Теория блокчейна: руководство для чайников в 2021 году — Крипто на vc.ru

Объяснение блокчейна для веб-разработчиков / Хабр

Предисловие переводчика

Предлагаю читателям Хабрахабра перевод статьи «The Blockchain Explained to Web Developers, Part 1: The Theory» за авторством Francois Zaninotto. Эту статью я нашел в блоге компании Marmelab. Статья представляет собой отличное введение в технологию блокчейн «с нуля», но может оказаться интересной и для тех, кто уже «в теме». Она касается не только того, как работает блокчейн, но и перспектив его развития, а также с чего начать, если вы хотите создать свой проект, использующий блокчейн.

Объяснение блокчейна для веб-разработчиков, Часть первая: Теория

Блокчейн – это новая популярная технология. Даже если вы не слышали о ней, вы, вероятнее всего, знаете о Bitcoin. Блокчейн — это одна из фундаментальных технологий на которых основан Bitcoin. Эксперты говорят, что блокчейн вызовет революцию схожую с той, которую некогда вызвал Интернет. Но что это на самом деле и как его можно использовать для создания приложений? Эта статья является первой в серии из трех, рассказывающей о феномене Блокчейна. Мы обсудим теорию, покажем фактический код и поделимся своим опытом, основанным на реальном проекте.

Для начала попытаемся понять что из себя представляет Блокчейн.

Что такое Блокчейн, Часть первая

Несмотря на то, что блокчейн создан для поддержки Bitcoin, идея блокчейна может быть определена независимо от экосистемы Биткоина. Литература обычно определяет блокчейн следующим образом:

Блокчейн – это журнал с фактами, реплицируемый на несколько компьютеров, объединенных в сеть равноправных узлов (P2P). Фактами может быть что угодно, от денежных операций и до подписания контента. Члены сети — анонимные лица, называемые узлами. Все коммуникации внутри сети используют криптографию, чтобы надежно идентифицировать отправителя и получателя. Когда узел хочет добавить факт в журнал, в сети формируется консенсус, чтобы определить, где этот факт должен появиться в журнале; этот консенсус называется блоком.

Я не знаю как у вас, но у меня после чтения этих определений все еще оставались проблемы с пониманием блокчейна. Давайте заглянем немного глубже.

Упорядочивание фактов

Децентрализованные сети с равноправными узлами не новы. Napster и BitTorrent — это P2P сети. Просто вместо обмена фильмами, участники сети блокчейна обмениваются фактами. Так в чем же реальная особенность блокчейна?

P2P-сетям, как и прочим распределенным системам, приходится решать очень сложную проблему информатики: разрешение конфликтов, или согласование. Реляционные базы данных предлагают ссылочную целостность, но такой особенности нет в распределенной системе. Если два несовместимых факта прибывают в одно и тоже время, система должна иметь правила для определения того, какой факт считать правильным.

Возьмем, к примеру, проблему двойного расходования: у Алисы есть 10$ и она отсылает их дважды Бобу и Чарли. Кто будет иметь 10$ в итоге? Для того чтобы ответить на этот вопрос, лучший способ это упорядочить факты. Если два несовместимых факта появятся в сети, то победит тот, который будет первый записан.

В P2P сетях, два факта отправленные примерно в одно время могут прибыть в разном порядке в удаленные узлы. Тогда как всей сети согласовать какой же факт пришел первым? Чтобы гарантировать целостность в P2P сети, вам нужен способ согласования порядка фактов. Вам нужна система консенсуса.

Алгоритмы консенсуса для распределенных систем это очень активное поле для исследований. Возможно, вы слышали о алгоритмах Paxos или Raft. Блокчейн реализует другой алгоритм, консенсус, основанный на доказательстве выполнения работы (proof-of-work), использующий блоки.

Блоки

Блоки – это хитрый трюк, чтобы упорядочить факты в сети с недоверенными узлами. Идея проста: факты группируются в блоки, и есть только одна цепочка блоков, реплицируемая по всей сети. Каждый блок ссылается на предыдущий. То есть, если факт F находится в блоке 21, и факт E в блоке 22, то факт E рассматривается всей сетью как следующий за фактом F. Перед добавлением к блоку, факты находятся на рассмотрении, т. е. не подтверждены.

Майнинг

Некоторые узлы в цепочке создают новые локальные блоки с неподтвержденными фактами. Они соревнуются, чтобы узнать, станет ли их локальный блок следующим блоком в цепи для всей сети, путем броска игральных костей. Если узел выбрасывает две шестерки, то он получает возможность опубликовать его локальный блок, и все факты в этом блоке становятся подтвержденными. Этот блок посылается всем узлам в сети. Все узлы проверяют, что блок правильный, добавляют его к их копии цепи и пытаются построить новый блок с новыми неподтвержденными фактами.

Но на самом деле узлы не просто бросают пару игральных костей. Задача, которую решают майнеры в блокчейне подразумевает бросок огромного количества игральных костей. По замыслу, обнаружение случайного ключа для проверки блока маловероятно. Это предотвращает мошенничество и делает сеть безопасной (до тех пор, пока злоумышленник не имеет контроль более чем над половиной узлов в сети). Как следствие, новые блоки будут публиковаться в цепь через фиксированный интервал времени. В Bitcoin блоки публикуются, в среднем, каждые 10 минут.

В Bitcoin, задача представляет из себя двойной SHA-256 хэш строки из непроверенных фактов, идентификатора предыдущего блока и случайной строки. Узел выигрывает, если его хэш содержит как минимум n ведущих нулей.

// проигрышный хэш для Bitcoin

787308540121f4afd2ff5179898934291105772495275df35f00cc5e44db42dd

// выигрышный хэш для Bitcoin, если n=10

00000000009f766c17c736169f79cb0c65dd6e07244e9468bc60cde9538b551e

Число n время от времени корректируется, чтобы сохранить длительность вычисления блока, несмотря на изменение количества узлов. Это число называется сложностью. Другие реализации блокчейна используют специальные методы хэширования, которые препятствуют использованию графических процессоров для вычислений (например, требуют передачи больших объемов памяти).

