Технологии блокчейн что это такое: Технология блокчейн – принцип работы, применение в смарт контрактах и история криптовалюты – Блог Selectel

Содержание

Что такое блокчейн простыми словами?

Блокчейн — это децентрализованная технология хранения информации, которая используется в криптовалютах и в других онлайн-приложениях. Она реализуется в виде цепочки блоков, каждый из которых содержит набор транзакций и подписей, а также хеш от предыдущего блока. Это делает блокчейн неизменным и защищенным от внесения изменений без согласия всех участников сети.

Технология блокчейн предлагает решение для проблемы доверия между участниками сети, поскольку все участники имеют доступ к полной истории транзакций, что делает подделку или изменение данных невозможным. Это позволяет создать систему, которая работает без необходимости в третьей стороне или посреднике.

Структура и дизайн блокчейна

Структура и дизайн блокчейна могут варьироваться в зависимости от конкретного варианта использования и требований, но, как правило, они включают:

Блоки

Это набор данных, содержащий набор транзакций и уникальный хэш. Блок включает ссылку на хеш предыдущего блока, создавая цепочку блоков или блокчейн. Эта цепочка хранится одновременно в разных местах и содержит данные обо всех переводах. Чтобы подделать транзакцию в одном блоке, надо изменить все следующие за ним файлы, что практически невозможно.

Транзакции

Блокчейн транзакции — это записи об обмене ценностями между двумя или более сторонами. В блокчейне транзакции группируются в блоки и добавляются в цепочку.

Узлы (ноды)

Узлы или ноды — это компьютеры, на которых работает программное обеспечение, необходимое для поддержания сети блокчейна. Они добывают новые блоки, подтверждают или отменяют транзакции, передают данные по сети и хранят копии всей цепочки блоков. В качестве ноды может выступать любой человек установивший необходимое программное обеспечение блокчейна.

Алгоритмы консенсуса

Алгоритм консенсуса — это принцип работы блокчейна, которые обеспечивают безопасность сети и согласованность данных между узлами. Это необходимо для поддержания целостности и безопасности блокчейна. Благодаря этим принципам система не нуждается в администраторах и центральных хранилищах. Алгоритмы консенсуса подтверждают правильность информации в каждом блоке системы.

Разработчики предлагали множество алгоритмов консенсуса, но самыми популярными стали те, в основе которых лежит:

  • Доказательство работы — Proof-of-Work или PoW;
  • Подтверждение доли — Proof-of-Stake или PoS.

Хеш-функции

Хеш-функции — это криптографические алгоритмы, преобразующие данные в строку символов фиксированной длины. В блокчейне хеш-функции используются для создания уникального хэша для каждого блока и для защиты блокчейна от несанкционированного доступа. Хеш-функция является обязательной частью любого блокчейна.

Входные данные называются «ключом», а результат работы хеш-функции — ряд знаков, называется «хешем». Майнеры вычисляют хеш, чтобы открыть новый блок, получить вознаграждение и поддержать работу системы.

Например, в блокчейне Биткоина роли ключей играют ряды из 64 знаков, в которых есть цифры и буквы A, B, C, D, E, F. Хеш-функция Биткоина кодирует єти 64-значніе ключи с помощью алгоритма шифрования SHA256. Такой же алгоритм генерирует адреса биткоин-кошельков.

Никому еще не удавалось взломать эту модель шифрования. С учетом того, что каждый новый блок сети содержит данные предыдущих блоков, кража или подтасовка информации в блокчейне практически невозможна. В обозримом будущем реальной угрозой для безопасности децентрализованных систем могут стать квантовые компьютеры.

Криптографические подписи

Криптографические подписи — это математические функции, используемые для проверки подлинности транзакции. Они генерируются с использованием закрытого ключа и могут быть проверены с помощью открытого ключа.

Структура блокчейна может также включать различные функции, такие как смартконтракты. Смартконтракты представляют собой контракты, автоматически выполняющие соглашения между покупателем и продавцом. Все данные записываются непосредственно в код, а также шифруется с закрытым/открытым ключом, что обеспечивает безопасную связь и передачу данных.

В целом, структура и дизайн блокчейна направлены на обеспечение безопасной и децентрализованной системы хранения и передачи информации, обеспечивающей доверие между сторонами без необходимости в посредниках.

Виды блокчейнов

Публичные блокчейны

Публичные или общедоступные блокчейны являются децентрализоваными, их не контролируют никакие организации или лица, а пользователи могут оставаться анонимными. У публичного блокчейна есть несколько преимуществ. Любой, у кого есть подключение к интернету, может им пользоваться. Все транзакции записываются и не могут быть изменены. Кроме того, сеть безопасна — слишком много узлов, чтобы злоумышленник мог получить контроль над децентрализованной сетью.

Низкая пропускная способность — один из самых больших недостатков публичных блокчейнов. Это связано с попыткой достичь консенсуса с разрозненной группой пользователей. Другой недостаток — высокое потребление электроэнергии, которую публичные блокчейны потребляют, когда пользователи добывают криптовалюту в сети.

Наиболее популярными примерами публичного блокчейна являются Bitcoin и Ethereum. Оба блокчейна имеют открытый исходный код, который может просмотреть и использоваться каждый пользователь.

Приватные блокчейны

Частный блокчейн — тип сети блокчейнов, в которой доступ к сети ограничен и закрыт для публики. В отличие от публичных блокчейнов, которые открыты для участия и проверки транзакций любым пользователем, частные блокчейны обычно используются организациями для определенных целей. Например, для управления цепочкой поставок, финансовых транзакций или обмена данными.

