Блокчейн технология или "интернет ценностей"

Слово «блокчейн» то и дело встречается где-то по соседству с понятием «криптовалюта», а в последнее время даже выходит за границы этой устоявшейся пары. Этой технологией интересуются правительства, различные индустрии и бизнесы. Некоторые утверждают, что блокчейн-технология – это революционная инновация, сопоставимая по своей ценности с самим Интернетом.В прошлой статье мы бегло говорили о блокчейне в контексте цифровых валют. Но сейчас предлагаем разобраться с этим понятием как с самостоятельным явлением. Как это работает? В чем ценность? Где можно применить технологию? Постараемся выяснить и разобраться со всеми преимуществами и недостатками так называемого «Интернета ценностей».

Блокчейн – это…

В первую очередь стоит прояснить, что блокчейн — это вполне самостоятельная технология, концепция, внутри которой можно создать что угодно. Криптовалюты стали «большим пилотным проектом» на базе этой инновации, но сама по себе система не слишком привязана к цифровым деньгам. Приравнивать блокчейн к, скажем, биткоину, было бы настолько же неправильно, как приравнять Интернет к электронной почте или YouTube. Все это работает благодаря наличию интернета. Но если однажды чудесным образом испарится YouTube, всемирная паутина не прекратит своего существования.

Итак, блокчейн — это распределенная сеть, хранящая данные о совершенных транзакциях (действиях), которые записываются в определенном порядке и формируют неизменную последовательность связанных блоков. Блок – своего рода папка, в которую вложена закодированная информация о контрактах и сделках внутри системы. У этой папки есть свои атрибуты, которые невозможно подделать и которые содержат информацию о предыдущей папке в цепи. У такого атрибута есть специальное название — хеш. О том, что это такое и почему это одно из важнейших понятий в работе блокчейна — поговорим позже.С данными и блоками вроде как понятно. Но что насчет распределенности?Распределенные системы — это технологии обмена данными, которым свойственны такие черты:

все участники сети владеют собственной полной копией всех данных, которые записаны в реестре (цепи);
копии каждого участника — идентичны;обновления во всех копиях базы данных происходят автоматически и одновременно;
любые изменения (дополнения) в цепи происходят без вмешательства посредников, в основе лежит протокол достижения консенсуса.

А вот и новое понятие — консенсус. Это соглашение, которое достигается между пользователями для добавления нового блока к цепочке. То есть, чтобы данные были внесены в реестр, необходимо, чтобы участники сети согласились с тем, что это корректная, достоверная и неподдельная информация, которая содержит все необходимые атрибуты.Тема алгоритма консенсуса достаточно обширна, и прицельно о том, как участники сети приходят к соглашению, мы поговорим в следующей статье. Пока же знание, что такое согласие необходимо, просто дополняет картину работы блокчейн-технологии, подчеркивая степень ее прозрачности.Отсутствие влияния третьей доверенной стороны и невозможность подделать данные в цепочке так, чтобы это осталось незамеченным, создают общую версию правды. Это значит, что историю любой транзакции можно проследить в любой момент и убедиться в ее достоверности. В сети не приходится верить другому человеку, который может действовать в своих интересах или манипулировать данными. Система устроена так, что ее механизм выявляет любую попытку «подтасовки» простым сравнением записи с аналогичной в сотне тысяч копий реестра. Так рядом с прозрачностью появляется еще и безопасность.

Как работает блокчейн-технология

Хотя все звучит относительно понятно, все равно остаются некоторые сложности с тем, чтобы вообразить распределенную децентрализованную сеть. Как это должно работать? Где это должно храниться? Речь идет об огромном количестве информации, которой нужно где-то находится, сохраняться. Не может же она просто висеть где-то в невидимом пространстве. А у блокчейна, как известно, нет централизованных серверов.Наиболее удачным сравнением станет небезызвестный Torrent. Система держится на самих участниках сети. Так, допустим, вы скачиваете фильм, который раздается несколькими пользователями, располагающими нужной записью. Чем больше пиров (пользователей, готовых поделиться), тем быстрее пройдет скачивание. А вот если пиров нет совсем, то и необходимый файл вы не скачаете. Так, блокчейн-технология живет и функционирует за счет самих пользователей, компьютеры которых можно считать серверами, поддерживающими сеть.