Процесс поиска блоков называется майнингом. Все дело в том, что так же как и добыча золота (прим. перев. Mining — добыча (англ.)), майнинг блоков приносит экономическое вознаграждение — некоторую форму денег. Вот почему людей, которые содержат узлы в блокчейне, называют майнерами.

Примечание: По умолчанию, узел не майнит – он просто получает блоки, которые майнят другие узлы. Это добровольный процесс — превращение узла в узел майнер.

Деньги и криптовалюты

Каждую секунду, каждый майнер тестирует тысячи случайных строк, чтобы сформировать новый блок. То есть работа майнера в блокчейне требует огромное количество компьютерных ресурсов (памяти и CPU). Вот почему вы должны платить, чтобы записывать факты в блокчейн. С другой стороны, чтение фактов бесплатно: вам достаточно запустить собственный узел и вы будете получать полную историю фактов созданную другими узлами. Итак, подведем итог:

• Чтение данных бесплатно
• За добавление фактов взимается небольшая комиссия
• Майнинг блока приносит деньги в размере комиссионных за все факты, входящие в блок

Речь здесь идет не о реальных деньгах. Как факт, каждый блокчейн имеет свою собственную (крипто-)валюту. Она называется bitcoin (BTC) в сети Bitcoin, ether (ETH) в сети Ethereum, и т.д. Чтобы совершить платеж в сети Bitcoin, вы должны заплатить небольшую комиссионные в bitcoin’ах – так же как вы должны были бы заплатить комиссионные банку. Однако, откуда взялись первые деньги?

Майнеры получают вознаграждение за поддержание работы и безопасности сети. Каждый раз, когда они успешно формируют блок, они получают фиксированное количество криптовалюты. В Bitcoin вознаграждение – 25 BTC за блок, в Ethereum– 5 ETH за блок. Таким образом, блокчейн сам генерирует свои собственные деньги.

Криптовалюты быстро стали конвертируемы в реальные деньги. Их номинальная стоимость определяется только спросом и предложением, поэтому криптовалюта — это объект спекуляции. К моменту написания статьи, процесс майнинга bitcoin все еще требовал меньше расходов на энергию и оборудование, чем деньги которые вы можете получить, продавая монеты, полученные за него. Вот почему люди добавляют новых майнеров каждый день, надеясь превратить электричество в деньги. Однако колебания в стоимости BTC делают майнинг все менее и менее выгодным.

Контракты

До сих пор, мы в основном говорили о блокчейне как о хранилище фактов, но он также может исполнять программы. Некоторые блокчейны позволяют каждому факту содержать мини программу. Такие программы реплицируются вместе с фактом, и каждый узел выполняет их, получая факт. В Bitcoin это используется для совершения транзакций с условиями, например: Боб получит 100 BTC от Алисы только если сегодня 29 февраля.

Другие блокчейны разрешают более сложные контракты. Например, в Ethereum каждый контракт несет в себе мини-базу данных и предоставляет методы для изменения ее данных. Поскольку контракты реплицируются по всем узлам, то и их базы данных тоже. Каждый раз, когда пользователь вызывает метод из контракта и, соответственно, изменяет данные, эта команда реплицируется и повторяется всей сетью. Это позволяет создать распределенный консенсус для выполнения обещаний.

Эта идея сопряжения блокчейна с реальным миром при помощи заранее запрограммированных условий и их передачи всем узлам называется умный контракт. Контракт — это обещание, которое стороны подписывают, чтобы закрепить его юридически. Умный контракт – это то же самое, только закрепление происходит «технически», а не «юридически». Благодаря этому отпадает необходимость в нотариусе или любом другом полномочном лице, признаваемом обеими сторонами.

Представьте, что вы хотите сдать ваш дом на неделю за 1000$ c 50%-ой предоплатой. Вы и арендующий подписываете контракт, вероятнее всего, написанный юристом. Вам также нужен банк для получения платежа. В начале недели вы просите о депозите в 5000$; арендующий предоставляет вам чек на него. В конце недели он отказывается заплатить оставшиеся 50%. Вы также узнаете, что он сломал окно, и чек с депозитом ведет на пустой счет. Теперь вам понадобится адвокат, чтобы передать ваш договор на аренду в суд.

Умные контракты в блокчейне позволяют вам обойтись без банка, юриста, адвоката и суда. Просто напишите программу, которая определяет, сколько денег должно быть передано в случае определенных условий:

• Две недели перед арендой: передача 500$ от арендующего к владельцу
• Отмена владельцем: передача 500$ от владельца к арендующему;
• Конец периода аренды: передача 500$ от арендующего к владельцу
• Доказательство механических повреждений после периода аренды: передача 5000$ от арендующего к владельцу

Добавьте этот умный контракт в блокчейн и больше никаких проблем. Ко времени указанному в контракте произойдет передача денег и, если владелец сможет представить доказательства механических повреждений, он автоматически получит 5000$ (и нет никакой нужды в депозите).

Вероятно, вы задаетесь вопросом, как получить доказательства механических повреждений. Здесь в дело вступает «интернет вещей» (IoT). Для взаимодействия с реальным миром блокчейну необходимы датчики и приводы. Блокчейн революция невозможна без IoT революции.

Такие приложения, опирающиеся на умные контракты, называются децентрализованными приложениями или DApps.

Умные контракты легко расширяются на умную собственность и многие другие умные вещи. Запомнить надо только одно: «умные» означает «нет посредников» или «исполняется технически». Блокчейн – это новый способ ведения бизнеса без посредников – также как продажа музыки в Интернете.

Что такое блокчейн. Часть вторая

Как мне кажется, лучший способ понять блокчейн – это взглянуть на него с разных сторон.

Что он делает? Блокчейн позволяет безопасно распространять и/или обрабатывать данные между несколькими лицами через недоверенную сеть. Данными может быть что угодно, но наиболее интересным вариантом данных является возможность передачи информации, которая требует наличия третьей доверенной стороны. Примерами такой информации являются деньги (требуют участия банка), права на собственность (требуют участия нотариуса), договор на заем и т. д. В сущности, блокчейн устраняет необходимость в участии третьего доверенного лица.