В частном блокчейне сеть поддерживается консорциумом организаций или отдельных лиц, и только утвержденным участникам разрешено присоединяться к сети и подтверждать транзакции. Участники должны иметь разрешение сетевого администратора на присоединение, а также должны соответствовать определенным критериям, таким как наличие необходимых технических навыков или выполнение определенных бизнес-требований.

Частные блокчейны предлагают несколько преимуществ по сравнению с публичными блокчейнами — более высокую скорость транзакций, большую масштабируемость и дополнительные возможности настройки. Они также обеспечивают безопасную и контролируемую среду для конфиденциальной информации.

Блокчейн-консорциумы

В блокчейн-консорциуме сеть управляется группой организаций, которые работают вместе для проверки транзакций и обслуживания сети. Эти организации могут включать предприятия, государственные учреждения или другие организации. Также имеют разную степень контроля над сетью в зависимости от своей роли и уровня доверия в консорциуме.

Блокчейн-консорциумы предлагают компромисс между прозрачностью публичных блокчейнов и конфиденциальностью частных блокчейнов. Они обеспечивают более безопасную и контролируемую среду, чем общедоступные блокчейны, сохраняя при этом уровень децентрализации и доверия в сети.

Гибридные блокчейны

Гибридные блокчейны представляют собой разновидности сети, которая имеет элементы как приватных, так и публичных блокчейнов. Они сочетают в себе безопасность и прозрачность общедоступных блокчейнов с контролем и конфиденциальностью частных блокчейнов.

В гибридной цепочке блоков некоторые части сети могут быть открыты для общественности для проверки транзакций, в то время как у других блоков может быть ограниченный доступ.

Гибридные блокчейны обеспечивают более высокий уровень масштабируемости и эффективности по сравнению с публичными блокчейнами и дают возможность настраивать сеть в соответствии с конкретными бизнес-требованиями.

Как работает блокчейн?

Вот как работает блокчейн на высоком уровне:

Транзакции

Транзакция — это любой обмен ценностями, такими как деньги, активы или данные, между двумя сторонами. В сети блокчейн транзакции группируются в блоки.

Блоки

Каждый блок содержит группу транзакций и уникальный код, называемый «хешем», который идентифицирует блок и его содержимое. Как только блок заполняется транзакциями, он добавляется к существующей цепочке блоков.

Проверка

Прежде чем блок будет добавлен в цепочку блоков, он должен быть проверен и подтвержден участниками сети, известными как «узлы» или ноды. Процесс проверки называется консенсусом, и он гарантирует, что транзакции в блоке действительны и что состояние цепочки блоков обновляется соответствующим образом.

Децентрализация

Ключевой особенностью блокчейна является его децентрализованный характер. Сеть блокчейна распределена по многим узлам, и ни один узел не имеет контроля над сетью. Это позволяет создать более безопасную и прозрачную систему, поскольку в ней нет центральной точки отказа или контроля.

Неизменяемость

После добавления блока в цепочку блоков его нельзя изменить или удалить. Это делает блокчейн неизменной записью всех транзакций, которые произошли в сети.

Таким образом, блокчейн — это безопасная и прозрачная система для записи транзакций между несколькими сторонами без необходимости в центральном органе или посреднике. Блокчейн технологии используют децентрализованную сеть узлов для проверки транзакций, которые затем добавляются в неизменяемую цепочку блоков.

Сферы применения блокчейна

Технология распределенного реестра имеет широкий спектр возможностей. Помимо применения технологии блокчейн в криптосфере, ее уже активно используют в медицине, образовании и даже логистике. Рассмотрим эти и другие области применения подробнее:

Логистика

Блокчейн можно использовать для создания защищенной от несанкционированного доступа записи обо всех транзакциях, происходящих в цепочке поставок, что повышает эффективность, подотчетность и прозрачность.

Медицина

Блокчейн можно использовать для безопасного хранения и управления электронными медицинскими картами, а также для отслеживания распространения лекарств для обеспечения их подлинности и безопасности.

Недвижимость

Технология помогает оптимизировать процессы покупки, продажи и управления недвижимостью путем создания защищенной от несанкционированного доступа записи обо всех транзакциях.

Цифровая идентификация

Блокчейн можно использовать для создания безопасных и защищенных от несанкционированного доступа цифровых идентификационных данных, помогая защитить личную информацию и предотвратить кражу личных данных.

Это некоторые из многих потенциальных применений технологии. Поскольку блокчейн продолжает развиваться и совершенствоваться, вероятно, что вскоре найдутся новые области его применения.

Плюсы блокчейна

Целостность данных

Технологии блокчейн разработаны таким образом, что любой блок или даже транзакция, которая добавляется в цепочку, не может быть отредактирована, что в конечном итоге обеспечивает высокий уровень безопасности.

Свобода от цензуры

Технология блокчейн считается свободной от цензуры, поскольку она не контролирует какую-либо одну сторону, а имеет концепцию надежных узлов для протоколов проверки и консенсуса, которые утверждают транзакции с использованием смарт-контрактов.

Возможность легкой проверки

Технология блокчейн используется для децентрализованного хранения информации, поэтому каждый может проверить правильность информации, используя доказательство с нулевым разглашением, посредством которого одна сторона доказывает правильность данных другой стороне, не раскрывая ничего о данных.

Распределение

Поскольку данные блокчейна часто хранятся на тысячах устройств в распределенной сети узлов, система и данные обладают высокой устойчивостью к техническим сбоям и вредоносным атакам.

