Блокчейн: что это, зачем он нам нужен и в чём его опасности?
Кажется, слово «блокчейн» (blockchain) можно встретить везде. Его используют в искусстве, промышленности, финансах, науке и компьютерных технологиях. Возможно, вы этого не видите, но оно уже меняет нашу действительность. Рассказываем простыми словами, в чём заключается суть блокчейна и почему он настолько важен для человечества.
Контент
1. Что такое блокчейн?
2. Как работает блокчейн?
3. Где можно использовать block chain?
4. Недостатки и опасности технологии blockchain
5. Перспективы блокчейна
6. Заключение
Что такое блокчейн?
Термин происходит от двух английских слов. Block — «блок», chain — «цепь». Дословно его можно перевести как «цепочка из блоков» или «последовательность блоков».
Математики называют принцип построения блокчейна «связным списком». Каждый его элемент зависит от предыдущего и последующего. Изменив или убрав один блок, вы нарушите последовательность и приведёте в действие механизм безопасности.
Отсюда следует назначение блокчейна — проверка подлинности базы данных. Механизм блокирует попытки подмены информации, не позволяя одному участнику процесса нарушить правила и получить от этого выгоду.
Чтобы понять принцип действия блокчейн-технологии, рассмотрим упрощённый процесс:
1. Вы с коллегами договорились собрать по 500 грн на предстоящую вечеринку.
2. Чтобы не было разногласий, на совещании каждый записал это в свой блокнот и проконтролировал остальных.
3. Один из коллег решил, что 500 грн — слишком много, и изменил сумму в своём блокноте на 300 грн.
4. На следующем совещании поднялся вопрос о сумме. Чтобы доказать свою правоту, каждый участник показал записи в блокноте.
5. Запись с суммой в 300 грн была признана поддельной — решение было принято без споров и разногласий.
Блокчейн считается относительно новой технологии — само слово стало популярным лишь недавно. Но прообраз такой системы появился ещё в 1984 году, когда математик Дэвид Чаум предложил собственную методику защиты важной информации на основе связных списков. Первый блокчейн был описан учёными Хабером и Сторнеттой в научной работе 1991 года. А первая рабочая модель появилась в 1994 году — она помогала подтверждать подлинность публикаций и защищать их от плагиата.
Но популярность блокчейну принёс манифест анонимного IT-специалиста под псевдонимом Сатоси Накамото. В 2008 году он представил своё видение децентрализованного публичного блокчейна. Накамото говорит, что публичная сеть, не принадлежащая ни одному из участников, должна стать более честной и прозрачной альтернативой глобальной финансовой системе. Так родилась идея первой криптовалюты — биткойна.
Как работает блокчейн?
Предположим, вам нужно записать ценную информацию и удостовериться в том, что никто не сможет подменить её. Вы записываете данные в цифровом виде и шифруете, чтобы обеспечить полную конфиденциальность. Этот массив отправляется всем пользователям (узлам), которые подключились к определённой сети. Каждый из них получает точную копию. Если вы заподозрите подмену, достаточно сравнить одну копию с другой.
Но процесс сравнения сотен и тысяч строк — трудоёмкая задача. Если в сети сотни тысяч участников, на решение этой задачи уйдёт вся вычислительная мощность планеты. Поэтому в блокчейне используется контрольная сумма или хеш. Это зашифрованный заголовок, который присваивается массиву данных. Если изменить хоть один символ, хеш также поменяется — это станет заметным при сравнении.
Блокчейн-платформа динамична — она рассчитана на постоянное добавление новой информации. Чаще всего речь идёт о транзакциях, то есть денежных перечислениях между пользователями. Но в теории вы можете использовать технологию для проверки подлинности чего-либо — научных публикаций, предметов искусства и удостоверений личности.
Для этого и нужна цепочка блоков. Поскольку информация со временем добавляется, к одному массиву данных должен прикрепляться другой. Чтобы блоки нельзя было удалить или подменить, каждый из них связывают с предыдущим и последующим. Технология проста — блок №2 содержит не только свою контрольную сумму, но и хэш блока №1. Соответственно, блок №3 включает в себя хэш блока №2 и так далее. Убрав одно звено, вы разорвёте всю цепь.
Кто же занимается формированием новых блоков? В частных блокчейнах эта задача возложена на администратора сети и тех, кому он предоставит подобные полномочия. Но на практике более популярен другой вариант. В публичных блокчейнах блок формирует тот участник, который раньше других решит математическую задачу. Для этого ему нужно мощное оборудование, способное производить от десятков тысяч до миллиардов вычислений в секунду. Процедура решения таких задач называется майнингом.
Чтобы стимулировать участие в работе и развитии блокчейна, за формирование нового блока назначают награду — майнер получает новую единицу криптовалюты или свою долю комиссии за совершение транзакции в сети. Так можно зарабатывать на майнинге. Чтобы увеличить вероятность получения награды, крупные игроки сформировали свои распределённые массивы (пулы). Подключаясь к ним, майнеры сдают компьютеры в аренду пулу, получая свою долю прибыли. В условиях, когда на рынке присутствуют миллионы майнеров, такая схема работы остаётся самой надёжной.
