Блокчейн технология – Блокчейн — Википедия

Блокчейн — Википедия

Схема получения хеша транзакций

Блокче́йн (англ. blockchain^[1], изначально block chain^[2]) — выстроенная по определённым правилам непрерывная последовательная цепочка блоков (связный список), содержащих информацию. Чаще всего копии цепочек блоков хранятся на множестве разных компьютеров независимо друг от друга.

Общие сведения

Впервые термин появился как название полностью реплицированной распределённой базы данных, реализованной в системе «Биткойн», из-за чего блокчейн часто относят к транзакциям в различных криптовалютах, однако технология цепочек блоков может быть распространена на любые взаимосвязанные информационные блоки^[3]. Биткойн стал первым применением технологии блокчейн в октябре 2008 года^[4].

Реализация в системе Биткойн

Блок транзакций

Блок транзакций — специальная структура для записи группы транзакций в системе Биткойн и аналогичных ей^[5]. Транзакция считается завершённой и достоверной («подтверждённой»), когда проверены её формат и подписи, и когда сама транзакция объединена в группу с несколькими другими и записана в специальную структуру —

блок. Содержимое блоков может быть проверено, так как каждый блок содержит информацию о предыдущем блоке. Все блоки выстроены в одну цепочку, которая содержит информацию обо всех совершённых когда-либо операциях в базе. Самый первый блок в цепочке — первичный блок (англ. genesis block) — рассматривается как отдельный случай, так как у него отсутствует родительский блок^[6].

Блок состоит из заголовка и списка транзакций. Заголовок блока включает в себя свой хеш, хеш предыдущего блока, хеши транзакций и дополнительную служебную информацию. В системе Биткойн первой транзакцией в блоке всегда указывается получение комиссии, которая станет наградой майнеру за созданный блок

[5]. Далее идёт список транзакций, сформированный из очереди транзакций, ещё не записанных в предыдущие блоки. Критерий отбора из очереди задаёт майнер самостоятельно. Это не обязательно должна быть хронология по времени. Например, могут включаться только операции с высокой комиссией или с участием заданного списка адресов. Для транзакций в блоке используется древовидное хеширование^[7], аналогичное формированию хеш-суммы для файла в протоколе BitTorrent. Транзакции, кроме начисления комиссии за создание блока, содержат внутри параметра input ссылку на транзакцию с предыдущим состоянием данных (в системе Биткойн, например, даётся ссылка на ту транзакцию, по которой были получены расходуемые биткойны). Операции по передаче майнеру комиссии за создание блока не имеют «входных» транзакций, поэтому в данном параметре может указываться любая информация (для них это поле носит название англ. Coinbase parameter).

Созданный блок будет принят остальными пользователями, если числовое значение хеша заголовка равно или меньше определённого целевого числа, величина которого периодически корректируется. Так как результат хеширования функции SHA-256 считается необратимым, на данный момент нет алгоритма получения желаемого результата, кроме случайного перебора. Если хеш не удовлетворяет условию, то в заголовке изменяется параметр nonce и хеш пересчитывается. Обычно (статистически) требуется большое количество пересчётов. Когда вариант найден, узел рассылает полученный блок другим подключенным узлам, которые проверяют блок. Если ошибок нет, то блок считается добавленным в цепочку и следующий блок должен включить в себя его хеш

[5].

Величина целевого числа, с которым сравнивается хеш, в системе Биткойн корректируется через каждые 2016 блоков. Запланировано, что вся сеть системы Биткойн должна тратить на генерацию одного блока примерно 10 минут, на 2016 блоков — около двух недель. Если 2016 блоков сформированы быстрее, то цель немного уменьшается и достичь её становится труднее, в противном случае цель увеличивается. Изменение сложности вычислений не влияет на надёжность сети Биткойн и требуется лишь для того, чтобы система генерировала блоки почти с постоянной скоростью, не зависящей от вычислительной мощности участников сети

[8].

Цепочка блоков

Основная последовательность блоков (чёрные) является самой длинной от начального (зелёный) до текущего. Побочные ветви (фиолетовые) отсекаются.

Блоки одновременно формируются множеством «майнеров». Удовлетворяющие критериям блоки отправляются в сеть, включаясь во все репликации распределённой базы блоков. Регулярно возникают ситуации, когда несколько новых блоков в разных частях распределённой сети называют предыдущим один и тот же блок, то есть цепочка блоков может ветвиться. Специально или случайно можно ограничить ретрансляцию информации о новых блоках (например, одна из цепочек может развиваться в рамках локальной сети). В этом случае возможно параллельное наращивание различных ветвей. В каждом из новых блоков могут встречаться как одинаковые транзакции, так и разные, вошедшие только в один из них. Когда ретрансляция блоков возобновляется, майнеры начинают считать главной цепочку с учётом уровня сложности хеша и длины цепочки. При равенстве сложности и длины предпочтение отдаётся той цепочке, конечный блок которой появился раньше. Транзакции, вошедшие только в отвергнутую ветку (в том числе по выплате вознаграждения), теряют статус подтверждённых. Если это транзакция по передаче биткойнов, то она будет поставлена в очередь и затем включена в очередной блок. Транзакции получения вознаграждения за создание отсечённых блоков не дублируются в другой ветке, то есть «лишние» биткойны, выплаченные за формирование отсечённых блоков, не получают дальнейших подтверждений и «утрачиваются»

[7].

Таким образом, цепочка блоков содержит историю владения, с которой можно ознакомиться, например, на специализированных сайтах^[9].

Блокчейн формируется как непрерывно растущая цепочка блоков с записями обо всех транзакциях. Копии базы или её части одновременно хранятся на множестве компьютеров и синхронизируются согласно формальным правилам построения цепочки блоков. Информация в блоках не шифрована и доступна в открытом виде, но отсутствие изменений удостоверяется криптографически через хеш-цепочки

[10] (элемент цифровой подписи).

База публично хранит в незашифрованном виде информацию о всех транзакциях, подписываемых с помощью асимметричного шифрования. Для предотвращения многократной траты одной и той же суммы используются метки времени^[11], реализованные путём разбиения БД на цепочку специальных блоков, каждый из которых, в числе прочего, содержит в себе хеш предыдущего блока и свой порядковый номер. Каждый новый блок осуществляет подтверждение транзакций, информацию о которых содержит и дополнительное подтверждение транзакций во всех предыдущих блоках цепочки. Изменять информацию в блоке, который уже находится в цепи, не практично, так как в таком случае пришлось бы редактировать информацию во всех последующих блоках. Благодаря этому успешная double-spending атака (повторная трата ранее израсходованных средств) на практике крайне маловероятна

[12].

Чаще всего умышленное изменение информации в любой из копий базы или даже в достаточно большом количестве копий не будет признано истинным, так как не будет соответствовать правилам. Некоторые изменения могут быть приняты, если будут внесены во все копии базы (например, удаление нескольких последних блоков из-за ошибки в их формировании).

Для более наглядного объяснения механизма работы платёжной системы Сатоси Накамото ввёл понятие «цифровая монета»^[11], определив его как цепочку цифровых подписей. В отличие от стандартизированных номиналов обычных монет, каждая «цифровая монета» имеет свой собственный номинал. Каждому биткойн-адресу может сопоставляться любое количество «цифровых монет». При помощи транзакций их можно делить и объединять, при этом сохраняется общая сумма их номиналов за вычетом комиссии.

До версии 0.8.0 для хранения цепочки блоков основной клиент использовал Berkeley DB, начиная с версии 0.8.0 разработчики перешли на LevelDB^[13].

Подтверждение транзакций

Пока транзакция не включена в блок, система считает, что количество биткойнов на некоем адресе остаётся неизменным. В это время есть техническая возможность оформить несколько разных транзакций по передаче с одного адреса одних и тех же биткойнов разным получателям

[14]. Но как только одна из подобных транзакций будет включена в блок, остальные транзакции с этими же биткойнами система будет уже игнорировать. Например, если в блок будет включена более поздняя транзакция, то более ранняя будет считаться ошибочной. Есть небольшая вероятность, что при ветвлении две подобные транзакции попадут в блоки разных ветвей. Каждая из них будет считаться правильной, лишь при отмирании ветви одна из транзакций станет считаться ошибочной. При этом не будет иметь значения время совершения операции.

Таким образом, попадание транзакции в блок является подтверждением её достоверности вне зависимости от наличия других транзакций с теми же биткойнами. Каждый новый блок считается дополнительным «подтверждением» транзакций из предыдущих блоков. Если в цепочке 3 блока, то транзакции из последнего блока будут подтверждены 1 раз, а помещённые в первый блок будут иметь 3 подтверждения. Достаточно дождаться нескольких подтверждений, чтобы вероятность отмены транзакции стала очень низкой.

Для уменьшения влияния подобных ситуаций на сеть существуют ограничения на распоряжение только что полученными биткойнами. Согласно сервису blockchain.info, до мая 2015 года максимальная длина отвергнутых цепочек была 5 блоков

[15]. Необходимое число подтверждений для разблокирования полученного зависит от программы-клиента либо от указаний принимающей стороны. Клиент «Bitcoin-qt» для отправки не требует наличия подтверждений, но у большинства получателей по умолчанию выставлено требование 6 подтверждений, то есть реально воспользоваться полученным обычно можно через час. Различные онлайн-сервисы часто устанавливают свой порог подтверждений.

Биткойны, полученные за создание блока, протокол разрешает использовать после 100 подтверждений^[16], но стандартная программа-клиент показывает комиссию через 120 подтверждений, то есть обычно воспользоваться комиссией можно примерно через 20 часов после её начисления.

«Двойное расходование»

Если контролировать более 50 % суммарной вычислительной мощности сети, то существует теоретическая возможность при любом пороге подтверждений одни и те же биткойны передать два раза разным получателям^[17] — одна из транзакций будет публичной и подтверждаться в общем порядке, а вторая не будет афишироваться, её подтверждения будут происходить блоками скрытой параллельной ветви. Лишь через некоторое время сеть получит сведения о второй транзакции, она станет подтверждённой, а первая утратит подтверждения и будет игнорироваться. В результате не произойдёт удвоения биткойнов^[18], но изменится их текущий владелец, при этом первый получатель утратит биткойны без каких-либо компенсаций.

Открытость цепочки блоков позволяет внести в произвольный блок изменения. Но тогда потребуется пересчёт хеша не только изменённого блока, но и всех последующих. Фактически, для такой операции потребуется мощность не меньше той, которая была использована для создания изменённого и последующих блоков (то есть всей текущей мощности), что делает такую возможность крайне маловероятной.

На 1 декабря 2013 года суммарная мощность сети превысила 6000 THash/s^[19]. С начала 2014 года объединение майнеров (пул) Ghash.io длительное время контролирует свыше 40 % суммарной мощности сети «Биткойн», а в начале июня 2014 года в нём кратковременно концентрировалось более 50 % мощности сети^[20].

Двойное расходование биткойнов на практике не было зафиксировано ни разу. На май 2015 года параллельные цепочки никогда не превышали 5 блоков^[15].

Сложность

За требование к хешам блоков отвечает специальный параметр, называемый «сложность». Так как вычислительные мощности сети непостоянны, этот параметр пересчитывается клиентами сети через каждые 2016 блоков таким образом, чтобы поддерживать среднюю скорость формирования блокчейна на уровне 2016 блоков в две недели. Таким образом, 1 блок должен создаваться примерно раз в десять минут. На практике, когда вычислительная мощность сети растёт — соответствующие временные промежутки короче, а когда снижается — длиннее^[21]. Перерасчёт сложности с привязкой ко времени возможен благодаря наличию в заголовках блоков времени их создания. Оно записывается в Unix-формате по системным часам автора блока (если блок создается в пуле, то по системным часам сервера этого пула)^[22].

Применение вне сферы криптовалют

В настоящее время к технологии блокчейн проявляют интерес представители самых различных сфер. При этом степень заинтересованности компаний в разных секторах экономики значительно варьируется. Финансовый сектор активно готовится к повсеместному внедрению блокчейна, тогда как производственные предприятия оставляют эту технологию без внимания^[4].

Банковский сектор, инвестиции и биржи

В российском банковском секторе к технологии проявляют интерес такие компании как ВТБ^[23] и Сбербанк^[24].

О разработках и планах использования технологии блокчейн заявили платёжные системы VISA^[25][26], Mastercard^[27][28], Unionpay^[29] и SWIFT^[30][31].