Минусы блокчейна

Хотя технология блокчейна имеет много преимуществ, у нее также есть некоторые недостатки, которые нужно учитывать:

Масштабируемость

В настоящее время блокчейны могут обрабатывать только ограниченное количество транзакций в секунду (TPS). Блокчейн Биткоина может обрабатывать от 3 до 7 TPS, а Ethereum — 13-15 TPS. Для решения проблем с масштабированием сети Ethereum используют решения второго уровня (Layer 2), которое способно обрабатывать десятки тысяч транзакций в секунду. К L2-блокчейнам относятся: Polygon, Arbitrum, Optimism и другие.

Сложность

Базовая технология блокчейна сложна для людей, далёких от мира технологий. Это может стать препятствием для ее массового внедрения.

Потребление энергии

Процесс проверки транзакций в блокчейне, известный как «майнинг», достаточно энергоёмкий.

Регулирование

Технология блокчейн все еще находится на ранней стадии разработки, и неясно, как она будет регулироваться в будущем. Эта нормативная неопределенность может стать проблемой для организаций, рассматривающих возможность использования блокчейна.

Совместимость

В настоящее время разные сети блокчейнов несовместимы друг с другом, что затрудняет передачу ценности или информации между разными сетями. Это отсутствие функциональной совместимости может стать препятствием для более широкого внедрения технологии.

Безопасность

Хотя технология блокчейна безопасна по своей конструкции, в некоторых сетях были случаи взлома и нарушения безопасности.

Заключение

В заключение, технология блокчейна представляет собой децентрализованную распределенную систему реестров, которая позволяет проводить безопасные и прозрачные транзакции без необходимости в посредниках. Она работает с использованием криптографических алгоритмов для проверки и записи транзакций в сети компьютеров, известных как узлы. После записи транзакции становятся постоянными и не могут быть изменены или удалены без согласия сети. Блокчейн может произвести революцию в различных отраслях, от финансов до здравоохранения, и ее применение продолжает расширяться по мере открытия новых вариантов использования.

Блокчейн (blockchain): что это, как работает

Тренды  •  27 июня  2023  •  5 мин чтения

Объясняем, как работает технология, которая стоит не только за криптовалютами, но и за сделками с недвижимостью, процессами в логистике и медицине.

  • Что такое технология блокчейн
  • Как работает блокчейн
  • Как связаны блокчейн и биткоин
  • Преимущества и недостатки технологии блокчейн
  • Сферы применения блокчейна
  • Будущее технологии
  • Совет эксперта

Что такое технология блокчейн

Блокчейн — технология, которая позволяет сохранять и передавать данные в виде последовательности связанных блоков. Каждый блок содержит информацию и ссылку на предыдущий — вместе они образуют цепочку. Так данные в блокчейне защищены от изменений и фальсификации.

В сети блокчейн множество участников, которые сотрудничают между собой для обработки и подтверждения операций. Каждый узел активно участвует в проверке и добавлении новых блоков с этими операциями.

Представим семейный рецепт яблочного пирога, который передаётся из поколения в поколение. Каждый раз, когда рецепт узнают новые члены семьи, создается его копия и добавляется к предыдущим копиям, формируя цепочку. Если кто-то решит изменить рецепт, все, кто по нему готовят, смогут увидеть изменения и сравнить их с оригиналом. В итоге оригинальный рецепт остается неизменным.

Каждый новый член семьи, который узнал рецепт, создаёт свою копию и добавляет её в цепочку блоков

В реальной жизни блокчейн используют для создания альтернативных валют, например биткоина, в финансах, медицине и недвижимости. Блокчейн устроен таким образом, что с ним можно хранить и передавать данные без участия посредников.

Как работает блокчейн

Рассмотрим, как устроены международные денежные переводы, — на базе блокчейна и без него.
Допустим, нам нужно отправить деньги в другую страну. Обычно для этого мы обращаемся в банк, который станет посредником в этом переводе:

  1. Отправляем банку информацию о получателе и сумме перевода.
  2. Банк проверяет данные отправителя.
  3. Если данные верные, банк передаёт платёжной системе, что деньги можно переводить на другой счёт.

В традиционной схеме международного перевода, например SWIFT, банк выступает как доверенная сторона и отвечает за проверку и обработку транзакции. Это может занимать время и включать комиссию

Теперь представим, что нужно перевести деньги в другую страну, но с помощью блокчейна. В этом случае банк не нужен — безопасность перевода обеспечивает сама сеть блокчейн. Вот за счёт чего это произойдёт:

● Цифровой кошелёк

Интернет — небезопасное пространство, раскрывать банковские реквизиты для перевода денег рисковано.

Кошелёк — альтернатива банковскому счёту. Он может быть в виде приложения или специального физического носителя, например флешки. Вместо традиционной валюты такие кошельки используют криптовалюты. О них расскажем чуть позже. Цифровые кошельки упрощают отправку и получение платежей. При этом владелец остаётся анонимным для всех в сети. Когда пользователь создаёт кошелёк, то получает уникальные адреса, по которым можно отправлять и получать криптовалюту. Чтобы отправить деньги, нужно указать адрес кошелька получателя, сумму перевода и комиссию за то, что транзакцию включат в блокчейн.

● Подпись транзакции — альтернатива пин-коду

После отправки данных о переводе нужно подписать транзакцию с использованием приватного ключа. Это уникальная секретная фраза, которая связывает кошелёк и активы пользователя. Подпись гарантирует, что только человек, который владеет приватным ключом или знает его, может запустить транзакцию.