Как он работает? С технической точки зрения, блокчейн является новшеством, которое опирается на три понятия: P2P сети, асимметричная криптография и распределенный консенсус, основанный на решении математической задачи. Ни одна из этих идей не является новой сама по себе. Если вы не разбираетесь во всех, не беспокойтесь: немногие люди обладают необходимыми знаниями, чтобы разработать блокчейн (что является проблемой). Но отсутствие полного понимания блокчейна не мешает вам использовать его, так же как вы можете создавать веб-приложения, не зная о медленном старте TCP или центрах сертификации.

На что он похож? Блокчейн можно рассматривать как (слабо)синхронизированную базу данных реплицируемую столько же раз, сколько узлов в сети, или как суперкомпьютер, образованный комплексом всех CPU/GPU входящих в него узлов. Вы можете использовать этот суперкомпьютер для хранения и обработки данных, т. е. также как вы можете использовать удаленный API. Отличие только в том, что вам не нужно создавать бэкэнд, и вы можете быть уверены, что данные надежно защищены и обрабатываются в сети должным образом.

Практические следствия

Факты, хранящиеся в блокчейне, не могут быть утеряны. Они остаются там навсегда, реплицируясь на каждый узел. Даже более того, блокчейн не просто хранит конечное состояние, он хранит и все предыдущие состояния. Поэтому каждый может проверить правильность конечного состояния, пересчитывая факты с самого начала.

Фактам в блокчейне мы можем доверять, т.к. они технически подтверждаются консенсусом. Даже если в сети находятся злоумышленники, вы все равно можете доверять ее суждению в целом.

Помещение данных в блокчейн достаточно медленная операция, поскольку она требует достижения распределенного консенсуса.

Подсказка: Если у вас есть 20 свободных минут для более глубокого понимания, посмотрите это прекрасное вводное видео о Bitcoin, которое также объясняет, как работает блокчейн.

Почему это важно

«Блокчейн это самая потрясающая технология из тех, которые я когда либо видел.» Salim Ismail

«Самая интересная интеллектуальная разработка в Интернете за последние 5 лет.» Julian Assange

«Я думаю тот факт, что благодаря Bitcoin вселенной, алгоритм замещает функции [государства] … это действительно очень круто.» Al Gore

Эти умные люди увидели огромный потенциал в блокчейне. Потенциально блокчейн может заменить всех посредников, которые необходимы для установления доверительных связей. Давайте взглянем на несколько приложений которые построены на блокчейне и реализуют идеи отказа от посредника.

• Monegraph позволяет авторам закрепить права на свою работу и установить правила (и выплаты) за использования их работы.
• La Zooz это децентрализованный Uber. Предлагай свою машину, найди перевозчика без платы Uber’у.
• Augur – это онлайн букмекер. Делай ставки и получай выигрыш.
• Storj.io – это P2P хранилище данных. Сдавай свое неиспользуемое место на диске или найди самое дешевое онлайн хранилище.
• Muse – это распределенная, открытая и прозрачная база данных специально для музыкальной индустрии.
• Ripple позволяют проводить недорогие трансграничные платежи в банки

На сегодняшний день многие успешные интернет предприятия являются посредниками. Подумайте о Google: им удалось стать посредником между вами и всем интернетом. А Amazon? Они стали посредником между продавцами и покупателями любых типов товаров. Вот почему технология, которая позволяет устранить посредников может взорвать Интернет.

Получат ли выгоду пользователи, которым больше не понадобятся посредники для обмена товарами и услугами? Пока нельзя сказать точно. Интернет и ранее ориентировался на отсутствие посредников. Тем не менее, Google удалось построить свой рынок, будучи посредником. Вот почему крайне важно инвестировать в блокчейн быстро, потому что победители и проигравшие следующего десятилетия определяются прямо сейчас.

Вы не захотите создавать свой блокчейн

Технологии, на которых строится блокчейн, используют передовую криптографию, пользовательские сетевые протоколы и оптимизацию производительности. Все это слишком сложно, чтобы разрабатывать это каждый раз, когда проекту требуется блокчейн. К счастью, помимо Bitcoin, есть еще несколько реализаций блокчейна с открытым кодом. Вот самые передовые:

• Ethereum: платформа блокчейна с открытым исходным кодом от Ethereum Foundation
• Hyperledger: другая открытая реализация, только от Linux Foundation. Первая реализация была опубликована совсем недавно.
• Eris Industries: Инструменты, помогающие использовать Ethereum,Bitcoin или полностью независимые блокчейны, в основном для создания частных сетей. Их инструкции и руководства являются отличной отправной точкой для обзора блокчейна.

Сложность этих реализаций сильно различается. Если вам необходимо создать приложение прямо сейчас, мы советуем:

• Eris для небольших частных блокчейнов или для того, чтобы поиграться с технологией и общего ознакомления.
• Ethereum для крупных блокчейн проектов

Кроме того, Bitcoin это не лучший выбор для платформы разработки. Он был разработан для денежных транзакций и только, хотя вы и можете запрограммировать псевдо-умные контракты. В настоящее время сеть испытывает серьезный кризис роста, транзакции ждут в очереди до часа, чтобы быть помещенными в блок. Майнеры часто выбирают транзакции с наибольшими комиссионными, так что передача денег в Bitcoin становится дороже, чем в банке. Сообщество разработчиков находится на грани войны, и спекуляции с криптовалютой делают номинальную стоимость слишком изменчивой.

Цифры

Насколько велик блокчейн сегодня? Взглянем на некоторые цифры.

Bitcoin:

• Время блока: 10 минут
• Число биткоинов получаемых за майн блока: 25 (прим. перев. На момент перевода статьи: 12,5)
• Число созданных блоков: более 400000
• Число транзакций в одном блоке: более 1200
• Число узлов в сети: ≈7000
• Стоимость биткоина: 420$
• Большинство компьютерных ресурсов сосредоточено в Китае

Ethereum:

• Время блока: 10 секунд
• Число Ether получаемых за майн блока: 5
• Число созданных блоков: более 1400000
• Число транзакций в одном блоке: более 30000
• Число узлов в сети: более 6000
• Стоимость Ether: около 10$, но сильно варьируется
• Большинство компьютерных ресурсов сосредоточено в майнинг пуле, называемом «Dwarfpool»

Заключение

Технология блокчейна одновременно интригующая и захватывающая. Станет ли она революцией, которую предсказывают компьютерные гуру? Или это просто экономический пузырь опирающийся на непрактичные идеи? После изучения большого количества информации на эту тему мы все еще не можем сформировать окончательное мнение.