Лондонское подразделение Дойче Банка Innovation Lab разрабатывает систему инвестиций на основе блокчейн-технологии, ускоряющую, упрощающую и удешевляющую процесс инвестирования за счёт исключения или сокращения роли посредников, адвокатов (поверенных), аудиторов и клиринговых агентов^[32].

В июле 2017 года S7 Airlines и Альфа-банк запустили в эксплуатацию^[33] блокчейн-платформу автоматизации торговых операций с агентами на базе Ethereum.

В 2019 году Сбербанк получил премию Finaward в номинации «Пилот в блокчейне», за организацию и успешное размещение коммерческих облигаций мобильного оператора МТС с помощью смарт-контрактов на базе блокчейн-платформы Национального расчётного депозитария. Покупателем выступил Sberbank CIB (корпоративно-инвестиционный бизнес Сбербанка). Это первая в России сделка полного цикла, включая денежные расчёты по механизму «поставка против платежа», реализованная с использованием технологии распределённого реестра. Одной из задач размещения было «доказательство опытным путем преимуществ данного формата над классическим размещением облигаций»^[34][35].

Земельный реестр

Швеция^[36], Украина^[37] и ОАЭ^[38] планируют вести земельный реестр при помощи технологии блокчейн.

Правительство Индии борется с земельным мошенничеством при помощи блокчейн^[39]. Андхра-Прадеш стал первым индийским штатом, где правительство предприняло шаги по внедрению блокчейн решений^[40]. Для этого в городе Вишакхапатнам будет создан технологический парк при участии блокчейн компаний Apla, Phoenix и Oasis Grace^[41].

В первом полугодии 2018 года будет проводиться эксперимент по использованию технологии блокчейн в целях мониторинга достоверности сведений Единого государственного реестра недвижимости (ЕГРН) на территории Москвы^[42].

Удостоверение личности

В 2014 году основана компания Bitnation, предоставляющая услуги традиционного государства, такие как удостоверение личности, нотариат и ряд других^[43].

В июне 2017 Accenture и Microsoft представили систему цифровых удостоверений личности на блокчейне^[44].

В августе 2017 правительство Бразилии начало тестирование системы удостоверений личности на блокчейн^[44].

Финляндия идентифицирует беженцев при помощи блокчейн-технологий^[45].

В Эстонии работает блокчейн-система электронного гражданства^[46].

Платёжное средство

Всемирная продовольственная программа использует технологию блокчейн для обеспечения беженцев продовольствием через существующие на местах торговые точки и сети вместо непосредственной раздачи продовольствия или выдачи беженцам наличных денег для покупки продуктов. Идея принадлежит Хуману Хададу (Houman Haddad). Для идентификации получателей продовольствия используется биометрия (сканирование радужной оболочки глаза). Экономия в 2018 году за счёт применения этой технологии только в Иордании составила 150 000 долларов в месяц^[32].

Критика

Международная межбанковская система передачи информации и финансовых транзакций SWIFT заявила об опасности нереалистичных ожиданий в отношении ажиотажа вокруг технологий цепочки блоков и распределённых реестров в банковской среде^[47][48].

Американский экономист Нуриэль Рубини подверг критике технологию блокчейн, заявив, что за десятилетие у данной технологии так и не появились общие и универсальные базовые протоколы, как сделавшие Интернет общедоступным TCP/IP и HTML. Также Нуриэль Рубини считает, что обещание децентрализованных транзакций без посредников остаётся «сомнительной, утопической мечтой»^[49].

Китайская академия информационных и коммуникационных технологий (CAICT) недавно завершила исследование блокчейн проектов и показала, что около 92% из них терпят неудачу, а средний срок реализации составляет 1,22 года.^[50]

Россия

В июле 2017 года в Новгородской области планировалась работа по запуску пилотного проекта по внедрению технологии блокчейн в работу Росреестра. В проекте должны были участвовать Внешэкономбанк и Агентство по ипотечному жилищному кредитованию.^[51]

По поручению президента Татарстана экспертами компании «Киви платформа» проведено исследование о применимости технологии блокчейн в государственном управлении, и предложено внедрение технологии блокчейн в системы межведомственного документооборота, нотариата, учёта дипломов, голосования, здравоохранения, земельного кадастра, цифровой личности, регистрационных действий (гражданских состояний). Решения находятся в стадии рассмотрения.^[52]

Сбербанк и SWIFT в ходе Sibos 2017 в Торонто «договорились о координации шагов по оценке возможности применения технологии блокчейн в платформах межбанковских расчётов. Платформа SWIFT использует возможности распределённого реестра, построенного на технологии блокчейн, для выверки информации по платежам в режиме реального времени.»^[53]

18 октября 2017 года Внешэкономбанк и правительство Новгородской области на международном форуме «Открытые инновации» в Москве объявили о запуске в сентябре пилотного проекта по созданию системы контроля за обеспечением жителей области лекарственными препаратами. Губернатор области сообщил, что «использование технологии блокчейн при мониторинге всей цепочки поставок лекарственных препаратов позволит предотвратить злоупотребления и выявить нелегальный оборот дорогостоящих лекарств, а также сократить случаи смертности по причине приема некачественных лекарств». В декабре 2017 года планируется завершить тестирование рабочего прототипа проекта.^[54]

19 октября 2017 года стало известно, что правительство Москвы готово предоставить Росреестру вычислительный сервер для внедрения технологии блокчейн при регистрации недвижимости.^[55]

1 февраля 2018 года «Газпром нефть» и «Газпромнефть-Снабжения» сообщили об успешном тестировании технологии блокчейн и концепции интернета вещей в логистике. Успешная реализация пилотного проекта подтвердила возможность применения технологии блокчейн в управлении цепочками поставок^[56][57].

4 июня 2019 года сеть магазинов «Дикси» перевела взаимодействие с поставщиками на блокчейн-платформу «Факторин»^[58].

См. также

Примечания

1. ↑ Merriam-Webster Dictionary, Oxford Dictionary.
2. ↑ Satoshi, 2008, с. 2—3.
3. ↑ Генкин, Михеев, 2017, с. 15.
4. ↑ ^{1 2} Marco Iansiti and Karim R. Lakhani. The Truth About Blockchain (англ.) // Harvard Business Review : magazine. — 2017. — No. January—February 2017 issue. — P. 118—127.
5. ↑ ^{1 2 3} Satoshi, 2008, с. 3.
6. ↑ Genesis Block, Block 0 (англ.). Дата обращения 21 декабря 2015.
7. ↑ ^{1 2} Satoshi, 2008, с. 4.
8. ↑ Finding 2016 Blocks (англ.). Дата обращения 21 декабря 2015.
9. ↑ Bitcoin Block Explorer — сайт, позволяющий просматривать цепочку блоков (англ.). Дата обращения 21 декабря 2015. Архивировано 15 июля 2012 года.
10. ↑ Satoshi, 2008, с. 5.
11. ↑ ^{1 2} Satoshi, 2008, с. 2.
12. ↑ The Mission to Decentralize the Internet, The New Yorker (12 декабря 2013). Дата обращения 30 декабря 2014. «The network’s „nodes“—users running the bitcoin software on their computers—collectively check the integrity of other nodes to ensure that no one spends the same coins twice. All transactions are published on a shared public ledger, called the „block chain“».
13. ↑ Релиз Bitcoin 0.8.0 — OpenSource — Новости (неопр.). Дата обращения 22 февраля 2013. Архивировано 13 марта 2013 года.
14. ↑ Bitcoin is under attack (англ.). Дата обращения 21 декабря 2015.
15. ↑ ^{1 2} Число брошенных блоков (англ.). Дата обращения 21 декабря 2015.
16. ↑ Bitcoin Developer Examples (англ.). Дата обращения 21 декабря 2015.
17. ↑ Статья о вероятности Double Spending атаки (англ.). Архивировано 21 мая 2013 года.
18. ↑ Satoshi, 2008, с. 6—8.
19. ↑ Bitcoin Charts (англ.). Дата обращения 21 декабря 2015.
20. ↑ Bitcoin security guarantee shattered by anonymous miner with 51 % network power (англ.). Дата обращения 21 декабря 2015.
21. ↑ Графики изменения сложности сети Bitcoin (англ.). Дата обращения 21 декабря 2015.
22. ↑ Bitcoin hash (англ.). Дата обращения 21 декабря 2015.
23. ↑ «Наш ответ блокчейну»: российские банки намерены запустить свой аналог распределённого реестра (рус.), CoinMarket.News (4 августа 2017). Дата обращения 3 ноября 2017.
24. ↑ «Сбербанк» стал первым российским банком в составе Enterprise Ethereum Alliance (рус.), CoinMarket.News (18 октября 2017). Дата обращения 3 ноября 2017.
25. ↑ Visa планирует запатентовать собственную систему цифровых активов (рус.), CoinMarket.News (21 августа 2017). Дата обращения 3 ноября 2017.
26. ↑ Visa будет использовать блокчейн для международных платежей (рус.). Хайтек. Дата обращения 3 ноября 2017.
27. ↑ Mastercard разрабатывает собственную блокчейн-систему транзакций (рус.), CoinMarket.News (22 сентября 2017). Дата обращения 3 ноября 2017.
28. ↑ Mastercard запускает платежную сеть на блокчейне (рус.). Хайтек. Дата обращения 3 ноября 2017.
29. ↑ Китайский гигант UnionPay работает над блокчейном для банкоматов (рус.), CoinMarket.News (28 августа 2017). Дата обращения 3 ноября 2017.
30. ↑ Межбанковская система Swift завершила тестирование смарт-контрактов на основе блокчейна (рус.), CoinMarket.News (3 июля 2017). Дата обращения 3 ноября 2017.
31. ↑ «Единогласно»: SWIFT сообщает об успешном тестировании протоколов Proof-of-Concept (рус.), CoinMarket.News (16 октября 2017). Дата обращения 3 ноября 2017.
32. ↑ ^{1 2} Nienhaus, Lisa. Kryptowährung: Der Blockchain-Code (de-DE), Die Zeit (28 февраля 2018). Дата обращения 28 февраля 2018.
33. ↑ S7 Airlines в партнерстве с Альфа-Банком запустила новое решение по продаже авиабилетов на базе Ethereum (неопр.) (28 июля 2017).
34. ↑ МТС взяла в долг в блокчейне // Коммерсантъ.
35. ↑ Номинации | FINAWARD (рус.). finaward.ru. Дата обращения 30 сентября 2019.
36. ↑ Sweden tests blockchain technology for land registry, Reuters (16 июня 2016). Дата обращения 3 ноября 2017.
37. ↑ Государственный земельный кадастр Украины перешел на технологию Blockchain — ITC.ua (рус.), ITC.ua (3 октября 2017). Дата обращения 13 декабря 2017.
38. ↑ Теперь официально: земельный реестр Дубая начал «переезд» в блокчейн (рус.), CoinMarket.News (9 октября 2017). Дата обращения 3 ноября 2017.
39. ↑ Browne, Ryan. An Indian state wants to use blockchain to fight land ownership fraud, CNBC (10 октября 2017). Дата обращения 6 апреля 2018.
40. ↑ AP govt becomes first state in India to adopt blockchain tech for governance, The News Minute (10 октября 2017). Дата обращения 6 апреля 2018.
41. ↑ Andhra to get Block Chain Technology Park (англ.). The Hans India. Дата обращения 6 апреля 2018.
42. ↑ Блокчейн могут начать внедрять в систему ЕГРН на территории Москвы в рамках эксперимента в 2018 г., Рамблер (18 октября 2017). Дата обращения 3 ноября 2017.
43. ↑ Allison, Ian. 3D printing, counterfeit pharma and crypto CCTV highlighted at Digital Catapult Blockchain Pitchoff (англ.), International Business Times UK (31 March 2016). Дата обращения 3 ноября 2017.
44. ↑ ^{1 2} Правительство Бразилии тестирует блокчейн-систему удостоверений личности (рус.), CoinMarket.News (24 августа 2017). Дата обращения 3 ноября 2017.
45. ↑ Финляндия решила проблему идентификации беженцев с помощью блокчейна (рус.), CoinMarket.News (6 сентября 2017). Дата обращения 3 ноября 2017.
46. ↑ Блокчейн-республика: система «электронного резидентства» в Эстонии создаёт цифровое общество без границ (рус.), CoinMarket.News (16 августа 2017). Дата обращения 3 ноября 2017.
47. ↑ The Impact and Potential of Blockchain on Securities Transaction Lifecycle | The SWIFT Institute 

ru.wikipedia.org

как он работает, и почему эта технология изменит мир / ITI Capital corporate blog / Habr

Портал Spectrum, который освещает новости в мире технологий, опубликовал материал о блокчейн. В этой статье рассказано, какие есть подводные камни в работе технологии и почему её нельзя использовать повсеместно. Мы подготовили русскоязычную адаптацию этой статьи.