● Смарт-контракт вместо платёжного шлюза

Платёжные шлюзы — это сервисы, по которым проходят традиционные платежи, например от покупателя интернет-магазину. В блокчейне роль таких посредников выполняют смарт-контракты. Это различные варианты программного кода, которые содержат логику и правила для автоматического выполнения платежей и транзакций. Все компьютеры в блокчейне содержат копию смарт-контракта. Когда пользователь отправляет деньги, смарт-контракт проверяет, достаточно ли средств на счету, а в случае ошибки просто отменяет транзакцию.

● Защита от злоумышленников — в хэшировании данных

Алгоритм шифрования использует информацию о нашем переводе и преобразует её в набор символов — это и есть хэш. Главный принцип его работы: любое изменение первоначальных данных приводит к изменению рассчитываемого значения хэша.

Исходные данные из хэша просто так не восстановить — нужен ключ шифрования или значительные вычислительные мощности и время на дешифровку. Поэтому единственное, что можно будет увидеть в транзакции, — адрес кошелька получателя.

Но блокчейн не был бы блокчейном (от англ. blockchain — цепочка блоков), если бы не связывал все предыдущие хэши. Такое поведение увеличивает надёжность всей системы и усложняет жизнь злоумышленникам. В блокчейне каждая зашифрованная запись дополняется вместе с хэшем от предыдущих. Таким образом, все следующие записи зависят от тех, что уже были добавлены в систему. Если изменить хотя бы одну, придётся пересчитать хэши всех предыдущих транзакций в сети блокчейна, а для этого нужны ресурсы.

● Механизм консенсуса — альтернатива доверию банку

Консенсус нужен, чтобы подтвердить правильность транзакции. Обычно за это отвечают банки, в блокчейне вместо них — математика. Есть два основных вида консенсусов: proof of work (доказательства работы) и proof of stake (доказательство владения).

Proof of Work (PoW) напоминает конкурс по решению сложной математической задачи. Участники соревнуются, кто первым найдёт правильное решение. Каждый компьютер в сети последовательно перебирает так называемое nonce-число (“number can only be used once” — число, которое может быть использовано только раз) — целочисленное значение, при котором хэш блока будет удовлетворять определенным критериям. Например, начинаться с определенного количества нулей. Таких хэш-операций может быть и 100, и 1000 — всё ради того, чтобы найти правильное “nonce”. Когда задача становится решённой, блок добавляется в предыдущую цепочку, и транзакция становится неизменной.

Proof of Stake (PoS) — это аналог владения активами. В PoS не нужно решать сложные задачи, как в PoW. Здесь не нужны большие вычислительные мощности, и он легче и дешевле масштабируется, чем PoW. Валидирующие участники (аналог майнера в PoW) или стейкеры выбираются случайным образом с учётом количества криптовалюты, которой они владеют. Больше криптовалюты — больше шансов создать новый блок. Но PoS противоречит идее децентрализации: участники, у которых много криптовалюты, получают большее влияние в сети.

Так выглядит международный перевод через блокчейн

Чтобы разрабатывать блокчейн-проекты, нужно понимать основные концепции блокчейна и как работают смарт-контракты, знать Solidity, Python, Java или C++ для бэкенда и JavaScript для фронтенда приложений. Другие навыки и требования могут меняться в зависимости от проекта и платформы блокчейна. Изучить язык программирования можно самостоятельно, но на специальных курсах прогресс будет быстрее. Студенты учатся в группах с опытными наставниками и работают с примерами из бизнеса.

Попробуйте себя в сфере IT

Выберите курс по душе и начните бесплатную вводную часть.

Как связаны блокчейн и биткоин

Биткоин придумал в 2008 году пользователь или компания под псевдонимом Сатоши Накамото. Он опубликовал документ, в котором объяснил новый способ передавать деньги от отправителя к получателю напрямую, без финансовых посредников. В этом же документе описана концепция блокчейна как основы для биткоина. Блокчейн использует концепции криптографии, поэтому новый способ обмена деньгами назвали криптовалютой.

Биткоин считается активом, аналогичным золоту, серебру или другому металлу, поэтому его добычу тоже называют майнингом. Компьютер, который первым сможет вычислить правильную пару nonce—хэш или замок—ключ, получит комиссию от всех транзакций, добытых в конкретном блоке. Это поможет владельцу компьютера или целой фермы из компьютеров компенсировать расходы на оборудование и заработать.

Общая схема майнинга. После того, как блок добавлен в цепочку, майнер получает вознаграждение в криптовалюте. Это вознаграждение отправляется на кошелёк майнера, который указывается в блоке транзакции

Получается, что биткоин или другая криптовалюта — не только актив, но и топливо для блокчейна. Это позволяет поддерживать устойчивость криптомодели даже после того, как новые монеты перестанут выпускать.

Преимущества и недостатки технологии блокчейн

✅ Преимущества

Децентрализация. Блокчейн работает на основе сети, где нет единого центра управления. Это обеспечивает большую безопасность и устойчивость к атакам.

Безопасность данных. Блокчейн использует криптографические методы, чтобы защитить данные. Каждая транзакция или запись в блокчейне хранится в виде хэша. Это делает блокчейн надёжным и защищенным от несанкционированного изменения или мошенничества и доступа злоумышленников.

Прозрачность. Полезен в областях, где важно проследить и подтвердить историю транзакций. Например, в сфере поставок и логистики блокчейн может помочь отследить путь товара от производителя до потребителя.

