 минут, то же самое количество транзакций, та же скорость.

Применительно к блокчейн-решениям существует риск «атаки 51%». Суть атаки в том, что, если кто-то контролирует больше половины всех майнинг-мощностей, он может скрытно ото всех писать альтернативную финансовую историю, в которой он свои деньги никому не передавал. А потом показать всем свою версию — и именно она станет реальностью. Тем самым он получает возможность тратить свои деньги несколько раз. Традиционные же платежные системы такой атаке не подвержены.

Выходит так, что Биткойн стал заложником собственной идеологии. «Лишние» майнеры не могут перестать майнить, потому что тогда резко увеличится вероятность, что кто-то один будет контролировать больше половины оставшейся мощности. Пока майнить выгодно, сеть стабильна, но, если ситуация изменится (например потому, что электричество подорожает), сеть может столкнуться с массовыми «двойными тратами».

Миф 5: Блокчейн децентрализован и поэтому нерушим

Цитата №5: “Для того чтобы стать полноценной организацией, децентрализованное приложение должно содержать более сложную функциональность, например, конституцию”.
Вам возможно кажется, что, раз уж блокчейн хранится на каждом узле сети, то спецслужбы не смогут закрыть Биткойн, если захотят, потому что у него нет какого-то центрального сервера или чего-то типа того — не к кому прийти закрывать. Но это иллюзия.

В действительности все «независимые» майнеры объединены в пулы (по сути, картели). Им приходится объединяться, потому что лучше иметь стабильный, но маленький доход, чем огромный, но раз в 1000 лет.

Распределение мощностей Биткойн по пулам. Источник

Как видите на диаграмме, крупных пулов порядка 20, а всего 4 из них контролируют более 50% всей мощности. Достаточно постучаться в четыре двери и получить доступ к четырем управляющим компьютерам, чтобы у вас в сети Биткойн появилась возможность тратить одни и те же биткойны более одного раза. А такая возможность, как вы понимаете, несколько обесценит биткойн. И эта задача вполне осуществима.

Распределение майнинга по странам. Источник

Но угроза еще реальнее. Большинство пулов вместе с их вычислительными мощностями находятся в одной стране, что упрощает потенциальный захват контроля над Биткойном.

Миф 6: Анонимность и открытость блокчейна — это хорошо

Цитата №6: „В эпоху блокчейна традиционное «правительство 1.0» во многом становится устаревшей моделью и появляются возможности для перехода от доставшихся нам по наследству структур к более персонализированным формам правления”.

Блокчейн открыт, все всё видят. Так что в Биткойне нет анонимности, у него «псевдонимность». Например, если злоумышленник требует выкуп на кошелек, то все понимают, что кошелек принадлежит плохому парню. А поскольку за транзакциями с этого кошелька может следить кто угодно, то воспользоваться полученными биткойнами мошеннику так просто не удастся, ведь стоит где-то раскрыть личность, как его тут же посадят. Почти на всех биржах для обмена на обычные деньги необходимо пройти идентификацию.

Поэтому злоумышленники пользуются так называемым «миксером». Миксер смешивает грязные деньги с большим количеством чистых, и тем самым «отмывает» их. Злоумышленник платит за это большую комиссию и сильно рискует, ведь миксер либо сам анонимный (и может сбежать с деньгами), либо уже под контролем кого-то влиятельного (и может сдать властям).

Но оставим проблемы преступников, чем же псевдонимность плоха для честных пользователей? Вот простой пример: я перевожу маме немного биткойнов. После этого она знает:

1. Сколько у меня всего денег в любой момент времени.
2. Сколько и, главное, на что именно я их тратил за все время. Что я покупал, в какую рулетку играл, какого политика поддерживал «анонимно».

Или если я другу вернул долг за лимонад, то и он теперь знает все о моих финансах. Вы считаете, что это ерунда? А слабо для всех открыть финансовую историю своей кредитной карты? Причем, не только прошлую, но и всю будущую.

