Что такое блокчейн (Blockchain)?

Блокчейн определяется как передовая технология баз данных, обеспечивающая прозрачный обмен данными по сети. Базы данных блокчейна сохраняют хронологическую согласованность, предотвращая удаление или изменение данных без согласия сети. Разработчики могут использовать эту функцию для создания защищенной неизменной книги для отслеживания таких значений, как платежи, заказы и учетные записи пользователей. В этой статье рассматриваются значение, работа, типы и использование блокчейна.

Что такое технология блокчейн?

Блокчейн — это передовая технология баз данных, обеспечивающая прозрачный обмен данными по сети. Базы данных блокчейна сохраняют хронологическую согласованность, предотвращая удаление или изменение данных без согласия сети. Разработчики могут использовать эту функцию для создания защищенной неизменной книги для отслеживания таких значений, как платежи, заказы и учетные записи пользователей .

Блокчейн получил свое название благодаря своей архитектуре: данные хранятся в «блоках», соединенных в «цепочку». Блок — это структура, которая записывает транзакции, а цепочка состоит из множества баз данных, соединенных по сети с помощью одноранговых узлов. Такая конфигурация, также известная как «цифровая книга», позволяет системе поддерживать встроенные механизмы предотвращения несанкционированного доступа. С его помощью пользователи могут получить доступ к согласованному «общему представлению» данных.

Несмотря на свою недавнюю популярность, блокчейн возник в конце 1970-х годов. Ральф Меркл, ученый — компьютерщик , создал основу для современного блокчейна, запатентовав хеш-деревья. Эти структуры информатики, также известные как деревья Меркла, хранят данные, используя криптографию для связывания блоков.

Незадолго до рубежа тысячелетий В. Скотт Сторнетта и Стюарт Хабер создали систему, которая использовала хеш-деревья для предотвращения произвольного изменения временных меток документов. Так появился первый экземпляр блокчейна.

Сегодня блокчейн используется для безопасной записи данных. Внесение несанкционированных изменений в информацию, хранящуюся в базе данных блокчейна, является сложной задачей. Это возможно, потому что «распределенная книга», созданная блокчейном, дублирует и передает записи каждой транзакции на компьютеры, которые являются частью сети блокчейна.

Кроме того, все транзакции реестра в базе данных на базе блокчейна авторизуются цифровой подписью пользователя. Это гарантирует подлинность каждой транзакции и сводит к минимуму риск манипуляций. В некотором смысле базу данных блокчейна можно рассматривать как совместную онлайн-таблицу. Хотя каждый может видеть информацию на листах и ​​тех, кто ее добавил, никто не может изменять существующие записи.

Блокчейн помогает повысить эффективность пользователей за счет повышения прозрачности, снижения риска несоблюдения нормативных требований и смарт-контрактов. Его хронологическая неизменность также используется организациями для безопасного создания, обмена, хранения и извлечения цифровых транзакций в проверяемом формате, что делает его идеальным для обработки аудита.

Однако эта технология не свободна от недостатков. Например, блокчейн и криптография используют открытые и закрытые ключи, и пользователи, потерявшие доступ к своим закрытым ключам, столкнутся с операционными проблемами. Масштабируемость — еще одна проблема, поскольку каждый узел может поддерживать только ограниченное количество транзакций. Это может привести к большим транзакционным нагрузкам, для завершения которых потребуется несколько часов. Наконец, несмотря на то, что его нередактируемость является преимуществом, она может стать препятствием, когда необходимо добавить или отредактировать невредоносную информацию после создания записи.

Как работает блокчейн?

Важнейшая функция блокчейна — обеспечить запись и передачу данных, но ограничить их модификации. Давайте сначала разберемся, как блокчейн создает неизменяемые реестры и записи транзакций, которые нельзя легко изменить или уничтожить.

1. Децентрализация

Традиционно современные базы данных формируются, когда многочисленные серверы подключены и хранятся в безопасном месте. Организация, которой принадлежат эти серверы, также имеет значительный контроль над всеми хранящимися на них данными.

