Как работает блокчейн? Блокчейн — это общий реестр транзакций, копии которого одновременно хранят множество компьютеров. Новые записи группируются в блоки, каждый блок несёт уникальный отпечаток предыдущего блока, а сеть следует набору правил, чтобы договориться, какой блок будет следующим. В результате получается реестр, который очень трудно переписать задним числом и который не контролирует ни одна отдельная сторона.
В этой статье разобрана каждая из этих составляющих, откуда взялась идея, как разные блокчейны достигают согласия и, что не менее важно, чего блокчейн не делает. Статья объясняет технологию и не даёт советов ни о покупке, ни о хранении какой-либо криптовалюты.
Как работает блокчейн?
Начнём с реестра: списка того, кто кому что отправил. Банк ведёт реестр счетов своих клиентов, и все доверяют банковской копии, потому что банк ей распоряжается.
Блокчейн заменяет этот единственный доверенный реестр множеством копий, которые хранят независимые друг от друга компьютеры — узлы. Чтобы все эти копии оставались идентичными, реестр устроен особым образом.
- Транзакции группируются в блоки. Вместо того чтобы добавлять записи по одной, сеть собирает недавние транзакции и упаковывает их вместе.
- Каждый блок связан с предыдущим. Каждый блок содержит хеш предыдущего блока — своего рода цифровой отпечаток, который объясняется ниже.
- Сеть договаривается о каждом новом блоке. Набор правил, который называют механизмом консенсуса, определяет, какой блок добавляется следующим, поэтому в итоге у каждого узла оказывается одна и та же цепочка.
Именно эти три идеи вместе отличают блокчейн от обычной базы данных.
Блокчейн не делает записи правдивыми. Он делает их очень трудными для изменения, как только все с ними согласились.
СамопроверкаДопустим, кто-то меняет одну цифру в транзакции внутри блока, созданного год назад. Какие блоки перестанут совпадать и что придётся сделать, чтобы это изменение прижилось?Показать ответСкрыть ответ
Хеш изменённого блока меняется полностью. Следующий блок записал старый хеш, поэтому теперь он не совпадает, и то же самое верно для всех блоков после него. Чтобы изменение прижилось, пришлось бы пересчитать все блоки с этого момента и убедить остальную сеть принять эту версию. Именно это и означает «заметность подделки»: изменения не невозможны, но они очевидны и на большой сети чрезвычайно дороги.
Хеши: отпечаток, который связывает цепочку
Хеш-функция берёт любой фрагмент данных и превращает его в короткую строку символов фиксированной длины. Важны два свойства. Одни и те же входные данные всегда дают один и тот же хеш. А изменение входных данных даже на чуть-чуть — одну цифру в одной транзакции — даёт совершенно другой хеш.
Поскольку каждый блок содержит хеш предыдущего блока, блоки образуют цепочку. Если бы кто-то попытался изменить транзакцию в старом блоке, хеш этого блока изменился бы. Следующий блок, который записал старый хеш, перестал бы совпадать, как и все блоки после него. Чтобы изменить одну старую запись, злоумышленнику пришлось бы пересчитать все блоки с этого момента и убедить остальную сеть принять изменённую версию.
Именно это имеют в виду, когда говорят, что блокчейн «заметно фиксирует подделку». Изменения не невозможны, но они очевидны, а на большой сети протолкнуть их чрезвычайно дорого.
Откуда взялась эта идея
Идея сцепления блоков старше криптовалют. В 1991 году исследователи Стюарт Хабер и У. Скотт Сторнетта опубликовали статью «How to Time-Stamp a Digital Document» («Как проставить временную метку на цифровом документе»), описав, как связывать записи с помощью хешей так, чтобы никто не мог задним числом изменить дату или содержание незаметно. Их работу часто называют первой конструкцией блокчейна.
31 октября 2008 года человек или группа людей под именем Сатоси Накамото опубликовали white paper биткоина, в котором это сцепление блоков соединили со способом для незнакомых друг с другом людей в интернете договориться о реестре, не доверяя никакой центральной стороне. Хабер и Сторнетта — самые цитируемые в нём авторы. Первый блок биткоина был создан 3 января 2009 года и нёс в себе газетный заголовок о спасении банков из выпуска The Times за этот день.
