Технология блокчейн – простыми словами о сложном

С популяризацией криптовалют о блокчейне заговорили многие. Распространенная ошибка заключается в том, что он рассматривается как производное от криптовалюты, что-то вроде побочного явления. Сегодня мы этот недостаток устраним и разберемся в том, что такое технология блокчейн простыми словами. Это поможет понять, почему ее называют технологией будущего.

Что такое блокчейн простыми словами?

Сам термин блокчейн образован в результате слияния 2 английских слов, blockchain = block (блок) + chain (цепь). Буквально понятие можно перевести как цепочка блоков и это наиболее полно отражает его суть.

Блокчейн можно воспринимать как децентрализованную базу данных. Ее свойства:

• информация хранится в блоках. При этом она не сводится только к переводам крипты, в блоки может записываться любая информация. Это делает блокчейн технологию универсальной и применимой к любой сфере деятельности человека – от идентификации личности до контроля условий перевозки ценных грузов;
• информация практически неуничтожима. Blockchain хранится на компьютерах пользователей подключенных к сети. Для полного физического удаления его нужно стереть со всех этих ПК. Если хотя бы на одном блокчейн уцелеет, информация будет восстановлена;
• информация неизменяема. Задним числом нельзя переписать добавленные ранее блоки. При этом блокчейн открыт, в любой момент каждый желающий может ознакомиться с информацией, хранящейся в нем (речь идет о публичном блокчейне)
• высокая защита от атак злоумышленников – для «взлома» блокчейна злоумышленники должны контролировать большую часть мощностей сети. Финансовые затраты на это превышают возможную выгоду от взлома blockchain;
• экономичность – из схемы взаимодействия между 2 сторонами сделки исключаются посредники.

История возникновения блокчейна

Сатоши Накамото не изобрел блокчейн-технологию. Его скорее можно назвать тем, кто обобщил существующие наработки и предложил свое решение.

Если углубиться в историю, то можно выделить ряд ключевых для этой технологии дат:

• 1991 г. – можно считать рождением блокчейна. Концепцию описали Стюарт Хабер и У. Скотт Сторнетта. Они работали над безопасностью документов в цифровом виде и пришли к решению в виде криптографически закрепленной цепи блоков, позволяющей хранить цифровые документы с временными метками;
• 1992 г. – включение в систему Merkle tree (дерево Меркла или хеш дерево). За счет этого в 1 блок можно было помещать несколько документов – аналогия с современным блокчейном и множеством транзакций в одном блоке;
• 1997 г. – Адам Бэк представил систему PoW HashCash. Позже ее использовал в Биткоине Сатоши Накамото;
• 2004 г. – Хэл Финни презентовал систему RPoW, в ней решил проблему двойного расходования;
• 2009 г. – запуск Биткоина, криптовалюта использует блокчейн для хранения информации о транзакциях;
• 2013–2015 гг. – эволюция blockchain. В 2013 году Виталик Бутерин опубликовал концепцию Ethereum, а 30 июля 2015 года сеть была запущена. В блокчейне Ethereum стала возможна работа децентрализованных приложений (DApps), используются смарт-контракты, обеспечивающие автоматическое исполнение определенных действий при выполнении заданных в них условий. Можно сказать, что блокчейн стал условно изменяемым.

До и после криптовалютного бума появляются новые криптопроекты. Многие базируются на блокчейне Эфириума, Биткоина, есть и новые разработки. Применяется технология блокчейн и в России.

Типы блокчейнов

Принцип хранения данных в связанных друг с другом блоках сохраняется, а разделение на типы выполнено в зависимости от доступности blockchain. Выделяют:

1. публичный – простыми словами это тот блокчейн, в котором нет ограничений доступа. Любой может отправить транзакцию и участвовать в консенсусе. Это классический децентрализованный blockchain;
2. consortium blockchain – полностью децентрализованными их назвать нельзя так как контроль над сетью фактически находится у группы заранее выделенных узлов (его и называют консорциумом). Простейший пример – для подтверждения блока нужно, чтобы его подтвердило 15 узлов из 20. Каждым узлом владеет определенная организация и они отвечают за нахождение и добавление блоков. Есть и другие типы консорциумных блокчейнов. Такой подход ведет к централизации и потере одного из ключевых преимуществ блокчейна;
3. приватный blockchain – только одна компания имеет право добавлять блоки в цепочку, о децентрализации речь здесь не идет. Чтение в этом случае может ограничиваться рамками сотрудников этой компании или ее подразделений.