Хотя эта централизованная установка эффективно работает для множества приложений, она также может обеспечить единую точку отказа. Например, организация-владелец может изменять, стирать или блокировать доступ к данным. Данные также могут стать недоступными в случае сбоя питания, отключения Интернета или сбоя в работе серверов.

Блокчейн невосприимчив к этим угрозам. В принципе, это широко распространенная база данных. Данные передаются между многочисленными сетевыми узлами, обычно разбросанными по широкой географической области. Это поддерживает избыточность и укрепляет точность данных. Последнее обеспечивается тем, что пользователи не могут просто изменить данные.

2. Неизменность

Как предотвратить несанкционированные изменения? Допустим, пользователь пытается изменить существующую запись в базе данных. Хотя они могут успешно редактировать данные в одном узле, данные остаются неизменными в других узлах. Затем другие узлы выполняют перекрестные ссылки друг на друга и быстро выделяют и отбрасывают измененные данные на одном узле. Таким образом, ни один узел в сети блокчейн не может редактировать базу данных в одностороннем порядке.

Эта функция делает записи постоянными и создает неизменяемую хронологическую историю всех транзакций. Самое популярное применение таких записей — хранение криптовалютных транзакций. Однако блокчейн также используется для хранения других важных данных, таких как информация о пользователях, юридические контракты и товарные запасы.

3. Консенсус

Проверка новых записей в любом блоке должна происходить на основе консенсуса большинства в сети. Это просто означает, что большинство компьютеров в децентрализованной сети блокчейнов должны соглашаться на каждое изменение. Проверка недобросовестных модификаций или ошибок транзакций предотвращается механизмами консенсуса, такими как доказательство работы (PoW) и доказательство доли (PoS).

• Доказательство работы — это механизм консенсуса, впервые примененный в биткойнах. Тесно связанный с понятием «майнинг», этот метод требует большой вычислительной мощности. Виртуальные майнеры аутентифицируют блокчейны, защищенные доказательством работы по всему миру, поскольку каждый майнер пытается решить математическую головоломку раньше других. Майнеру, который первым решит головоломку, предоставляется право обновить блокчейн новейшими аутентифицированными записями. Взамен майнер получает криптовалюту из сети.
• Доказательство доли обеспечивает консенсус через систему, известную как «ставка», которая работает аналогично майнингу. Основной процесс остается прежним: сеть выбирает участвующего пользователя для вставки самых последних записей в блокчейн, а взамен получает криптовалюту. Однако точный процесс может варьироваться от проекта к проекту. В целом, блокчейны, работающие с доказательством доли, полагаются на «сеть валидаторов», которая временно вносит (или ставит) уже принадлежащую криптовалюту для возможности проверки новых записей, добавления их в цепочку блоков и получения дополнительной криптовалюты.

Как доказательство работы, так и доказательство доли имеют экономические санкции за сбои в сети, чтобы помешать недобросовестным деятелям. В первом случае майнеры наказываются за ввод неверных данных (или блоков) потерей энергии, времени и вычислительной мощности. В последнем процент криптовалюты, поставленной валидаторами, вычитается, если они принимают плохой блок. Урезанная сумма может варьироваться в зависимости от сети.

Оба механизма консенсуса обеспечивают беспрепятственную проверку транзакций, не требуя, чтобы конкретный узел был ответственным. Тем не менее, одно резкое различие между ними заключается в энергопотреблении. Блокчейны, основанные на доказательстве доли, не нуждаются в том, чтобы майнеры тратили движущую силу на дублирующие действия, соревнуясь друг с другом, чтобы решить одну и ту же головоломку. Таким образом, доказательство доли минимизирует потребление ресурсов во время сетевых операций.

4. Прозрачность

Децентрализованная природа блокчейна позволяет прозрачно просматривать все транзакции — либо пользователями, получающими доступ к личному узлу, либо через обозреватели блокчейнов, которые позволяют пользователям просматривать транзакции в реальном времени по мере их совершения. Копия цепочки присутствует на каждом сетевом узле и обновляется после проверки и записи новых блоков. Любой, у кого есть доступ к базе данных, может отслеживать транзакции. 