Правда, блокчейн все-таки посложнее торрентов. Потому что кроме самого факта передачи данных от одного пользователя к другому (транзакции) присутствует еще и процессинг – обработка этих самых данных.На примере криптовалюты это выглядит так: мало того, что пользователь А отправляет пользователю Б свои виртуальные монеты. Указанная сумма должна зашифроваться, поместиться в блок, а тот, в свою очередь, должен быть закрыт, проверен и только потом присоединен к цепочке. Только в таком случае пользователь Б получит отправленные средства. Вот здесь и появляются новые люди в сети — майнеры. Это участники системы, которые при помощи своих вычислительных мощностей решают криптографические задачи, чтобы закрыть блоки. Без этого транзакция не может быть подтверждена, а значит, запись в реестре не появится.

Майнинг – это «завлекалово» или необходимость?

Изучая различные мнения специалистов, нам доводилось натыкаться и на такое: «Майнинг был придуман для раскрутки сети Bitcoin. Если бы Биткоин не поощрял участие в сети, никто бы в ней, кроме самих создателей, не участвовал. В принципе, блокчейн совершенно спокойно просуществует и без майнинга».Мысль оказалась довольно интересной и потому мы решили разобраться чуть более детально, а чем вообще занимаются майнеры. Спойлер: нет, они не «добывают монеты, как шахтеры». Они закрывают блоки, то есть завершают процесс шифрования таким образом, чтобы «папка» с нашими данными была пригодна для прикрепления к цепи. «Производство» новых монет цифровой валюты — это «побочный эффект» майнинга. Крипта выпускается самой системой как награда за проделанную работу и, соответственно, поддержку работоспособности сети.Ладно, — скажете вы, — а что если в нашем блокчейне нет никакой криптовалюты? Допустим, у нас вместо денег медицинские данные пациентов. И вот лаборатория хочет передать результаты анализов человека лечащему врачу. Нужны ли в такой системе майнеры и что конкретно они будут добывать? Попробуем разобраться.Итак, результаты анализа — это содержимое блока данных в условном блокчейне «Медреестр». Но блок состоит не только из содержимого. Должна быть еще и «коробка», в которую упакованы эти данные. Если предельно упрощать, выглядит это вот так:

Хеш — это специальный код конкретного блока, в котором зашифрована помещенная в него информация. Содержимым может быть слово, предложение или целая библиотека. При этом длина хеша всегда будет оставаться одной и той же, изменяются только символы, из которых состоит код.Для того, чтобы наш блок подходил для цепочки «Медреестра», он должен обязательно начинаться с четырех единиц. Это будет считаться подписью, подтверждающей достоверность информации. Но шанс того, что анализ Васи Иванова при кодировании выдаст хеш с единицами в начале — крайне мал. И как тогда? Неужели такие важные данные никак не передать и не вписать в цепочку?Вот тут-то и появляются майнеры. Их задача найти число Nonce — дополнительную произвольную цифру, значение которой будет прибавляться в хеш таким образом, чтобы в начале кода стояли заветные 1111.Но если в блокчейне биткоина майнеры поощряются BTC, то чем мотивированы «добытчики» в условном «Медреестре»? Вот тут и стоит рассказать о том, что блокчейны бывают разными, а значит, и майнеры в них отличаются.

Разновидности блокчейна

Теперь, когда мы обсудили основные характеристики блокчейна, стоит сказать, что не всегда и не все элементы технологии реализуются одинаковым образом. В зависимости от обширности, открытости и требований сети, блокчейн можно разделить на три вида:

открытый — такой вариант реализован в сети биткоина;
сервисный — нечто подобное можно наблюдать в Ripple и R3 в их сотрудничестве с банковскими консорциумами;
приватный — блокчейн, созданный специально для одной организации (участниками сети являются сотрудники одной фирмы).

