🔗 Основы блокчейна

История блокчейна

Блокчейн был впервые представлен в 2008 году в качестве публичной книги для ведения записей транзакций для Биткойна. Этот метод записи транзакций был прозрачным. Каждая запись отмечалась временем, была неизменяемой (то есть никто не мог изменить/удалить запись после того, как она была добавлена) и децентрализованной.

Блокчейн был изобретен человеком или, возможно, группой людей, или даже искусственным интеллектом под именем Дориан Сатоши Накамото.

Примерно в 2014 году блокчейн начал набирать обороты и привлекать внимание. Люди начали инвестировать в него, увидев, что он имеет больше применений, чем просто криптовалюта. Он может быть использован в различных областях, таких как страхование и финансы, здравоохранение, голосование, транспорт и другие.

---

Что такое блокчейн?

Блокчейн – это распределенная база данных или система учета для хранения цифровых записей в структуре, которая затрудняет взлом системы. Блокчейн не хранит данные в централизованном месте, в отличие от традиционной базы данных. Вместо этого каждый узел/компьютер в сети имеет полную копию блокчейна. Когда данные сохраняются в системе, они распространяются среди тысяч узлов сети.

---

Как работает блокчейн?

Блокчейн хранит наборы данных в коллекциях, известных как блоки. Блоки похожи на контейнеры. У каждого контейнера есть предел или максимальное количество содержимого, которое он может вместить. Что касается блоков, то общее количество данных, которое они могут содержать, известно как предельный размер блока.

Объем каждого блока называется размером блока, и он варьируется в зависимости от блокчейна (от нескольких килобайт до примерно 1 мегабайта).

Размер блока в Bitcoin составляет около 1 МБ, а в Ethereum – примерно 80 КБ.

Хотя размеры блоков кажутся небольшими, они могут содержать до 2000 транзакций. Каждый блок хранится линейно и в хронологическом порядке, причем каждый новый блок добавляется в конец цепочки. Когда блок достигает своего максимального размера, он закрывается и соединяется с другим блоком с помощью алгоритма хэширования – типа криптографической проверки. В результате образуется непрерывная цепочка блоков, что и дало название блокчейн. Однако если блок превышает размер блока, сеть отвергает его и не добавляет в цепочку.

---

Что делает блокчейн безопасным и неизменяемым?

Неизменность блокчейна обусловлена хэшами блоков. Хеш похож на отпечаток пальца. У всех людей разные отпечатки пальцев. В случае с блоками хэши служат уникальными идентификаторами/отпечатками пальцев. Каждый блок подписывается цифровой подписью с уникальным хэшем, сгенерированным алгоритмом хэширования/хэш-функцией. Для генерации хэшей используются текущий блок, предыдущий блок и временная метка, и малейшее изменение входных данных приведет к созданию совершенно нового хэша.

Значения хэша обычно выглядят следующим образом: 3a42c50395390963741kdd8c99b3b8uydde362417585af87l901bdefe8349102

Представьте хэш-функцию как шлифовальный станок. Шлифовальный станок работает только в одном направлении. Он начинает с исходного материала и перемалывает его на более мелкие части. Хеш-функция работает аналогично: она берет необработанные данные и преобразует их в зашифрованный формат, который невозможно переделать. Не существует способа восстановить исходные значения, созданные в хэше, точно так же, как измельченное мясо нельзя вернуть в исходную форму после прохождения через мясорубку.

Предположим, что хакер хочет изменить запись в блокчейне. Сначала хакер должен запустить свой узел и найти блок, который он хочет изменить. Если ему удастся изменить этот блок/внести это изменение, то вновь сгенерированный хэш не будет соответствовать оригинальному хэшу, что сделает блок недействительным в цепочке.

Следует помнить, что это изменение в настоящее время доступно только на его узле. Более того, прежде чем запись будет добавлена в главную публичную цепочку, она должна быть проверена другими узлами. Если большинство узлов (не менее 51 процента) подтверждают действительность нового изменения, оно может быть добавлено в цепочку; в противном случае оно считается недействительным и отклоняется. В результате, для того чтобы это стало возможным, хакеру потребуется выполнить именно такое изменение на большинстве узлов/компьютеров, что потребует большого количества ресурсов и практически невозможно.

---

Характеристики блокчейна

• Децентрализованность. Это одна из ключевых характеристик блокчейна. За исключением частных блокчейнов, в блокчейне нет центрального органа, управляющего деятельностью сети; вместо этого узлы поддерживают сеть и подтверждают транзакции. Вы можете хранить свои важные цифровые активы в цепи, и у вас есть прямой контроль над этими активами через ваши закрытые ключи. Закрытые ключи похожи на криптографически сгенерированные пароли, используемые для подписания транзакций и подтверждения права собственности на адрес блокчейна.