Базы данных блокчейна зашифрованы, чтобы предотвратить раскрытие личности заинтересованных сторон и другой важной информации всем пользователям. Это позволяет пользователям оставаться анонимными без сокрытия транзакций. Владельцы базы данных могут использовать пару открытого и закрытого ключей для расшифровки базы данных.

Вот пример того, как работает прозрачность блокчейна. В прошлом биткойн-биржи становились мишенью киберпреступников, которым удавалось украсть криптовалюту пользователей. Хотя личность злоумышленников в этих случаях не была сразу очевидна, все же можно было отследить украденные биткойны по мере их перемещения или обмена.

5. Безопасность

Несмотря на то, что блокчейн представляет собой решение для децентрализованной базы данных, он не ставит под угрозу безопасность и доверие . Надежная сетевая безопасность блокчейна побуждает пользователей участвовать в его функционировании, в то же время сильно препятствуя злонамеренному поведению.

Самая простая мера для сохранения уровней безопасности — линейное и хронологическое хранение новых блоков. Каждая новая запись обязательно вставляется в «конец» цепочки блоков. После того, как запись сделана, единственный способ изменить ее — это консенсус большинства сетей.

Блоки дополнительно защищены, поскольку они содержат свое хеш-значение и отметку времени, а также хэш-значение блока в хронологическом порядке перед ними. Эти хэш-значения генерируются с использованием математической функции для преобразования данных в буквенно-цифровую строку. Любые изменения, внесенные в данные блока, приводят к изменению значения хеш-функции.

Например, злоумышленник , имеющий доступ к узлу в сети блокчейн, манипулирует базой данных, чтобы незаконно добавить криптовалюту в свой кошелек. Обновленная запись отразится на узле этого пользователя; однако эти данные больше не будут согласовываться с информацией о других узлах. Как только все узлы сделают перекрестные ссылки на коллективную базу данных, эта обработанная запись будет выделена и отмечена как незаконная.

Чтобы безопасность и целостность базы данных блокчейна были скомпрометированы, злоумышленники должны коллективно контролировать большинство узлов. Это позволит измененной копии стать той, которая будет принята большинством узлов. Однако это может быть сложной задачей, поскольку узлы сильно децентрализованы и часто разбросаны по обширной географической территории.

Другим, гораздо более важным соображением будет изменение каждого блока перед тем, с которым манипулируют, потому что хэш-значения и временные метки должны быть обновлены. Эти меры безопасности делают такую ​​атаку ресурсоемкой и минимизируют вероятность успеха.

Наконец, другие участники сети легко заметят любые подобные действия. У этих пользователей, вероятно, будет возможность выполнить «хард-форк» для новой, незатронутой итерации цепочки. В случае с криптовалютой такой хард-форк приведет к тому, что атакованная версия токена потеряет всю свою ценность, тем самым оставив злоумышленникам контроль над бесполезным активом и лишив саму цель атаки.

Типы блокчейна

Два основных типа блокчейна — разрешенный и не разрешенный. Все остальные типы блокчейнов подпадают под один (а иногда и под оба) из этих двух основных типов.

Разрешенный блокчейн может ограничивать доступ узлов к сети и контролировать сетевые права узлов, которые являются частью блокчейна. Все пользователи в разрешенной сети блокчейна имеют свои идентификационные данные.

Поскольку доступ к этому типу блокчейна ограничен, в сети размещается меньше узлов, чем в сетях блокчейнов без разрешений. Ключевым преимуществом ограничений доступа является повышение эффективности, поскольку меньшее количество узлов означает сокращение времени обработки каждой транзакции.

С другой стороны, блокчейн без разрешений предоставляет всем пользователям псевдоанонимный доступ к сети блокчейна. Любой пользователь может стать узлом и пользоваться неограниченными сетевыми правами.

Из-за природы блокчейна сети без разрешений (возможно, вопреки интуиции) более безопасны, чем сети с разрешениями. Это связано с тем, что у них больше узлов для проверки каждой транзакции, что снижает вероятность недобросовестных манипуляций со стороны пользователей, вступивших в сговор. Однако такие сети часто имеют более длительную продолжительность обработки транзакций.