Развитие технологии

Биткоин был придуман как акт неповиновения. Криптовалюта появилась вскоре после мирового экономического кризиса и рекламировалась, как средство от несправедливости и коррумпированности традиционной финансовой системы. Создатели были уверены, что когда биткоин станет более популярным, он будет конкурировать с реальными деньгами и в конечном итоге вытеснит те институты, которые привели к кризису.

Неофициальный лозунг биткоина: «Верим в криптографию», прямо говорит о том, кто виноват в проблемах экономики: посредники, банкиры, «доверенные» третьи стороны, которым на самом деле нельзя доверять. Эти люди просто создают проблемы другим, уменьшая прибыль и усложняя транзакции.

Биткоин стремился заменить услуги, предоставляемые этими посредниками с помощью специального кода и криптографии. Когда человек оплачивает ипотеку, между его банком и другими финансовыми организациями в фоновом режиме происходит ряд операций, благодаря которым деньги снимаются со счёта пользователя. Банк может поручиться, что с деньгами всё хорошо, так как он хранит информацию о том, куда и как была потрачена каждая копейка со счета.

Биткоин и другие криптовалюты заменяют эти фоновые операции и транзакции при помощи программного обеспечения — распределенной и защищенной базы данных, называемой блокчейном. При этом процесс смены владельцев токена биткоина контролируют множество компьютеров. Право на использование криптовалюты может быть передано абсолютно любому человеку, независимо от его национальности и места проживания.

Спустя 8 лет после создания блокчейна, технологию пытаются применить к процедурам и процессам не связанным с передачей денежных средств.

Может ли блокчейн связать людей, которые сдают жильё, с путешественниками и предложить сторонам прозрачную платформу для оплаты? Может ли блокчейн выступать в качестве хранилища и площадки для воспроизведения фильмов, шоу и других цифровых средств массовой информации, сохраняя при этом отчисления и передавая их создателям контента? Может ли блокчейн автоматически проверять авиарейсы и выплачивать компенсации путешественникам, чьи самолёты не вылетели вовремя?

Если это так, то технология блокчейн поможет избавиться от Uber, Netflix и, например, страховых компаний.

Это не предположения, а лишь некоторые вещи, которые сейчас строятся на Ethereum — блокчейн-платформе, которая дистанционно размещает программное обеспечение на распределенной компьютерной системе, называемой Ethereum Virtual Machine. Блокчейн Ethereum, на котором работает криптовалюта эфир, на данный момент наиболее открыт для экспериментов.

Но эта открытость не всегда играет на руку. Новые схемы блокчейна создаются каждый день, в том числе и крупнейшими техническими корпорациями. Microsoft предлагает своим клиентам инструменты для экспериментов с криптовалютой в своем облаке Azure. IBM, Intel и другие сотрудничают с хабом Hyperledger — открытой платформой для разработки бизнес-ориентированных блокчейнов. Крупнейшие банки, — те самые, которых хотели вытеснить создатели криптовалюты, — придумали свою версию технологии, пытаясь опередить тенденции.

И даже биткоин, который работает на первом и самом успешном блокчейне, модернизируется для приложений, о которых его создатели никогда не мечтали.

Но ни один блокчейн не может похвастаться массовым использованием. Никакая концепция или стратегия еще не привела к революции ни в одной отрасли. Биткоином пользуется не более чем 375 000 человек в мире в день.

Какие блокчейн-платформы сохранятся, а какие начнут медленно опускаться на дно? Чтобы сделать какой-либо прогноз, нужно понять, что такое блокчейн и логически соотнести его с биткоином.

Как работает блокчейн

В 2009 году анонимный хакер (или группа хакеров), под псевдонимом Сатоши Накамото, создал первую цифровую валюту. В этой системе деньги были лишь инструментом учета, методом абстрагирования стоимости, назначения собственности и предоставления средств для совершения сделок.

Для выполнения этих функций исторически использовались денежные средства. Обладание физическими токенами — монетами, позволяет людям лично заключать сделки между собой. Наличные деньги достаточно трудно скопировать, поэтому нет необходимости в полном учете того, кому принадлежит определенная часть денежной массы.

Тем не менее, если создать таблицу, в которой указано, кому и сколько принадлежит денег, монеты и купюры станут ненужными. Банки и обработчики платежей уже частично сублимировали физическую валюту в цифровые записи, отслеживая и обрабатывая транзакции в своих закрытых системах.

Биткоин завершил преобразование, создав единый универсальный цифровой регистр, называемый блокчейном. Эта технология получила такое название, потому что похожа на цепь — внести в неё изменения можно только в конец блоков. Каждое новое дополнение содержит набор новых транзакций. Например, если Саша заплатит Юле за биткоин, эта транзакция появится в конце цепи. А в блоках до этого будет указано, что Саше заплатил Миша, а Мише Оля.

Блокчейн для биткоина, в отличие от книг бухгалтерского учёта, которые ведут традиционные финансовые учреждения, расположен на компьютерах по всему миру. Эти данные доступны для всех, у кого есть подключение к интернету. Майнеры, — владельцы компьютеров, на которых хранится информация блокчейна, — отвечают за обнаружение запросов транзакций от пользователей, их объединение, проверку и добавление в блокчейн в виде новых блоков.

Процесс валидации устанавливает, что человек фактически владеет биткоинами после транзакции, и что он еще не потратил их в другом месте. Собственность в блокчейне определяется двумя криптографическими ключами. Первый ключ находится в блокчейне в открытом доступе. Второй доступен только его владельцу. Такие ключи используются для шифрования электронных сообщений. Когда кто-то отправляет зашифрованное сообщение, он использует открытый ключ. Получатель при открытии письма использует закрытый ключ и расшифровывает сообщение.

В технологии блокчейн транзакции подписываются при помощи закрытых ключей, соответствующих открытым ключам, присвоенным монетам, которые хотят потратить. И когда транзакция обрабатывается, этим монетам присваивается новый открытый ключ.

Когда в оформлении операции участвует несколько лиц, становится важен вопрос необратимости. Если бы блокчейн управлялся одним банком с набором известных валидаторов, работающих в рамках одной юрисдикции, то выполнение транзакций было бы простым делом.

Но для биткоина нет центрального банка, обеспечивающего соблюдение правил. Майнеры работают анонимно во всем мире, несмотря на разнообразие культур, различие правовых систем и нормативных обязательств. Поэтому нет способа привлечь их к ответственности. Необратимость операции обеспечивает код биткоина. Он использует схему, которая называется доказательством работы.

Как доказательство работы делает технологию блокчейн надёжной

Для того чтобы создавать новые блоки, майнерам необходимо владеть всей информацией о транзакциях. Они конкурируют между собой, так как майнер, первым создавший блок, получает оплату за эту услугу. Вопрос в том, что мешает майнеру удалить предыдущие транзакции в блокчейне. Хотя он и не сможет таким образом украсть монеты, зато сможет совершить одну и ту же транзакцию несколько раз. Например, оплатить товар, а после этого удалить информацию о транзакции.

Чтобы это избежать, у всех майнеров в сети должна быть одинаковая копия блокчейна.

Когда майнер, добавляет новый блок, он должен предоставить криптографическое доказательство транзакции. Чтобы получить доказательство, майнер проводит блок через несколько раундов хэш-функции — вычисления, которое берет часть данных произвольного размера и переводит их в бессмысленную буквенно-цифровую строку с фиксированной длиной, которая называется хешем. Чтобы сделать процесс более надёжным, алгоритм блокчейн требует, чтобы полученный хеш начинался с определенного количества нулей. Невозможно заранее предсказать, какой хеш будет выдавать заданный набор данных, поэтому майнеры запускают вычисления снова и снова, каждый раз вставляя случайное число в набор данных. Когда это число изменяется, возникает новый хэш. В итоге майнеры получают правильное количество нулей.

Майнер, который находит правильный хеш, отправляет блок другим майнерам. Они его проверяют и добавляют к полной версии блокчейн, содержащуюся на их компьютерах.

Это можно сравнить с закрыванием двери. Предположим, у человека есть замок, и набор ключей, один из которых может его закрыть. Он должен попробовать все ключи, прежде чем найдёт правильный. И после этого оставить его в замке, чтобы другие могли проверить, что ключ подходит.

Майнеры тратят свои средства на поддержку сети — покупают оборудование и платят за электроэнергию. Чтобы изменить блок в блокчейне и провести одну и ту же транзакцию дважды, им придётся потратить в два раза больше своих денег, поэтому обманывать становится невыгодно.

Кроме того, с каждым новым блоком возрастает стоимость изменения предыдущих. Новые блоки хранят хеш стоящего перед ними блока. Любые изменения в старых блоках приведут к недействительным хэшам для всех последующих блоков. Следовательно, невозможно вставить фиктивные модификации в предыдущий блок без повторения всей работы, которая была выполнена после этого блока. Если провести аналогию с замками, получится, что замок в конце цепи связан со всеми предыдущими. Если изменить замок в середине цепи, придётся искать новые ключи для каждого замка после него.

Получается, что майнеры предоставляют дорогостоящие доказательства, а затем получают деньги за свою работу. Таким образом Сатоши создал первую жизнеспособную одноранговую цифровую валюту. Но он также решил более общую проблему, которая на протяжении десятилетий беспокоила ученых. Биткоин, который за 8 лет ни разу не отключался от сети на длительный период, надежно стимулирует майнеров выполнять работу добросовестно, обеспечивая единую сеть. В итоге получается защищённая, постоянно растущая цепочка данных, которую любой, у кого есть подключение к интернету, может проверять и дополнять.

Как использовать блокчейн в других сферах

Технология блокчейн может быть полезна не только для совершения транзакций. Практически сразу после появления биткоина, люди начали думать, как применить эту технологию в других сферах. Когда майнеры проверяют транзакции, они запускают небольшие программы, которые обрабатывают и предоставляют необходимые для транзакции данные. Но что, если запустить более сложные программы, например, программное обеспечение для социальных сетей? Или использовать блокчейн для предоставления данных для онлайн-форумов?

Эти идеи появились сразу после создания биткоина, но только спустя несколько лет, девятнадцатилетний студент из Торонто внёс вклад в их развитие. В 2013 году Виталик Бутерин разработал совершенно новую технологию под названием Ethereum. Благодаря ей блокчейн можно было использовать не только для совершения транзакций.

В отличие от биткоина, Ethereum использует мини-программы, называемыми смарт-контрактами. Они могут быть написаны с неограниченной степенью сложности. Пользователи могут взаимодействовать с программами, отправляя им транзакции с инструкциями, которые затем обрабатывают майнеры.

Это означает, что любой может встроить программу в транзакцию и быть уверенным в том, что она останется неизменной и доступной для цепочки блоков. Теоретически, с Ethereum можно заменить Facebook, Twitter, Uber или любую другую цифровую службу новыми версиями, которые были бы прозрачны, неуязвимы для цензоров и не требовали вмешательства человека.

Что такое распределённый реестр

Параллельно с попытками Бутерина использовать технологию для создания компьютера, охватывающего весь мир, развивалась идея закрытой и контролируемой версии блокчейна. В сентябре 2014 года группа финансовых институтов, в том числе Barclays, Goldman Sachs и JP Morgan сформировала консорциум под названием R3 для изучения того, как блокировки могут повысить эффективность расчётов между банками.

Открытая структура блокчейнов, таких как биткоин и Ethereum, противоречит потребностям этих организаций. В первую очередь вызывает вопросы анонимность пользователей, данные которых представлены буквенно-цифровыми общедоступными адресами, без указаний их реальной идентичности. Банковское законодательство в США и ​​других странах запрещает такую ​​анонимность. «Мы должны знать, кто участники и контрагенты находящиеся на этих платформах», — говорит Тим ​​Свансон, директор по исследованиям рынка в R3.

Финансовые учреждения также юридически обязаны защищать данные о клиентах и ​​контролировать их экспорт по национальным или региональным линиям. Учитывая, что публичные блокчейны содержат всю информацию о транзакциях на многих компьютерах в сети, невозможно ограничить цепочку хранения при их использовании.