Если для физических лиц это еще куда ни шло (ну мало ли, кому-то хочется быть «прозрачным»), то для компаний это смертельно: все их контрагенты, закупки, продажи, клиенты, объем счетов и вообще всё-всё-всё — становится публичным. Открытость финансов — это, пожалуй, один самых больших недостатков Биткойна.

Заключение

Цитата №7: “Не исключено, что именно блокчейн-технологии предстоит стать верхним экономическим слоем органично связанного мира разнообразных вычислительных устройств, в числе которых – носимые вычислительные устройства, сенсоры “интернета вещей”.
Я перечислил шесть основных претензий к Биткойну и используемой в ней версии блокчейна. Вы спросите, а почему вы узнали об этом от меня, а не раньше от кого-то другого? Неужели никто не видит проблем?

Кто-то ослеплен, кто-то просто не понимает, как это работает, а кто-то все видит и осознает, но ему просто невыгодно об этом писать. Подумайте сами, многие из тех, кто прикупил биткойнов, начинают их рекламировать и пропагандировать. Эдакая пирамида выходит. Зачем писать, что у технологий есть недостатки, если вы рассчитываете на рост курса?

Да, у Биткойна есть конкуренты, которые попытались решить те или иные проблемы. И хотя некоторые идеи очень хороши, в основе все равно лежит блокчейн. Да, существуют и другие, не денежные применения технологии блокчейн, но ключевые недостатки блокчейна сохраняются и там.

Теперь, если кто-то вам скажет, что изобретение блокчейна сопоставимо по значимости с изобретением Интернета, отнеситесь к этому с изрядной долей скепсиса.

Blockchain / Habr

Данный текст будет являться новой главой для учебного пособия по защите информации кафедры радиотехники и систем управления МФТИ (ГУ). Полностью учебник доступен на github. На хабре я же планирую выкладывать новые «большие» куски, во-первых, чтобы собрать полезные комментарии и замечания, во-вторых, дать сообществу больше обзорного материала по полезным и интересным темам.

Когда у вас есть знания о том, что такое криптографически стойкая хеш-функция, понять, что такое blockchain («цепочка блоков») очень просто. Blockchain – это последовательный набор блоков (или же, в более общем случае, ориентированный граф), каждый следующий блок в котором включает в качестве хешируемой информации значение хеш-функции от предыдущего блока.

Технология blockchain используется для организации журналов транзакций, при этом под транзакцией может пониматься что угодно: финансовая транзакция (перевод между счетами), аудит событий аутентификации и авторизации, записи о выполненных ТО и ТУ автомобилей. При этом событие считается случившимся, если запись о нём включена в журнал.

В таких системах есть три группы действующих лиц:

• источники событий (транзакций)
• источники блоков (фиксаторы транзакций)
• получатели (читатели) блоков и зафиксированных транзакций.

В зависимости от реализации эти группы могут пересекаться. В системах типа BitCoin, например, все участники распределённой системы могут выполнять все три функции. Хотя за создание блоков (фиксацию транзакций) обычно отвечают выделенные вычислительные мощности, а управляющими их участников называют майнерами (см. раздел про децентрализованный blockchain далее).

Основное требование к таким журналам таково:

• Невозможность модификации журнала: после добавления транзакции в журнал должно быть невозможно её оттуда удалить или изменить.

Для того чтобы понять, как можно выполнить требование на запрет модификации, стоит разобраться со следующими вопросами:

• Каким образом гарантируется, что внутри блока нельзя поменять информацию?
• Каким образом система гарантирует, что уже существующую цепочку блоков нельзя перегенерировать, тем самым исправив в них информацию?