Ethereum, запущенный в 2015 году, расширил эту идею от записи платежей до выполнения небольших программ, называемых смарт-контрактами, прямо на блокчейне.
Консенсус: как договориться без судьи
По-настоящему сложная задача, которую решает публичный блокчейн, — не хранение данных. Это согласие. Если копию хранят тысячи компьютеров и присоединиться может кто угодно, как им договориться, какой новый блок действителен, без центрального органа и без того, чтобы кто-то смошенничал, потратив одну и ту же монету дважды?
Ответ — механизмы консенсуса. Два самых распространённых — доказательство работы и доказательство доли.
| Механизм | Как добавляется блок | Что делает мошенничество дорогим |
|---|---|---|
| Доказательство работы | Компьютеры соревнуются в решении сложной задачи; победитель добавляет блок | Переписать историю потребовало бы больше вычислительной мощности, чем есть у всей остальной сети |
| Доказательство доли | Валидаторы блокируют монеты в качестве доли и выбираются для предложения и подтверждения блоков | Валидаторы, которые мошенничают, могут потерять свою долю |
Биткоин использует доказательство работы, и новый блок добавляется примерно каждые десять минут. Доказательство работы надёжно, но потребляет очень много электроэнергии, ведь решение задачи намеренно сделано затратным.
Как это изучают в Astra Trainer
Направление «Криптовалюты» мира «Бизнес и финансы» включает одиннадцать курсов о том, как отличить настоящий проект от пустышки, читать токеномику и разбираться в кошельке ещё до его пополнения, начиная с курсов «Основы блокчейна», «Децентрализация» и «Монеты и токены».
Начинать именно с механизма — осознанный выбор. Большая часть путаницы вокруг криптовалют возникает из-за того, что люди сразу переходят к ценам, не понимая, что базовая система гарантирует, а что нет. Уроки занимают около пяти минут, а проводник объяснит всё непонятное.
От доказательства работы к доказательству доли
Энергозатратность доказательства работы стала одним из самых сильных аргументов против технологии блокчейна. Ethereum ответил на это, изменив свой механизм консенсуса. 15 сентября 2022 года, в рамках обновления, известного как The Merge, сеть перешла с доказательства работы на доказательство доли. По оценкам Ethereum Foundation, это сократило энергопотребление сети примерно на 99,95 процента.
Этот переход показал, что консенсус — это выбор архитектуры, а не неизменная черта блокчейнов. Разные системы по-разному балансируют между безопасностью, скоростью, энергопотреблением и тем, насколько децентрализованными они являются на практике.
Публичные и приватные блокчейны
Не каждый блокчейн открыт для всех. Публичные блокчейны, такие как биткоин и Ethereum, позволяют кому угодно читать реестр и участвовать в сети. Приватные, или разрешительные, блокчейны ограничивают участие одобренными сторонами — например, группой компаний, ведущих общий учёт цепочки поставок.
Приватные блокчейны быстрее и потребляют меньше энергии, но жертвуют значительной частью того, что делает публичные блокчейны особенными. Если небольшая группа контролирует, кто может писать в реестр, это ближе к общей базе данных с дополнительными защитными механизмами, чем к системе, которая работает без доверенных сторон.
Чего блокчейн не делает
Эту технологию часто описывают так, будто она решает проблемы, которые на самом деле не решает.
Он не делает записи правдивыми. Блокчейн фиксирует то, что в него ввели, — последовательно и навсегда. Если ввели ложную информацию, она навсегда останется записанной как ложная. Это иногда называют проблемой оракула: цепочка не может проверить факты о внешнем мире.
Он не придаёт токену стоимость. Запись о том, что кто-то владеет токеном, ничего не говорит о том, стоит ли этот токен хоть что-нибудь. Статья о токеномике подробно объясняет, как читать, что токен на самом деле обещает.
Он не делает тебя анонимным. Большинство публичных блокчейнов псевдонимны: адреса — это не имена, но каждая транзакция видна всем, навсегда, и её часто можно отследить.