Когда мы сталкиваемся с неопределенностью, мы знаем отличный способ с ней разобраться: пробовать. Это как раз то, что мы решили делать. Читайте следующую статью в серии, чтобы увидеть, что мы узнали, создавая приложение работающее на блокчейне.

Послесловие переводчика

Перевод этой статьи и нескольких других источников я выполнял, чтобы разобраться, как же все-таки работает блокчейн. И этот цикл статей, пожалуй, лучшее, что я нашел в Интернете о блокчейне. Но все же, эта статья не дает ответ на очевидный вопрос: «Решение сложной математической задачи уменьшает вероятность одновременной публикации блоков, но что же произойдет, если все же несколько узлов решат ее одновременно?». Ответ прост: блокчейн разветвится, и поэтому для таких ситуаций в блокчейне существует специальное правило: «выбирать наиболее длинную ветвь». Есть вероятность того, что несколько узлов решат одну задачу одновременно, но вероятность того, что они сделают это два или более раз подряд сильно снижается, поэтому, рано или поздно, появится наиболее длинная ветвь, которая и будет помещена в блокчейн, т.е. блокчейн быстро стабилизируется. Более подробно об этом и влиянии ветвления на безопасность транзакций можно узнать из видео, которое уже предлагалось раньше.

блокчейн — Цифровая экономика

Родионов А. А.

Статьи

Финансовый сектор сегодня – это активное использование информационных технологий при выполнении самых различных операций. Это обусловлено стремлением к повышению качества выполняемых процедур, обеспечением безопасности осуществляемых операций, снижен…

287 просмотров

0 комментариев

Темы:

блокчейн

большие данные

финтех

Гумар Батов

Статьи

Организационные императивы цифровой экономики

В мире происходит изменение как технологии, так и методов ведения бизнеса, наступающая эра носит форму системности, она затрагивает все аспекты деятельности социума и рыночных акторов. В новых экономических условиях хозяйствующие субъекты должны (вын…

2878 просмотров

0 комментариев

Темы:

цифровая трансформация

блокчейн

экосистема бизнеса

июль

12

Дмитрий Панюков

Мнения

Кто будет стричь блокчейн-купоны с Интернета вещей?

Задумаемся немножко? 1) Уровень ажиотажа вокруг «Интернета вещей» (Internet of Things — IoT), всех этих «сетевых кипятильников», вызывает некое недоумение. Казалось, бы, ну что такого? Почему такие ставки и бюджеты? Напомню, только IBM, не первый игр…

2341 просмотров

1 комментарий

Темы:

интернет вещей

блокчейн

Редактор ЦЭ

Мнения

Гром уже грянул. Пора перекреститься

Кризис и глобальный, и локальный в отдельно взятых странах стремительно нарастает. В этих условиях цифровой банк на блокчейн-платформе будет иметь несомненный успех, особенно если у него не будет рисковых операций (вклады, кредиты, вложения. ..

4345 просмотров

1 комментарий

Темы:

цифровой банк

блокчейн

платёжная система

№12#88

Владислав Козырь

Статьи

Почему комиссия в биткоин-транзакциях настолько мала и как она рассчитывается?

В статье рассмотрен принцип работы экосистемы сети Биткоин и формирование комиссии за транзакцию.  Скачать файл в формате PDF pdf Имя файла: DE-2020-03-04 Размер файла: 463 kb Скачать файл

2702 просмотров

0 комментариев

Темы:

биткоин

блокчейн

майнер

№12#36

Антон Колонин

Обзоры

Смогут ли криптовалюты и “искусственный интеллект на блокчейне” быть децентрализованными?

В этой публикации мы вспомним высказанные 3 года назад соображения по поводу основ криптовалют, блокчейна, равноранговых («peer-to-peer») сетей и искусственном интеллекте (ИИ) заодно. Начнем с первых четырех, которые между собой, в общем, непосредств…

18469 просмотров

0 комментариев

Темы:

криптовалюта

блокчейн

Равноранговые сети

Коллективный и социальный интеллект

№11#65

искусственный интеллект

июнь

30

Владислав Козырь

Мнения

ОЦЕНКА КРИПТОАКТИВОВ В РОССИЙСКИХ УСЛОВИЯХ НА ПРИМЕРЕ ОЦЕНКИ РЫНОЧНОЙ СТОИМОСТИ BTC И ETH

В статье рассмотрен практический способ оценки криптоактивов с использованием сравнительного подхода.  Скачать файл в формате PDF pdf Имя файла: DE-2020-02-08 Размер файла: 284 kb Скачать файл

11872 просмотров

0 комментариев

Темы:

криптоактив

блокчейн

токен

коин

№11#77

Роман Душкин

Статьи

В современном мире крайне остро встаёт вопрос обеспечения возможности для каждого дееспособного гражданина выражать свою волю на плебисцитах любого уровня, на которых он имеет право участия. В предлагаемой статье описывается один из методов обеспечен…

3191 просмотров

0 комментариев

Темы:

блокчейн

цифровое общество

цифровые платформы

июнь

25

Сергей Луценко

Статьи

Автор рассматривает особенности обращения «виртуальных денежных средства», их правовую природу. Для реализации возможности обращения «виртуальных денег» необходимо устранить пробелы и противоречия в действующем законодательстве Российской Федерации. …

2015 просмотров

0 комментариев

Темы:

криптовалюта

блокчейн

цифровые деньги

№7#18

Феликс Иванович Ерешко

Статьи

Аннотация : Технология блокчейн предназначена для Проектов, где наличествует сообщество активных агентов, которые создают Коалицию для решения общей задачи, достижения общей цели и согласовывают механизмы её решения. Поэтому всегда разработку Проекто. ..

