Познай Блокчен!

Блокчейн - это особый вид базы данных, в которую можно только лишь вносить информацию (а не удалять или изменять).

СОДЕРЖАНИЕ:

1) Что такое блокчейн?

2) Как информация добавляется в блокчейн? Майнинг.

3) Как Работает Блокчейн?

4) Кто изобрел технологию блокчейн?

1) Скотт Сторнетта и Стюарт Хабер 1991 год.

2) Reusable Proof Of Work. Хэл Финни.

3) Создания Bitcoin. Сатоши Накамото.

4) Ethereum. Виталик Бутерин.

5) Что блокчейны позволяют реализовывать?

6) Для чего используется блокчейн?

                     1) Что такое блокчейн?

Блокчейн - это особый вид базы данных, в которую можно только лишь вносить информацию (а не удалять или изменять). В соответствии со своим названием, структура блокчейна напоминает цепочку из блоков, которые мы можем назвать определенными порциями информации, добавляемые в базу данных. Каждый блок содержит указатель на предыдущий блок и некоторую комбинацию информации о транзакциях, временных меток и других метаданных для подтверждения его достоверности.

Поскольку они взаимосвязаны, записи не могут быть отредактированы, удалены или изменены каким-либо образом, так как это сделает недействительными все предыдущие блоки.

Когда блокчейны разрастаются, сеть позволяет пользователям координировать свои действия вокруг общего источника истинны, при отсутствии необходимого доверия друг к другу. В распределенной сети нет ни одной стороны, способной взломать хорошо построенный блокчейн.

Чтобы самостоятельно проверить состояние блокчейн-сети, пользователь должен загрузить специальное программное обеспечение. После установки и запуска на компьютере пользователя данная программа взаимодействует с экземплярами сети на других компьютерах с целью загрузки/скачивания информации (такой как транзакции или блоки). Новый пользователь загружает блок, чтобы убедится в том, что он был создан в рамках правил системы, и передает эту информацию другим пирам.

Таким образом у нас получается экосистема, которая может состоять из сотен, тысяч или десятков тысяч объектов, которые запускают и синхронизируются с одной и той же копией базы данных (мы называем такие объекты узлы или ноды). Это делает сеть крайне избыточной и круглосуточно доступной.

2) Как информация добавляется в блокчейн? Майнинг.

Целостность блокчейна подрывается в последствии записи ложной информация о финансовых операциях. В то же время, в распределенной системе отсутствует администратор или руководитель, который мог бы поддерживать работу регистра. Кто тогда может дать нам гарантию того, что все участники будут действовать честно?

Сатоши предложил систему, под названием Proof-of-Work, которая предоставила возможность добавлять блоки в сеть. Чтобы подтвердить блок, субъект данного процесса должен пожертвовать своей вычислительной мощностью, чтобы подобрать правильное решение, установленное протоколом (такая работа включает в себя многократное хеширование данных для получения числа, ниже определенного числового значения).

Мы называем этот процесс майнингом. Если майнер правильно угадывает решение блока, ему предоставляется возможность его сформировать (из неподтвержденных транзакций, отправленных ему от пиров), и таким образом расширит цепочку. В результате своей работы, он получает вознаграждение, выраженное в нативном токене данного блокчейна.

Хеширование с помощью односторонней функции означает, что основываясь на выходе практически невозможно угадать вход. Но учитывая вход, представляется возможность тривиально проверить данные на выходе. Таким образом, любой участник может проверить, что майнер сформировал «правильный» блок, и отклонил все недействительные. В случае, когда майнера обнаружили в попытке добавить недопустимый блок, он не получает вознаграждение за это и впустую расходует свои ресурсы.

В криптовалютных системах, зависимость от криптографии с публичным/приватным ключом также гарантирует, что взаимодействующие стороны не смогут потратить средства, которыми они не владеют. Монеты привязаны к приватным ключам (известным только владельцу), и только действительная подпись, подтверждающая их перемещение, позволяет осуществить транзакцию.

Proof-of-Work, это самая проверенная схема достижения консенсуса среди пользователей, но она не является единственной в своем роде. Альтернативы, такие как Proof-of-Stake, все лучше изучаются, но данному алгоритму еще необходимо подобрать наиболее подходящий вариант реализации в правильной для него форме (некоторые разновидности гибридных механизмов консенсуса на данный момент уже функционируют).

3) Как Работает Блокчейн?