Ответ на первый вопрос прост: нужно снабдить каждый блок хеш-суммой от его содержимого. И эту хеш-сумму включить в качестве дополнительной полезной информации (тоже хешируемой) в следующий блок. Тогда для того, чтобы поменять что-то в блоке без разрушения доверия клиентов к нему, нужно будет это сделать таким образом, чтобы хеш-сумма от блока не поменялась. А это как раз практически невозможно, если у нас используется криптографически стойкая хеш-функция. Либо поменять в том числе и хеш-сумму блока. Но тогда придётся менять и значение этой хеш-суммы в следующем блоке. А это потребует изменений, в свою очередь, в хеш-сумме всего второго блока, а потом и в третьем, и так далее. Получается, что для того, чтобы поменять информацию в одном из блоков, нужно будет перегенерировать всю цепочку блоков, начиная с модифицируемого. Можно ли это сделать?

Тут нужно ответить на вопрос, как в подобных системах защищаются от возможности перегенерации цепочки блоков. Мы рассмотрим три варианта систем:

• централизованный с доверенным центром
• централизованный с недоверенным центром
• децентрализованный вариант с использованием доказательства работы

Централизованный blockchain с доверенным центром

Если у нас есть доверенный центр, то мы просто поручаем ему через определённый промежуток времени (или же через определённый набор транзакций) формировать новый блок, снабжая его не только хеш-суммой, но и своей электронной подписью. Каждый клиент системы имеет возможность проверить, что все блоки в цепочке сгенерированы доверенным центром и никем иным. В предположении, что доверенный центр не скомпрометирован, возможности модификации журнала злоумышленником нет.

Использование технологии blockchain в этом случае является избыточным. Если у нас есть доверенный центр, можно просто обращаться к нему с целью подписать каждую транзакцию, добавив к ней время и порядковый номер. Номер обеспечивает порядок и невозможность добавления (удаления) транзакций из цепочки, электронная подпись доверенного центра – невозможность модификации конкретных транзакций.

Централизованный blockchain с недоверенным центром

Интересен случай, когда выделенный центр не является доверенным. Точнее, не является полностью доверенным. Мы ему доверяем в плане фиксации транзакций в журнале, но хотим быть уверенными, что выделенный центр не перегенерирует всю цепочку блоков, удалив из неё ненужные ему более транзакции или добавив нужные.

Для этого можно использовать, например, следующие два метода.

• Первый метод с использованием дополнительного доверенного хранилища. После создания очередного блока центр должен отправить в доверенное и независимое от данного центра хранилище хеш-код от нового блока. Доверенное хранилище не должно принимать никаких изменений к хеш-кодам уже созданных блоков. В качестве такого хранилища можно использовать и децентрализованную базу данных системы, если таковая присутствует. Размер хранимой информации может быть небольшим по сравнению с общим объёмом журнала.
• Второй возможный метод состоит в дополнении каждого блока меткой времени, сгенерированной доверенным центром временных меток. Такая метка должна содержать время генерации метки и электронную подпись центра, вычисленную на основании хеш-кода блока и времени метки. В случае, если «недоверенный» центр захочет перегенерировать часть цепочки блоков, будет наблюдаться разрыв в метках времени.
  • Стоит отметить, что этот метод не гарантирует, что «недоверенный» центр не будет генерировать сразу две цепочки блоков, дополняя их корректными метками времени, а потом не подменит одну другой.

Децентрализованный blockchain

Наибольший интерес для нас (и – наименьший для компаний, продающих blockchain-решения) представляет децентрализованная система blockchain без выделенных центров генерации блоков. Каждый участник может взять набор транзакций, ожидающих включения в журнал, и сформировать новый блок. Более того, в системах типа BitCoin такой участник (будем его назвать «майнером», от англ. to mine — копать) ещё и получит премию в виде определённой суммы и/или комиссионных от принятых в блок транзакций.

Но нельзя просто так взять и сформировать блок в децентрализованных системах. Надёжность таких систем основывается именно на том, что новый блок нельзя сформировать быстрее (в среднем) чем за определённое время. Например, за 10 минут (BitCoin). Это обеспечивается механизмом, который получил название доказательство работы.