3665 просмотров

2 комментариев

Темы:

блокчейн

ВЦ РАН

№4#24

июнь

29

Мнения

Многие говорят о перспективности технологии блокчейна и о том, как она может помочь решить многие насущные проблемы. Предсказываемые эффекты от использования блокчейна слишком хороши, чтобы быть правдой, и не содержат никакой конкретики насчёт своей …

2573 просмотров

0 комментариев

Темы:

№2#86

биткоин

блокчейн

Виктор Миронов

Статьи

ОСОБЕННОСТИ ПАТЕНТОВАНИЯ В ЦИФРОВОЙ ЭКОНОМИКЕ

 Важность нематериальных активов и объектов интеллектуальной собственности в современной экономике сложно переоценить. Компьютерные технологии стали драйвером развития большинства отраслей экономики, а значительная часть изобретений в разны…

2446 просмотров

0 комментариев

Темы:

интеллектуальная собственность

патентное право

патентоспособность

программное обеспечение

методы ведения бизнеса

компьютерные программы

искусственный интеллект

блокчейн

№7#34

Феликс Иванович Ерешко

Статьи

Аннотация. В работе обсуждается ситуация, сложившаяся в теории управления в связи с активным развитием идей цифровизации общества. Наиболее ярко публицистически трансформация общества представлена в книге-манифесте К.Шваба «Четвёртая промышленная рев…

4818 просмотров

0 комментариев

Темы:

цифровое общество

модель

теория игр

блокчейн

децентрализация

№1#37

июль

08

Сергей Луценко

Мнения

Технология «распределенного реестра» (блокчейн) как объект интеллектуальной соб-ственности и авторского права

Автор рассматривает особенности правового регулирования технологии блокчейна. Предпринята попытка доказать, что технология «распределенного реестра» относится к интеллектуальной собственности и подлежит защите как объект интеллектуальной собственност…

3193 просмотров

0 комментариев

Темы:

блокчейн

интеллектуальная собственность

защита информации

правовая категория

Объяснение технологии блокчейна

Блокчейн — это новая технология, лежащая в основе Биткойна. В этой статье у нас будет краткий обзор того, что блокчейн означает для веб-разработчиков.

Давайте начнем наше понимание того, что на самом деле означает блокчейн.

Блокчейн определяется как реестр фактов. При этом несколько компьютеров объединены в одноранговую сеть. Связь внутри этой сети подчиняется криптографии. Члены этой сети называются узлами.

Заказ фактов

Члены сети Blockchain обмениваются фактами. Сети P2P решают сложную концепцию примирения. Реляционные базы данных обеспечивают реляционную целостность.

Порядок фактов гарантирует целостность в сети P2P. Блокчейн реализует консенсус Proof-of-Work, используя блоки.

Блоки

Блоки упорядочивают факты в сети одноранговых узлов. Когда факты сгруппированы в блоки, во всей сети воспроизводится только одна их цепочка. Каждый предыдущий блок ссылается на предыдущий.

Если вы хотите обогатить свою карьеру и стать профессионалом в области Блокчейн , посетите Mindmajix — глобальную онлайн-обучение Платформа: «Онлайн-курс по блокчейну» Этот курс поможет вам достичь совершенства в этой области .  

Майнинг

Процесс поиска Блоков называется Майнингом. Block Mining приносит некоторую форму денег. Судя по всему, тех, кто запускает узлы в блокчейне, называют майнерами. Превращение узла в узел майнера — это добровольный процесс.

Деньги и криптовалюты

Каждый узел майнера в блокчейне проверяет тысячи случайных строк для формирования нового блока. Читать факты легко, но хранение фактов в блокчейне имеет свою цену.

Каждый Блокчейн имеет свою собственную криптовалюту. В сети Биткойн он называется Биткойн, а в сети Эфириум — Эфир. Блокчейн генерирует собственные деньги. Криптовалюту можно легко конвертировать в реальные деньги.

Часто задаваемые вопросы о блокчейн-интервью

Контракты

Блокчейн достаточно способен выполнять программы. Немногие блокчейны допускают каждый факт с помощью мини-программы. Эти программы тиражируются вместе с фактами. Контракты и базы данных реплицируются на все узлы.

Предварительно запрограммированные условия, когда они взаимодействуют с реальным миром и транслируются всем, называются «Умный контракт». Это технически осуществимо. В конце концов, смарт-контракты распространяются на смарт-собственность и другие смарт-вещи.

Что он делает?

Блокчейн обеспечивает безопасный обмен и обработку данных между несколькими сетями. Информация может быть любой и требует третьей стороны для обмена.

[Связанная страница: Работа технологии блокчейн]

Как это работает?

Блокчейн в основном опирается на три концепции:

• Одноранговая сеть
• Распределенный консенсус
• Криптография с открытым ключом

Именно сочетание этих трех концепций обеспечивает прорыв в вычислительной технике.

Заключение: 

Технология блокчейн увлекательна и увлекательна. Он обладает огромным потенциалом, чтобы заменить всех посредников. Сейчас самое время инвестировать в блокчейн.

Технология, лежащая в основе блокчейна, использует расширенную криптографию, оптимизацию производительности и настраиваемые сетевые протоколы.

Чтобы получить более глубокие знания о блокчейне, нажмите ниже:

• Учебное пособие по блокчейну
• Технология запутывания

Расписание курсов

Последнее обновление: 11 июля 2023 г.

Об авторе

Arogyalokesh

Arogyalokesh является автором технического контента и управляет созданием контента на различных ИТ-платформах в Mindmajix. Он занимается созданием полезного и увлекательного контента для Salesforce, Blockchain, Docker, SQL Server, Tangle, Jira и некоторых других технологий. Свяжитесь с ним в LinkedIn и Twitter.

Руководство для начинающих по изучению уровней технологии блокчейна

Понимание уровней технологии блокчейн

Если вы каким-либо образом изучали криптовалюты или блокчейн, вы, вероятно, сталкивались с такими терминами, как протоколы первого и второго уровня. Вам интересно, что это за слои и почему они существуют? Давайте обсудим архитектуру уровня блокчейна в этой статье.