Таким образом, появился подход распределённого реестра к технологии блокчейн. В распределённом реестре известна идентификация людей, добавляющих блоки, а данные в системе доступны только для избранных сторон. Поскольку право создавать новые блоки назначается людьми, которые запускают код, а не лотереей, нет необходимости проверки работы майнеров.

Такая система предназначена для ситуаций, когда все участники блочной цепи уже имеют небольшую степень доверия, но хотят выполнить услуги для нейтральной третьей стороны, как это может быть в случае с банками при урегулировании международных банковских переводов.

В прошлом году проект R3, который недавно привлек $107 млн из более чем 40 учреждений, выпустил свой первый распределённый реестр Corda. И у него уже появился конкурент: JP Morgan, который покинул консорциум R3 прошлой весной, выпустил свой собственный реестр, получивший название Quorum.

Подход работы с распределённым реестром также распространяется в другие отрасли, которые хранят конфиденциальные данные клиентов. Многие из этих проектов построены с помощью инструментов, предоставляемых Hyperledger. Он создает продукты для компаний, которые хотят работать со смарт-контрактами, но не решаются использовать открытые блокчейны, такие как Ethereum и биткоин.

«Люди должны понимать фактические проблемы и нормативные требования, которых должны придерживаться такие организации, как банки, страховые компании и отрасли здравоохранения. Они не могут позволить себе риск и неопределенность, которые внедряются некоторыми открытыми системами», — говорит Джонатан Леви, создатель системы управления доступом к блокчейнам Hacera.

Как будут работать смарт-контракты

Независимо от того, какой вариант блокчейна победит, смарт-контракты потребуют целого ряда поддерживающих технологий. Эти дополнительные технологии в настоящее время разрабатываются. И они будут очень важны для расширения технологии блокчейн.

«Как только у нас появятся смарт-контракты, возникнет целый ряд проблем», — говорит Ари Джуэлс, содиректор IC3 Корнеллского университета. Эти проблемы делятся на несколько категорий.

Во-первых, блокчейны не смогут хранить много данных. Это будет проблемой для многих проектов, которые, например, предлагают хранить и передавать потоковое видео. Им просто напросто не хватит места для хранения.

Технология блокчейн записывает входы и выходы каждой монеты в сеть, а также содержимое дополнительного поля, которое позволяет провести до 40 байтов метаданных для каждой транзакции. Это все.

Еще одна проблема блокчейна заключается в том, что технология сама по себе не знает, что происходит в реальном мире. Это важно в случае, если смарт-контракт — это система страхования авиабилетов. Блокчейн должен знать, когда самолет взлетает или приземляется, а для этого нужно запрашивать данные веб-сайтов.

В идеале разработчики будут создавать блокчейны для хранения и доступа к данным с учётом слабых сторон — уязвимости к цензуре и возможности отмены блокировок. Для этого нужно тщательно рассмотреть, каким «доверенным сторонам» можно фактически доверять.

Проблема хранения данных может быть решена с помощью распределенных служб обмена файлами, таких как децентрализованная система облачных хранилищ, протоколов Labs Interplanetary Database или Storj Labs. Это системы, которые позволят людям во всем мире получить дополнительное пространство на своих жестких дисках. Такие схемы будут работать для системы смарт-контрактов на основе блокчейна, поскольку данные будут храниться на нескольких компьютерах по всему миру и всегда будут доступны.

Импортировать данные в режиме реального времени можно будет при помощи «оракулов». Это службы, которые получают оплату за надежный запрос данных в реальном времени и подачу их на смарт-контракты блокчейн.

В IC3 Джелус разработал систему обеспечения защищенного датафида для смарт-контрактов Town Crier. Она защищает вводимые в блокчейн данные от подделки. Процесс работы построен на использовании доверенного программного обеспечения на процессорах Intel.

Финансирование

Чтобы перевести все современные услуги на технологию блокчейн, нужны большие деньги на технику и исследования

Вопрос в том, как получить финансирование на проект, который уничтожит многие крупные корпорации. В идеале нужно создать открытые блокчейны, как Ethereum, и доверить хранение данных тем людям, которые его создали. В таких условиях компания не может выжить из бизнес-модели, которая собирает и продает поведение браузера, историю покупок или данные о местоположении. Также компании блокчейн не могут полагаться на ограниченное владение своей интеллектуальной собственностью, поскольку программы находятся в открытом доступе.

Тем не менее, уже появился потенциальный механизм финансирования для блокчейнов — Initial coin offering или ICO. Он оказался чрезвычайно прибыльным, хотя и юридически сомнительным.

Например, человек решил использовать приложение. Но он не может расплатиться обычной валютой, ему нужно купить специальные монеты для этого приложения, которые заранее выпустили на рынок, и расплатиться ими.

В реальном мире это бы работало так: кто-то открыл прачечную и выпустил билеты, которыми можно оплатить стирку. Владелец заранее продаёт все билеты людям, а они потом, при необходимости, перепродают их другим.

На сегодняшний день более полумиллиарда долларов вложено в продажу токенов, и в последнии месяцы эти цифры только растут. Например, блокчейн Tezos в июле установил рекорд, собрав более 200 миллионов долларов через ICO.

Из-за таких огромных инвестиций появились жалобы пользователей на лицемерие создателей биткоинов. «Создатели блокчейнов, которые продвигают эти схемы, на самом деле демонстрируют всю скупость и алчность, приписываемую ими стандартным финансовым услугам и поддерживаемым правительством валютам, — говорит Престон Бирн, соучредитель Monax Industries — открытой платформы для разработчиков блокчейнов, — когда деньги начинают течь в их направлении, они становятся такими же небрежными в отношении общественности, которой они когда-то были».

Другие утверждают, что ICO, как новый класс инвестиционных инструментов, столь же разрушителен, как и финансируемые приложения.

«Деньги не являются корнем зла. Равенство является корнем зла», — говорит Джоэл Монегро — создатель Placeholder — нового фонда, посвященного технологиям блокчейн.

Он считает, что предоставление основателям и сотрудникам капитала компании побуждает их накапливать богатство, а не использовать его для улучшения своих продуктов.

С другой стороны ICO — не только финансовый инструмент, но и средство доступа к технологии блокчейн. Из этого следует, что чем больше людей используют услугу, тем больше будет спрос на токен, необходимый для доступа.

«Мой стимул заключается не в том, чтобы извлечь больше прибыли, а в том, чтобы больше людей использовали приложение, потому что стоимость токена зависит от стоимости использования услуги. Вы полностью переворачиваете стимулы», — говорит Монегро.

В Соединенных Штатах использование ICO, вероятно, подходит к концу. В конце июля Комиссия по ценным бумагам и биржам США предупредила о том, что многие ICO попадают в категорию ценных бумаг и поэтому должны работать по определённым правилам.

«Времена изменились и очень быстро. Некоторые из ранних последователей биткоина испытывали трудности с финансами три и четыре года назад, но держались за свои убеждения и свои монеты и очень хорошо сейчас себя чувствуют, — говорит Джонатан Леви, создатель Hacera, — нам по-прежнему необходимо, чтобы биткоин и Ethereum работали в более крупных масштабах, поэтому предприятиям необходимо децентрализовать данные и обеспечить их конфиденциальность. Сейчас мы сталкиваемся с новой задачей: учитывая огромные суммы вложенных денег, еще предстоит выяснить, сколько старожилов и новичков останется верными делу и продолжат работать, чтобы изменить мир с помощью технологий, которые уже изменили их».

Другие материалы по теме финансов и фондового рынка от ITI Capital:

habr.com

Блокчейн для чайников — объясняем «на пальцах» суть технологии

Мир без банков, нотариусов, регистраторов, регуляторов – технология блокчейн заставляет по-новому взглянуть на обмен ценностями, документами, деньгами. Она убирает посредников и позволяет пользователям напрямую отправлять друг другу важные данные. Одни уже называют ее прорывом 21 века, величайшим изобретением, сравнимым с открытием интернета, другие поглядывают с опаской.

Рассмотрим простыми словами блокчейн для «чайников»

Если объяснять на пальцах, то блокчейн часто сравнивают со стандартным дневником или картотекой, куда последовательно в хронологическом порядке вносятся записи о том, что сделано – поспал, поел, постирал, погулял, взял в долг, заплатил 100 долларов за ужин и т.д.

Чтобы никто посторонний не мог внести по своему усмотрению изменения в дневник, вся информация особым образом шифруется, причем шифр продуман качественно. Если дневник в одном экземпляре, с ним всякое может случиться – сгорел дом и он вместе с ним, украли, при огромнейшем желании расшифровали и внесли коррективы.

А потому для надежности дневник имеет множество копий, которые хранятся в разных местах. Причем, когда в дневник вносится новая информация, она после проверки обновляется на всех экземплярах.

На этом лирика закончилась, переходим к делу.

Что такое блокчейн и для чего он нужен

Блокчейн происходит от англ. blockchain (block chain), что дословно означает «цепочка блоков». Иными словами — это база данных, которая в прямом смысле этого слова представляет собой непрерывную цепь из блоков и хранится одновременно на множестве компьютеров.

Новые блоки в этой базе-цепочке создаются постоянно. Каждый вновь созданный блок содержит группу накопившихся за последнее время и упорядоченных записей (транзакций), а также заголовок.

Транзакции – это любые действия, которые пользователи совершают в сети будь-то отправка средств, регистрация прав собственности, покупка игрового предмета и т.д. Когда транзакция сформирована пользователем, она отправляется в так называемый мемпул, где дожидается пока ее добавят в один из блоков и этим подтвердят.

Когда блок сформирован, он проверяется другими участниками сети и затем, если все согласны, подсоединяется к концу цепочки. Как только это произошло, внести в него изменения уже невозможно. Помимо новой информации блок также хранит в зашифрованном виде данные о предыдущих блоках.

База обновляется на всех подключенных к системе компьютерах, а майнеры (валидаторы) приступают к формированию следующего блока.

Основные принципы блокчейн:

• децентрализация и распределенность;
• безопасность и защищенность;
• открытость и прозрачность;
• неизменность уже записанного.

Распределенное хранение

Любая значимая информация, относящаяся к той или иной сфере жизни людей, где-то хранится. Покупка дома или машины, взятие кредита, регистрация брака, переводы денег – все данные об этих операциях фиксируются и размещаются централизовано на серверах госучреждений или частных компаний. Это часто приводит к злоупотреблениям – при желании в любую базу можно залезть и внести в нее коррективы.

Технология блокчейн кардинально меняет такой подход. Ее суть заключается в том, что база данных хранится не в одном месте, а распределенно на тысячах, а то и десятках тысяч, а порой и миллионов компьютеров, разбросанных по всему миру.

Вероятность, что все они будут выведены из строя, ничтожна мала и выглядит фантастической. А пока хотя бы один компьютер сети работает, система, основанная на блокчейн, существует.

Безопасность

Как уже упоминалось, любую централизованную базу данных можно взломать, внести в нее изменения. С блокчейн такой номер не пройдет. Взломать один из блоков и изменить информацию в нем смысла нет, поскольку ломать придется все блоки, а для этого нужны гигантские вычислительные мощности – как мы помним, новые блоки содержат в себе в зашифрованном виде данные о предыдущих блоках. А потому попытка взлома обязательно будет замечена другими участниками сети.

К тому же препятствием к фальсификациям станет и мощный алгоритм шифрования с использованием хеш-функций, а также цифровой подписи. В подписи используется два ключа — открытый и закрытый. Первый необходим для проверки самой подписи, второй используется при ее создании и является секретным. Ключи обеспечивают доступ участникам к той или иной информации.

Хеш-функция выглядит, на первый взгляд, как последовательность случайных цифр и букв. Именно она и обеспечивает неизменность всех записанных данных.

Как видим, работа сети базируется не на мифическом доверии пользователей друг к другу, а на строгих математических вычислениях.

Открытость

Вся база находится в публичном доступе, а потому посмотреть данные того или иного блока может любой желающий. Например, один пользователь перевел другому 10 тысяч долларов – при желании узнать об этом может каждый. Вопрос в другом, кто и кому перевел деньги – остается тайной. Эта информация доступна непосредственным участникам обмена, если они сами не пожелают ее обнародовать.

Взаимодействие без посредников

Немаловажный момент, нам постоянно необходимо иметь дело с посредниками – финансовые операции производим при посредничестве банков, платежных систем, обменников, документы заверяем у нотариусов.