• Прозрачность и открытость. Блокчейн хранит все записи и транзакции в открытом виде, делая их доступными для любого человека в любое время. Блокчейн разработан таким образом, что никто не может ничего скрыть и использовать его в личных целях.

• Повышенная безопасность и неизменность. Каждый фрагмент данных в блокчейне хэшируется. То есть, вы не можете определить фактическое содержание данных. Более того, поскольку хэши невозможно перепроверить, это добавляет дополнительный уровень безопасности. А благодаря передовой криптографии и уникальности хэшей блоков, для взлома любого блока потребуется изменить все хэши других блоков на большинстве узлов, что требует много работы и ресурсов.

---

Узлы

Узел блокчейна – это компьютер или устройство, на котором запущено программное обеспечение клиента блокчейна, имеется полная копия данных блокчейна, и он может подтверждать транзакции, сообщения и блоки блокчейна.

Типы узлов

Узлы блокчейна делятся на два основных вида: легкие узлы и полные узлы. Существует множество типов узлов. К ним относятся:

• Легкие узлы
• Мастерноды
• Обрезанные полные узлы
• Архивные полные узлы
• Горные узлы
• Молниеносные узлы

Полные узлы против облегченных узлов

Полные узлы проверяют транзакции, загружая все транзакции в блокчейн. В отличие от них, легкие узлы хранят частичный/важный список транзакций блокчейна (в основном заголовки блоков), а не всю историю транзакций. Полный узел может быть установлен в облаке или запущен локально.

Как запустить узел

Запустить свой собственный узел очень просто:

1. Выберите блокчейн (например, Bitcoin, Ethereum и т.д.).
2. Загрузите клиентское программное обеспечение предпочитаемого блокчейна. Клиент подключится ко всем другим пирам/узлам/компьютерам с таким же клиентским ПО и скопирует блокчейн с них.

---

Типы блокчейнов

Блокчейны делятся на два основных типа: с разрешением и без разрешения. Однако существует несколько разновидностей, каждая из которых выполняет определенную функцию. Давайте рассмотрим каждый из них подробнее:

• Частные блокчейны (блокчейны с разрешением)
• Публичные блокчейны (блокчейны без разрешений)
• Гибридные блокчейны
• Консорциумные блокчейны (объединенные блокчейны)

---

Публичные блокчейны (безразрешительные блокчейны)

Публичные блокчейны, также известные как блокчейны без разрешений, полностью децентрализованы и открыты для общественности. Любой случайный человек может добавить данные и присоединиться к сети в качестве узла для участия в проверке транзакций и т.д.

---

Частные блокчейны (блокчейны с разрешением)

Компании, предоставляющие услуги, часто взаимодействуют со сторонними сервисами, что приводит к увеличению времени обработки данных. В результате этим компаниям требуется блокчейн:

• Частный
• Безопасный
• Полностью разрешенным
• Быстрая

Именно здесь в игру вступают частные блокчейны.

В отличие от публичных блокчейнов, которые позволяют любому стать узлом и взаимодействовать с сетью, частные блокчейны полностью разрешены и требуют проверки каждого узла перед присоединением к сети, позволяя лишь нескольким аутентифицированным лицам стать узлами и взаимодействовать с блокчейном.

Эти типы блокчейнов обычно управляются авторитетным лицом, известным как доверенный промежуточный элемент, который имеет право изменять содержимое блокчейна.

Примерами частных блокчейнов являются:

• Ripple (XRP)
• Hyperledger
• R3 Corda

---

Гибридные блокчейны

Гибридные блокчейны являются своеобразными. Несмотря на то, что они разрешены или контролируются, они предлагают свободу. Вы должны иметь представление о том, что такое гибридные блокчейны, если вы когда-нибудь скрещивали волка и человека, чтобы получился оборотень.

Гибридные блокчейны сочетают в себе черты как частных, так и публичных блокчейнов. Для доступа к этой базе данных необходимо иметь специальное приглашение, а иногда участники блокчейна сами решают, кого добавить в блокчейн. Тем не менее, это обеспечивает прозрачность, свободу и безопасность. Некоторые виды деятельности остаются закрытыми, в то время как другие открыты для общественности (доступ к ним имеют только члены блокчейна).

---

Консорциумные блокчейны (федеративные блокчейны)

Консорциумные блокчейны, как и гибридные блокчейны, представляют собой смесь двух блокчейнов – публичного и частного. Единственное отличие заключается в том, что в сети могут сотрудничать члены нескольких организаций, а не отдельные люди.

Консорциумные блокчейны – это, по сути, частные блокчейны с ограниченным доступом для организаций. Это устраняет необходимость в централизованной структуре управления и подходит для банков, работающих вместе для подтверждения транзакций.

---

---