Технология Блокчейн представляет собой уникальное сочетание нескольких современных технологий — криптографии, теории игр и т. д. — с широким спектром возможных приложений, таких как криптовалюты. Кодирование и декодирование данных — это математическая и вычислительная дисциплина, известная как криптография. Изучение математических моделей стратегического взаимодействия между рациональными лицами, принимающими решения, известно как теория игр. Блокчейн устраняет посредников, снижает затраты и повышает эффективность, обеспечивая прозрачность и безопасность.

Без надзора со стороны центрального органа технология распределенного реестра (DLT) хранит информацию, проверенную с помощью криптографии, среди группы пользователей, договорившихся по заранее определенному сетевому протоколу. Сочетание этих технологий укрепляет доверие между людьми или сторонами, у которых в противном случае не было бы мотивов для этого. Они позволяют сетям блокчейна безопасно обмениваться ценностями и данными между пользователями.

Из-за отсутствия централизованного управления блокчейны должны быть очень безопасными. Они также должны быть чрезвычайно масштабируемыми, чтобы обрабатывать растущее количество пользователей, транзакций и других данных. Уровни возникли из-за требований масштабируемости одновременно с сохранением первоклассной безопасности.

Что такое масштабируемость блокчейна?

Фраза «масштабирование» в технологии блокчейн относится к увеличению пропускной способности системы, которая измеряется количеством транзакций в секунду. С широким внедрением криптовалют в повседневную жизнь уровни блокчейна теперь необходимы для повышения сетевой безопасности, ведения записей и других функций.

Количество транзакций, обрабатываемых системой в секунду, называется «пропускной способностью». В то время как сеть электронных платежей VisaNet компании Visa может обрабатывать более 20 000 транзакций в секунду, основная цепочка биткойнов (BTC) не может обрабатывать более семи транзакций в секунду.

Блокчейн — это первый уровень децентрализованной экосистемы. Второй уровень — это сторонняя интеграция, используемая вместе с первым уровнем для увеличения количества узлов и, как следствие, пропускной способности системы. В настоящее время внедряются многие технологии блокчейна второго уровня. Смарт-контракты используются в этих решениях для автоматизации транзакций.

Разработчики блокчейна пытаются расширить возможности управления блокчейном, поскольку Биткойн становится все более значимой силой в коммерческом мире. Они надеются сократить время обработки и увеличить TPS за счет разработки уровней блокчейна и оптимизации масштабируемости второго уровня.

Трилемма блокчейна

Трилемма блокчейна относится к общепринятому представлению о том, что с точки зрения децентрализации, безопасности и масштабируемости децентрализованные сети могут обеспечить только два из трех преимуществ в любой момент времени.

Ученые-компьютерщики разработали теорему непротиворечивости, доступности и устойчивости к разбиению (CAP) в 1980-х годах, чтобы выразить, возможно, наиболее значительные из этих трудностей. Теорема CAP утверждает, что децентрализованное хранилище данных, такое как блокчейн, может одновременно удовлетворять только двум из трех упомянутых выше гарантий.

Эта теорема превратилась в трилемму блокчейна в контексте современных распределенных сетей. Широко распространено мнение, что общедоступная инфраструктура блокчейна должна жертвовать безопасностью, децентрализацией или масштабируемостью.

В результате святой Грааль технологии блокчейна состоит в том, чтобы создать сеть с непревзойденной безопасностью в широко децентрализованной сети, а также обрабатывать транзакционную пропускную способность в масштабе Интернета.

Прежде чем углубляться в динамику трилеммы, давайте определим масштабируемость, безопасность и децентрализацию в общих чертах:

• Масштабируемость блокчейна относится к его способности обрабатывать больший объем транзакций.

• Безопасность относится к способности защитить данные в блокчейне от различных типов атак и защите блокчейна от двойного расходования.

• Децентрализация — это тип резервирования сети, который гарантирует, что сеть не контролируется меньшим количеством объектов.

Взаимодействие масштабируемости, безопасности и децентрализации

Чтобы выполнить транзакцию, сеть должна сначала согласовать ее действительность. Соглашение может занять некоторое время, если в системе большое количество участников. В результате мы можем показать, что масштабируемость обратно пропорциональна децентрализации при идентичных параметрах безопасности.

Теперь предположим, что два блокчейна с доказательством работы имеют одинаковую степень децентрализации и считают безопасностью скорость хеширования блокчейна. Время подтверждения уменьшается по мере роста скорости хеширования, а масштабируемость увеличивается по мере повышения безопасности. В результате масштабируемость и безопасность пропорциональны постоянной децентрализации.

В результате блокчейн не может одновременно оптимизировать все три желаемые функции, что вынуждает его идти на компромиссы. Ethereum — самый свежий пример трилеммы в действии. Этим летом платформа Ethereum пережила бум использования из-за роста приложений децентрализованного финансирования (DeFi). Эфириум может расти только до определенной точки.

Из-за повышенного спроса транзакционные сборы выросли до такой степени, что некоторые люди не могут взаимодействовать с блокчейном. Увеличение комиссий Ethereum является примером трилеммы, поскольку мы видим, что Ethereum не масштабировался без ущерба для безопасности или децентрализации.

Основное внимание в Ethereum уделялось децентрализации и безопасности с ограничением количества транзакций в секунду (масштабируемость). Чтобы побудить майнеров расставлять приоритеты в своих транзакциях, пользователи платили более высокие комиссии. Точно так же децентрализация и безопасность имеют приоритет над масштабируемостью в Биткойне.

Ни для кого не секрет, что масштабируемость таких блокчейнов, как Биткойн и Эфириум, в настоящее время ограничена. Поэтому глобальное сообщество стартапов, корпораций и технологов лихорадочно работает над решениями первого и второго уровней для решения трилеммы блокчейна.

Сети блокчейнов первого уровня предназначены для скорости, безопасности и расширения. Второй уровень относится к усовершенствованиям технологий и продуктам, которые можно использовать для расширения масштабируемости существующих сетей блокчейнов. Получение идеального баланса между двумя уровнями может изменить правила игры для внедрения блокчейна и расширения децентрализованных сетей.

