Технология блокчейн: руководство для начинающих

Технология блокчейн до сих пор остается загадкой для большинства людей. Кто-то находит это захватывающим, кто-то находит пугающим, а кто-то не имеет ни малейшего представления об этом.

И я понимаю это, так как он все еще находится на ранней стадии разработки, и есть так много вещей, которые нужно изучить и внедрить.

Эта статья призвана познакомить вас с основами технологии блокчейн, принципами ее работы и ее применением.

Для начала представьте, насколько легкой может стать жизнь, если вы сможете отправлять деньги своей семье, оставаясь за тысячи миль, за считанные минуты, не платя огромных банковских комиссий.

Теперь подумайте о том, чтобы иметь полный контроль над своими деньгами, не требуя разрешения от вашего банка для их просмотра или перевода. И вы можете хранить свои деньги в цифровом виде в кошельке без участия банка.

Все это не сны; они возможны с блокчейном, который предлагает множество возможностей и преимуществ. Это причина, по которой люди заинтересованы в изучении блокчейна и его использовании. Также предполагается, что к 2022 году корпоративные инвестиции в блокчейн, вероятно, достигнут 12,4 млрд долларов США.

Но что такое блокчейн?

Давай выясним!

Что такое технология блокчейн?

Блокчейн — это неизменяемый (неизменяемый) и общий цифровой реестр, в котором хранятся записи или транзакции в нескольких местах в сети компьютеров. Здесь каждая проверенная транзакция добавляется в пространство, называемое блоком, который связывается с другими последующими блоками с помощью криптографии, образуя цепочку.

Если это определение заставило вас почесать голову, давайте разберемся с технологией блокчейн в более простых терминах.

Блокчейн — это своего рода база данных, которая хранит данные (записи) на компьютере в электронном виде.

Блок = пространство, содержащее записи

Цепочка = звено, соединяющее записи

Итак, цепочка связанных блоков, содержащих записи, называется блокчейном.

Все блокчейны являются базами данных, но не все базы данных являются блокчейнами. Разница между базой данных и блокчейном заключается в том, как они хранят данные.

Блокчейн против базы данных

База данных собирает огромное количество информации и упорядочивает ее в табличном формате, чтобы пользователи могли легко и одновременно изменять данные. Кроме того, более обширные базы данных используют серверы с мощными компьютерами для хранения больших объемов данных и выполнения вычислений. Компания или физическое лицо обычно владеет базой данных; следовательно, они контролируют и управляют его доступом.

С другой стороны, блокчейн собирает данные в группы или блоки с определенной емкостью памяти. Когда емкость блока заполнена, он присоединяется к другому блоку, образуя цепочку. Все новые записи, следующие за последующим, вновь добавленным блоком, компилируются в новый блок.

В отличие от традиционной базы данных, у блокчейна нет единого владельца; вместо этого он доступен для всех с разрешения. Вот почему ее также называют децентрализованной системой, поскольку в ней нет центрального узла для управления блокчейном. Точно так же технология блокчейна называется технологией распределенного реестра (DLT) . Это распределенный реестр записей, который позволяет пользователям обмениваться данными или выполнять одноранговые транзакции без центрального органа.

Технология блокчейна была изобретена неизвестным лицом — Сатоши Накамото (частное лицо или группа лиц в 2008 году) в качестве общедоступной книги транзакций биткойнов. Он направлен на то, чтобы поставить временную метку на цифровой документ и гарантировать, что никто не сможет его подделать. Это помогает решить вопросы, связанные с двойными записями, и осуществлять безопасные операции с активами без привлечения стороннего посредника, такого как правительство или банк.

Эта технология работает в Интернете и включает в себя различные части, такие как базы данных, подключенные компьютеры или узлы, программные приложения и многое другое.

Пример : компания может использовать технологию блокчейна в своей бухгалтерии для записи всех транзакций. Бухгалтерский учет включает в себя двойную запись для транзакций, которые могут быть запутанными и трудными для проверки записей другими сторонами. Эти записи также легко подделать, например отредактировать, удалить или добавить новую запись; следовательно, они могут быть неточными.

В этом им может помочь блокчейн, защищая транзакции с помощью криптографии. Он предлагает защищенный от несанкционированного доступа способ хранения транзакций в блоках.

