Blockchain

Блокчейн

Как работает блокчейн?

Что такое блокчейн?

Короче говоря, блокчейн — это список записей данных, который работает как децентрализованный цифровой реестр. Данные организованы в блоки, которые упорядочены в хронологическом порядке и защищены криптографией .

Самая ранняя модель блокчейна была создана в начале 1990-х годов, когда компьютерный ученый Стюарт Хабер и физик В. Скотт Сторнетта использовали криптографические методы в цепочке блоков как способ защиты цифровых документов от подделки данных.

Работа Хабера и Сторнетты, безусловно, вдохновила многих других компьютерных ученых и энтузиастов криптографии, что в конечном итоге привело к созданию Биткойн как первой децентрализованной системы электронных денег (или просто первой криптовалюты ).

Хотя технология блокчейн старше криптовалют, ее потенциал начали осознавать только после создания Биткойна в 2008 году. С тех пор интерес к технологии блокчейн постепенно растет, и теперь криптовалюты получают признание в более широком масштабе.

Технология блокчейн в основном используется для записи транзакций с криптовалютой, но она подходит для многих других видов цифровых данных и может применяться в широком диапазоне сценариев использования. Самая старая, самая безопасная и крупнейшая блокчейн-сеть — это сеть Биткойн, которая была разработана с тщательным и сбалансированным сочетанием криптографии и теории игр .

Как работает блокчейн?

В контексте криптовалют блокчейн состоит из стабильной цепочки блоков, каждый из которых хранит список ранее подтвержденных транзакций. Поскольку сеть блокчейнов поддерживается множеством компьютеров, разбросанных по всему миру, она функционирует как децентрализованная база данных (или реестр). Это означает, что каждый участник ( узел ) поддерживает копию данных цепочки блоков, и они обмениваются данными друг с другом, чтобы гарантировать, что все они находятся на одной странице (или блоке).

Следовательно, транзакции блокчейна происходят в одноранговой глобальной сети, и именно это делает Биткойн децентрализованной цифровой валютой, не имеющей границ и устойчивой к цензуре. Кроме того, большинство систем блокчейнов считаются ненадежными, потому что они не требуют какого-либо доверия. Нет единого органа, контролирующего Биткойн.

Центральной частью почти каждого блокчейна является процесс майнинга , основанный на алгоритмах хеширования. Биткойн использует алгоритм SHA-256 (алгоритм безопасного хеширования 256 бит). Он принимает входные данные любой длины и генерирует выходные данные, которые всегда будут иметь одинаковую длину. Полученный результат называется «хешем», и в этом случае он всегда состоит из 64 символов (256 бит).

Таким образом, один и тот же ввод приведет к одному и тому же результату, независимо от того, сколько раз процесс повторяется. Но если внести небольшое изменение во вход, выход полностью изменится. Таким образом, хеш-функции являются детерминированными, и в мире криптовалюты большинство из них разработаны как односторонние хеш-функции.

Односторонняя функция означает, что практически невозможно вычислить, что входило в выходной. Можно только догадываться, что это был за вход, но вероятность угадать его верна крайне мала. Это одна из причин, почему блокчейн Биткойн безопасен .

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

Представьте, что у нас есть Алиса и Боб вместе с их балансом биткойнов. Допустим, Алиса должна Бобу 2 биткойна .

Чтобы Алиса отправила Бобу эти 2 биткойна, Алиса транслирует сообщение с транзакцией, которую она хочет совершить, всем майнерам в сети.

В этой транзакции Алиса сообщает майнерам адрес Боба и количество биткойнов, которое она хотела бы отправить, а также цифровую подпись и свой открытый ключ. Подпись делается с помощью закрытого ключа Алисы, и майнеры могут подтвердить, что Алиса на самом деле является владельцем этих монет.

Как только майнеры уверены, что транзакция действительна, они могут поместить ее в блок вместе со многими другими транзакциями и попытаться добыть блок. Это делается путем пропускания блока по алгоритму SHA-256. Выходные данные должны начинаться с определенного количества нулей, чтобы считаться действительными. Необходимое количество нулей зависит от того, что называется «сложностью», которая меняется в зависимости от того, сколько вычислительной мощности имеется в сети.

Чтобы создать выходной хэш с желаемым количеством нулей в начале, майнеры добавляют в блок то, что называется « nonce », прежде чем запускать его через алгоритм. Поскольку небольшое изменение ввода полностью меняет вывод, майнеры пробуют случайные одноразовые номера, пока не найдут действительный выходной хэш.

Как только блок будет добыт, майнер транслирует этот новый блок всем другим майнерам. Затем они проверяют, является ли блок действительным, чтобы они могли добавить его в свою копию цепочки блоков и транзакция завершилась. Но в блок майнерам также необходимо включить выходной хэш из предыдущего блока, чтобы все блоки были связаны вместе, отсюда и название цепочка блоков. Это важная часть, поскольку доверие работает в системе.

У каждого майнера есть собственная копия блокчейна на своем компьютере, и каждый доверяет тому блокчейну, в который вложена наибольшая вычислительная работа, самый длинный блокчейн. Если майнер изменяет транзакцию в предыдущем блоке, выходной хеш для этого блока изменится, что приведет к тому, что все хеши после него также изменятся из-за того, что блоки нравятся хешам. Майнеру придется переделать всю работу, чтобы заставить кого-либо принять его блокчейн как правильный. Таким образом, если майнер захочет обмануть, ему потребуется более 50% вычислительной мощности сети, что очень маловероятно. Таким образом, подобные сетевые атаки называются атаками 51% .

Модель, заставляющая компьютеры работать для производства блоков, называется Proof-of-Work (PoW) )(Доказательство работы). Существуют также другие модели, такие как Proof-of-Stake (PoS) (Доказательство ставки), которые не требуют такой большой вычислительной мощности и предназначены для меньшего потребления электроэнергии. при возможности масштабирования для большего числа пользователей.