Основа каждого блокчейна - это алгоритм майнинга, в качестве примера рассмотрим алгоритм Биткоина. Он называется SHA-256, сокращенно от «Secure hash algorithm 256 bits» (Безопасный хэш алгоритм 256 бит). Он принимает входные данные, которые могут быть чем угодно: текстом, числами или даже компьютерным файлом любого размера. Полученный результат называется «хэш» и каждый раз он будет иметь одинаковую длину - 256 бит в машинном коде. Один и тот же вход будет выдавать один и тот же результат каждый раз, это не случайность. Но если вы сделаете небольшое изменение на входе, выход изменится полностью.

Это также называется односторонней функцией, означающей, что если у вас есть только выходные данные, вы не сможете рассчитать, что было на входе. Вы можете только догадываться, о входных данных, и вероятность угадать: 

1 шанс на 2 ^ 256, что практически невозможно, и следовательно, безопасно.

Теперь, когда мы знаем, как используется алгоритм, давайте продемонстрируем, как работает блокчейн на простом примере транзакции.

У нас есть Маша и Саша вместе с их балансом биткоинов. Допустим, Маша должна Саше 2 биткоина.

Чтобы Маша отправила Саше эти 2 биткоина, она передает сообщение с транзакцией, которую она хочет совершить, всем майнерам в сети.

В этой трансляции Маша сообщает майнерам публичный адрес Саши, количество биткоинов, которое она хотела бы отправить, вместе с цифровой подписью и ее открытым ключом. Подпись сделана с помощью закрытого ключа Маши, и майнеры могут подтвердить, что Маша фактически является владельцем биткоина и что она хочет совершить транзакцию.

Когда майнеры уверены, что транзакция действительна, они могут поместить ее в блок вместе с многими другими транзакциями и попытаться майнить. Это делается путем помещения блока по алгоритму SHA-256. Вывод должен начинаться с определенного количества нулей, чтобы считаться действительным. Необходимое количество нулей зависит от того, что называется «сложностью», которая изменяется в зависимости от того, сколько вычислительной мощности имеется в сети.

Для того, чтобы в начале создать выходной хэш с желаемым количеством 0, майнеры добавляют в блок то, что называется «nonce number»(Представляет собой двоичный код, который ищется майнерами в процессе PoW-майнинга.), перед тем, как запустить его через алгоритм. Поскольку небольшое изменение входных данных полностью меняет выходные данные, майнеры пробуют случайные “nonce” числа, пока не найдут нужный выходной хеш.

Как только блок добыт, майнер передает этот новый блок всем остальным майнерам. Затем они проверяют, является ли блок действительным, чтобы добавить его в свою копию цепочки блоков, и транзакция завершена. Но в блоке майнеры также должны включить выходной хеш из предыдущего блока, чтобы все блоки были связаны вместе, отсюда и название: block-CHAIN. Это важная часть, потому что cистема работает на доказательстве выполненной работы.

У каждого майнера есть своя копия блокчейна на компьютере, и каждый доверяет блокчейну с самой большой вычислительной работой, который является самым длинным( имеет самую длинную цепочку блоков). Если майнер изменяет транзакцию в предыдущем блоке, выходной хэш для этого блока будет меняться, что приводит к тому, что все хеши после него также изменяются из-за блоков, связанных с хешами. Майнеру пришлось бы переделывать всю работу, чтобы заставить кого-либо признать, что его блокчейн правильный. Поэтому, если майнер захочет схитрить, ему потребуется более 50% вычислительной мощности сети, что маловероятно. Таким образом, сетевые атаки называются 51% атаками.

Модель обеспечения работы компьютеров для производства блоков называется Proof-of-Work (PoW) (Доказательство выполненной работы). Существуют также другие модели, такие как Proof-of-Stake (PoS)(Подтверждение доли владения), которые не требуют такой большой вычислительной мощности и требуют меньше электроэнергии, предоставляя возможность масштабирования для большего количества пользователей. Это основы того, как работает технология блокчейн!

4) Кто изобрел технологию блокчейн?

Технология блокчейн постоянно усовершенствовалась и усовершенствуется. На данном этапе технология по прежнему находится в сыром виде. Можно выделить несколько поворотных этапов в становлении данной технологии:

1) Скотт Сторнетта и Стюарт Хабер 1991 год.

Идея технологии blockchain была описана еще в 1991 году, когда ученые-исследователи Стюарт Хабер и У. Скотт Шторнетта внедрили вычислительно-практическое решение для цифровых документов с штампом времени, чтобы они не могли быть оформлены задним числом или подделаться.

У. Скотт Сторнетта и Стюарт Хабер опубликовали статью под названием «How to Time-Stamp a Digital Document», в которой рассматривались эффективные методы создания временных отметок для файлов, которые не могут быть отредактированы или подделаны.