Он не защищает тебя от потери доступа. Если ты напрямую управляешь кошельком и теряешь приватный ключ, обычно нет никого, кто мог бы его восстановить.
Общая информация, а не инвестиционная консультация. Эта статья объясняет, как работает технология блокчейна. Это не инвестиционная консультация, и статья не занимает позицию по вопросу, стоит ли кому-либо покупать, держать или продавать какую-либо криптовалюту или токен. Криптоактивы крайне волатильны, способны полностью обесцениться, часто защищены слабее, чем традиционные инвестиции, и по-разному регулируются в разных странах. Прежде чем принимать любое решение, рассмотри возможность обратиться к квалифицированному лицензированному консультанту.
Почему понимание важнее всего остального
Вокруг блокчейна звучит больше самоуверенных заявлений, чем почти вокруг любой другой технологии, причём в обе стороны. Понимание механизма — что гарантируют хеширование и консенсус, а что нет — лучшая защита и от чрезмерного восторга, и от огульного отрицания.
Astra Trainer устроен так, чтобы это понимание закреплялось надолго. После каждой темы — тест, а каждый курс завершается итоговым экзаменом из десяти вопросов; ежедневные задания, очки и серия занятий поддерживают ритм пятиминутных уроков. «Круг» даёт тебе небольшую группу с общей недельной целью и живые занятия — это помогает с темой, где значительная часть того, что слышат люди, — просто шум.
Что важно запомнить
Блокчейн — это общий реестр, который хранят множество компьютеров, с транзакциями, сгруппированными в блоки и связанными хешами, поэтому изменение старых записей заметно и дорого обходится.
Идея сцепления блоков появилась у Хабера и Сторнетты в 1991 году; биткоин в 2008 году добавил способ для незнакомых друг с другом людей договориться о реестре без центрального органа.
Такие механизмы консенсуса, как доказательство работы и доказательство доли, делают это согласие возможным. Переход Ethereum на доказательство доли в 2022 году сократил энергопотребление сети примерно на 99,95 процента.
Поэтому самый полезный ответ на вопрос, как работает блокчейн, идёт с оговоркой: он делает записи согласованными и трудными для изменения, но ничего не говорит о том, стоит ли доверять этим записям или токенам, которые они описывают.
Проверь себя
Вопрос 1 из 3
В блокчейне на доказательстве доли — что делает для валидатора дорогим одобрение мошеннического блока?
Как работает блокчейн простыми словами?
Транзакции группируются в блоки, и каждый блок содержит цифровой отпечаток — хеш — предыдущего блока, образуя цепочку. Множество компьютеров хранят копии и следуют правилам, чтобы договориться о каждом новом блоке, поэтому реестр общий и его очень трудно изменить.
Кто изобрёл блокчейн?
Идею связывать записи с помощью хешей описали Стюарт Хабер и У. Скотт Сторнетта в статье 1991 года о проставлении временных меток на документах. Первым работающим публичным блокчейном стал биткоин, описанный в white paper анонимного Сатоси Накамото в 2008 году и запущенный в январе 2009-го.
В чём разница между доказательством работы и доказательством доли?
В доказательстве работы компьютеры соревнуются в решении затратных задач, чтобы добавить блок, что расходует много энергии. В доказательстве доли валидаторы блокируют монеты и выбираются для подтверждения блоков, а при мошенничестве могут потерять свою долю. Ethereum перешёл на доказательство доли в 2022 году.
Блокчейн — это то же самое, что биткоин?
Нет. Биткоин — это одно из применений технологии блокчейна, цифровая валюта. Блокчейн — это базовый метод ведения общего реестра, заметно фиксирующего подделку, и его используют многие другие системы, включая Ethereum и приватные корпоративные сети.
Где можно в коротких уроках изучить блокчейн и криптовалюты?
Направление «Криптовалюты» в мире «Бизнес и финансы» Astra Trainer включает одиннадцать курсов о блокчейнах, кошельках, монетах и токенах и о чтении токеномики — пятиминутные уроки с квизами. Для первого урока карта не нужна.
Куда это ведёт. Как научиться обращаться с деньгами: в каком порядке это учить объясняет, где криптовалюты стоят среди денежных тем, которые стоит понимать, и почему они идут после основ.