❌ Недостатки

Проблемы с масштабируемостью. В случае публичных блокчейнов вроде Bitcoin нагрузка на сеть может расти, а время обработки транзакций — увеличиваться. Пока что обработка одной биткойн-транзакции занимает около десяти минут, а сам блокчейн может обрабатывать только 4,6 транзакции в секунду. Visa выигрывает: платёж в этой системе занимает считаные секунды, а сеть может обрабатывать более 1700 транзакций в секунду.

Энергозатратность. Майнинг и обработка транзакций в блокчейне требуют значительного количества вычислительной мощности и энергии. Например, майнинг Bitcoin расходует огромное количество электроэнергии — это может негативно влиять на окружающую среду.

Неподвижность данных. Как только данные записаны в сеть, их сложно изменить и практически невозможно удалить. Например, если в блокчейне хранится неправильная информация о правах собственности на недвижимость, её будет сложно исправить без вмешательства большинства участников сети.

Отсутствие стандартов. Блокчейн-проекты разрабатывают на разных языках и консенсусах. При этом все они обособлены друг от друга. Перенести активы из одного блокчейна в другой в разы сложнее, чем перевести деньги между вкладами в разных банках.

Риск «атаки большинства» (атака 51%). Если группа мошенников всё же сможет завладеть 51% какого-либо блокчейна, они будут контролировать его. Махинации с активами в такой сети будут проходить под видом обычных транзакций. Вероятность, что такое произойдёт, невелика — злоумышленникам понадобится много ресурсов и слаженная работа. Но этот недостаток системы невозможно исправить.

Сферы применения блокчейна

На примере биткоина мы уже выяснили, что блокчейн позволяет проводить безопасные транзакции без посредников. Один из блокчейнов, который уже используют для международных денежных переводов, — RippleNet. Банки и другие финансовые организации могут проводить международные переводы на этой платформе, используя цифровые активы вроде XRP. Это сокращает время и стоимость транзакций. Но технологию блокчейна можно использовать не только для транзакций. Вот ещё пять способов:

1. Децентрализованные приложения. Умные контракты открывают двери для развития децентрализованных приложений (DApps), которые работают на блокчейне и предлагают новые способы организации экономических и социальных взаимодействий. Например, в соцсети Yup можно делать свои подборки из любого контента в интернете через расширение для браузера и лайкать подборки других людей.

2. Снабжение и логистика. Блокчейн позволяет отслеживать и регистрировать каждый этап процесса поставки — от производителя до потребителя. Например, компания Walmart применяет блокчейн для отслеживания и подтверждения пути продуктов от фермы до магазина. Это помогает быстро выявлять и устранять проблемы в цепи поставок.

3. Здравоохранение. В блокчейне можно хранить электронные медицинские записи, истории болезней и результаты лабораторных исследований. Например, проект MedRec использует блокчейн для хранения медицинских данных пациентов, чтобы обеспечить их конфиденциальность.

4. Голосование и выборы. На блокчейне можно создать систему электронного голосования, где каждый голос будет надежно зафиксирован, а результаты выборов невозможно изменить или подделать.

5. Путешествия. Российская авиакомпания S7 Airlines работает с блокчейном на основе Ethereum и использует смарт-контракты при продаже билетов. Это помогло сократить время расчётов между компанией и её агентами с 14 дней до 23 секунд.

Будущее технологии

Статистика по использованию блокчейна в разных бизнесах показывает, что в будущем его будут использовать чаще. Например, согласно исследованию PwC, еще в 2018 году 84% компаний исследовали блокчейн или активно работали с ним. IBM, Walmart, Maersk и JPMorgan Chase уже внедрили блокчейн-решения в свои процессы. Аналитики ожидают, что в 2024 году на блокчейн будут тратить почти в три раза больше, чем в 2021-м.

Сколько потратили и планируют потратить в мире на блокчейн-проекты. Источник: tech.co

Обратная сторона блокчейна — его недостатки. Из-за них технология может распространяться медленнее. Вот с какими проблемами придётся разобраться, чтобы блокчейн-проектов стало больше:

1. Масштабируемость. Чтобы решить эту проблему, нужно разработать новые алгоритмы консенсуса и решения, которые помогут ускорить процессы в сети и уменьшить стоимость её использования.
2. Регулятивная среда. Защита данных, конфиденциальность и вопросы идентификации нужно описать и составить стандарты, чтобы к блокчейн-решениям было больше доверия.
3. Интеграция блокчейнов. Разработать стандарты и протоколы, которые помогут разным блокчейнам обмениваться данными и взаимодействовать между собой.
4. «Серый» имидж. Блокчейн и криптовалюты часто ассоциируются с высокорисковыми инвестициями и подпольными транзакциями. Важно рассказывать людям и компаниям о преимуществах и возможностях технологии.
5. Экологические вопросы. Криптовалюты, которые работают на принципе Proof of Work, тратят много электроэнергии для майнинга. Чтобы снизить вред от такого блокчейна, придётся выбирать альтернативные консенсусы вроде Proof of Stake.

Совет эксперта

Николай Федосеев
Использование и разработка технологии предполагает знание многих аспектов: как computer science, так и криптографии, сетей и непосредственно языка, на котором блокчейн и смарт-контракты будут разрабатываться.
Для старта в области можно использовать готовый роадмап по технологиям и связанным областям, которые рекомендуемы и обязательны в изучении.

