Блокчейн - это особый вид базы данных, в которую можно только лишь вносить информацию (а не удалять или изменять). В соответствии со своим названием, структура блокчейна напоминает цепочку из блоков, которые мы можем назвать определенными порциями информации, добавляемые в базу данных. Каждый блок содержит указатель на предыдущий блок и некоторую комбинацию информации о транзакциях, временных меток и других метаданных для подтверждения его достоверности.
Поскольку они взаимосвязаны, записи не могут быть отредактированы, удалены или изменены каким-либо образом, так как это сделает недействительными все предыдущие блоки.
На этапе знакомства с данной технологией, блокчейн может показаться вам не совсем подходящим для использования, вам также может быть интересно, какие преимущества предлагает такая система по сравнению с традиционной. Когда блокчейны разрастаются, сеть позволяет пользователям координировать свои действия вокруг общего источника истинны, при отсутствии необходимого доверия друг к другу. В распределенной сети нет ни одной стороны, способной взломать хорошо построенный блокчейн.
Чтобы самостоятельно проверить состояние блокчейн-сети, пользователь должен загрузить специальное программное обеспечение. После установки и запуска на компьютере пользователя данная программа взаимодействует с экземплярами сети на других компьютерах с целью загрузки/скачивания информации (такой как транзакции или блоки). Новый пользователь загружает блок, чтобы убедится в том, что он был создан в рамках правил системы, и передает эту информацию другим пирам.
Таким образом у нас получается экосистема, которая может состоять из сотен, тысяч или десятков тысяч объектов, которые запускают и синхронизируются с одной и той же копией базы данных (мы называем такие объекты узлы или ноды). Это делает сеть крайне избыточной и круглосуточно доступной.
Целостность блокчейна подрывается в последствии записи ложной информация о финансовых операциях. В то же время, в распределенной системе отсутствует администратор или руководитель, который мог бы поддерживать работу регистра. Кто тогда может дать нам гарантию того, что все участники будут действовать честно?
Сатоши предложил систему, под названием Proof-of-Work, которая предоставила возможность добавлять блоки в сеть. Чтобы подтвердить блок, субъект данного процесса должен пожертвовать своей вычислительной мощностью, чтобы подобрать правильное решение, установленное протоколом (такая работа включает в себя многократное хеширование данных для получения числа, ниже определенного числового значения).
Мы называем этот процесс майнингом. Если майнер правильно угадывает решение блока, ему предоставляется возможность его сформировать (из неподтвержденных транзакций, отправленных ему от пиров), и таким образом расширит цепочку. В результате своей работы, он получает вознаграждение, выраженное в нативном токене данного блокчейна.
Хеширование с помощью односторонней функции означает, что основываясь на выходе практически невозможно угадать вход. Но учитывая вход, представляется возможность тривиально проверить данные на выходе. Таким образом, любой участник может проверить, что майнер сформировал «правильный» блок, и отклонил все недействительные. В случае, когда майнера обнаружили в попытке добавить недопустимый блок, он не получает вознаграждение за это и впустую расходует свои ресурсы.
В криптовалютных системах, зависимость от криптографии с публичным/приватным ключом также гарантирует, что взаимодействующие стороны не смогут потратить средства, которыми они не владеют. Монеты привязаны к приватным ключам (известным только владельцу), и только действительная подпись, подтверждающая их перемещение, позволяет осуществить транзакцию.
Proof-of-Work, это самая проверенная схема достижения консенсуса среди пользователей, но она не является единственной в своем роде. Альтернативы, такие как Proof-of-Stake, все лучше изучаются, но данному алгоритму еще необходимо подобрать наиболее подходящий вариант реализации в правильной для него форме (некоторые разновидности гибридных механизмов консенсуса на данный момент уже функционируют).
Основная идея неизменной цепочки данных зарождалась в начале 90-х годов. Исследователи У. Скотт Сторнетта и Стюарт Хабер опубликовали статью под названием «How to Time-Stamp a Digital Document», в которой рассматривались эффективные методы создания временных отметок для файлов, которые не могут быть отредактированы или подделаны.
Однако подход Сторнетты и Хабера был несовершенен и все еще не исключал наличия доверия к третьим лицам. Технология блокчейн включает в себя инновации множества разных ученых в области компьютерных технологий, но только Сатоши Накамото считается создателем системы, которую мы описали в предыдущих параграфах.
Криптовалюта была лишь верхушкой айсберга. Многие увидели потенциал децентрализованных вычислений после появления децентрализованных денег. Подобно тому, как блокчейны первого поколения, такие как биткоин, представили общую базу данных с транзакциями, второе поколение сетей, подобные Ethereum, привели к появлению смарт-контрактов. Смарт-контракты – это программы, которые устанавливаются поверх блокчейнов, чтобы управлять обусловленным перемещением токенов.
Благодаря использованию смарт-контрактов исключается наличие центрального сервера не исполняющего код, это означает, что единая точка отказа на уровне хостинга не является значимой. Пользователи могут проводить аудит программного обеспечения (учитывая его общедоступность), а разработчики разрабатывать контракты таким образом, чтобы их работу нельзя было отключить или изменить в одностороннем порядке.