Каковы компоненты блокчейна?

Архитектура блокчейна включает в себя различные уровни, такие как инфраструктура или аппаратное обеспечение, данные, сети, такие как узлы, проверка, распространение информации и приложения. Давайте разберемся с некоторыми его компонентами.

Блокировать

Как объяснялось выше, блокчейн относится к цепочке различных блоков, содержащих данные или записи. И данные в каждом блоке основаны на типе блокчейна. Например, банковский блокчейн будет иметь блоки, содержащие такую ​​информацию, как номер счета, имя владельца счета, название филиала и т. д.

Первый блок в цепочке блоков известен как блок Genesis, и все блоки содержат действительные записи, закодированные и хэшированные. Каждый блок имеет собственный криптографический хеш и хеш предыдущего блока в той же цепочке блоков, связывая их и образуя цепочку. Этот итеративный процесс проверяет целостность предыдущих блоков с помощью цифровых подписей.

Хеширование

Хэш похож на отпечаток пальца, уникальный для каждого блока. Это код, созданный с использованием математической функции, превращающей цифровые данные в длинную строку букв и цифр. Это 64-значное шестнадцатеричное число идентифицирует каждый блок и его содержимое, и после его создания любые изменения в блоке изменят хэш. Технология Blockchain использует хеширование Secure Hash Algorithm (SHA) 256 и очень полезна для обнаружения любых изменений, внесенных в транзакции. Это также делает его безопасным, поскольку все блоки содержат хэши предыдущего блока.

Таким образом, если злоумышленник изменяет данные в блоке, его хеш меняется, а в следующем блоке остается старый хэш скомпрометированного блока. Следовательно, все последующие блоки становятся недействительными, что легко отследить.

Ресурсы

Активы могут быть материальными и нематериальными. Материальные активы — это физические объекты, такие как земля, дом, оборудование и т. д., тогда как нематериальные активы — это нефизические объекты, такие как контракты на интеллектуальную собственность, авторские права, патенты и т. д. Интересно, что деньги могут быть как материальными, так и нематериальными.

Распределенная одноранговая (P2P) сеть

Каждая транзакция в блокчейне работает в распределенной одноранговой (P2P) сети, в которой нет центрального органа управления данными. Он позволяет каждому (имеющему доступ) присоединиться к блокчейну, а каждый компьютер, добавленный в сеть, является узлом.

Таким образом, когда пользователь создает новый блок, он передается каждому пользователю в сети, и каждый узел должен проверить этот новый блок, чтобы убедиться, что никто его не изменил. Когда проверка завершена, каждый узел начинает добавлять новый блок непосредственно в свою цепочку блоков.

Все узлы, присутствующие в сети, приходят к консенсусу, подтверждая правильность блоков и отвергая поддельные.

Типы блокчейнов

Блокчейн бывает разных типов, и пользователи используют эту технологию во многих случаях использования в зависимости от ее типа. Итак, различные типы блокчейнов:

Публичные блокчейны

Блокчейны упрощают децентрализованную, открытую сеть из нескольких компьютеров, к которым любой может получить доступ, чтобы запросить или проверить точность транзакции. Он позволяет пользователям создавать новые блоки, получать доступ ко всем блокам в цепочке блоков и проверять данные.

Поскольку они открыты и нуждаются в отличной безопасности, они используют такие концепции, как доказательство доли или доказательство работы. Майнеры блоков, которые подтверждают транзакции, получают финансовое вознаграждение. Публичные блокчейны в основном используются для добычи и обмена криптовалют.

Примеры : блокчейны биткойнов, лайткойнов и эфириума.

Частные блокчейны

Частные блокчейны централизованы и управляются человеком или организацией, которые решают, кто может получить доступ к блокчейну, кто может быть добавлен в качестве узла и проверять записи. В отличие от общедоступных блокчейнов, частные блокчейны не являются открытыми и предлагают ограничения доступа. Если кто-то хочет присоединиться к частному блокчейну, он должен получить разрешение от администратора.

Пример : биржи виртуальной валюты B2B, такие как Hyperledger.