Статью подготовили:

Яндекс Практикум
Education Mentor,
SDE в PlayCanvas

Яндекс Практикум
Редактор

Полина Овчинникова

Яндекс Практикум
Иллюстратор

Еженедельный дайджест блога Практикума

Подписаться

Поделиться

Читать также:

Что такое Git и для чего он нужен программистам

Зачем изучать C++: гид по языку программирования для начинающих

Лето ― самое время выбрать новую профессию, не спеша пройти бесплатный курс и начать карьеру в IT.

Что такое технология Блокчейн? Как это работает, преимущества, варианты использования и реальные приложения

Зарегистрируйтесь в Astra DB

В ходе разработки и распространения технологий Web3 (о которых вы можете узнать ), вероятно, постоянно всплывает один термин: блокчейн. Блокчейн, являющийся основой большинства технологий Web3, является фундаментальной концепцией, которую необходимо понимать при разработке и популяризации Web3. Что такое блокчейн и для каких целей он служит? На этот и многие другие вопросы мы ответим в этом руководстве.

Объяснение блокчейна

Короче говоря, блокчейн — это цифровая книга: децентрализованная онлайн-книга счетов и транзакций, защищенная от несанкционированного доступа и защищенная от несанкционированного доступа. Большим преимуществом блокчейна является то, что он позволяет пользователям записывать транзакции в общий реестр внутри группы пользователей. В результате никакая транзакция не может быть изменена после того, как она была опубликована в блокчейне в соответствии с заранее определенными сетевыми функциями. Созданная и объединенная с другими технологиями в 2008 году, технология блокчейна предназначалась для использования в качестве средства доставки современных криптовалют.

Одно из первых применений технологии блокчейна было с криптовалютой-прародителем Биткойн, которая позволяла пользователям валюты публично обмениваться данными, чтобы другие пользователи могли проверять действительность отдельных транзакций. Все криптовалюты построены на основе технологии блокчейн, поскольку она обеспечивает возможность записи транзакций общедоступным и заранее определенным образом.

Краткий обзор криптовалюты

Криптовалюта — это цифровая валюта, защищенная криптографическими процессами, а не централизованным органом, как бумажные деньги. Одним из основных преимуществ технологии блокчейн является ее широкая функциональность, реализуемая с конкретными целями, как в случае со смарт-контрактами и криптовалютами.

Все криптовалюты основаны на технологии блокчейн, поскольку именно эта технология позволяет криптовалюте функционировать как инструмент децентрализованного финансирования. Одной из основных привлекательных сторон разработки Web3 и технологии блокчейна в целом является децентрализованный характер ее структуры, и криптовалюта является огромной частью этого. Криптовалюта децентрализована и демократизирована в отличие от обычных валют, поэтому ее обозначение предвещает новую волну децентрализованных финансов.

Некоторые криптовалюты, с которыми вы, возможно, знакомы, включают биткойн, Ethereum, DogeCoin и Solara: все они достигли невероятных высот в области финансов и Web3.

Как работает блокчейн?

Фундаментальная цель блокчейна — позволить людям общаться друг с другом, хотя и с дополнительными средствами защиты и защиты от несанкционированного доступа, встроенными в технологию. Среди различных основных концепций технологии блокчейн основным принципом дизайна и функциональности является безопасность. Теперь давайте рассмотрим некоторые движущиеся части блокчейна и то, для чего каждая из них служит.

Хеш-функция

Вкратце, хеш — это строка цифр и букв, созданная хеш-функциями. Хеш-функция — это математическая функция, которая преобразует случайное количество символов в строку с другим фиксированным количеством символов. Всего лишь небольшое изменение в строке создает совершенно новый хэш. В отношении блокчейна в качестве меры безопасности используются хеш-функции: односторонние функции, которые проверяют информацию, представленную в блокчейне, и/или аутентифицируют личность пользователя, получающего доступ к блокчейну. Хеш-функции являются основной частью проверки информации о блокчейне, и поэтому их важно понимать в этом контексте.

Блоки и узлы

Блоки — это структуры данных в блокчейне, где в этом блоке постоянно хранятся данные о транзакциях или любая другая информация. Фактическая структура блока немного сложнее, чем требует от нас эта статья, но, вкратце, существует установленный объем/размер хранилища для каждого блока и компонентов, которые проверяют его размер и функциональность внутри.

Теперь узлы являются еще одной жизненно важной частью экосистемы блокчейна: функционируют как компонент проверки всей технологии. Узлы — это компьютеры, на которых работает программное обеспечение блокчейна для проверки и хранения исторических данных блокчейна и его транзакций. Поскольку вся идея технологии блокчейна основана на децентрализации, узлы позволяют сети блокчейна функционировать как одноранговая сеть: полагаясь на отдельные узлы (компьютеры) для размещения реплицированных данных из блокчейна, чтобы последовательно проверять доступные информация всегда верна.

Майнеры

Майнинг — это процесс, посредством которого пользователи добавляют новые блоки в блокчейн. Вы, скорее всего, слышали о людях, которые «добывают биткойны» или что-то в этом роде. Это означает, что кто-то использует специализированное программное обеспечение для решения хеш-функций (вышеупомянутой функции безопасности блокчейна), чтобы внести изменения в блокчейн и добавить еще один блок. Добавление блоков — сложная работа, требующая высокопроизводительных вычислений и большого количества математических вычислений. Вот почему майнеры получают компенсацию, когда они успешно добавляют блоки в блокчейн, укрепляя цикл постоянного майнинга.