Однако подход Сторнетты и Хабера был несовершенен и все еще не исключал наличия доверия к третьим лицам. Технология блокчейн включает в себя инновации множества разных ученых в области компьютерных технологий, но только Сатоши Накамото считается создателем системы, которую мы описали в предыдущих параграфах.

2) Reusable Proof Of Work. Хэл Финни.

В 2004 году ученый в области компьютерных технологий и криптографический активист Хэл Финни (Гарольд Томас Финни II) представил систему под названием RPoW, Reusable Proof Of Work. Система работала, получив не-заменяемый или не-взаимозаменяемый Hashcash токен, основанный на proof of work и подписанный в RSA, который затем мог быть передан от человека к человеку.

RPoW решила проблему двойного расходования, сохранив право собственности на токены, зарегистрированные на доверенном сервере, который был разработан, чтобы позволить пользователям по всему миру проверить его правильность и целостность в режиме реального времени. RPoW можно считать как ранний прототип и значительный ранний шаг в истории криптовалюты.

3) Создания Bitcoin. Сатоши Накамото.

Официальная легенда для толпы выглядит так. В конце 2008 года white paper, представляющий децентрализованную одноранговую (P2P) систему электронных денежных средств, называемую Биткойн, криптография была разослана почтовой рассылкой, человеком или группой, с использованием псевдонима Сатоши Накамото.

Основывающийся на proof of work алгоритме Hashcash, но вместо использования аппаратной доверенной вычислительной функции, такой как RPoW, защита двойного расходования в Биткойне была обеспечена децентрализованным одноранговым (P2P) протоколом, для отслеживания и проверки транзакций. Короче говоря, Биткойны «добываются» за вознаграждение, используя механизм proof-of-work для индивидуальных майнеров, и затем проверяются децентрализованными узлами в сети.

3 января 2009 года появился Биткойн, когда первый биткойн-блок был добыт Сатоши Накамото, у которого была награда в 50 биткойнов. Первым получателем Биткойна был Хэл Финни, он получил 10 биткойнов от Сатоши Накамото, в первой биткоин транзакции в мире, 12 января 2009 года. А на самом деле за мифом о анонимным Сатоши Накамото стоит огромная команда работников АНБ.

4) Ethereum. Виталик Бутерин.

В 2013 году, Виталик Бутерин, программист и один из основателей журнала «Bitcoin», заявил, что Биткойн нужен скриптовый язык для создания децентрализованных приложений. Не получив согласия от сообщества, Виталик приступил к разработке новой, распределенной, вычислительной платформы на основе блокчейн, Ethereum, который показал скриптовую функциональность, называемую смарт-контрактами.

Смарт-контракты - это программы или скрипты, которые применяются и выполняются в блокчейне Ethereum, их можно использовать, например для совершения транзакции, если выполняются определенные условия. Смарт-контракты записываются на определенных языках программирования, скомпилированных в байт-код, который затем может считать и привести в действие децентрализованная виртуальная машина Тьюринга, называемая виртуальной машиной Ethereum (EVM).

Разработчики также могут создавать и публиковать приложения, которые запускаются внутри блокчейна Ethereum. Эти приложения обычно называются DApps (децентрализованные приложения), и в блокчейне Ethereum работает уже сотни DApps, включая платформы для социальных сетей, азартные игры и финансовые биржи.

Криптовалюта Ethereum называется Ether, она может передаваться между учетными записями и используется для оплаты сборов за вычислительную мощность, используемую при выполнении смарт-контрактов.

5) Что блокчейны позволяют реализовывать?

Криптовалюта была лишь верхушкой айсберга. Многие увидели потенциал децентрализо как блокчейны первого поколения, такие как биткоин, представили общую базу данных с транзакциями, второе поколение сетей, подобные Ethereum, привели к появлению смарт-контрактов. Смарт-контракты – это программы, которые устанавливаются поверх блокчейнов, чтобы управлять обусловленным перемещением токенов.

Благодаря использованию смарт-контрактов исключается наличие центрального сервера не исполняющего код, это означает, что единая точка отказа на уровне хостинга не является значимой. Пользователи могут проводить аудит программного обеспечения (учитывая его общедоступность), а разработчики разрабатывать контракты таким образом, чтобы их работу нельзя было отключить или изменить в одностороннем порядке.

Приложение на блокчейне могут включать в себя:

Криптовалюты: Цифровые валюты являются чрезвычайно мощным инструментов передачи средств при отсутствии единой точки отказа и всяческих посредников. Пользователи могут отправлять и получать средства по всему миру за короткий промежуток времени (и зачастую за счет небольшого количества операционных затрат), которое потребуется для банковского перевода. Монеты не могут быть конфискованы и транзакции нельзя отменить или заморозить.