Нередки ситуации, когда деньги могут не дойти до адресата, поскольку банку не понравится транзакция и он заинтересуется ею. Подделка документов также не редкость. Таким образом хоть мы и не доверяем сполна всевозможным посредникам, однако пользоваться их услугами вынуждены, часто на свой страх и риск, поскольку альтернативы нет.

Блокчейн позволяет напрямую обмениваться данными. Подлинность транзакций в системе проверяют непосредственно ее участники.

Устройство сети

Сеть формируют пользователи, заинтересованные в использовании того или иного вида информации. Участников разделяют на два типа:

• простые пользователи;
• строители блоков или, как их еще называют, майнеры, валидаторы.

Обычные пользователи отправляют в сеть новые записи-транзакции. Например, пользователь Х желает перевести пользователю Y 100 условных единиц». А майнеры из этих транзакций уже формируют блоки. Записи подтверждаются и вносятся в блок только если с этим согласно большинство. Остальные игнорируются и не считаются достоверными, пока не попадут в содержимое одного из последующих блоков. Воспользоваться той или иной записью в блокчейне может только владелец ключа, открывающего к ней доступ.

Чтобы стать майнером, достаточно выделить мощности своего компьютера для выработки новых блоков. К сети подключаются с помощью специального софта.

Есть и системы, в которых вместо традиционного майнинга по алгоритму Proof-of-Work используются другие протоколы, например, Proof-of-Stake, когда для подтверждения транзакций валидаторам необходимо зарезервировать на счету определенное количество криптомонет.

Типы систем

На технологии блокчейн строятся разные типы систем. Есть публичные наднациональные системы, к которым присоединиться и стать простым пользователем или майнером может любой желающий. Администрированием такого объединения занимается само сообщество.

Есть и приватные или так называемые эксклюзивные блокчейн-сети, которые поддерживаются и контролируются своими создателями. Чтобы стать их участником, нужно выполнить определенные условия, установленные организаторами. Майнить новые блоки в таких системах может четко установленный сертифицированный круг лиц.

Сферы применения блокчейн

Как видим, платформа blockchain — это распределенная база данных для общего пользования, в которой преимущественно отсутствует централизованный надзор над процессом. С помощью блокчейн вести учет, хранить данные, совершать транзакции можно в любой сфере жизнедеятельности:

• финансовые операции;
• сделки с недвижимостью;
• страхование;
• логистика;
• нарушения ПДД;
• регистрация браков и многое другое.

Первое применение блокчейн на практике произошло в 2009 году, когда на его основе была создана криптовалюта биткоин. Позднее таких криптовалют появилось великое множество на самый разный вкус.

Сегодня государства активно рассматривают способы внедрения blockchain в систему голосования на выборах. Китай на блокчейн хочет перевести работу Национального фонда социального страхования.

Тесно вплетена эта технология будет и в систему «умных городов», которые активно воплощают в реальность в КНР.

На основе блокчейн уже создаются стартапы в сфере медицины, защите интеллектуальной собственности, авторского права. На базе технологии разрабатываются системы идентификации, веб-браузеры, децентрализованные облачные хранилища данных, а также социальные сети.

Мало того, создана уже целая виртуальная нация — BITNATION, которая открывает посольства в разных странах. Стать ее гражданином может каждый.

Все больше на слуху так называемые умные контракты, или иначе говоря смарт-контракты, которые работают на блокчейне и значительно упрощают процедуру подписания договоров. Впервые они появились в сети Эфириума.

В этом случае нет необходимости привлекать к процессу третью сторону, которая выступала бы гарантом соблюдения условий. Здесь программный код на основе заранее прописанных условий автоматически решает, что делать с тем или иным активом. Все заинтересованные участники процесса в любой момент могут провести аудит сделки.

В международной торговле технологию впервые опробовали в начале осени 2016 года. Тогда на платформе Wave британским банком Barclays был проведен аккредитив на 100 тысяч долларов, обеспечивающий экспорт предприятием из Ирландии Ornua крупной партии молочных продуктов в адрес Сейшельской компании. Стандартно такая сделка занимает минимум неделю, здесь на все ушло около четырех часов.

Плюсы и минусы технологии

Как видим, блокчейн – универсальная технология, применимая в разных сферах жизни, что является однозначным ее плюсом. Помимо уже рассмотренных выше открытости, безопасности и защищенности, блокчейн также:

• Уменьшает транзакционные издержки.
• Сокращает время проведения сделок с нескольких дней, а то и недели, необходимых для проверки данных и обмена документами, до нескольких часов.
• Позволяет организациям, учреждениям избавиться от лишних статей расходов.

К минусам стоит отнести масштабируемость. Сегодня блокчейн не способен обеспечивать огромное количество транзакций за короткое время. К примеру, платежные системы MasterCard или Visa обрабатывают около 45 тысяч транзакций в секунду, в то время как у биткоина их всего 7. Также ежедневно растет и вес базы, которая хранится на компьютерах сети.

Не стоит забывать и о нагрузке на электрические сети, когда речь идет о сетях, работающих на основе алгоритма POW. Все эти сложные вычисления заставляют компьютеры потреблять большое количество энергии.

Говоря о неуязвимости блокчейна эксперты указывают также на вероятность так называемой «атаки 51%». Иными словами, если группа участников сети сконцентрирует в своих руках 51% вычислительных мощностей, она может начать действовать в своих интересах, подтверждая только выгодные для себя транзакции. Однако для этого потребуются настолько мощные ресурсы, что осуществить на практике эту идею чрезвычайно сложно.

Блокчейн в России и Украине

В РФ технологию собираются официально узаконить и начать внедрять в 2019 году, приняв к тому времени необходимые нормативно- правовые акты. Пока что крупные банки страны совместно с Центробанком с целью повышения эффективности финансовой системы создали платформу «Мастерчейн».

Интересный проект на блокчейне действует в Москве. Платформа называется «Активный гражданин», и с ее помощью проводят всевозможные голосования, касающиеся улучшения жизни в столице.

В Украине уже сегодня на блокчейн частично перевели Государственный земельный кадастр. В частности, на этой технологии работает процесс проверки выписки. На втором и третем этапе блокчейнизации кадастра на распределенный реестр переведут существующую базу данных, а затем приступят и к хешированию всех проводимых транзакций. На очереди также Государственный реестр вещевых прав на недвижимое имущество.

Save

Save

bestinvestpro.com

Что такое технология блокчейн? Пошаговое Руководство для начинающих — Deex blog

21-й век – это век технологий. В условиях растущей потребности в модернизации в нашей повседневной жизни люди открыты для новых технологий. От использования пульта дистанционного управления для управления устройствами до использования голосовых заметок для подачи команд — современные технологии окружают обычного человека повсюду.

Такие технологии, как дополненная реальность и IoT, за последнее десятилетие набрали популярность, а теперь в игру вступила еще и блокчейн-технология.

Блокчейн — технология, которая чудесным образом влияет на различные отрасли, была представлена на рынках посредством самого первого современного приложения биткойна. Биткойн — это форма цифровой валюты (криптовалюта), пришедшей на замену бумажных денег для торговли. А базовая технология, лежащая в основе успеха криптовалют, и называется блокчейном.
Тем не менее, утверждать, что биткойн и блокчейн — это одно и то же, не совсем правильно. Создание криптовалют является одним из примеров блокчейн-технологии в действии, но помимо биткойна есть еще немало сфер, где сейчас активно применяется блокчейн.

Представьте, что вам нужно совершить транзакцию. В частности, перевести деньги со своего счета на счет друга или дальнего родственника. Но процесс не проходит. Что-то идет не так, и деньги возвращаются на ваш счет.
Такие проблемы, как нехватка денег на вашем счету, превышение лимитов перевода в день, технические работы в банке и так далее решаются с использованием криптовалют, таких как биткойны. Цифровые валюты обеспечивают проверку передачи активов, контроль над добавлением новых активов и защиту финансовых транзакций. Все это стало возможным благодаря надежным криптографическим алгоритмам.

Из настоящего Руководства вы узнаете, что представляет блокчейн-технология, а также ряд каких свойств делает ее настолько уникальной. Поэтому продолжайте читать дальше.

Если же вы уже знакомы с особенностями технологии блокчейн, рекомендуем вам ознакомиться с расширенным Руководством по технологии блокчейн, чтобы вы смогли самостоятельно создать свой первый блокчейн.

Особенности блокчейн-технологии

Блокчейн имеет 4 особенности, которые делают эту технологию такой неповторимой.

1. Открытый публичный бухгалтерский реестр

Блокчейн доступен всем, кто входит в сеть. Пользователи могут даже получить доступ к деталям транзакции с момента создания блокчейна. Однако пользователи не получают доступа к личностям людей, участвующих в транзакциях.

Детали транзакции, добавленные в блокчейн, являются постоянными и не могут быть изменены.

Просто не предусмотрено такого централизованного органа, как банк, который контролирует блокчейн. Это предотвращает любые изменения данных, которые могут вступить в силу после взлома хакерами. Пользователи в сети гарантируют, что никакие изменения в блоке не могут носить постоянный характер, поскольку у каждого пользователя есть копия блокчейна.
Блок может хранить детали транзакции не только относительно денег, но и недвижимости, транспортных средств и так далее.

2. Хэш-шифрование

Блокчейн использует алгоритм SHA256 для защиты своих данных.
Адрес отправителя (его / ее открытый ключ), адрес получателя, детали транзакции и его / ее закрытый ключ передаются по алгоритму SHA256. Зашифрованные данные на выходе затем передаются по всему миру. После прохождения проверки адрес добавляется в блокчейн.
Алгоритм SHA256 делает почти невозможным взлом данных и значительно упрощает проверку подлинности отправителя и получателя.

3. Доказательство работоспособности

Каждый блок в блокчейне имеет 4 основных заголовка.

• Предыдущий хэш — адрес хеша, который может однозначно идентифицировать предыдущий блок.

deex.blog

Технология Блокчейн что это: принцип работы и преимущества


В связи с активным внедрением виртуальных криптовалют, наблюдающимся в последние месяцы, появляется и множество систем транзакций, вспомогательных платформ и т. п. Достаточно часто встречаются упоминания о базе транзакций в интернете, но не все пользователи понимают о чём ведётся речь. В этом материале мы рассмотрим понятие технологии блокчейн что это такое простыми словами, и как он работает?

Связь блокчейна с биткоином

Блокчейн, Биткоин и другая криптовалюта: что это, какие отличия имеют? Технологии и основы blockchain и крипто валюты неразрывно связаны, т. к. взаимодействуют в комплексе. Потому говоря о блокчейне, отвечая на вопрос, что это такое и как им пользоваться, нельзя не упомянуть о крипто валютах.

Криптовалюты – это виртуальные деньги, добываемые путём расходования аппаратных мощностей или их объединения в виде устройств всех пользователей. Что такое, и как работает сеть, технология блокчейн (blockchain) и криптовалюта?

Производственные мощности расходуются на поддержку системы. После сбора блока данных они подписываются, а юзеру начисляются виртуальные деньги. Технология blockchain нужна для осуществления транзакций в этой сфере.

Наиболее известной единицей криптовалюты считается биткоин. И хотя использование технологии блокчейн может показаться излишним, т. к. часто речь идёт об очень небольших суммах, она необходима. Ведь крипто валюты приобретают устойчивые позиции. Теперь их используют не только в онлайн-казино и для оплат в онлайн-играх, но и обменивают на реальные деньги. Эта технология, чьё будущее не вызывает сомнений.

Далее, в статье мы объясним принцип и суть криптовалюты и blockchain для биткоинов, простыми словами.

Что такое блокчейн простыми словами?

Что такое блокчейн на понятном языке? С технической точки зрения, это система организации транзакций, построения чётко структурированной цепочки переводов средств, применимая к криптовалюте. Технология blockchain имеет основную отличительную черту – полную прозрачность схемы транзакций и переводов на всех этапах их проведения. Благодаря прозрачному подходу blockchain – платформа с максимальным уровнем безопасности и защищенности всех переводов, при этом без снижения степени конфиденциальности.

Blockchain технология — значение термина если перевести на русский язык, то оно состоит из двух слов Block и Chain и точно переводится, как «цепочка блоков». В этом суть технологии блокчейн для криптовалют.

Даже из простого описания алгоритма ясны её преимущества:

1. Высокая безопасность транзакций;
2. Прозрачность переводов и движений средств;
3. Сохранение анонимности при полном доступе ко всей хранимой информации.

