Что это такое?

Блокчейн (blockchain, дословно «цепочка блоков») – это технология хранения информации. Впервые на практике она была использована в октябре 2008 года вместе с появлением первой криптовалюты – биткоина. На сегодняшний день криптовалюта остается основным направлением ее применения, однако постепенно она также распространяется и на другие отрасли, например, операции с финансами, идентификацию клиентов или кибербезопасность, поскольку технология обеспечивает максимальную защиту данных.

Фактически, блокчейн представляет собой базу данных – условную таблицу, хранящую несколько основных полей с информацией. Например, в случае с криптовалютой, в нем хранятся данные о транзакциях: кто, кому, когда и какое количество активов перевел.

На самом деле, подобное описание достаточно условно и служит лишь в качестве наиболее привычного и понятного примера. На деле же строение и принцип работы цепочки блоков достаточно сильно отличается от ведения стандартной базы данных. Кроме того, особую роль начинает играть защита данных. Эти моменты и являются самыми интересными в технологии blockchain.

Как работает блокчейн?

В основе технологии лежат 2 ключевые особенности:

1. Существующие в цепочке записи не могут быть изменены. В обычной базе данных практически любое поле при необходимости подлежит изменению, как, например, меняется имя владельца собственности в реестре.
2. Данные хранятся и обрабатываются децентрализовано. Если в банке существует условный сервер с БД, куда группа сотрудников заносит информацию о клиентах, блокчейн не только не имеет центрального сервера, но и единого «управляющего» – лица или компании, которая бы вносила изменения.

Непосредственно работа блокчейна организована следующим образом:

• Пользователем формируется транзакция. Например, он платит криптовалютой со своего кошелька в интернет-магазине. В транзакции четко указан старый владелец актива, его объем, и новый владелец.
• Детали транзакции формируются в блок.
• Информация в блоке проверяется. Например, необходимо проверить, достаточная ли сумма средств хранится на счете пользователя в момент совершения покупки.
• После прохождения проверки блок с транзакциями присоединяется в конец цепочки – того самого блокчейна, и транзакция считается завершенной.

Данные в блоке больше не могут быть изменены. Цепочка хранит всю последовательность транзакций, по которым можно отследить, что конкретный актив сперва принадлежал одному пользователю, затем был передан второму, потом третьему, а сейчас находится в собственности четвертого. К слову, невозможность изменения присоединенных к цепочке блоку не дает и удалять данные. Соответственно, транзакция после завершения уже не может быть отменена.

Как защищаются данные?

Сохранность данных обеспечивается хранением в каждом блоке дополнительных данных, в частности, своего хэша, и хэша всего предыдущего блока. Хэш – это своеобразный код, составляющийся алгоритмически на основе данных, хранящихся в блоке. Он нужен для проверки целостности данных. Проще говоря, если при сравнении хэша одного блока с его хэшем, указанном в следующем, будет выявлено несоответствие, данные будут считаться поврежденными.

Безопасность строится не только на использовании хэшей, но и на шифровании, которое не позволяет узнать, какие именно данные хранятся в каждом блоке. Для этого используются 2 ключа шифрования – открытый, соответствующий активам и хранящийся в блокчейне в открытом доступе, и закрытый, использующийся для подписания транзакций. Подробнее о ключах мы расскажем в будущих материалах.

Уже на этом упрощенном примере работы технологии blockchain становится понятно, что обработка всех данных требует огромных мощностей. Они предоставляются группой пользователей, называемых майнерами. Майнеры используют собственные компьютеры, подключенные к интернету для майнинга. Во время майнинга сотни тысяч отдельных ПК за счет использования единой программы превращаются в полноценный суперкомпьютер, а точнее, в сеть распределенных вычислений, на которой и строится работа всей технологии. Проверка транзакций, создание и добавление блоков и другие операции производятся именно с помощью распределенных вычислений.

Еще одна важная функция сети распределенных вычислений – хранение блокчейна. Оно необходимо для предотвращения изменений в базе данных и проверки хэшей, хранящихся в блоках. Как уже было сказано выше, при несоответствии хэшей данные будут считаться недействительными. Кроме того, создание и хранение многочисленных копий цепочки блоков оказывается полезным и в других ситуациях.

Рассмотрим пару примеров:

• В доме одного из майнеров отключается интернет, соответственно, копия блокчейна на его компьютере мгновенно теряет актуальность, так как за период его отсутствия в сети в цепочке могут появиться тысячи новых транзакций и сотни блоков. При этом при возвращении в онлайн система автоматически сравнит актуальность копии, хранящейся на данном компьютере, и скопирует актуальную версию базы данных, чтобы он мог продолжать участвовать в майнинге. За счет того, что в сеть входят тысячи отдельных компьютеров, отключение отдельной машины и даже десятка и сотни майнеров не будет иметь никаких последствий для работы всей системы. Собственно, благодаря такому подходу, блокчейн, использующийся для работы биткоина, не переставал функционировать с самого момента запуска.
• Хакер взламывает копию блокчейна на своем ПК и изменяет сумму, поступающую на его кошелек, увеличивая ее в несколько раз. При подключении к сети эти данные будут проверены и сравнены с несколькими другими копиями. Чтобы они были признаны верными, аналогичная сумма должна быть указана в большей части всех копий блокчейна, хранящихся в сети. Соответственно, изменения всего в одной из них будут расцениваться как повреждение копии, ошибка, и будут автоматически устранены; сумма на счет злоумышленника перечислена не будет.

И последний интересный момент, а точнее, вопрос, связанный работой блокчейна: зачем майнерам постоянно держать свои компьютеры включенными, если это ведет к повышению счетов за электроэнергию и износу самого оборудования? Почему они продолжают участвовать в работе системы? За предоставление вычислительных мощностей и обработку информации они получают вознаграждение – криптовалюту, которая использует поддерживаемый ими blockchain. Собственно, из-за этого под словом майнинг обычно подразумевается именно получение криптовалюты с помощью компьютера.

Ее генерирует сама система, но для того, чтобы заработать таким способом, требуется крайне мощное оборудование, в частности, видеокарта одной из самых последних моделей. Именно поэтому майнинг на обычном офисном ПК или ноутбуке практически лишен смысла – затраты на электроэнергию будут больше, чем итоговое вознаграждение, сгенерированное системой. В большинстве случаев, при желании получить криптовалюту, ее гораздо проще, быстрее и выгоднее просто купить, не тратя время, ресурсы и средства на сборку подходящего компьютера и майнинг.