Консорциум блокчейнов

Эти разрешенные блокчейны управляются группой компаний или организаций, а не одним человеком. Они более децентрализованы, чем частный блокчейн, чтобы обеспечить большую безопасность. Это разрешает ограниченный доступ, и существующие узлы определяют процесс консенсуса.

Кроме того, он представляет собой узел проверки подлинности для инициирования, получения и проверки транзакций, в то время как узлы-члены имеют разрешение инициировать или принимать транзакции. Здесь пользователи могут передавать цифровые активы из одной цепочки блоков в другую с повышенной эффективностью и масштабируемостью.

Пример : Блокчейны консорциума используются в платежах и банковских услугах, таких как Quorum и Corda.

Гибридный блокчейн

Гибридные блокчейны сочетают в себе атрибуты частных и публичных блокчейнов. Они могут быть централизованными или децентрализованными и позволяют организациям создавать частную цепочку блоков на основе разрешений наряду с общедоступной цепочкой блоков. Таким образом, организации могут контролировать доступ к данным в блокчейне и то, к каким данным следует обращаться публично.

Пример . Он используется в сфере недвижимости и розничной торговли, например в IBM Food Trust.

Как работает транзакция в блокчейне?

Вот как происходит типичная транзакция в блокчейне:

Шаг 1: Запрос на транзакцию

Во-первых, человек запрашивает транзакцию, связанную с недвижимостью, банковскими операциями, криптовалютой, записями, контрактами и т. д.

Шаг 2: Распространение

Запрошенная транзакция передается в одноранговой сети через узлы, расположенные по всему миру.

Шаг 3: Проверка

Узлы в сети проверяют транзакцию, используя алгоритмы и решая сложные уравнения. Если они считают транзакцию законной, записи вводятся внутри блоков.

Шаг 4: Добавление блоков в блокчейн

После завершения транзакции вновь созданный блок связывается с предыдущим блоком с помощью криптографии и шифрования. Он имеет хеш-код и содержит хеш-код предыдущего блока. Как только этот блок заполнил выделенное ему пространство, следующий блок начинает заполняться и прикрепляться к предыдущему блоку; следовательно, формируется длинная цепочка транзакций. Это неизменно и прозрачно для всех в блокчейне.

Как блокчейн обеспечивает безопасность транзакций?

Блокчейн имеет различные методы обеспечения безопасности транзакций, такие как криптография, хеширование, доказательство работы и т. д. Вот некоторые из методов безопасности:

неизменность

Неизменяемость в блокчейне означает, что никто не может манипулировать данными, введенными в блокчейн. Это потому, что каждый блок имеет уникальный хеш-код и еще один, ссылающийся на предыдущий блок. Криптографические хэш-коды не подвергаются обратной разработке. Если в данных транзакции есть ошибка, вы можете ввести новую запись для исправления. В этом случае он покажет обе записи. Следовательно, нет никаких шансов на ошибки или двойную запись.

Хронологическая структура

Каждый блок в блокчейне хранится в хронологическом и линейном порядке, то есть они всегда присоединяются в конце блокчейна. И у каждого блока есть хеш и хеш предыдущего. Эта мода соблюдается во всей цепочке блоков, которая может содержать тысячи блоков. Следовательно, сложно отступить назад, чтобы изменить записи.

Даже если кому-то удастся изменить блок, ему придется сделать это для всех остальных блоков, что требует значительных усилий, ресурсов, вычислительной мощности и времени. Это дает пользователям время, чтобы проверить блок и выяснить, скомпрометирован ли он. Стоимость такого взлома может быть непомерно высокой и в большинстве случаев бесплодной.

Доказательство работы (PoW)

Хотя хэширование является отличным способом предотвращения несанкционированного доступа, злоумышленники все же могут взломать блокчейн, используя мощные компьютеры, чтобы изменить блок и пересчитать последующие блоки, а также сделать всю цепочку блоков действительной.

Чтобы противодействовать этому, блокчейн использует Proof of Work, механизм для замедления создания нового блока. Это часть сложного вычисления, для решения которой требуются определенные усилия. Да и времени на решение проблемы уходит больше, чем на проверку результатов. Следовательно, вычисление доказательства работы и добавление нового блока становится намного сложнее, чем изменение блока и остальных блоков после него. Вот как доказательство работы делает блокчейны безопасными.