Кому и зачем нужен блокчейн? Он необходим, прежде всего, самим пользователям криптовалют и майнерам (тем, кто их добывает), т. к. обеспечивает безопасность, и их денежным средствам.

Blockchain по преследуемым целям напоминает банк для крипты. Ещё он простыми словами описывается, например, как прозрачный сейф, куда все юзеры вносят средства. Но забирать они могут лишь ту часть, к которой им открывает доступ их личный ключ.

Особенности технологии блокчейн

Система или цепочка блоков – это упорядоченная база данных, хранящая всю информацию на всех компьютерах взаимодействующих с сетью. В базе постоянно хранится список подписанных блоков с пометкой времени, ссылкой на предыдущий блок и другими необходимыми данными. Добыча никогда не прекращается, и список блоков постоянно пополняется.

Блокчейн-технологии и проекты – это удобная и перспективная система. Однако они существуют не для всех видов криптовалюты (их множество и постоянно становится всё больше). Но, например, для bitcoin блокчейн существует. Потому многие пользователи сейчас интересуются тем, как сделать blockchain проект, с как начать и т. п.

Блокчейн: что за технология, и какие преимущества она имеет? Важный плюс в том, что именно благодаря системе достигается мгновенная синхронизация данных между всеми пользователями проекта. База транзакций сети в интернете хранится одновременно на всех ПК майнеров, ведущих работы с биткоинами.

Технология blockchain и зачем она нужна? Близкая аналогия – это история болезни пациента. В неё вносятся записи с пометками о дате и времени, при этом записи задним числом невозможны. Ключи для доступа к блокам информации – записям имеется только у врача и пациента. Доступ ко всем блокам в истории могут получить лишь те, кому врач либо пациент предоставят свои ключи.

Запись блоков в системе

Как заносятся блоки в блокчейн, как это работает? Как только создаётся блок данных, он пытается присоединиться к сети. Т.к. сам реестр, по сути, хранится одновременно на устройствах большого числа пользователей, он проверяется всеми этими компьютерами. Если сбоев в блоке не обнаружено, то его записывают к цепочке блоков-транзакций. И с этого времени внести в него изменения невозможно. Кстати, именно на данном этапе чаще всего происходит явление потери блоков, когда заработанный участниками-майнерами блок не получает подписи и не оплачивается.

После внесения изменения (добавления нового блока) база данных автоматически обновляется на всех подключенных к ней устройствах.

Что такое блокчейн с точки зрения участника-майнера? Это система записи и учёта подписанных блоков всех пользователей проекта, наиболее удобная для применения на платформах и майнинговых фермах, когда несколько юзеров объединяют мощности своих устройств для заработка.

Кто создал блокчейн?

Технология блокчейн первый раз была предложена в 2008 году Сатоши Накамото. Около 10 месяцев ушло на её техническое обеспечение и реализацию. А в 2009 году она была первый раз применена в виде, известном сейчас. В системе биткоин blockchain являет собой единый реестр информации и данных. Bitcoin стал первой криптовалютой, решившей проблему перерасхода средств за счёт дублирования файла, когда один блок мог копироваться и тратиться два или три раза.

При этом создатель  обеспечил подход без привлечения авторитетного органа, и без хранения всей информации на одном физическом сервере. Это могло бы нанести урон безопасности каждого участника-майнера.

Безопасность в системе

Выше неоднократно отмечалось, что blockchain-перевод (транзакция) отличается высокой степенью безопасности. На чём же она основана? Изначально, на этапе создания проекта в него была заложена безопасность на уровне базы данных, и осуществляемая по тому же принципу.

Прозрачность гарантируется путём применения универсальной и современной системы шифрования. То есть каждый юзер проекта или участник может изменять только ту часть цепочки, к которой имеет особый ключ. Без наличия же этого ключа запись нового блока, подписанного пользователем, в систему невозможна.

Если рассматривать понятие блокчейн подробно, то становится ясно, что весь принцип его работы в отсутствии центрального сервера. Децентрализованные же сервера помогают проставлять метки времени. Но само хранение, пополнение и поддержание реестра обеспечивается за счёт одноранговых сетей.

Подход позволяет подтверждать подлинность источника, управлять идентификацией, легко регистрировать и обновлять события и т. п.

Биткоин – криптовалюта, начисляемая, после обработки данных блока путём аппаратных мощностей. Блокчейн – автономная база информации (реестр), записывающий все эти блоки, а соответственно и начисления биткоинов.

Пользователь, передавая свой ключ третьим лицам фактически предоставляет им доступ к денежным средствам, полученным им за блоки. Как то воздействовать на блоки других юзеров с помощью личного ключа невозможно.

Для чего нужен блокчейн?

Для чего нужен blockchain, и что значит блокчейн с точки зрения вращения денег и участия в этом криптовалюты? Строго говоря, использование метода даёт возможность участникам избавиться от промежуточных процессов при переводе денежных средств, интеграции с банками т.д. Рассматривая блокчейн, определение само по себе даёт понять, что платформа может выполнять три основные банковские функции:

1. Регистрацию сделок;
2. Заключение контрактов;
3. Подтверждение личности пользователя на стадии его идентификации.

Вполне уместно сравнение блокчейн платформ с банками для криптовалюты. Т.к. в условиях капитализации сфера вращения денежных средств постоянно разрастается. Перевод какой-то её части на эту платформу, хотя и приведёт к разрыву многих финансовых связей, одновременно с этим значительно повысит эффективность оказываемых услуг.

Как использовать блокчейн вне банковской сферы? Эта технология достаточно многогранна, в частности, она может применяться не только для хранения блоков и данных по ним (время), но и для хранения любого другого компьютерного кода. То есть код программируется на автоматическое выполнение только тогда, когда два участника сделки используют свои ключи (подписывают контракт). Кроме того, задаются особые показатели или параметры. При их наступлении сделка будет подписываться в автоматическом порядке. Это могут быть изменения показателей на бирже, погодные прогнозы и что угодно другое.

Как работать в блокчейне владельцам интеллектуальной собственности? В этой сфере система помогает защитить собственность, т. к. может определять сколько раз тот или иной участник сети вправе иметь доступ к необходимому содержимому (просмотреть её, скачать и т. д.).

Преимущества, возможности и недостатки блокчейна имеют относительный характер. Например, скорость его работы довольно низкая в некоторых проектах и глобально его ещё не внедрили. Но высокий уровень безопасности «перевешивает» эти минусы. Потому отношение к данному способу достаточно неоднозначное.

Создание платформы блокчейн

С чего начать и какую платформу выбрать? Как создать проект и работать на blockchain-платформе? На начальных этапах необходимо тщательно изучить условия, структуру, виды и теорию блокчейна. Если уверены, что возможные недостатки вас не смущают, то воспользуйтесь для создания бизнес-приложения одной из платформ:

1. EmcSSH. Эта платформа рассматривает систему как глобальную базу ключей для обеспечения прав доступа к данным и материалам. Ключи эти быстро заменяются. Метод подходит для организации работы большого количества серверов, компьютеров, банкоматов и т. д. Пользователь может получить свой ключ доступа на всех терминалах;
2. EmcSSL. Ещё одна блокчейн-платформа, что это такое в этом случае? Это единая база хранения подписей, сертификатов и цифровых отпечатков юзеров и компаний. При авторизации пользователя в системе аутентификация осуществляется на основании этих данных;
3. Emc InfoCard – пространство для применения информационных визиток в электронной форме в связке с сертификатами юзеров SSL;
4. EmcTTS – система записи, размещения и публикации документов с предоставлением доступа к ним по личному ключу;
5. Emc DPO – основа системы доказательства и закрепления авторских либо имущественных прав на материальные и творческие активы;
6. Atom Atom Emc используется для создания и подписания контрактов без посредников и каких-либо привлечений третьих лиц;
7. Emc DNS – сервис для организации и выдачи имён доменов, и закрепления их за пользователями;
   Ethereum – об этой платформе, знают все, кто слышали про блокчейн. Она очень многофункциональна, но работать на ней сложно.

В зависимости от того, какие цели преследует создание системы выбирается наиболее удобный и заточенный под эту цель, сервис.

Примеры проектов на блокчейн

Кроме, собственно перечисления криптовалюты на кошелёк, эту платформу используют и иначе. Например, blockchain применяется в сферах:

1. Хранение информации и данных в Облаке;
2. Идентификация личности и авторизация в системе и в сети;
3. Верификация материалов и информации;
4. Автоматическая генерация и подписание контрактов;
5. Доказательные процессы;
6. Услуги нотариуса;
7. Сдача в аренду собственности;
8. Голосование онлайн;
9. Курсирование информации в СМИ и интернете;
10. Использование в сфере страхования и другое.

Широкое применение подхода позволяет обезопасить многие процессы, сделать их проще.

Инвестирование в блокчейн

Суть технологии блокчейн и криптовалюты описаны выше. Из этого ясно, что эта отрасль очень перспективна, успешна, быстро развивается. Потому некоторые пользователи заинтересованы в инвестировании в подобные проекты.

Развитием в этом направлении занимается несколько компаний. Инвестор может вложить в них свои средства.

• Первый вариант – самостоятельная торговля на бирже, которая требует времени, сил, навыка аналитики. Необходимо предугадывать поведение рынка самостоятельно или же воспользоваться платными услугами компаний, проводящих такой анализ;
• Доверительное управление активами осуществляется через паевые фонды, но оно не слишком распространено в России. Наиболее известный – это Rubus Fund;
• Крупные холдинги. Один из больших и стабильных биржевой холдинг, работающий с криптовалютой и blockchain, это ICN Holding. Он способен обеспечить своим клиентам доход до 20% в год.

Блокчейн – перспективная технология будущего, занимающая устойчивые позиции благодаря ряду преимуществ. Однако прежде чем заниматься подобным инвестированием стоит разобраться в блокчейн технологии подробно.

Как вы считаете есть ли будущее у технологии блокчейн? И как быстро она войдет в повседневную жизнь? Напишите об этом в комментариях к статье.

Интересны новости? Смотрите здесь и в Telegram. Следите за нами в соц. сетях: Twitter, Google+, Instagram, Facebook, VK, OK. Подписывайтесь. Понравилась статья поделитесь с друзьями, на форумах, в соц. сетях — Вам не сложно. И Вы очень поможете другим людям, интересующимся данной темой.

mining-bitcoin.ru

Blockchain / Habr

Данный текст будет являться новой главой для учебного пособия по защите информации кафедры радиотехники и систем управления МФТИ (ГУ). Полностью учебник доступен на github. На хабре я же планирую выкладывать новые «большие» куски, во-первых, чтобы собрать полезные комментарии и замечания, во-вторых, дать сообществу больше обзорного материала по полезным и интересным темам.

Когда у вас есть знания о том, что такое криптографически стойкая хеш-функция, понять, что такое blockchain («цепочка блоков») очень просто. Blockchain – это последовательный набор блоков (или же, в более общем случае, ориентированный граф), каждый следующий блок в котором включает в качестве хешируемой информации значение хеш-функции от предыдущего блока.

Технология blockchain используется для организации журналов транзакций, при этом под транзакцией может пониматься что угодно: финансовая транзакция (перевод между счетами), аудит событий аутентификации и авторизации, записи о выполненных ТО и ТУ автомобилей. При этом событие считается случившимся, если запись о нём включена в журнал.

В таких системах есть три группы действующих лиц:

• источники событий (транзакций)
• источники блоков (фиксаторы транзакций)
• получатели (читатели) блоков и зафиксированных транзакций.

В зависимости от реализации эти группы могут пересекаться. В системах типа BitCoin, например, все участники распределённой системы могут выполнять все три функции. Хотя за создание блоков (фиксацию транзакций) обычно отвечают выделенные вычислительные мощности, а управляющими их участников называют майнерами (см. раздел про децентрализованный blockchain далее).

Основное требование к таким журналам таково:

• Невозможность модификации журнала: после добавления транзакции в журнал должно быть невозможно её оттуда удалить или изменить.

Для того чтобы понять, как можно выполнить требование на запрет модификации, стоит разобраться со следующими вопросами:

• Каким образом гарантируется, что внутри блока нельзя поменять информацию?
• Каким образом система гарантирует, что уже существующую цепочку блоков нельзя перегенерировать, тем самым исправив в них информацию?

