Что такое блокчейн и почему все о нем говорят?

Как только мы имеем дело с банковскими операциями, да и вообще любыми операциями с деньгами, мы вынуждены прибегать к помощи посредников. Но всегда ли им можно доверять? Часто бывает такое, что люди теряют средства из-за ненадежности звеньев в цепи банковских систем.

Блокчейн как раз и решает эти проблемы.

Что такое блокчейн?

Блокчейн – это технология надежного распределенного хранения достоверных записей, по большому счету, о чем угодно. Например, там можно хранить записи о денежных переводах. И в криптовалютах блокчейн как раз используется для фиксирования информации о том, кто, кому и сколько виртуальных денег перевел. Но в блокчейн можно хранить и данные о выданных кредитах, правах на собственность, нарушении правил дорожного движения, бракосочетаниях. В общем, все, что можно записать на бумаге, можно записать и в блокчейн с одним лишь отличием – в блокчейн просто нереально подменить или подделать записи.

Почему же нереально? Давайте разберем устройство блокчейн

Блокчейн – это цепочка блоков данных, где каждый блок связан с предыдущим. Блок содержит в себе набор записей. А новые блоки всегда добавляются строго в конец цепочки.

Однако это весьма непростая цепочка, которая построена на трех очень важных принципах:

- Распределенность;

- Открытость;

- Защищенность.

Все пользователи блокчейн образуют собой сеть компьютеров, на каждом из которых хранится копия данных блокчейн. Обычно это полная копия всех блоков, но, в принципе, можно хранить лишь нужные на конкретном компьютере данные.

Благодаря этому выключить или сломать блокчейн практически невозможно, поскольку для этого надо выключить или сломать все компьютеры. Пока есть хоть один пользователь, блокчейн существует. Каждый новый пользователь расширяет и укрепляет эту сеть. Причем все компьютеры равноправны, там нет организаторов, модераторов, контролеров и менеджеров. Каждый отвечает за себя сам.

Все данные блокчейн – блоки и их содержимое – открыты всегда и для всех. Вы легко можете прочитать любой блок и увидеть все записи в этом блоке. Вы можете посмотреть цепочку и отследить изменение информации. Таким образом, все данные в блокчейн легко проверяемы, а значит, вам не обязательно доверять другим участникам сети, ведь вы всегда можете их проверить и получить гарантированно достоверный ответ.

Для защиты данных и пользователей в блокчейн широко используется шифрование. Благодаря этому вы одновременно получаете казалось бы несовместимое – открытость и достоверность при полном недоверии к остальным участникам и, возможно, даже их злонамеренном умысле.

Проще говоря, в блокчейн любой может увидеть, что у кого-то есть миллион. Но вот у кого конкретно он есть – этот любой узнать не может, пока владелец миллиона не даст ему специальный ключ, тем самым подтверждая, что миллион есть именно у него.

Криптографические ключи

Надежность и защищенность блокчейн держится на криптографических ключах, с помощью которых можно легко проверить достоверность и корректность данных.

На самом деле ключ – это всего лишь число. Большое число. Очень большое число. Например, вот такое: 117316195423570985008687907853269984665640564039457584007913129639935.

Его рассчитывают с помощью специального алгоритма, который называют хэш-функцией. Хитрость в том, что для заданного набора данных хэш-функция дает строго один ключ, который обладает двумя очень важными свойствами:

- Обладая ключом, нельзя узнать исходный набор данных;

- Найти другой набор данных, дающий такой же ключ, практически нереально.

Проще говоря, имея лишь ключ, вы, по большому счету, не знаете ничего и не можете причинить никакого вреда. Зато, увидев исходные данные, вы легко можете проверить, что они соответствуют предоставленному ключу. Вот вам открытость и защищенность в одном флаконе.

Есть еще одна важная особенность ключей, которую следует упомянуть. Даже при минимальном изменении исходных данных ключ меняется полностью.

Сеть блокчейн

Все данные блокчейн хранятся на компьютерах пользователей блокчейн-сети. Все пользователи сети равноправны и, вообще говоря, могут делать все, что угодно, в том числе безуспешно пытаться обмануть других пользователей. Запретить им никто не может, потому что все находятся в равных условиях, обладают равными правами и могут в равной степени исполнять и даже нарушать свои обязанности.

Таким образом, пользователю блокчейн-сети не нужны никакие посредники, например, банки, госорганы, аудиторы, контролеры, страховые компании или регистраторы. Потому что тут не у кого просить разрешения, ничья удобно занятая позиция не дает никаких дополнительных прав или возможностей, ничей авторитет не защищает вас больше, чем вы сами себя можете защитить.