Часто люди путают PoW и PoS, поэтому быстро разбираются.

Доказательство доли (PoS)

Proof of Stake использует криптографические алгоритмы для проверки транзакций. Например, в майнинге проверка выполняется выбранным валидатором в зависимости от количества монет, которые они занимают, что называется их долей.

Технически пользователи не майнят и не получают вознаграждение, а подделывают блоки. Участники процесса получают монеты, а те, у кого больше ставка, имеют большую мощность майнинга. Это увеличивает их шансы быть выбранными в качестве валидатора.

Преимущества и ограничения блокчейна

Преимущества

Преимущества блокчейна заключаются в следующем:

Точность

Все транзакции проверяются тысячами узлов в сети блокчейн. Он достаточно мощный, чтобы устранить ошибки и обеспечить большую точность данных. Даже если допущена ошибка, другие компьютеры могут ее быстро обнаружить. И если эта ошибка будет преобладать, как минимум 51% всех компьютеров в сети должны будут совершить ту же ошибку, что практически невозможно, особенно когда речь идет о массивной цепочке блоков, такой как Биткойн.

Децентрализация

Никакой центральный хаб не контролирует и не управляет блокчейном; вместо этого он децентрализован. Это означает, что сеть из тысяч компьютеров может получить к ней доступ, и ни один человек или организация не может ею управлять. Любое изменение в блокчейне немедленно отражается на каждом узле с разрешением в сети.

Эффективность затрат

Блокчейн не требует участия какой-либо третьей стороны для утверждения транзакции вместе с их затратами на обработку. Например, банки или платежные системы берут небольшую сумму за обработку транзакции. Таким образом, предприятия, выполняющие платежные операции с использованием технологии блокчейна, такой как биткойн, могут сэкономить много средств.

Скорость

Традиционным банковским системам требуется много времени для обработки платежа, от его инициации до момента, когда сумма отражается на вашем счете. Кроме того, финансовые учреждения работают только в установленные часы и дни их работы. Таким образом, может потребоваться несколько дней, чтобы окончательно отразить сумму в вашем банке. С другой стороны, блокчейн не остановить. Он активен 24/7/365, и транзакции могут занять несколько минут. Это также очень выгодно для международных платежей.

неизменность

Все записи неизменяемы или неизменяемы в блокчейне благодаря надежному механизму шифрования, криптографическому хэшированию и хронологической цепочке блоков. Таким образом, невозможно изменить или удалить данные.

Безопасность

Как только транзакция добавляется в блокчейн, тысячи мощных компьютеров проверяют подлинность записи, прежде чем добавить ее в блок. Технология блокчейн использует сложные вычисления и алгоритмы для проверки и присваивает каждому блоку уникальный хэш для идентификации.

И даже если злоумышленник что-то меняет, это сразу становится видно всем узлам, которые могут выявить ошибку и сделать блок недействительным и следующие за ним блоки. Следовательно, он предлагает высокий уровень безопасности.

Прозрачность

Без центрального органа большинство блокчейнов, как и общедоступные блокчейны, являются программным обеспечением с открытым исходным кодом. Это позволяет каждому получить доступ к коду и аудиторам для проверки безопасности. Любой пользователь в сети может предлагать обновления или изменения, и если большинство пользователей согласны, это может быть принято. Таким образом, блокчейн обеспечивает более высокую прозрачность, чем традиционные системы. Кроме того, вы также можете оставаться анонимным, чтобы защитить свою конфиденциальность.

Ограничения

Незаконная деятельность

Блокчейн привлекает множество незаконных действий и торговли, несмотря на то, что предлагает пользователям безопасность и конфиденциальность. Есть много случаев кражи и взломов, связанных с валютами и услугами на основе блокчейна.

Проблемы окружающей среды

Сети блокчейнов, такие как Биткойн, потребляют огромное количество электроэнергии для майнинга и проверки транзакций, что влияет на окружающую среду.

Проблемы масштабируемости

Хотя блокчейны работают быстрее, чем традиционные финансовые учреждения, масштабируемость все еще остается проблемой. Их сложно масштабировать в глобальном масштабе, и это может привести к неэффективности. Однако в наши дни появляются новые разработки для улучшения масштабируемости, такие как Innovative Layer 2 (L2) Ethereum.