Обусловленные платежи: Между Алисой и Бобом отсутствует доверие друг к другу, но они хотят сделать ставку на исход спортивного матча. Они отправляют 10 ETH на смарт-контракт, который передает данные через оракула. В конце матча контракт определяет, какая команда выиграла, и выплачивает победителю выигрыш за ставку, в размере 20 ETH.

Распределенные данные: Блокчейны сталкиваются с некоторыми проблемами в отношении масштабируемости, но они могут взаимодействовать с распределенными хранилищами для менеджмента файлов. Управлять доступом можно с помощью смарт-контракта, в то время как данные хранятся в оф-чейн контейнере.

Ценные бумаги: Поскольку активы представляют определенную степень риска контрагента, security-токены основанные на блокчейне считаются крайне необходимым нововведением для финансового сектора. Они предполагают собой новый вид ликвидности и портируемость в области безопасности, а также позволяют токенизировать активы, собственность или капитал.

6) Для чего используется блокчейн?

Технология блокчейн предполагает широкий спектр вариантов использования. Ниже вы можете ознакомится с дополнительной информацией об этом в рамках Binance Academy:

Цепочки поставок: Эффективные цепочки поставок лежат в основе многих успешных предприятий, их основная задача заключается в обработке и доставке товаров от поставщика к потребителю. Тем не менее, координация деятельности нескольких заинтересованных сторон в данной отрасли по традиционной схеме оказалась очень трудоемкой. Благодаря использованию технологии блокчейн, интероперабельная экосистема, которая вращается вокруг неизменной базы данных, может привести к появлению новых уровней прозрачности для множества отраслей.

Гейминг: Геймеры находятся во власти компаний, которые контролируют игровые сервера. В отношении конечного пользователя данной индустрии отсутствует реальное право собственности, а внутри игровые активы существуют исключительно в пределах предположений. Выбрав подход основанный на блокчейне, пользователям предоставляется возможность фактически владеть своими активами (в форме взаимозаменяемых/не взаимозаменямых токенов, NFT) а также передавать их между играми или рынками.

Здравоохранение: Прозрачность и безопасность технологии блокчейн делают ее идеальной платформой для хранения медицинских карт. Медицинские учреждения (состоящий из больниц, клиник и других поставщиков медицинских услуг) невероятно фрагментированы, а зависимость от централизованных серверов оставляет конфиденциальную информацию пациентов в уязвимом месте. Благодаря криптографической защите медицинских записей на блокчейне, пациенты сохраняют свою конфиденциальность, в то же время имея возможность легко обмениваться информацией с любым учреждением, которое подключается к глобальной базе данных.

Римесса (международные денежные переводы): Отправка денег на международном уровне является проблемой традиционных банковских систем. Тарифы и сроки проведения операций делают их очень дорогостоящими и ненадежными для срочного перевода средств, по причине сложной сети посредников. Криптовалюты и блокчейны устраняют экосистему посредников, и в настоящее время целый ряд проектов использует данную технологию для обеспечения дешевой и быстрой передачи денег.

Цифровая идентификация: Современный мир крайне нуждается в решениях для идентификации личности в эпоху цифровых технологий. Физические лица подвержены подделке, в то время как традиционные меры защиты недоступны для множества рядовых пользователей. Так называемая личностная суверенная идентификация (от англ. self-sovereign identity) будет закреплена в регистре блокчейн-сети и привязана к его владельцу, который может выборочно раскрывать информацию о себе третьим сторонам, при этом сохраняя свою конфиденциальность.

Интернет вещей: Некоторые полагают, что растущий список подключенных к интернету физических устройств может быть в значительной степени расширен технологией блокчейн, как в домашних, так и в промышленных условиях. Предполагается, что для распространения такого вида устройств потребуется новая экономическая модель платежей, под названием «machine-to-machine» (сокр. M2M), которая в свою очередь нуждается в системе с высокой пропускной способностью для осуществления микроплатежей.

Государственное управление: Учитывая, что распределенные сети реализуют свою собственную форму регулирования, неудивительно, что они могут найти себе применение в процессах дезинтермедиации на местном, национальном или даже международном уровнях. Государственное управление на блокчейне обеспечивает привлечение всех участников в процессе принятия решений, и предоставляет прозрачный обзор политической деятельности.

Благотворительность: Благотворительным организациям часто препятствуют ограничения на получение средств. «Крипто-филантропия» связана с использованием технологии блокчейн, чтобы обойти данный недостаток. Опираясь на свойства данной технологии, для благотворительных организаций открываются большие возможности стремительного развития данной области благодаря прозрачности всех операций, участию благодетелей при отсутствии территориальных ограничений и сокращению операционных расходов.