Механизм основывается на следующей идее. Пусть есть криптографически стойкая хэш-функция и задан некоторый параметр (от англ. target – цель). , где — размер выхода хэш-функции в битах. Корректным новым блоком blockchain-сеть будет признавать только такой, значение хэш-суммы которого меньше текущего заданного параметра . В этом случае алгоритм работы майнера выглядит следующий образом:

Для каждой итерации цикла вероятность получить корректный блок равна . Так как обычно мало, то майнерам нужно сделать большое количество итераций цикла, чтобы найти нужный . При этом только один (обычно — первый) из найденных блоков будет считаться корректным. Чем больше вычислительная мощность конкретного майнера, тем больше вероятность, что именно он первым сумеет найти нужный .

Зная суммарную вычислительную мощность blockchain-сети, участники могут договориться о таком механизме изменения параметра , чтобы время генерации нового корректного блока было примерно заданное время. Например, в сети Bitcoin параметр пересчитывается каждые 2016 блоков таким образом, чтобы среднее время генерации блока было 10 минут. Это позволяет адаптировать сеть к изменению количества участников, их вычислительных мощностей и к появлению новых механизмов вычисления хэш-функций.

Кроме задания параметра можно оперировать другими величинами, так или иначе относящимися к мощности вычислений.

• Hashrate — количество хешей, которые считают за единицы времени конкретный майнер или сеть в целом. Например, в ноябре 2017 года общий hashrate для сети Bitcoin составлял примерно хэшей в секунду.
• Difficulty — сложность поиска корректного блока, выражаемая как , где — некоторая константа сложности, а t — текущая цель (англ. target). В отличие от параметра t, который падает с ростом вычислительной мощности сети, d изменяется вместе с hashrate, что делает его более простым для восприятия и анализа человеком.

В случае примерно одновременной генерации следующего блока двумя и более майнерами (когда информация о новом блоке публикуется вторым майнером до того, как ему придёт информация о новом блоке от первого) в направленном графе блоков происходит разветвление. Далее каждый из майнеров выбирает один из новых блоков (например – какой первый увидели) и пытается сгенерировать новый блок на основе выбранного, продолжая «ответвление» в графе. В конце-концов одна из двух таких цепочек становится длиннее (та, которую выбрало большее число майнеров), и именно она признаётся основной.

В случае нормального поведения системы на включение конкретных транзакций в блоки это влияет мало, так как каждый из добросовестных майнеров следует одному и тому же алгоритму включения транзакций в блок (например, в сети BitCoin – алгоритму максимизации комиссии за блок). Однако можно предположить, что какой-нибудь злоумышленник захочет «модерировать» распределённый blockchain, включая или не включая в блоки транзакции по своему выбору. Предположим, что доля вычислительных ресурсов злоумышленника (направленных на генерацию нового блока) равна ( 0% < < 50%). В этом случае каждый следующий сгенерированный блок с вероятностью будет сгенерирована мощностями злоумышленника. Это позволит ему включать в блоки те транзакции, которые другие майнеры включать не захотели.

Но позволит ли это злоумышленнику не включать что-то в цепочку транзакций? Нет. Потому что после его блока с вероятностью будет следовать блок «обычного» майнера, который с радостью (пропорциональной комиссии-награде) включит все транзакции в свой блок.

Однако ситуация меняется, если мощности злоумышленника составляют более 50% от мощности сети. В этом случае, если после блока злоумышленника был с вероятностью сгенерирован «обычный» блок, злоумышленник его может просто проигнорировать и продолжать генерировать новые блоки, как будто он единственный майнер в сети. Тогда если среднее время генерации одного блока всеми мощностями , то за время злоумышленник сможет сгенерировать , а легальные пользователи блоков, . Даже если с некоторой вероятностью легальные пользователи сгенерируют 2 блока быстрее, чем злоумышленник один, последний всё равно «догонит и перегонит» «легальную» цепочку примерно за время . Так как в blockchain есть договоренность, что за текущее состояние сети принимается наиболее длинная цепочка, именно цепочка злоумышленника всегда будет восприниматься правильной. Получается, что злоумышленник сможет по своему желанию включать или не включать транзакции в цепочки.