Разработчики подходят к проблеме с разных точек зрения. Увеличение размера блока в Bitcoin Cash (BCH) было попыткой улучшить масштабируемость Биткойна. Однако нет никаких доказательств того, что он становится все более популярным.

Биткойн пытается решить эту проблему, добавляя слой к существующему слою блокчейна. Решения второго уровня будут объединять множество транзакций вместе и запрашивать блокчейн базового уровня только время от времени, в соответствии с идеей, лежащей в основе решений масштабирования. Ethereum использует гибридный подход с масштабированием блокчейна базового уровня, а сообщество ожидает несколько решений второго уровня, чтобы еще больше повысить пропускную способность.

Многоуровневая структура архитектуры блокчейна

В случае распределенной сети с архитектурой блокчейн каждый участник сети поддерживает, авторизует и обновляет новые записи. Набор блоков с транзакциями в определенном порядке представляет собой структуру технологии блокчейн. Эти списки можно сохранить в виде плоского файла (в формате txt) или простой базы данных. Архитектура блокчейна может быть публичной, частной или консорциумной.

Многоуровневая архитектура блокчейна подразделяется на шесть уровней.

Уровень аппаратной инфраструктуры

Контент блокчейна хранится на сервере в центре обработки данных где-то на этом прекрасном земном шаре. Клиенты запрашивают контент или данные с серверов приложений во время просмотра веб-страниц или использования любых приложений, что известно как архитектура клиент-сервер.

Теперь клиенты могут подключаться к одноранговым клиентам и обмениваться данными. Одноранговая сеть (P2P) — это большая группа компьютеров, которые обмениваются данными. Блокчейн — это одноранговая сеть компьютеров, которая упорядоченно вычисляет, проверяет и записывает транзакции в общий реестр. В результате создается распределенная база данных, в которой хранятся все данные, транзакции и другие соответствующие данные. Узел — это компьютер в сети P2P.

Уровень данных

Структура данных блокчейна выражается в виде связанного списка блоков, в которых упорядочены транзакции. Структура данных блокчейна состоит из двух основных элементов: указателей и связанного списка. Связанный список — это список связанных блоков с данными и указателями на предыдущий блок.

Указатели — это переменные, которые ссылаются на позицию другой переменной, а связанный список — это список связанных блоков с данными и указателями на предыдущий блок. Дерево Меркла — это бинарное дерево хэшей. Каждый блок содержит корневой хэш дерева Меркла и такую ​​информацию, как хэш предыдущего блока, временная метка, одноразовый номер, номер версии блока и текущая цель сложности.

Для систем блокчейна дерево Меркла обеспечивает безопасность, целостность и неопровержимость. Система блокчейн построена на деревьях Меркла, криптографии и алгоритмах консенсуса. Поскольку это первый блок в цепочке, блок генезиса, т. е. первый блок, не содержит указателя.

Для защиты безопасности и целостности данных, содержащихся в блокчейне, транзакции подписываются цифровой подписью. Закрытый ключ используется для подписи транзакций, и любой, у кого есть открытый ключ, может проверить подписавшего. Цифровая подпись выявляет манипулирование информацией. Поскольку зашифрованные данные также подписаны, цифровые подписи обеспечивают единство. В результате любые манипуляции сделают подпись недействительной.

Данные не могут быть обнаружены, поскольку они зашифрованы. Его нельзя подделать снова, даже если он пойман. Личность отправителя или владельца также защищена цифровой подписью. В результате подпись юридически связана со своим владельцем и не может быть проигнорирована.

Сетевой уровень

Сетевой уровень, обычно называемый уровнем P2P, отвечает за связь между узлами. Обнаружение, транзакции и распространение блоков обрабатываются на сетевом уровне. Слой распространения — другое название этого слоя.

Этот уровень P2P гарантирует, что узлы могут находить друг друга и взаимодействовать, распространять и синхронизировать, чтобы поддерживать сеть блокчейна в законном состоянии. Сеть P2P — это компьютерная сеть, в которой узлы распределены и разделяют рабочую нагрузку сети для достижения общей цели. Транзакции блокчейна выполняются узлами.

Уровень консенсуса

Уровень консенсуса необходим для существования блокчейн-платформ. Уровень консенсуса — самый необходимый и критический уровень в любом блокчейне, будь то Ethereum, Hyperledger или другой. Уровень консенсуса отвечает за проверку блоков, их упорядочивание и гарантию того, что все согласны.

Прикладной уровень

Смарт-контракты, чейнкод и децентрализованные приложения (DApps) составляют прикладной уровень. Протоколы прикладного уровня подразделяются на прикладной и исполнительный уровни. Уровень приложений включает в себя программы, которые конечные пользователи используют для связи с сетью блокчейна. Сценарии, интерфейсы прикладного программирования (API), пользовательские интерфейсы и фреймворки являются его частью.

Сеть блокчейна служит серверной технологией для этих приложений, и они взаимодействуют с ней через API. Смарт-контракты, базовые правила и код цепи — все это часть уровня исполнения.

Хотя транзакция перемещается с уровня приложения на уровень выполнения, она проверяется и выполняется на семантическом уровне. Приложения дают инструкции исполнительному слою, который выполняет транзакции и обеспечивает детерминированный характер блокчейна.

Объяснение уровней блокчейна

Уровень 0

Нулевой уровень блокчейна состоит из компонентов, которые помогают сделать блокчейн реальностью. Это технология, которая позволяет функционировать Биткойну, Эфириуму и другим сетям блокчейна. Компоненты уровня 0 включают Интернет, оборудование и соединения, которые обеспечивают бесперебойную работу уровня 1.

Первый уровень 

Это базовый уровень, и его безопасность основана на неизменности. Сеть Ethereum, или первый уровень, — это то, на что люди ссылаются, когда говорят об Ethereum. Этот уровень отвечает за процессы консенсуса, языки программирования, время блокировки, разрешение споров, а также правила и параметры, поддерживающие базовую функциональность сети блокчейн. Он также известен как уровень реализации. Биткойн является примером блокчейна первого уровня.