Тем не менее, многие до сих пор утверждают, что плюсы блокчейна перевешивают минусы, и, следовательно, блокчейн получает все большее распространение во всем мире в различных приложениях и отраслях.

Блокчейн против биткойна

Существует много путаницы и неправильных представлений о блокчейне. Многие путают блокчейн с биткойном, думая, что это одно и то же.

Ну точно не одинаковые!

Блокчейн — это технология, а биткойн — приложение блокчейна. Блокчейн позволяет записывать и распространять данные, но не позволяет редактировать, что делает его безопасным для биткойнов и других финтех-сервисов.

Говоря о биткойнах, это цифровая валюта (криптовалюта), построенная на технологии блокчейн. Это одноранговая система без третьей стороны или руководящего органа, использующая блокчейн для хранения реестра транзакций (или платежей). В настоящее время майнинг биткойнов и администрирование транзакций выполняются в сети коллективно.

Крупнейшая в мире криптовалюта Биткойн (BTC) имеет публичный реестр с открытым исходным кодом. Это позволяет вам отправлять и получать биткойн-платежи без участия банка или уплаты комиссий.

Использование блокчейна

В настоящее время блокчейн распространяется в различных отраслевых вертикалях, предлагая им такие преимущества, как безопасность, прозрачность, конфиденциальность и многое другое. Ведущими компаниями, которые уже внедрили блокчейн, являются IBM, Siemens, Walmart и другие.

Давайте посмотрим на некоторые области применения блокчейна.

Криптовалюта

Биткойн — не единственная криптовалюта. Криптовалюты — это цифровые валюты, которые используют надежную криптографию для безопасного хранения записей транзакций в бухгалтерской книге (блокчейне). Центральный орган не выдает его, и его контроль децентрализован.

Помимо биткойнов существует множество других криптовалют, таких как Ethereum (ETH), Litecoin (LTC), Namecoin (NME), Dogecoin (DOGE), Ripple (XRP), TRON (TRX) и другие.

Смарт-контракты

Смарт-контракты — это цифровые предлагаемые контракты на основе блокчейна. Их можно применять или выполнять без участия человека. Это устраняет необходимость в посреднике между двумя договаривающимися сторонами; Блокчейн позаботится об этом. В результате он предлагает автоматизацию транзакций и уменьшает трения между сторонами.

Банковское дело и финансы

Некоторые банки, такие как UBS, заинтересованы во внедрении блокчейна из-за его более высокой скорости транзакций и снижения затрат. Кроме того, происходит токенизация различных акций, а также появляются новые финансовые услуги, такие как первоначальные предложения монет (ICO) и предложения токенов безопасности (STO). Эти услуги могут помочь токенизировать материальные активы, такие как недвижимость.

Цепочка поставок

Блокчейн внедряется в таких областях цепочки поставок, как поставка продуктов питания, мебель, разработка программного обеспечения и добыча драгоценных товаров, таких как алмазы.

Здравоохранение

Согласно The Wall Street Journal, Ernst & Young использовала блокчейн, чтобы помочь правительствам, авиакомпаниям, работодателям и другим лицам отслеживать людей, невосприимчивых к коронавирусу, и тех, кто прошел тесты на антитела. Китай также использовал блокчейн для ускорения транзакций медицинского страхования.

Другое применение : Блокчейн также используется в видеоиграх, таких как CryptoKitties, P2P-торговля энергией, доменные имена и проверка документов, отгрузок и продуктов.

История блокчейна

Блокчейн — новая технология, но некоторые элементы этой концепции существуют уже давно. Некоторые заметные события привели к созданию технологии блокчейн. Приведем краткую хронологию таких знаменательных событий.

2008 г.

• Биткойн, который представляет собой одноранговую электронную денежную систему, был опубликован Сатоши Накамото.

2009 г.

• Произошла первая успешная транзакция биткойнов (BTC) между Сатоши Накамото и компьютерщиком Хэлом Финни.