Преимущества и недостатки технологии блокчейн

Большинство блокчейнов построено как децентрализованная база данных, которая действует как общедоступный реестр. Эти реестры отслеживают и хранят данные в блоках, которые расположены в хронологическом порядке и связаны криптографическими доказательствами (для чего используются хэш-функции), как мы уже обсуждали.

Распространение технологии блокчейна принесло пользу широкому кругу координационных центров, включая повышенную безопасность в ситуациях, когда доверие не может быть установлено. Децентрализованный характер технологии блокчейна означает, что доступ к ее функциям всегда присутствует и широко доступен, что является чистой выгодой для всех вовлеченных сторон. Данные, хранящиеся в блокчейне, отличаются высоким качеством и защищены повышенной прослеживаемостью блокчейна и упрощенной экосистемой.

Однако тот факт, что он децентрализован, имеет существенные недостатки. Например, блокчейны имеют ограниченную эффективность по сравнению с обычно централизованными базами данных и требуют больше места для хранения и вычислительной мощности. Весь процесс проверки и идентификации является избыточным и трудоемким, даже если эта функция предусмотрена по замыслу. Потребление энергии, связанное с работой блокчейнов и, особенно, с операциями майнинга, невероятно велико, как и связанные с этим затраты на полномасштабную операцию.

Технология блокчейн и децентрализация: почему это важно?

Блокчейны — это, по сути, типы распределенных баз данных. База данных — это блокчейн, и каждый узел в сети блокчейна имеет доступ ко всей цепочке. Нет ни одного человека или узла с полным контролем над всей цепочкой блоков. Каждый узел может проверять записи, хранящиеся в блокчейне. Все это делается без посредников, которые контролируют всю операцию.

Блокчейн архитектурно децентрализован, без единой точки отказа, которая могла бы привести к выходу из строя блокчейна. Это делает его децентрализацию критически важным компонентом систем блокчейна. Однако узлы блокчейна логически централизованы, поскольку сеть блокчейна представляет собой распределенную сеть, выполняющую определенные запрограммированные действия.

Блокчейн также структурирован вокруг одноранговой сети, при этом связь по всей базе данных происходит между отдельными узлами (пользователями), а не через центрального посредника. Истинная сила децентрализованной базы данных, такой как блокчейн, заключается в этой структуре, где нет босса или лидера, перед которым пользователи должны отчитываться, чтобы выполнить действия. Все процессы в блокчейне могут выполняться любым пользователем в любое время.

Как можно использовать технологию блокчейн?

Теперь, когда мы поговорили о том, что такое блокчейн и как на самом деле работает эта технология, давайте поговорим о том, как вы можете использовать технологию блокчейн и каковы ее реальные приложения. Технология сети блокчейн особенно идеальна для инструмента проверки, называемого «умные контракты» — определенные и неизменные контракты, которые автоматически применяются и исполняются в зависимости от установленных критериев. Из-за структуры блокчейна он позволяет автоматически распространять и вводить в действие смарт-контракты.

Оттуда приложения для технологии блокчейна следующие:

NFT (невзаимозаменяемые токены)

Вы, вероятно, уже слышали о NFT, поэтому должны быть знакомы с тем фактом, что они хранятся в блокчейне. . NFT (ради потомков) — это приложение технологии блокчейна, которое делает определенный фрагмент данных уникальным по своей сути и предлагает процесс проверки в нем. Наиболее распространенное применение NFT было для произведений искусства, где блокчейн может помочь проверить легитимность уникального произведения искусства.

Децентрализованные финансы (DeFi)

Децентрализованные финансы — это просто функции банковских и финансовых услуг, какими мы их знаем, но направляемые через простоту доступа и свободную функциональность блокчейна. Используя технологию блокчейна для своих финансовых нужд, пользователи могут получать доступ к средствам, брать кредиты, инвестировать и осуществлять общее финансовое обслуживание без надзора и одобрения со стороны централизованного финансового органа (в разумных пределах, конечно).

Хранение и архивирование файлов

Структура блокчейна представляет собой не что иное, как криптографически защищенную серию блоков данных, поэтому вполне естественно, что использование технологии блокчейна в качестве метода защищенного хранения данных должно быть на столе. Централизованные методы хранения данных, такие как Google Drive или OneDrive, подвержены взлому и вторжению в частную жизнь. Применение технологии блокчейна для хранения данных предотвратит нарушение доступа и надежнее защитит данные.

Проверка личности

Благодаря блокчейну и его децентрализованной структуре проверка личности может быть намного быстрее и потенциально безопаснее в Интернете. Хранение идентификационных данных в центральном онлайн-хранилище/базе данных уйдет в прошлое с использованием технологии блокчейн, а это означает, что у хакеров больше не будет централизованных точек уязвимости для атак.

Что дальше для технологий блокчейн?

Потенциал технологии блокчейн практически безграничен, и каждый день появляются новые приложения для ее функциональности. Выведение децентрализованного Интернета на передний план пользователей — важный шаг, и мы должны делать это все больше и больше, поскольку как компании, так и частные лица открывают для себя возможности технологии блокчейн. Будущее этой технологии кажется непостижимо бесконечным, поэтому понимание того, как все это работает, еще важнее.