Проблемы с первым уровнем

Эти решения масштабирования повышают пропускную способность сети при совместном использовании. Однако с ростом числа пользователей блокчейна первый уровень, похоже, не соответствует требованиям. Архаичный и неуклюжий процесс консенсуса Proof-of-Work все еще используется в блокчейне первого уровня.

Хотя этот подход более безопасен, чем другие, его скорость ограничена. Майнеры должны решать криптографические алгоритмы, используя вычислительную мощность. В результате в долгосрочной перспективе требуется больше вычислительной мощности и времени. Кроме того, рабочая нагрузка на блокчейн первого уровня увеличилась по мере роста числа пользователей. В результате скорость обработки и емкость снизились.

Возможные решения

Proof-of-stake — это альтернативный консенсус, который примет Ethereum 2.0. Этот согласованный подход сертифицирует новые блоки данных транзакций на основе залогового обеспечения участников сети, что делает процедуру более эффективной.

Sharding — это масштабирующее решение проблемы блокчейна первого уровня. Проще говоря, сегментирование делит задачу проверки и аутентификации транзакций на более мелкие и простые в управлении фрагменты. В результате рабочая нагрузка может быть распределена по сети, чтобы использовать вычислительные возможности большего количества узлов. Поскольку сеть обрабатывает эти сегменты параллельно, несколько транзакций могут обрабатываться как последовательно, так и одновременно.

Второй уровень

Перекрывающиеся сети, расположенные поверх базового уровня, называются решениями L2. Протоколы используют второй уровень для повышения масштабируемости за счет удаления некоторых взаимодействий с базового уровня. В результате смарт-контракты на основном протоколе блокчейна имеют дело только с депозитами и выводами средств и гарантируют, что транзакции вне сети соответствуют правилам. Биткойн Lightning Network является примером блокчейна второго уровня.

Итак, в чем разница между блокчейном первого и второго уровня? Блокчейн — это первый уровень в децентрализованной экосистеме. Второй уровень — это сторонняя интеграция, используемая вместе с первым уровнем для увеличения количества узлов и, как следствие, пропускной способности системы. В настоящее время внедряются многие технологии блокчейна второго уровня.

Решения для масштабирования второго уровня

В последние годы популярность протоколов второго уровня резко возросла, и они оказались наиболее эффективным подходом к решению проблем масштабирования, в частности, в сетях PoW. Различные решения масштабирования второго уровня объясняются в разделах ниже.

Вложенный блокчейн

Вложенный блокчейн второго уровня работает поверх другого. По сути, первый уровень устанавливает настройки, а второй уровень выполняет процедуры. В одной основной цепочке может быть несколько уровней блокчейна. Считайте это типичной бизнес-структурой.

Вместо того, чтобы один человек (например, менеджер) выполнял всю работу, менеджер делегировал задачи подчиненным, которые затем отчитывались перед руководством, когда они были выполнены. В результате рабочая нагрузка менеджера снижается, а масштабируемость повышается. Например, проект OMG Plasma работает как блокчейн второго уровня для протокола первого уровня Ethereum, что позволяет проводить более дешевые и быстрые транзакции.

Каналы состояния

Канал состояния улучшает общую пропускную способность и скорость транзакций, облегчая двустороннюю связь между блокчейном и внешними транзакционными каналами с помощью различных подходов. Чтобы проверить транзакцию по каналу состояния, майнер не обязательно должен быть задействован сразу.

Вместо этого это смежный с сетью ресурс, защищенный с помощью механизма мультиподписи или смарт-контракта. Конечное «состояние» «канала» и все присущие ему переходы публикуются в базовой цепочке блоков, когда транзакция или пакет транзакций завершается в канале состояния.

Примеры государственных каналов включают Bitcoin Lightning и Ethereum’s Raiden Network. В компромиссе трилеммы государственные каналы отказываются от некоторой децентрализации в обмен на повышенную масштабируемость.

Сайдчейны

Сайдчейн — это цепочка транзакций, которая работает параллельно с блокчейном и используется для массовых массовых транзакций. У сайдчейнов есть свой метод консенсуса, который можно настроить на скорость и масштабируемость, а служебный токен часто используется как часть механизма передачи данных между сайдчейнами и основными цепями. Основной функцией основной сети является обеспечение общей безопасности и разрешение споров.

Сайдчейны отличаются от каналов состояния несколькими важными способами. Начнем с того, что транзакции сайдчейна не являются частными между участниками; вместо этого они открыто публикуются в бухгалтерской книге. Кроме того, нарушения безопасности в сайдчейнах не влияют на основную или другие сайдчейны. Создание боковой цепи с нуля требует значительного количества времени и работы.

Rollups

Rollups — это решения для масштабирования блокчейна второго уровня, которые выполняют транзакции за пределами сети первого уровня, а затем загружают данные из транзакций в блокчейн второго уровня. Первый уровень может обеспечивать безопасность сводок, поскольку данные находятся на базовом уровне.

Пользователи получают выгоду от накопительных пакетов, поскольку они помогают повысить пропускную способность транзакций, открытое участие и снизить затраты на газ.

Третий уровень 

Прикладной уровень часто называют третьим уровнем или L3. Проекты L3 действуют как пользовательский интерфейс, маскируя технические аспекты канала связи. Приложения L3 — это то, что делает блокчейны применимыми в реальном мире, как объясняется в многоуровневой структуре архитектуры блокчейна.

Можно ли решить трилемму блокчейна?

Проблемы, с которыми столкнулись распределенные хранилища данных, из которых возникли блокчейны, были перенесены на блокчейны. Чтобы лучше понять эти трудности и связанные с ними проблемы, для их группировки был придуман термин «трилемма блокчейна».

Несмотря на то, что слово «трилемма» осталось, трилемма блокчейна — всего лишь предположение. Эта гипотеза считается точной на основе ранних данных, но она не была ни доказана, ни опровергнута. Необходимо провести дополнительные исследования, хотя решения для первого и второго уровней уже добились определенного успеха.