Давайте рассмотрим четыре ключевых подтипа сетей блокчейна:

1. Частный

Также известная как управляемая цепочка блоков, частная цепочка блоков — это разрешенная цепочка блоков , управляемая центральным органом , обычно организацией. Этот центральный орган имеет право предоставлять или отказывать узлам в доступе к сети. Он также может предоставлять разные права разным узлам для выполнения различных функций.

Широкая общественность не обязательно имеет доступ к частной сети блокчейнов, что делает ее лишь частично децентрализованной. Из-за ограниченного количества узлов и относительно высокой степени контроля со стороны центрального органа частный блокчейн может быть подвержен мошенничеству и другим злонамеренным операциям.

Примеры управляемых сетей блокчейнов включают Hyperledger, коллективный проект блокчейн-решений с открытым исходным кодом, и Ripple, виртуальную валютную биржу B2B.

2. Публичный

Публичные сети блокчейнов, не имеющие разрешения по своей природе, открыты для всех и, таким образом, «действительно» децентрализованы. Общедоступные сети блокчейнов также предоставляют всем узлам равные права доступа и позволяют им свободно создавать и проверять блоки.

Публичные блокчейны широко используются для добычи и обмена криптовалют. Эти сети обычно имеют более длительное время проверки, чем частные блокчейны, но они более безопасны.

Примеры общедоступных сетей блокчейнов включают биткойн, лайткойн и эфириум.

3. Гибрид

Гибридные блокчейны представляют собой интересное сочетание частных и общедоступных блокчейнов. Как и в случае с частной цепочкой блоков, этим типом цепочки блоков управляет единый контролирующий орган. Однако внутри него существует уровень общественного контроля: общедоступные блокчейны должны выполнять определенные проверки транзакций в сети гибридных блокчейнов.

IBM Food Trust — яркий пример гибридного блокчейна. Это решение было разработано для повышения эффективности глобальной экосистемы снабжения продовольствием.

4. Консорциум

Еще одна попытка устранить ограничения общедоступных и частных блокчейнов — блокчейн-консорциум, которым коллективно управляют многочисленные организации, а не одна. Разрешенные по своей природе блокчейны консорциума более децентрализованы, чем частные сети блокчейнов.

Создание блокчейн-консорциума требует сотрудничества между многочисленными организациями, как правило, из одной отрасли. Хотя это повышает безопасность сети из-за увеличения количества узлов, это создает логистические препятствия и риск антимонопольных обвинений.

Примеры блокчейнов консорциума включают R3 для финансовой сферы и других регулируемых отраслей, а также некоммерческую сеть CargoSmart Global Shipping Business Network для пространств доставки и цепочки поставок.

Топ 5 приложений блокчейна

Блокчейн — идеальное решение для обеспечения безопасности и доверия, необходимых современным базам данных . Он обладает высокой устойчивостью к несанкционированным манипуляциям с записями благодаря сбалансированному сочетанию прозрачности, консенсуса и децентрализации. В нем также отсутствует единая точка отказа, что делает его прочным и надежным.

Это лучшие отраслевые приложения блокчейна:

1. Финансы

В сфере финансов блокчейн произвел революцию в сфере денежных переводов. Традиционные технологии денежных переводов могут быть громоздкими и ресурсоемкими, особенно на международном уровне. В то время как современные международные денежные переводы могут занимать до нескольких дней, та же транзакция, осуществляемая в сети блокчейн, занимает всего несколько минут и при этом является менее дорогой.

Кредиторы также могут полагаться на смарт-контракты на основе блокчейна для надежной выплаты обеспеченных кредитов. Смарт-контракты позволяют автоматически выполнять события в ответ на определенные триггеры. Например, после полного погашения кредита можно настроить смарт-контракт на автоматическое освобождение залога. Это делает все аспекты оформления кредита более быстрым и экономичным, позволяя кредиторам предлагать более выгодные ставки и привлекать больше заемщиков.