Ответ на первый вопрос прост: нужно снабдить каждый блок хеш-суммой от его содержимого. И эту хеш-сумму включить в качестве дополнительной полезной информации (тоже хешируемой) в следующий блок. Тогда для того, чтобы поменять что-то в блоке без разрушения доверия клиентов к нему, нужно будет это сделать таким образом, чтобы хеш-сумма от блока не поменялась. А это как раз практически невозможно, если у нас используется криптографически стойкая хеш-функция. Либо поменять в том числе и хеш-сумму блока. Но тогда придётся менять и значение этой хеш-суммы в следующем блоке. А это потребует изменений, в свою очередь, в хеш-сумме всего второго блока, а потом и в третьем, и так далее. Получается, что для того, чтобы поменять информацию в одном из блоков, нужно будет перегенерировать всю цепочку блоков, начиная с модифицируемого. Можно ли это сделать?

Тут нужно ответить на вопрос, как в подобных системах защищаются от возможности перегенерации цепочки блоков. Мы рассмотрим три варианта систем:

• централизованный с доверенным центром
• централизованный с недоверенным центром
• децентрализованный вариант с использованием доказательства работы

Централизованный blockchain с доверенным центром

Если у нас есть доверенный центр, то мы просто поручаем ему через определённый промежуток времени (или же через определённый набор транзакций) формировать новый блок, снабжая его не только хеш-суммой, но и своей электронной подписью. Каждый клиент системы имеет возможность проверить, что все блоки в цепочке сгенерированы доверенным центром и никем иным. В предположении, что доверенный центр не скомпрометирован, возможности модификации журнала злоумышленником нет.

Использование технологии blockchain в этом случае является избыточным. Если у нас есть доверенный центр, можно просто обращаться к нему с целью подписать каждую транзакцию, добавив к ней время и порядковый номер. Номер обеспечивает порядок и невозможность добавления (удаления) транзакций из цепочки, электронная подпись доверенного центра – невозможность модификации конкретных транзакций.

Централизованный blockchain с недоверенным центром

Интересен случай, когда выделенный центр не является доверенным. Точнее, не является полностью доверенным. Мы ему доверяем в плане фиксации транзакций в журнале, но хотим быть уверенными, что выделенный центр не перегенерирует всю цепочку блоков, удалив из неё ненужные ему более транзакции или добавив нужные.

Для этого можно использовать, например, следующие два метода.

• Первый метод с использованием дополнительного доверенного хранилища. После создания очередного блока центр должен отправить в доверенное и независимое от данного центра хранилище хеш-код от нового блока. Доверенное хранилище не должно принимать никаких изменений к хеш-кодам уже созданных блоков. В качестве такого хранилища можно использовать и децентрализованную базу данных системы, если таковая присутствует. Размер хранимой информации может быть небольшим по сравнению с общим объёмом журнала.
• Второй возможный метод состоит в дополнении каждого блока меткой времени, сгенерированной доверенным центром временных меток. Такая метка должна содержать время генерации метки и электронную подпись центра, вычисленную на основании хеш-кода блока и времени метки. В случае, если «недоверенный» центр захочет перегенерировать часть цепочки блоков, будет наблюдаться разрыв в метках времени.
  
  • Стоит отметить, что этот метод не гарантирует, что «недоверенный» центр не будет генерировать сразу две цепочки блоков, дополняя их корректными метками времени, а потом не подменит одну другой.

Децентрализованный blockchain

Наибольший интерес для нас (и – наименьший для компаний, продающих blockchain-решения) представляет децентрализованная система blockchain без выделенных центров генерации блоков. Каждый участник может взять набор транзакций, ожидающих включения в журнал, и сформировать новый блок. Более того, в системах типа BitCoin такой участник (будем его назвать «майнером», от англ. to mine — копать) ещё и получит премию в виде определённой суммы и/или комиссионных от принятых в блок транзакций.

Но нельзя просто так взять и сформировать блок в децентрализованных системах. Надёжность таких систем основывается именно на том, что новый блок нельзя сформировать быстрее (в среднем) чем за определённое время. Например, за 10 минут (BitCoin). Это обеспечивается механизмом, который получил название доказательство работы.

Механизм основывается на следующей идее. Пусть есть криптографически стойкая хэш-функция и задан некоторый параметр (от англ. target – цель). , где — размер выхода хэш-функции в битах. Корректным новым блоком blockchain-сеть будет признавать только такой, значение хэш-суммы которого меньше текущего заданного параметра . В этом случае алгоритм работы майнера выглядит следующий образом:

Для каждой итерации цикла вероятность получить корректный блок равна . Так как обычно мало, то майнерам нужно сделать большое количество итераций цикла, чтобы найти нужный . При этом только один (обычно — первый) из найденных блоков будет считаться корректным. Чем больше вычислительная мощность конкретного майнера, тем больше вероятность, что именно он первым сумеет найти нужный .

Зная суммарную вычислительную мощность blockchain-сети, участники могут договориться о таком механизме изменения параметра , чтобы время генерации нового корректного блока было примерно заданное время. Например, в сети Bitcoin параметр пересчитывается каждые 2016 блоков таким образом, чтобы среднее время генерации блока было 10 минут. Это позволяет адаптировать сеть к изменению количества участников, их вычислительных мощностей и к появлению новых механизмов вычисления хэш-функций.

Кроме задания параметра можно оперировать другими величинами, так или иначе относящимися к мощности вычислений.

• Hashrate — количество хешей, которые считают за единицы времени конкретный майнер или сеть в целом. Например, в ноябре 2017 года общий hashrate для сети Bitcoin составлял примерно хэшей в секунду.
• Difficulty — сложность поиска корректного блока, выражаемая как , где — некоторая константа сложности, а t — текущая цель (англ. target). В отличие от параметра t, который падает с ростом вычислительной мощности сети, d изменяется вместе с hashrate, что делает его более простым для восприятия и анализа человеком.

В случае примерно одновременной генерации следующего блока двумя и более майнерами (когда информация о новом блоке публикуется вторым майнером до того, как ему придёт информация о новом блоке от первого) в направленном графе блоков происходит разветвление. Далее каждый из майнеров выбирает один из новых блоков (например – какой первый увидели) и пытается сгенерировать новый блок на основе выбранного, продолжая «ответвление» в графе. В конце-концов одна из двух таких цепочек становится длиннее (та, которую выбрало большее число майнеров), и именно она признаётся основной.

В случае нормального поведения системы на включение конкретных транзакций в блоки это влияет мало, так как каждый из добросовестных майнеров следует одному и тому же алгоритму включения транзакций в блок (например, в сети BitCoin – алгоритму максимизации комиссии за блок). Однако можно предположить, что какой-нибудь злоумышленник захочет «модерировать» распределённый blockchain, включая или не включая в блоки транзакции по своему выбору. Предположим, что доля вычислительных ресурсов злоумышленника (направленных на генерацию нового блока) равна ( 0% < < 50%). В этом случае каждый следующий сгенерированный блок с вероятностью будет сгенерирована мощностями злоумышленника. Это позволит ему включать в блоки те транзакции, которые другие майнеры включать не захотели.

Но позволит ли это злоумышленнику не включать что-то в цепочку транзакций? Нет. Потому что после его блока с вероятностью будет следовать блок «обычного» майнера, который с радостью (пропорциональной комиссии-награде) включит все транзакции в свой блок.

Однако ситуация меняется, если мощности злоумышленника составляют более 50% от мощности сети. В этом случае, если после блока злоумышленника был с вероятностью сгенерирован «обычный» блок, злоумышленник его может просто проигнорировать и продолжать генерировать новые блоки, как будто он единственный майнер в сети. Тогда если среднее время генерации одного блока всеми мощностями , то за время злоумышленник сможет сгенерировать , а легальные пользователи блоков, . Даже если с некоторой вероятностью легальные пользователи сгенерируют 2 блока быстрее, чем злоумышленник один, последний всё равно «догонит и перегонит» «легальную» цепочку примерно за время . Так как в blockchain есть договоренность, что за текущее состояние сети принимается наиболее длинная цепочка, именно цепочка злоумышленника всегда будет восприниматься правильной. Получается, что злоумышленник сможет по своему желанию включать или не включать транзакции в цепочки.

Правда, пользоваться чужими деньгами злоумышленник всё равно не сможет – так как все блоки транзакций проверяются на внутреннюю непротиворечивость и корректность всех включённых в блок транзакций.

Кроме концепции «доказательство работы» используются и другие. Например, в подходе «доказательство доли владения» (англ. proof of stake), используемой в сетях Etherium и EmerCoin, вероятность генерации блока пропорциональна количеству средств на счетах потенциальных создателей нового блока. Это намного более энергоэффективно по сравнению с PoW, и, кроме того, связывает ответственность за надёжность и корректность генерации новых блоков с размером капитала (чем больше у нас средств, тем меньше мы хотим подвергать опасности систему). С другой стороны, это даёт дополнительную мотивацию концентрировать больше капитала в одних руках, что может привести к централизации системы.

Механизм внесения изменений в протокол

Любая система должна развиваться. Но у децентрализованных систем нельзя просто «включить один рубильник» и заставить участников системы работать по новому – иначе систему нельзя назвать полностью децентрализованной. Механизмы и способы внесения изменений могут выглядеть на первый взгляд нетривиально. Например:

• апологеты системы предлагают изменения в правилах работы
• авторы ПО вносят изменения в программный код, позволяя сделать две вещи:
  
  • указать участникам системы, что они поддерживают новое изменение
  • поддержать новое изменение
• участники системы скачивают новую версию и выставляют в новых блоках транзакций (или самих транзакциях) сигнальные флаги, показывающие их намерение поддержать изменение
• если к определённой дате определённое число блоков содержат сигнальный флаг (обратите внимание на привязку числа голосов к числу сгенерированных блоков), то изменение считается принятым, и большая (по числу новых блоков) часть участников системы в определённую дату включают эти изменения
• те участники, которые не приняли изменения, или приняли изменения вопреки отсутствию согласия на них большей части участников, в худшем случае начнут генерировать свою цепочку блоков, только её признавая корректной. Основную цепочку блоков они будут считать неверно сгенерированной. По факту это приведёт к дублированию (разветвлению, форку) системы, когда в какую-то дату вместо одного журнала транзакций появляется два, ведущимися разными людьми. Это журналы совпадают до определённой даты, после чего в них начинаются расхождение.

Подводя итоги, Сатоши Накамото (псевдоним), автор технологий blockchain и bitcoin, сумел предложить работающий децентрализованный механизм, в котором и само поведение системы, и изменения к этой системе проходят через явный или неявный механизм поиска консенсуса участников. Для получения контроля над системой в целом злоумышленнику придётся получить контроль как минимум над 50% всех мощностей системы (в случае PoW), а без этого можно лишь попытаться ограничить возможность использования системы конкретными участниками.

Однако созданная технология не лишена недостатков. Существуют оценки, согласно которым использование метода PoW для системы bitcoin приводит к затратам энергии, сравнимой с потреблением электричества целыми городами или странами. Есть проблемы и с поиском консенсуса – сложный механизм внесения изменений, как считают некоторые эксперты, может привести к проблемам роста (например, из-за ограниченности числа транзакций в блоке), и, в будущем, к отказу использования механизма как устаревшего и не отвечающего будущим задачам.

Хотелось бы узнать у сообщества, про какие ещё технологии стоит рассказывать студентам. С одной стороны, им обязательно надо рассказать про базовые вещи — классическую криптографию и криптографию на открытых ключах. Но хочется дать понятие и про современные вещи, которые, возможно, не станут лишним грузом знаний и через пять-десять лет. С текущим содержание учебной программы можно ознакомиться здесь.

История изменений

• 2017-11-17: Добавлено указание лицензии CC-BY
• 2017-11-18: Уточнёна и расширена информация про механизм proof-of-work и связанные определения

habr.com

20 областей применения Блокчейн вне финансовых сервисов, ч. 1 / Wirex corporate blog / Habr

Технология блокчейн лежит в основе нашего платежного сервиса Wirex. Тенденции рынка говорят о том, что за последние годы на базе распределенного реестра появились решения, выходящие за пределы финансовой индустрии. В этом обзоре приведены проекты из 20 областей использования блокчейна. В 1-й части материала перечислим сервисы из 10 отраслей, в числе которых: авторство и право владения, операции с товарами и сырьем, управление данными, бриллианты, проверка идентичности, энергетика, средства электронного голосования и другие области.

