У большинства людей блокчейн ассоциируется только с биткоином или другими криптовалютами. Но возможности этой технологии намного шире. Чтобы понять, чем она так привлекательна, нужно понять принцип работы блокчейна, разобраться в способах записи транзакций и проанализировать безопасность такого хранения данных.
Что такое блокчейн
Термином «блочейн» называют децентрализованную базу данных, предназначенную для хранения практически любой информации. Главным отличием от традиционных способов является ее распределенность. Все данные находятся не на одном сервере, а на компьютере каждого из участников — узле.
Впервые блокчейн использовали для запуска криптовалюты биткоин. Она позволяет безопасно учитывать транзакции между кошельками без участия регулятора. Но сфера использования этой технологии намного больше, поэтому сейчас ее адаптируют для использования в других отраслях.
Главное преимущество этого способа хранения — невозможность несанкционированно изменить информацию в базе данных. Любые вмешательства на одном узле не пройдут валидацию на других и «дефектный» блок будет заменен правильным. Благодаря этому снижается потребность в использовании доверенных лиц, которые обычно контролируют транзакции: банков, платежных систем и т.п.
Такой принцип работы технологии блокчейн позволяет активно использовать его для криптовалютных платежей, в сфере децентрализованных финансов (DeFi), для оборота невзаимозаменяемых токенов (NFT) и работы смарт-контрактов.
Основные признаки блокчейна:
- Это база данных, распределенная на связанные между собой блоки. Они хранятся на узлах участников, которые поддерживают работу реестра.
- В блокчейне можно хранить разные виды информации, не обязательно использовать его только для криптовалюты.
- Децентрализация реестра не позволяет получить над ним контроль одному человеку, организации или государству.
- Записи в блокчейне нельзя изменить. Вся введенная информация с момента запуска будет храниться на узлах без возможности ее взлома. Все данные может проверить любой участник.
Принцип работы блокчейна
Отдаленно блокчейн напоминает обычную базу данных или электронную таблицу. Он нужен для ввода, хранения и обработки информации. Главной особенностью является способ структурирования данных и порядок доступа к ним.
Децентрализованный реестр состоит из скриптов, которые выполняют необходимые функции:
- размещают информацию в записях;
- предоставляют пользователям доступ к ней;
- хранят данные в каком-либо виде.
Термин «распределенный» используется потому, что весь реестр состоит из множества копий, каждая из которых хранится на узле участника. В случае с биткоином эту роль берут на себя майнеры. Каждая копия должна полностью совпадать с другими. При обнаружении расхождений поврежденная база заменяется на валидную.
В процессе работы блокчейн накапливает определенное количество информации о транзакциях, после чего упаковывает ее в «блок». Далее он присоединяется к общей базе данных. Для связи отдельных элементов «цепочки» используется шифрование на базе шестнадцатеричных чисел — хешей.
Каждый последующий блок связан с предыдущим с помощью хеша. Если произойдет изменение информации в одном, поменяется и хеш. То есть система поймет, что данные были несанкционированно изменены. Поэтому взламывать придется весь блокчейн, что с помощью существующих вычислительных средств теоретически невозможно.
Как происходит транзакция в блокчейне
Порядок регистрации транзакции в реестре зависит от алгоритма, заложенного разработчиками. В блокчейне биткоина для этого нужна программа-кошелек, установленная на компьютере пользователя. Она получает необходимую информацию и запускает нужную последовательность действий.
Для биткоина этот процесс проходит так:
- Транзакцию отправляют в пул, где она становится в очередь на регистрацию.
- После накопления определенного объема транзакций их забирает майнер.
- Данные помещают в блок, который шифруется с помощью выбранного создателем алгоритма.
- Право на добавление блока к цепочке получает майнер, который решил сложную математическую задачу.
За это он получает вознаграждение, которое и стимулирует участников поддерживать работу распределенного реестра. Блок считается подтвержденным, когда будут проверены пять других. Этот процесс занимает около часа и зависит от нагрузки на сеть.
Существуют также другие способы валидации. Например, в Ethereum право на добавление блоков получает выбранный случайным образом участник, который заморозил часть валюты на кошельке. Это менее затратный и более быстрый процесс.
Преимущества децентрализованного хранения
Блокчейн разработан таким образом, чтобы хранить всю информацию о совершенных платежах (в криптовалюте) на разных компьютерах или серверах. Они могут находиться в любой точке планеты и связываться через интернет.
Это дает несколько плюсов:
- Избыточность — в случае уничтожения одного или нескольких реестров на узлах блокчейн продолжит работать благодаря другим участникам;
- Точность — изменить данные на одном узле не получится, так как это будет обнаружено при сравнении с другими.
Именно это делает распределенную БД пригодной для хранения любой другой важной информации без централизованного контроля. Например, данных о владении собственностью, удостоверений личности и т. п.
Безопасность данных в реестре
Технология «цепочки данных» считается одним из наиболее безопасных способов хранения данных. Этому способствует несколько факторов:
- Все блоки с момента запуска присоединяются линейно и в хронологическом порядке. Как только будет добавлен следующий, изменить предыдущие не получится.
- Любое изменение данных приводит к изменению хеша. Так как он записан в следующем блоке, этот факт будет сразу обнаружен системой.
- При обнаружении поврежденного блока на одном из узлов он заменяется валидным с любого другого. Убедить систему, что взломанная копия верна, невозможно.
Проблема может возникнуть, если пользователь контролирует 51% всей сети. В этом случае блокчейн примет его блоки как валидные. Но с учетом высокой скорости хеширования и других факторов такая возможность для биткоина и других популярных криптовалют сводится практически к нулю.
Взломы блокчейнов, о которых говорят в новостях, происходят по причине невнимательности пользователей или ошибок, которые допустили разработчики при создании новых проектов. Хакеры могут найти «дыры» в системе шифрования и воспользоваться ими. Но по сравнению с другими способами хранения данных такая опасность тоже минимальна.
Зачем нужен блокчейн
Этот способ хранения данных стали активно использовать после появления биткоина. Криптовалюта работает полностью на распределенном реестре, за что ценится инвесторами.
Но возможности «цепочки данных» гораздо шире. В базе данных можно хранить любую информацию в форме транзакций и обмениваться ею между участниками. Технология позволяет:
- учитывать голоса на выборах;
- вести реестр жителей страны, работников на предприятии и т.п.;
- регистрировать передачу права собственности на недвижимость, акции, предметы искусства.
Главная причина выбора распределенного реестра — минимизация мошенничества, постороннего вмешательства, взлома и уничтожения информации.
Реализовать подобные решения достаточно просто. Например, для выборов необходимо всем избирателям выдать по токену, который он может потратить на одно действие. После заполнения цифрового бюллетеня монета списывается с кошелька. Таким образом никто не сможет проголосовать дважды.
С другой стороны, в блокчейне будет отсутствовать регулятор, который может внести изменения в результаты в одностороннем порядке.
Итоги
Блокчейн — одна из наиболее перспективных технологий хранения данных. Но учитывая основные принципы работы блокчейна, распределенный реестр не может работать без участников — майнеров или валидаторов. Именно поэтому майнинг как способ заработка будет оставаться актуальным еще долгое время.
13.06.2023