Следующие шаги

Если вы хотите освоить технологии блокчейна и разработать для будущего Web3, мы поможем вам создать приложение будущего Web3. Основанная на Apache CassandraⓇ с комплексной защитой, AstraDB является мощным решением для всех ваших потребностей Web3. Начните работу с AstraDB и ее многочисленными функциями, такими как:

  • Набор данных Ethereum Blockchain проиндексировал каждый существующий блок
  • Забудьте о сложных узлах Ethereum или IPFS, сложных вызовах RPC или повышенных расходах
  • Получите доступ к точным данным блокчейна, которые вам нужны, по низкой и предсказуемой цене
  • Создайте свое приложение с помощью наших API-интерфейсов Stargate, используя инструменты, знакомые каждому разработчику

Дополнительная литература

Что такое блокчейн? | Oracle Ближний Восток Региональный

Блокчейн определен

Блокчейн

определяется как реестр децентрализованных данных, которыми безопасно обмениваются. Технология блокчейн позволяет коллективной группе избранных участников обмениваться данными. С помощью облачных сервисов блокчейна данные о транзакциях из нескольких источников можно легко собирать, интегрировать и обмениваться ими. Данные разбиваются на общие блоки, которые связаны друг с другом уникальными идентификаторами в виде криптографических хэшей.

Блокчейн обеспечивает целостность данных с помощью единого источника достоверности, устраняя дублирование данных и повышая безопасность.

В системе блокчейн предотвращается мошенничество и фальсификация данных, поскольку данные не могут быть изменены без разрешения кворума сторон. Блокчейн-реестр можно использовать совместно, но нельзя изменять. Если кто-то попытается изменить данные, все участники будут предупреждены и узнают, кто сделал попытку.

Ведущие в отрасли блокчейн-решения

Как работает технология блокчейн?

Думайте о блокчейне как об истории транзакций. Каждый блок «присоединяется» к предыдущему блоку в последовательности и неизменно записывается в одноранговой сети. Технология криптографического доверия и гарантии применяет уникальный идентификатор или цифровой отпечаток пальца к каждой транзакции.

Доверие, подотчетность, прозрачность и безопасность выкованы в цепочку. Это позволяет многим типам организаций и торговых партнеров получать доступ к данным и обмениваться ими, явление, известное как стороннее доверие на основе консенсуса.

Все участники хранят зашифрованную запись каждой транзакции в рамках децентрализованного, масштабируемого и гибкого механизма записи, который невозможно опровергнуть. Блокчейн не требует дополнительных накладных расходов или посредников. Наличие децентрализованного единого источника достоверной информации снижает затраты на выполнение доверенных деловых взаимодействий между сторонами, которые могут не полностью доверять друг другу. В разрешенной цепочке блоков, используемой большинством предприятий, участникам разрешено участвовать в сети, и каждый участник ведет зашифрованную запись каждой транзакции.

Любая компания или группа компаний, которым требуется безопасная запись транзакций в режиме реального времени для совместного использования, может извлечь выгоду из этой уникальной технологии. Нет единого места, где все хранится, что обеспечивает лучшую безопасность и доступность, а также отсутствие центральной точки уязвимости.

Чтобы узнать больше о блокчейне, его базовой технологии и примерах использования, вот несколько важных определений.

Существует два основных типа узлов блокчейна:

  • Полные узлы хранят полную копию блокчейна.
  • Облегченные узлы хранят только самые последние блоки и могут запрашивать более старые блоки, когда они нужны пользователям.

Руководство по блокчейну для чайников (PDF)

Три типа блокчейна

Преимущества блокчейна — ценность для бизнеса

Ожидается, что использование технологии блокчейн значительно возрастет в ближайшие несколько лет. Эта революционная технология считается инновационной и прорывной, поскольку блокчейн изменит существующие бизнес-процессы, повысив эффективность, надежность и безопасность.

Технология блокчейн обеспечивает определенные бизнес-преимущества, которые помогают компаниям следующим образом:

  • Устанавливает доверие между сторонами, ведущими совместный бизнес, предлагая надежные общие данные
  • Устраняет разрозненные данные за счет интеграции данных в одну систему через распределенный реестр, совместно используемый в сети, к которому могут получить доступ уполномоченные стороны
  • Обеспечивает высокий уровень безопасности данных
  • Снижает потребность в сторонних посредниках
  • Создает в режиме реального времени защищенные от несанкционированного доступа записи, которыми могут делиться все участники
  • Позволяет участникам удостовериться в подлинности и целостности продуктов, размещаемых в потоке коммерции
  • Обеспечивает беспрепятственное отслеживание и отслеживание товаров и услуг по всей цепочке поставок
  • Обеспечивает безопасность пищевых продуктов с помощью Oracle Blockchain Platform

Блокчейн Партнерство с Интернетом вещей

Блокчейн больше не является новой технологией. Фактически, блокчейн продолжает совершенствовать решения и удовлетворять потребности бизнеса с помощью других технологий, таких как искусственный интеллект (ИИ), Интернет вещей (IoT) и машинное обучение. Эти ключевые партнерские отношения в области технологий помогают пользователям получать важную информацию из данных.

При развертывании IoT традиционные ИТ-системы не предназначены для обработки огромного объема генерируемых данных. Объем, скорость и разнообразие данных, создаваемых сетями IoT, могут перегружать корпоративные системы или серьезно ограничивать возможность принимать своевременные решения в отношении надежных данных. Технология распределенного реестра Blockchain может решить эти проблемы масштабируемости за счет повышения безопасности и прозрачности.

Что такое Hyperledger?

Hyperledger — это проект с открытым исходным кодом, запущенный Linux Foundation для продвижения глобального сотрудничества технологий блокчейна. Основная цель Hyperledger — разработка реализации блокчейна с открытым исходным кодом, которая отвечает корпоративным целям в отношении масштабирования, производительности и безопасности.