Скорость формирования блоков определяется создателями блокчейна. Например, у Bitcoin она приблизительно равняется 2048 блокам за 14 дней. Если в сети появляется больше вычислительной мощности, задачи выполняются быстрее и процесс ускоряется. Чтобы решить эту проблему, сеть меняет сложность математических задач таким образом, чтобы поддерживать постоянную скорость независимо от числа участников и мощности их техники.
Алгоритм, при котором блокчейн обеспечивается майнингом, называют доказательством работы — Proof-of-Work, PoW. У него есть альтернативы. Иногда формирование блоков доверяют самым авторитетным участникам сети, имеющим в распоряжении наибольшее количество вознаграждений (криптовалюты, токенов и т.д.). Этот алгоритм получил название доказательства владения — Proof-of-Stake, PoS. Есть и другие, менее популярные механизмы формирования блоков:
PoT — Proof-of-Time — участник определяется по времени, проведённому в сети;
PoA — Proof-of-Authority — блок формирует тот участник, который получил наибольшее число голосов;
PoSpace — Proof-of-Space — право на создание блока даётся тому, кто предоставил в аренду наибольший объём дискового пространства.
Если говорить простыми словами, блокчейн записывает регулярно обновляющуюся информацию в блоки, которые рассылаются всем участникам сети. Если один из них решит подменить или удалить данные, система заметит подлог по несоответствию кодовых контрольных сумм. Ложная цепочка будет исправлена автоматически, что исключит мошенничество.
Где можно использовать block chain?
Криптовалюты
Одна из первых сфер деятельности человека, где нашла применение технология. Blockchain-кошелёк — запись в децентрализованной сети. Его баланс и связанные с ним операции содержатся в блоках, которые есть у всех участников.
Это даже безопаснее, чем хранение денег в банке. Если хакер взломает банковский сервер, ему будет достаточно изменить одну запись. Чтобы подменить информацию о блокчейн-транзакциях, ему нужно будет подправить сотни тысяч записей на разных устройствах.
Криптовалютная система считается более честной и прозрачной по сравнению с обычными финансами. Все участники сети видят объём денежных средств в обращении и контролируют Blockchain-транзакции. Вероятность мошенничества и манипуляций сводится к минимуму.
Изначально все блокчейн-кошельки анонимны. Вы можете узнать, какие суммы в них хранятся, не раскрывая сведений об их владельцах. Конечно, есть определённые ограничения — «засветив» кошелёк на сайте или в публичном сообщении, вы можете связать с ним свой аккаунт, что облегчит идентификацию.
Банковское дело
Крупные финансовые учреждения вначале считали блокчейн и криптовалюты прямыми конкурентами. Однако уже с 2014 года они начали массово внедрять новую технологию. В этой сфере она используется на двух уровнях:
публичные блокчейны контролируют транзакции рядовых пользователей;
частные блокчейны следят за межбанковскими операциями. Они представляют собой консорциум (объединение) банков, связанных общими договорами. Чтобы транзакция считалась подлинной, её должно подтвердить большинство участников, например, 10 из 12 банков.
Банки также массово используют блокчейн для заключения смарт-контрактов. В отличие от обычных договоров, они исполняются автоматически, когда выполняется определённое математическое условие. Например, происходит перевод 100 тысяч долларов при накоплении суммы в 1 миллион.
Государственное управление
Одним из первых проектов стали выборы в США, основанные на блокчейне. Распределённые сети сделали возможным дистанционное голосование — подмена голоса в них фактически невозможна. А если учесть, что дополнительным уровнем безопасности служила система распознавания лиц, то такой процесс заслуживает даже большего доверия, чем подсчёт бюллетеней.
Blockchain-технологии взяла на вооружение Эстония. Она разработала систему электронного гражданства, позволяющую подтверждать статус резидента из любой точки мира. Благодаря этому Таллинн стал одной из IT-столиц Европы.
Румыния уже исследует возможность перевода всех удостоверений личности на блокчейн. Если эксперты дадут положительное заключение, это решение коснётся паспортов, водительских прав, студенческих билетов и других документов. Положительный эффект от ликвидации паспортных столов и других бюрократических учреждений будет измеряться сотнями миллионов долларов.
Образование
Как мы уже говорили выше, один из первых блокчейнов в мире был призван проверять подлинность научных публикаций. Система работает и сегодня — она помогает разрешать споры о первенстве исследований, плагиате и авторстве.
Принцип работы блокчейна пригодился университетам и в других отраслях. Распределённые сети берут на себя административную работу — проверяют полученные документы и домашние задания, подтверждают подлинность сертификатов, зачёток и патентов.
Кибербезопасность
Самая перспективная отрасль использования технологии. С помощью блокчейна можно создать уникальный ключ для аутентификации, который будет подтверждаться всеми пользователями сети. Подмена быстро вскроется, что позволит системе моментально отреагировать на попытку вторжения.
Это касается как блокчейн-кошельков, так и других систем — банковских, образовательных, государственных и корпоративных. По оценкам специалистов, массовое внедрение технологии уменьшит вероятность взлома на 70–85%.