Из перечисленных типов блокчейна нельзя выделить лучший. Каждый хорош по-своему. Большинство существующих криптовалют используют публичный, реже консорциумный блокчейны.

Технология blockchain: разбираемся в деталях

Если описывать технологию блокчейн простыми словами, то она базируется на 3 основных элементах:

1. непосредственно блокчейн. С тем, что это такое мы уже разобрались выше;
2. p2p сеть – она необходима для того, чтобы можно было в любой момент времени проверить состояние блокчейна;
3. алгоритм достижения консенсуса.

Чуть подробнее разберемся как работает блокчейн (на примере алгоритма PoW, именно его использует первая успешная криптовалюта в мире):

• в среднем каждый блок добавляется к блокчейну каждые 10 минут – это правило выполняется всегда. Если увеличивается количество майнеров, растет сложность, если наблюдается отток «шахтеров», сложность понижается с тем, чтобы удержать срок добавления блока в районе 10 минут;
• сам процесс майнинга по сути – решение задачи обратного типа. Если описывать процесс простыми словами, то у майнера есть ответ на задачу, есть инструкция и огромный набор исходных данных. Путем перебора он подбирает исходные данные, решает задачу до тех пор, пока не получит уже известный ответ. Блок, которому эти данные соответствуют, добавляется к цепочке;
• перед добавлением блока проверяется действителен ли он, это условие выполняется только если действительны все транзакции, входящие в него. В зависимости от крипты могут выдвигаться дополнительные условия. Проверяется в частности возможность осуществить все включенные в блок транзакции, на балансе отправителя должно быть достаточное количество крипты, также транзакции должны быть подписаны;
• после добавления блока blockchain автоматически обновляется на всех ПК, подключенных к сети.

Алгоритм консенсуса не сводится к одному лишь PoW, есть PoS (майнинг кошельком), DPoS (делегированное доказательство доли) и другие вариации.

Опасны ли непреднамеренные форки?

Под форком понимается разделение цепи блоков. Форки бывают запланированными, как, например, ответвление Bitcoin Cash и случайными. Последние долго не живут, такие ветви отмирают уже через несколько добавленных блоков.

Как происходит случайное разветвление цепи:

• представьте, что имеющиеся у вас 2 ВТС вы отправляете сначала получателю А, а потом тут же пытаетесь отправить их получателю В. Эти транзакции попадают в разные блоки;
• оба блока действительны. Представьте, что часть майнеров подтвердила блок с отправкой ВТС получателю А, а часть – получателю В. Возникла вилка – 2 альтеративные ветки блокчейна;
• какое-то время майнинг идет в обеих ветках. Но между ними всегда будет дисбаланс в мощности;
• ветка с большим количеством майнеров будет расти быстрее – к ней будут быстрее присоединяться новые блоки;
• так как майнеры зарабатывают на майнинге, они бросят короткую «медленную» ветку и перейдут в длинную. В короткой ветке они не смогут зарабатывать, она отмирает, никто не терпит убыток.

До лета 2015 г. максимальная длина таких побочных ветвей в Биткоине составляла несколько блоков. В июле 2015 года при активации обновления BIP-66 произошло разветвление длиной 6 блоков — одно из самых длинных в истории сети.

Именно из-за этого есть требование по как минимум 6 подтверждениям со стороны сети хотя сторонние сервисы могут устанавливать свои требования по количеству подтверждений.