Получив новые данные, каждый пользователь проверяет их корректность, и, убедившись в достоверности, сохраняет их у себя, а также передает дальше по сети. Таким образом, в сети может курсировать два вида данных – поддельные и настоящие – которые распространяются, соответственно, злонамеренными и добропорядочными участниками. Каждый из добропорядочных участников, обнаружив поддельные данные, дальше их не передает. В итоге поддельные данные блуждают только между злонамеренными участниками, а добропорядочные участники обмениваются только корректными данными.

Участники сети делятся на две группы: обычные пользователи, которые создают новые записи, и майнеры, которые создают блоки. Дело в том, что создание блока – это очень ресурсоемкий и сложный процесс, и поэтому далеко не все могут и хотят этим заниматься.

Обычные пользователи создают и распространяют по сети записи, например, «пользователь с ключом А переводит 300 денег пользователю с ключом Б» или «человек с ключом А взял в кредит автомобиль с ключом Х». Как вы видите, все записи открыты, но зашифрованы. Если вы знаете ключ автомобиля, то вы можете узнать, находится ли он в кредитном залоге, но не узнаете имя его владельца или наименование банка-залогодержателя, если они сами не решили разместить эти данные в открытом виде.

Причем у одного человека может быть несколько ключей, поэтому, даже зная ключ автовладельца А.Б. Иванова, нельзя узнать наличие ипотечного кредита у А.Б. Иванова, хотя это один и тот же человек.

Далее майнеры собирают записи, проверяют их и записывают в блоки, а затем рассылают эти блоки по сети. После чего обычные пользователи получают блоки и сохраняют их у себя, чтобы можно было корректно создавать свои и достоверно проверять чужие новые записи.

Пока новая запись не внесена ни в один блок, она не считается достоверной. Любой участник сети может ее использовать только на свой страх и риск, поскольку есть вероятность, что это некорректная или даже поддельная запись, а также что ее могут отменить. Поэтому обычно участники просто пересылают новые записи, чтобы она рано или поздно дошла до майнера, который включит ее в блок. И лишь когда запись сохранена в блоке, можно быть уверенным, что она проверена и корректна и отменить ее уже нельзя. Вот так и функционирует блокчейн.

Добыча (майнинг) ключей

Майнер – это такой же пользователь блокчейн-сети, как и все остальные. Но, кроме проверки и распространения данных, он еще занимается созданием новых блоков.

Получив новые записи от других участников сети, майнер собирает их вместе, формирует заголовок будущего блока и рассчитывает ключ блока. И когда подходящий ключ все-таки найден, майнер сохраняет блок и отправляет его другим участникам сети. Теперь все записи в блоке подтверждены и защищены ключом, который весьма нелегко подделать. Причем, как вы помните, в ключе блока закодирован и ключ предыдущего блока, который теперь подделать уже просто нереально.

Вот этим и занимаются майнеры. За каждый созданный блок они получают плату. Кто первым нашел ключ, тот создал блок и заработал. Остальные не получили ничего. Затем они все вместе принимаются за поиск ключа для нового блока.

Таким образом, замысловатая процедура расчета ключей, конечно, усложняет создание блока, но еще больше она усложняет создание поддельных блоков, делая это почти невозможным.

Смотрим в записи

Теперь понятно, что подделать записи или вставить фиктивный блок в блокчейн практически нереально. Но раз все пользователи равноправны, что мешает пользователю А создать запись «перевести деньги пользователя Б на счет пользователя А»?

К счастью, записи также защищены путем связывания в цепочку, причем даже более изощренным способом. Каждая запись содержит ссылку на предыдущую запись (источник), а также блокирующее условие и разблокирующее правило.

Для описания правил и условий используется довольно мощный язык программирования, который позволяет задавать весьма сложную логику и правила взаимодействия участников. Кроме того, источников и результатов в каждой записи может быть несколько, то есть запись может преобразовать несколько записей-источников в несколько записей-результатов. Таким образом, блокчейн приводит нас к «умным контрактам» (smart contracts), позволяющим формализовать отношения не только между людьми, но и между роботами и программами.

Не так уж и далеко то время, когда ваш холодильник, выявив нехватку нужных вам продуктов, будет через блокчейн заключать «умный контракт» с интернет-магазином, а также с дроном, который и доставит вам продукты на дом.

Подводя итог

Теперь вы знаете, как устроен блокчейн. Эта надежная и открытая технология скоро изменит нашу жизнь. Например, когда выдача банковских кредитов будет фиксироваться в блокчейн, то никто уже не столкнется с кредитным мошенничеством. Да и «дыры» в банковских балансах также будут наглядно видны, поэтому и крупных банкротств удастся избежать. Аферы с ипотечными квартирами и кредитными автомобилями будут просто невозможны – и многим людям избежать проблем и денежных потерь. Даже государственные сервисы, связанные с оформлением документов, выдачей и подтверждением прав и справок, можно реализовать в виде удобного и открытого реестра на базе блокчейн.