Смарт-контракты также повышают прозрачность между страховыми компаниями и их клиентами. Например, постоянная запись всех требований, хранящихся в сети блокчейн, может быть полезна страховому персоналу, такому как специалисты по урегулированию претензий. С другой стороны, заявители могут получать платежи гораздо быстрее.

Наконец, можно использовать технологию блокчейн для создания децентрализованных финансовых бирж. Как свидетельствуют биржи криптовалют, такие системы позволят проводить более быстрые и экономичные транзакции. Кроме того, такая финансовая платформа избавит инвесторов от необходимости передавать активы центральному органу власти, обеспечив им большую безопасность и контроль.

2. Хранение данных

Хранение данных в сети блокчейн повышает ее целостность и безопасность. Их децентрализованный характер очень затрудняет изменение или очистку баз данных блокчейна без авторизации. Кроме того, данные полностью избыточны, что упрощает непрерывность бизнеса . При правильной конфигурации и сценарии использования база данных блокчейна может быть даже дешевле в долгосрочной перспективе.

3. Управление

Одним из самых революционных применений блокчейна является голосование. Хотя до сих пор не было принято решение о каких-либо значительных национальных выборах на основе голосования с использованием блокчейна, это изучается во всем мире. Система голосования, основанная на блокчейне, может предотвратить двойное голосование, обеспечить голосование только правомочных членов и предотвратить фальсификацию результатов голосования.

Такая система голосования также устранит такие препятствия, как подавление избирателей, и позволит всем избирателям, имеющим право голоса, голосовать несколькими простыми нажатиями на своих смартфонах. Кроме того, это значительно сократит время и усилия, связанные с организацией выборов и объявлением результатов, без ущерба для безопасности бюллетеней.

Помимо голосования, блокчейн потенциально может повысить эффективность программ социального обеспечения. Загружая все данные, касающиеся программ социального обеспечения и их заявителей и заявителей, в сеть блокчейнов, правительства могут свести к минимуму мошенничество и снизить операционные расходы. Средства также будут поступать к бенефициарам гораздо более упорядоченным образом.

4. Невзаимозаменяемые токены

Хотя мнения о цифровом искусстве иногда могут резко расходиться, нельзя отрицать, что невзаимозаменяемые токены (NFT) имеют далеко идущие применения. Проще говоря, NFT использует способность блокчейна гарантировать, что данные одновременно существуют только в одном месте. Размещение NFT в блокчейне гарантирует, что только одна его неизменяемая копия существует где-либо в Интернете. NFT не обязательно должно быть цифровым искусством. Это может быть документ о собственности, права на СМИ или даже билет в кино! Если он уникален, его можно зафиксировать как NFT.

5. Интернет вещей (IoT)

Интернет вещей имеет множество приложений в разных отраслях, но проблемы кибербезопасности препятствуют его широкому распространению. Их состояние безопасности может быть улучшено за счет переноса систем IoT в сеть блокчейн. Например, хранение конфиденциальных бизнес-данных в децентрализованной сети рядом с устройствами сбора данных, а не на центральном сервере, может сделать данные, связанные с грузовыми перевозками, обслуживанием машин и другими приложениями, более доступными и безопасными для хранения и использования.

Вывод

Блокчейн — это больше, чем криптовалюта или цифровое искусство. Это передовая технология, которая может произвести революцию в бизнесе и управлении, какими мы их знаем. Сегодня предприятия экспериментируют с блокчейном во многих аспектах повседневной деятельности. По мере того, как цифровая граница раздвигается все дальше и дальше, блокчейн может предложить нам контроль доступа, прозрачность и безопасность данных, которые нам нужны, чтобы открыть будущее.

Этот материал предназначен только для информационных целей и не предназначен для предоставления юридических, налоговых, финансовых или инвестиционных рекомендаций. Получателям следует проконсультироваться со своими советниками, прежде чем принимать подобные решения. Cripta Today не несет ответственности за любое принятое решение или любые другие действия или бездействие в связи с использованием Получателем этого материала.