Несмотря на то, что интерес к Блокчейн-технологии в большей степени связан скорее с областью финансов, сферы применения технологии распределенных реестров не ограничиваются только ей. Наряду с банками и финтех-стартапами, игроки других, не связанных с финансовой отраслью рынков, также обратили внимание на технологию и ищут способы извлечения пользы из возможностей, которые она предоставляет. Давайте рассмотрим некоторые интересные примеры практических применений технологии блокчейн, существующие за рамками сферы финансовых услуг.

Авторство и право владения

Ascribe помогает художникам и творческим людям подтверждать и сохранять право авторства с помощью Блокчейн. Рынок Ascribe позволяет создавать цифровые издания с помощью уникальных идентификаторов и цифровых сертификатов для подтверждения авторства и подлинности. Кроме того, налажен и механизм передачи права владения от художника или автора к покупателю или коллекционеру, в том числе и юридические его аспекты.

Другие примеры сервисов из этой области: Bitproof, Blockai, Stampery, Verisart, Monegraph, Crypto-Copyrightcrypto-copyright.com, Proof of Existence.

Операции с товарами и сырьем

The Real Asset Company позволяет частным лицам по всему миру безопасно и эффективно покупать золотые и серебряные слитки. Компания разработала дружественную по отношению к инвесторам платформу, работающую на базе международной инфраструктуры сейфов и хранилищ и предоставляющую покупателям золота, серебра или других драгоценных металлов онлайн-аккаунт. Обеспеченная золотом внутренняя криптовалюта компании Goldbloc добавляет дополнительный уровень прозрачности к процессу управления золотовалютными вложениями. По мнению компании, возможность «привязать» каждый грамм золота к цифровой криптовалюте поможет вернуть золото обратно в финансовые системы стран.

Uphold — платформа для перемещения, конвертирования, совершения транзакций и хранения любых форм денег, товаров или сырья. Сервис связывает воедино банковские операции, кредитные, дебетовые карты и биткойн-кошельки во внутреннем цифровым кошельке сервиса для упрощения финансовых услуг или транзакций. Бизнесы и физические лица могут перевести средства на свой аккаунт в системе с помощью банковского перевода, дебетовой, кредитной карт, или биткойн-кошельков.

Управление данными

Factom — примечательная блокчейн-компания, применяющая распределенные реестры вне финансовой сферы, в данном случае — в сфере управления данными. Идентификационные блокчейны компании применяются для реализации системы управления базами данных и анализа данных в самых разных областях. Бизнесы и правительства, некоммерческие организации пользуются Factom для упрощения процедур ведения записей, фиксирования информации о бизнес-процессах. Решения Factom позволяют клиентам вести свою деятельность в соответствии требованиям безопасности и нормативно-правового регулирования своего рынка. Все записи в Factom обладают метками времени и хранятся в блокчейнах, что позволяет снизить стоимость и сложность управления ими, аудита и соответствия требованиям регуляторного законодательства.

Бриллианты

Алмазная индустрия — одна из крупнейших отраслей природной добычи, которая к тому же вносит существенный вклад в ВВП африканских и других алмазодобывающих стран. Ее отличительная черта — высокий уровень преступности и нарушений закона. Драгоценные камни очень малы в размерах и поэтому легко поддаются скрытой транспортировке. Самая приятная для преступников часть заключается в том, что транзакции выполняются конфиденциально, а каждая продажа при этом позволяет получать прибыль в течение нескольких лет. Бриллианты имеют дурную славу инструмента отмывания денег и средства финансирования терроризма в поистине огромных масштабах по всему миру.

Над решением целого ряда подобных острых и непростых проблем работает одна из технологических компаний-пионеров в этой сфере — Everledger. Она предоставляет различным заинтересованным участникам от страховых компаний и предъявителей претензий на права до правоохранительных органов доступ к реестру с неизменяемыми историческими данными, позволяющему идентифицировать бриллианты и подтверждать подлинность операций с ними. Сервис выпускает для каждого бриллианта «цифровой паспорт» — своего рода уникальную метку, сопровождающую его драгоценный камень в рамках всех связанным с ним транзакций.

Цифровая идентичность, проверка подлинности и подтверждение прав доступа

2WAY.IO, ShoCard, Guardtime, BlockVerify, HYPR, Onename и ряд других компаний применяют технологию распределенного реестра в решениях, предназначенных для идентификации и подтверждения прав доступа.

Здесь Блокчейн применяется далеко не только для передачи денежных средств. Децентрализованные распределенные реестры могут быть использованы для хранения любых типов данных и совершения различных транзакций безопасным и открытым способом. Более того, создание идентичности в блокчейне может предоставить индивидам более широкий контроль над доступом к их персональным данным и степенью их открытости для других.

Комбинация принципа децентрализованности блокчейн и инструментов подтверждения личности позволяет создать цифровое удостоверение, играющее роль своеобразного водяного знака, который может быть поставлен на любую транзакцию с любым активом.

Некоторые другие примеры компаний из этой области:

Civic — платформа, управления идентификацией на базе блокчейн, услуги которой направлены на решение проблемы кражи личных сведений клиентов. Сервис позволяет пользователям регистрировать, подтверждать персональную информацию и защищать свою кредитную историю от мошенников.

UniquID Wallet предоставляет безопасное решение по управлению идентификацией, интегрированное со сканерами отпечатков пальцев и другими биометрическими персональными устройствами. Работа с приложением UniquID Wallet доступно на нестандартных устройствах, серверах, персональных компьютерах или смартфонах, планшетах и других устройствах с ограниченным временем работы без питания. В числе заявленных возможностей можно выделить индивидуальное блокчейн-хранилище для информации об используемых «девайсах» и отсутствие паролей, замененных алгоритмами распознавания пользователя по подключенным к системе персональным объектам. Это позволяет добиться максимально высокого уровня целостности и оперативной совместимости в рамках любой инфраструктуры.

Identifi связывает все личные сетевые профили и персональные данные в единый идентификационный инструмент.

Evernym — международная идентификационная сеть, создаваемая на базе собственного высокоскоростного, продвинутого распределенного реестра с разделением прав, призванная предоставить инструменты для контроля над личными данными. Исходный код проекта открыт.

Энергетика

Основатели Energy Blockchain Labs утверждают, что компания представляет собой единственное в мире предприятие, деятельность которого целиком посвящена полному циклу создания добавленной стоимости в энергетической отрасли. Будучи основанной в 2016 году тремя опытными специалистами в области энергетики, финансов и информационных технологии, лаборатория работает над революционными решениями, в числе которых есть совместные с другими компаниями проекты, нацеленные на разработку ряда энергетических интернет-технологий на базе Блокчейн и решение задач в области выработки и потребления энергии, торговли, управления ей и других.

В энергетической отрасли есть и другие сферы, где талантливым предпринимателям удалось найти способ применить децентрализованные распределенные реестры. Вот несколько интересных примеров.

Grid Singularity — децентрализованная платформа обмена информацией в отрасли, предоставляющая ряд приложений, упрощающих анализ данных и тестирование, управление интеллектуальными энергосистемами, работу с «зелеными сертификатами» и другое.

Проект TransActive Grid от LO3 Energy представляет собой криптографически защищенную децентрализованную «опенсорс» платформу для приложений. Встроенные инструменты бизнес-логики позволяют в реальном времени измерять уровень выработки и потребления электроэнергии, а также некоторые другие показатели. Проект находится на стадии разработки и первая демонстрационная установка на данный момент работает в нью-йоркском районе Бруклин.

Средства электронного голосования

Follow My Vote разрабатывает безопасную и прозрачную платформу для анонимных онлайн-голосований, использующую технологию Блокчейн и эллиптическую криптографию чтобы гарантировать точность и достоверность результатов. Исходный код проекта открыт.

В феврале 2016 года Nasdaq и правительство Эстонии объявили о том, что государственная платформа цифрового резидентства e-Residency будет применена для упрощения процесса блокчейн-голосования на собраниях акционеров компаний, котируемых на единственной регулируемой в стране бирже Nasdaq’s Tallinn Stock Exchange. Платформа e-Residency — электронная система идентификации, широко используемая как жителями Эстонии, так и людьми, которые имеют в стране бизнес-интересы и позволяющая всем владельцам соответствующих идентификационных карт и цифровых ключей получать доступ к широкому спектру правительственных, банковских и других услуг.

Азартные и видеоигры

Блокчейн нашел своих поклонников даже в индустриях азартных и видеоигр — еще один яркий пример безграничного и богатого воображения предпринимателей.

Etheria — виртуальный мир, где игроки стараются завладеть ячейками игрового поля, добывая их за блоки, и что-нибудь на них построить. Все данные, описывающие мир и его состояние, равно как и все действия игроков хранятся в децентрализованном Ethereum-блокчейне.

First Blood — платформа, позволяющая киберспортсменам бросать друг другу вызов в различных игровых дисциплинах, фанатам — делать ставки или судить игры, а также организовывать турниры и получать вознаграждение от любой подобной деятельности. First Blood работает на базе Ethereum-блокчейна с собственным токеном 1ST, активно применяя умные контракты для обработки результатов и оракулов в качестве источника информации о результатах матчей.

Etheramid — криптовалютная пирамида, называющая себя самой честной игрой по приглашениям из всех когда-либо созданных. Сервис начисляет каждому участнику ether’ы за каждого приглашенного нового участника (всего 7 уровней). Алгоритм начисления основан на самоуправляемом умном контракте, изменить который не в состоянии ни разработчики, ни владелец пирамиды.

Движение FreeMyVunk ставит своей целью сделать возможным обмен виртуальным имуществом в видеоиграх. Платформа существует в виде блокчейна на базе Ethereum, токены которого (VUNK) выступают в роли валюты обмена. Авторы идеи предлагают всем геймерам мира объединить усилия, присоединиться к сети и зарабатывать VUNK в том числе за счет твитов и реферальных приглашений.

Что же касается рынка азартных игр, то здесь в числе прочих можно привести такие имена, как CoinPalace, Etheroll, Rollin, Ethereum Jackpot.

Организация частного и государственного управления

Блокчейн может быть применен не только для повышения прозрачности и целостности политических систем. В частности, существует целая международная виртуальная нация под названием BITNATION. У нее есть свои граждане, послы, партнеры и физические места по всему миру. Присоединиться к ней может каждый желающий без каких-либо ограничений.

Другой интересный пример — Advocate, платформа для улучшения взаимодействия граждан с государственными представителями, нацеленная на помощь как рядовым членам общества, так и претендентам на позиции управляющих в местных государственных органах.

Также стоит упомянуть и компанию по организации управления Borderless — платформа гражданского управления, позиционирующая себя как коалиция доступных всему миру юридических (браки, регистрации юр. лиц, нотариус) и экономических услуг (базовый доход, финансовые операции) на основе умных контрактов и блокчейна Expanse.

Что касается решений для эффективного управления внутри организаций, то для этой цели существуют такие сервисы, как Otonomos, BoardRoom и Colony. Otonomos и BoardRoom автоматизируют процесс формирования, финансирования и управления компанией с помощью Блокчейн. Colony позволяет жителям из разных стран мира создавать онлайн-компании.

Интернет вещей

Chronicled — компания из Сан-Франциско, запустившая в августе перспективную блокчейн-платформу для Интернета вещей, нацеленную на улучшение потребительского опыта.

В рамках проекта Ethereum-блокчейн хранит идентификационные данные физических предметов, таких, как потребительские товары и предметы коллекционирования со встроенными BLE и NFC микрочипами. Это позволяет создавать безопасные и совместимые со множеством других систем цифровые идентификаторы, что открывает возможности для новых механизмов взаимодействия с потребителем, основанные на отслеживании его близости к предмету. Проект Chronicled распространяется по лицензии Apache, то есть с полностью открытым исходным кодом.

Filament предлагает ряд собственных программных и аппаратных решений для крупномасштабного умного управления промышленными системами и оборудованием. В основе разработок компании лежат принципы децентрализации, криптографической защиты и автономности.

Сервис Chimera предлагает собственную систему ухода за престарелыми и нуждающимися в опеке людьми, а также физические устройства (браслеты, медальоны) и приложениями для удаленного сбора и анализа показателей жизнедеятельности и определения ситуаций, когда носящий их человек нуждается в помощи.

В следующей части обзора мы рассмотрим блокчейн-решения для биржи труда, прогнозирования рынка, распространения мультимедиа, сетевой инфраструктуры, недвижимости и других сфер бизнеса.

habr.com