2010

• Ласло Ханисес, программист из Флориды, совершил первую официальную покупку с использованием биткойнов. Он купил две пиццы Papa John's, переведя 10 000 BTC на сумму 60 долларов на тот момент. В настоящее время они стоят 438 миллионов долларов.
• В настоящее время официальная рыночная капитализация Биткойна составляет 830 миллиардов долларов.

2011

• Несколько организаций, таких как Wikileaks, Electronic Frontier Foundation и многие другие, начали принимать биткойны в качестве пожертвований.

2012

• Биткойн-разработчик Виталик Бутерин запустил журнал «Биткойн».
• В популярном телешоу «Хорошая жена» блокчейн и криптовалюта впервые упоминаются. Итак, это было первое внедрение блокчейна в поп-культуру.

2013

• Рыночная капитализация Биткойна превысила 1 миллиард долларов.
• Цена BTC впервые превысила 100 долларов.
• Виталик Бутерин опубликовал статью под названием «Проект Эфириума», в которой предположил, что может быть несколько других приложений блокчейна, кроме Биткойна.

2014

• Такие компании, как Overstock.com, The D Las Vegas Hotel и известная игровая компания Zynga, начали принимать платежи через биткойны.
• PayPal объявил об интеграции своих систем с биткойнами.
• Группа из более чем 200 компаний, занимающихся блокчейном, объединилась в группу под названием R3, чтобы найти новые способы внедрения блокчейна в различных секторах.
• Ethereum Project Бутерина успешно получил краудфандинг через Initial Coin Offering (ICO), чтобы собрать более 18 миллионов долларов. Это было самое значительное событие в истории блокчейна, поскольку оно открыло новые возможности для технологии блокчейна.

2015

• Более 100 000 продавцов принимают платежи через BTC.
• Блокчейн-компании NASDAQ и Сан-Франциско собираются вместе, чтобы протестировать технологию торговли акциями частных компаний.

2016

• IBM, будучи технологическим гигантом, объявляет о стратегии блокчейна для улучшения облачных бизнес-решений.
• Блокчейн и криптовалюта легализованы в Японии.

2017

• Цена BTC впервые превышает 1000 долларов.
• Рыночная капитализация криптовалюты превышает 150 миллиардов долларов.
• Правительство Дубая объявило, что к 2020 году они будут работать на блокчейне.
• Цена BTC достигает своего исторического максимума в $19 783,21.
• Джейми Даймон, генеральный директор JP Morgan, заявил, что верит в будущее технологии блокчейн. Это дало системе блокчейна вотум доверия со стороны всей Уолл-Стрит.

2018

• Банки-гиганты, такие как Barclays и Citi, подписались на банковскую платформу на основе блокчейна, разработанную IBM.
• Facebook взял на себя обязательство создать группу блокчейнов и намекнул, что существует возможность появления собственной криптовалюты Facebook в любое время в будущем.

2019

• Нью-Йоркская фондовая биржа (NYSE) объявила о создании Bakkt — компании, занимающейся цифровым кошельком для торговли криптовалютой.
• Президент Китая Цзи Синьпин публично поддержал технологию блокчейна, а Центральный банк Китая объявил, что работает над созданием собственной криптовалюты.
• Генеральный директор Twitter & Square Джек Дорси объявил, что они будут нанимать инженеров по блокчейну в Square для работы над некоторыми планами на будущее в криптоиндустрии.

2020

• Покупка, продажа и хранение криптовалюты стала возможной на PayPal.
• Sand Dollar стал первой в мире цифровой валютой центрального банка, запущенной на Багамах.
• К концу 2020 года биткойн смог подняться до уровня 30 000 долларов.
• Во время сценария COVID-19 технология блокчейна стала наиболее важной для хранения информации о пациентах и ​​данных исследований.

Блокчейн — это не только Биткойн. Несмотря на то, что Биткойн был причиной огромной популярности блокчейна в прежние годы, сейчас в нем гораздо больше. В настоящее время существует множество приложений технологии блокчейн в различных секторах.

Вывод

Блокчейн — это передовая технология с высоким уровнем безопасности и прозрачности. С ростом осведомленности о блокчейне все больше и больше организаций внедряют его в различных отраслях. Следовательно, эта технология, вероятно, останется и найдет еще много применений в будущем.

Вам также может быть интересно прочитать: Майнинг криптовалюты для начинающих.