Варианты применения технологии блокчейн

Выше мы уже отмечали, что blockchain не налагает ограничений по типу хранимой информации, это не обязательно должны быть данные по переводу крипты между пользователями сети. Ниже приведем несколько вариантов использование блокчейна:

• инвестиции – есть возможность убрать всех посредников при взаимодействии инвестора и того, кто нуждается в финансировании;
• подтверждение авторства и права собственности. Существовали проекты вроде Binded (закрыт в 2019 г., приобретён Pixsy), который позволял фотографам фиксировать авторство через блокчейн. Каждому фото присваивался уникальный шифр и записывался в блокчейн Биткоина. Сегодня подобные решения продолжают развиваться на базе NFT и других технологий;
• азартные игры – уже есть казино, в которых честность игр можно проверить в блокчейне, все результаты записываются в него;
• документооборот также можно перевести на блокчейн;
• контроль условий перевозки грузов – важно, например, при транспортировке лекарств, сырья для производства вина и прочих чувствительных грузов;
• авторизация и идентификация пользователей;
• организация на 100% честных и прозрачных выборов.

Примеры внедрения блокчейна в реальную жизнь уже есть. Например, в Швеции в 2016 г. кадастровая служба Lantmäteriet совместно с компанией ChromaWay начала тестировать блокчейн для земельного реестра. К 2017 г. вторая фаза пилотного проекта была завершена, однако проект не вышел за рамки прототипа — цифровые подписи при регистрации недвижимости требовали изменения шведского законодательства.

Ожидаемая выгода такого нововведения – снижение бюрократизации и ускорение оформления сделок по купле-продаже участков. По оценкам Lantmäteriet, если раньше после оформления контракта ждать приходилось 3-6 месяцев, то с использованием blockchain ожидание могло бы сократиться до часов, а экономия для налогоплательщиков составила бы более €100 млн в год.

Технология блокчейн в России

РФ в этом вопросе в числе отстающих не числится. Об интересе к этой технологии можно судить и по тому, что законодательно её не запрещают, и по росту числа юрлиц и проектов, связанных с блокчейном. К 2025–2026 гг. в России активно развивается рынок цифровых финансовых активов (ЦФА), объём которого превысил $13 млрд, а также ведётся пилотирование цифрового рубля.

Что касается конкретных проектов, выделить можно:

• 11.01.2018 – старт работы блокчейн-лаборатории, запущенной Сбербанком;
• в 2017–2018 гг. Росреестр совместно с Внешэкономбанком провёл пилотный проект по использованию blockchain при регистрации сделок с недвижимостью в Новгородской области. В феврале 2018 г. был зарегистрирован первый договор долевого участия с применением блокчейна;
• в июле 2017 г. Альфа-Банк и S7 Airlines запустили блокчейн-платформу на базе Ethereum для автоматизации взаиморасчётов с агентской сетью авиакомпании. Решение позволило сократить процесс расчётов с 14 дней до нескольких минут;
• Мастерчейн – с определенными допущениями можно считать российским блокчейном на базе блокчейна Эфириума. Развитием платформы занимались практически все крупные банки страны.

Это далеко не все проекты такого типа. К 2025–2026 гг. блокчейн в России вышел за рамки экспериментов: принят закон о цифровых финансовых активах (ФЗ-259), Банк России запустил пилот цифрового рубля на собственной блокчейн-платформе, а рынок ЦФА стал одним из крупнейших в мире. Однако массовое внедрение блокчейна в повседневную инфраструктуру по-прежнему идёт постепенно.

Заключение

Если говорить простыми словами, технология блокчейн – это то, что может сделать жизнь человека в разы проще. Речь идет в первую очередь о покупках разных масштабов, юридически верном оформлении сделок, защите авторства и прав собственности со 100%-ной надежностью, снижении бюрократии. Из привычных схем исчезают посредники, что делает процесс более простым и дешевым.

Тормозит развитие блокчейна сложность масштабирования, вопросы регулирования и иногда нежелание переходить на новое, если старые решения работают. Но прогресс очевиден: от пилотных проектов 2016–2018 гг. блокчейн перешёл к реальному применению в финансовом секторе, логистике и государственных реестрах, в том числе и в России.