Что меняется в этих типах блокчейна? В первую очередь — доступность, анонимность и конкуренция внутри системы. Так, в открытом блокчейне вход участников не ограничен, а майнером может стать кто угодно, если хватит вычислительных мощностей. При этом конфигурация сети и ее правила не подчиняются какой-либо инстанции. Проще говоря, это максимально децентрализованный блокчейн.В закрытых сетях — сервисных и приватных — участники сети проходят идентификацию, валидацией данных занимаются назначенные пользователи. Кроме того, может существовать некий орган, который следит за выполнением правил и поддерживает конфигурацию сети.Здесь стоит отметить: многие путают понятие распределения и децентрализации. Распределение говорит о том, что все участники сети имеют доступ к данным и могут отследить транзакции, убедиться в их достоверности и неподдельности. При этом система может быть децентрализованной (без управляющего органа) или централизованной. От этого менее «распределенным» реестр не станет.Публичный вариант блокчейна пока еще имеет некоторые изъяны с точки зрения всевозможных рисков. Например, потеря ключа от биткоин-кошелька означает потерю денег, поскольку восстановить ключ невозможно. В сервисном блокчейне этот вопрос может решить соответствующий управляющий орган, но в то же время возникает вопрос: а не станет ли он вмешиваться во все остальные процессы? Задача, над которой работают многие блокчейн-энтузиасты, как раз и заключается в том, как создать максимально защищенный, удобный для пользователя и полезный блокчейн с высокой скоростью и пропускной способностью.

В чем ценность технологии

Итак, мы разобрались с принципом работы блокчейна. Теперь осталось выяснить, почему вокруг него столько шума, и действительно ли технология заслуживает того внимания, которое она получает.Блокчейн называют «Интернетом ценности». По сути это значит: в сеть могут быть загружены любые данные, имеющие определенную ценность, и каждый может проследить за тем, чтобы эти данные оставались неизменными и защищенными. Мы уже выяснили, что вся информация кодируется в блоках. Значит, наличие блока может быть видно всем, а данные внутри него – только тем, кто имеет ключ, расшифровывающий послание. Больше о том, как работает кодирование и ключи — читайте в статье про PGP-шифрование.Главные качества, которые свойственны сети (и которые, ясное дело, привлекают многих) это:

скорость процессов;
прозрачность — историю любого действия можно проследить;
устойчивость — «уронить» систему практически невозможно, поскольку каждый компьютер участника выступает в качестве сервера;
доступность — участником публичной сети может стать действительно кто угодно;
надежность — изменить содержимое блока в цепи довольно сложно, и даже если какие-то коррективы будут внесены в одной копии, в остальных останется первоначальная (правдивая) информация;
дешевизна — сокращает различные издержки, не требует дорогого обслуживания и фактически ничего не стоит для пользователя.

Где может пригодиться блокчейн? Фактически — везде, где необходимо вести какой-либо учет. Систему можно задействовать для цифровой идентификации личности, подтверждения прав собственности, для розничной торговли и во многих других сферах. Детальнее о применении блокчейна и проектов на базе технологии вы можете ознакомиться в статье «Блокчейн проекты: что это такое и как на них заработать».

Теперь вы представляете, как в целом работает технология, лежащая в основе криптовалют, и понимаете, почему в правительствах разных стран ставят под вопрос биткоин, но не сомневаются в перспективности блокчейна. На самом деле тема намного более обширна и требует дополнительных пояснений. Например, как достигается консенсус, что такое PoW, PoS и в чем разница с точки зрения эффективности и надежности. Или чем отличаются blockchain и distributed ledger – это одно и то же, или есть нюансы? Разумеется, не менее важно поговорить о смарт-контрактах, ICO и токенах. И мы обязательно разберемся со всеми этими понятиями в следующих текстах.