Правда, пользоваться чужими деньгами злоумышленник всё равно не сможет – так как все блоки транзакций проверяются на внутреннюю непротиворечивость и корректность всех включённых в блок транзакций.

Кроме концепции «доказательство работы» используются и другие. Например, в подходе «доказательство доли владения» (англ. proof of stake), используемой в сетях Etherium и EmerCoin, вероятность генерации блока пропорциональна количеству средств на счетах потенциальных создателей нового блока. Это намного более энергоэффективно по сравнению с PoW, и, кроме того, связывает ответственность за надёжность и корректность генерации новых блоков с размером капитала (чем больше у нас средств, тем меньше мы хотим подвергать опасности систему). С другой стороны, это даёт дополнительную мотивацию концентрировать больше капитала в одних руках, что может привести к централизации системы.

Механизм внесения изменений в протокол

Любая система должна развиваться. Но у децентрализованных систем нельзя просто «включить один рубильник» и заставить участников системы работать по новому – иначе систему нельзя назвать полностью децентрализованной. Механизмы и способы внесения изменений могут выглядеть на первый взгляд нетривиально. Например:

• апологеты системы предлагают изменения в правилах работы
• авторы ПО вносят изменения в программный код, позволяя сделать две вещи:
  • указать участникам системы, что они поддерживают новое изменение
  • поддержать новое изменение

• участники системы скачивают новую версию и выставляют в новых блоках транзакций (или самих транзакциях) сигнальные флаги, показывающие их намерение поддержать изменение
• если к определённой дате определённое число блоков содержат сигнальный флаг (обратите внимание на привязку числа голосов к числу сгенерированных блоков), то изменение считается принятым, и большая (по числу новых блоков) часть участников системы в определённую дату включают эти изменения
• те участники, которые не приняли изменения, или приняли изменения вопреки отсутствию согласия на них большей части участников, в худшем случае начнут генерировать свою цепочку блоков, только её признавая корректной. Основную цепочку блоков они будут считать неверно сгенерированной. По факту это приведёт к дублированию (разветвлению, форку) системы, когда в какую-то дату вместо одного журнала транзакций появляется два, ведущимися разными людьми. Это журналы совпадают до определённой даты, после чего в них начинаются расхождение.

Подводя итоги, Сатоши Накамото (псевдоним), автор технологий blockchain и bitcoin, сумел предложить работающий децентрализованный механизм, в котором и само поведение системы, и изменения к этой системе проходят через явный или неявный механизм поиска консенсуса участников. Для получения контроля над системой в целом злоумышленнику придётся получить контроль как минимум над 50% всех мощностей системы (в случае PoW), а без этого можно лишь попытаться ограничить возможность использования системы конкретными участниками.

Однако созданная технология не лишена недостатков. Существуют оценки, согласно которым использование метода PoW для системы bitcoin приводит к затратам энергии, сравнимой с потреблением электричества целыми городами или странами. Есть проблемы и с поиском консенсуса – сложный механизм внесения изменений, как считают некоторые эксперты, может привести к проблемам роста (например, из-за ограниченности числа транзакций в блоке), и, в будущем, к отказу использования механизма как устаревшего и не отвечающего будущим задачам.

Хотелось бы узнать у сообщества, про какие ещё технологии стоит рассказывать студентам. С одной стороны, им обязательно надо рассказать про базовые вещи — классическую криптографию и криптографию на открытых ключах. Но хочется дать понятие и про современные вещи, которые, возможно, не станут лишним грузом знаний и через пять-десять лет. С текущим содержание учебной программы можно ознакомиться здесь.

История изменений

• 2017-11-17: Добавлено указание лицензии CC-BY
• 2017-11-18: Уточнёна и расширена информация про механизм proof-of-work и связанные определения