Поскольку в сети каждый участник хранит свою копию массива данных, удалить информацию полностью почти невозможно. Благодаря этому сокращается время восстановления системы после атаки и уменьшается вероятность получения необратимого ущерба.
Сотовая связь
В 2017 году был совершён первый телефонный звонок при помощи системы блокчейна. Смартфон XPhone не подключается к конкретному мобильному оператору. Вместо этого он использует распределённую сеть для соединения с абонентом.
Такой способ подключения помогает сохранить анонимность и защититься от прослушивания. Кроме того, он помогает приблизить стоимость услуг связи к рыночному уровню — в публичных сетях процесс тарификации максимально прозрачен и не подчиняется правилам монополий.
Блокчейн-игры
Если вы играете в 2022 году, то наверняка знаете, что такое «микротранзакции». Простыми словами — это плата за покупку внутриигровых предметов. Например, скинов для персонажей и оружия, бонусов и усилителей.
Право на владение цифровыми объектами подтверждается при помощи блокчейна. Этот предмет становится невзаимозаменяемым токеном — NFT. Его невозможно скопировать или украсть — цепочка блоков разорвётся, и система автоматически вернётся в изначальное состояние.
Поскольку микротранзакции очень популярны в некоторых играх, их разработчики даже выдают небольшие суммы криптовалют за достижения и время, проведённое в виртуальном мире! Такой механизм получил название Proof-of-Gaming, PoG.
Недостатки и опасности технологии blockchain
Главный минус — проблема масштабирования. Со временем объём информации становится настолько большим, что запись очередного блока отнимает слишком много времени и усилий. Мы уже это видим в сети Bitcoin — система вынуждена устанавливать высокие комиссии, чтобы ограничивать число транзакций. Частично проблему можно решить при помощи блокчейнов второго уровня — надстроек над сетями, предназначенными исключительно для обработки операций. Но окончательного ответа на вопрос масштабирования пока нет.
Ещё одна проблема системы блокчейна — высокое энергопотребление. Общая электрическая мощность всех майнинговых пулов мира равняется потребностям среднестатистической европейской страны. Многие правительства вводят ограничения в виде повышенных тарифов на электроэнергию, налогов и прямых запретов. Чем более популярным будет становиться блокчейн, тем сильнее будет это сопротивление. Чтобы решить проблему, придётся выбрать альтернативный принцип действия сетей. Например, Ethereum уже отказывается от алгоритма PoW в пользу PoS, что означает окончание майнинга этой криптовалюты.
С ростом числа блокчейнов возникают проблемы совместимости. Чтобы увязать между собой их логику, систему вознаграждений и другие особенности, создаются «порталы» и «туннели». Эти элементы сетей повышают энергопотребление и снижают эффективность использования ресурсов. Ответом может послужить универсальный блокчейн-протокол UniLayer Network, представленный весной 2022 года. Но на реализацию этого проекта могут уйти годы.
Блокчейн также не служит стопроцентной гарантией безопасности. Злоумышленники всегда могут выманить у вас ключ или убедить перечислить деньги на анонимный кошелёк — вернуть их будет невозможно. Кроме того, появляется всё больше мошеннических блокчейн-проектов — их создатели продают ничем не обеспеченные токены, забирая себе всю прибыль.
Перспективы блокчейна
Специалисты утверждают, что blockchain-транзакции будут положены в основу нового поколения интернета — Web3. В идеале эта сеть должна ставить во главу угла пользователя — её хотят сделать свободной и децентрализованной, с минимальным уровнем цензуры, монополий и государственного вмешательства. Насколько реалистична такая утопическая идея — покажет время.
Но сейчас уже готовятся новые виды блокчейнов, которые будут использоваться в разных сферах деятельности человека:
1.Промышленности — для ускоренного заключения контрактов на производство и контроля цепочки поставок.
2. Автомобилях — для создания электронного ключа доступа как к личным, так и к каршеринговым машинам.
3. Проверке наличных денег — будущие купюры и монеты будут содержать электронные ключи, которые можно проверить при помощи смартфона.
4. Службах экстренного реагирования — вызов будет обрабатываться всеми пользователями сети, что поможет быстрее установить местонахождение человека и принять его заявку.
5. Земельном праве — собственные кадастры на базе блокчейна разрабатывают Украина, Швеция и ОАЭ.
6. Экологических инициативах — планируется создать систему вознаграждений за сбор мусора и переработку пластика.
7. Медицине — возможно создать облачные карты пациентов с высоким уровнем защиты. Это облегчит врачам задачу при первичном осмотре.
8. Обеспечении качества пищи — блокчейн может служить аналогом системы сертификации, исключающим подделку.
Заключение
Объяснение блокчейна для «чайников» простое — это система проверки подлинности, в которой участвуют тысячи и миллионы пользователей. Большое число участников, современные системы шифрования и независимость от решений конкретных людей делают её более совершенной, чем существующие альтернативы. Многие специалисты считают, что в ближайшие годы блокчейн изменит наш мир так, как когда-то его изменили поезда и паровые машины. Новая промышленная революция сделает цифровую экономику более быстрой, эффективной и безопасной.
