Что такое блокчейн, как работает и как его можно использовать

Bitcoin, запущенный в 2009 году, был первой криптовалютой и популярным приложением, успешно использующим блокчейн. В результате технология чаще всего ассоциируется с Bitcoin и альтернативами, такими как Dogecoin и Bitcoin Cash.

Однако экосистема технологии давно расширилась. Компании используют приложения на основе блокчейна как безопасный и экономически продуктивный способ создания, управления распределенной базой данных и ведения записей для цифровых транзакций всех типов.

Здесь мы простым языком разберём основные понятия из мира блокчейна. Статья будет полезна тем, кто только начинает интересоваться этой темой.

Объяснение блокчейна, цифровой валюты, криптовалюты и биткоина

Термины блокчейн, криптовалюта и биткоин часто смешиваются вместе с цифровой валютой, иногда их ошибочно используют как взаимозаменяемые. Так что давайте немного с ними разберёмся.

Блокчейн. Это цифровой реестр, содержащий данные, транзакции, документы и информацию. Реестр блокчейна дублируется и распространяется, к нему может получить доступ вся сеть компьютеров в системе блокчейна.

Каждый раз, когда один из участников децентрализованной сети блокчейна («узел») завершает дополнительную транзакцию, она маркируется временем, регистрируется и добавляется в цифровой реестр (блок) этого пользователя. Все транзакции распределяются между узлами сети.

Цифровая валюта. Это любое платежное средство, существующее в чисто электронной форме. Цифровые деньги не являются физически осязаемыми, а учитываются и передаются с помощью онлайн-систем. В некоторых случаях, их можно конвертировать в физические наличные с помощью банков или банкоматов.

Криптовалюта. Это, как правило, децентрализованные цифровые деньги, предназначенные для использования в интернете. Криптовалюта позволяет переводить средства онлайн без необходимости участия посредников, таких как банки или платежные системы. 

Bitcoin. Это первые и самые популярные цифровые деньги, которые позволяют осуществлять безопасные одноранговые транзакции в интернете. Bitcoin был представлен анонимным лицом под псевдонимом Сатоши Накамото.

Ключевые особенности технологии

Технология блокчейн построена на основе уникальных характеристик, которые отличают её от традиционных баз данных.

Децентрализация. Сеть децентрализована, то есть у неё нет управляющего органа или одного человека, который следит за фреймворком. Вместо этого блокчейн поддерживается группой узлов.

Неизменность. Блокчейн работает через сеть узлов. У каждого узла в системе есть копия цифрового реестра. Чтобы добавить транзакцию, каждый узел должен проверить её действительность. Если большинство считает её таковой, то она добавляется в реестр. Любые проверенные записи являются окончательными и не могут быть изменены постфактум.  

Распределённые реестры. Это, по сути, общие базы данных, которые ведут учет всех транзакций. Реестр реплицируется и хранится на нескольких узлах, создавая механизм консенсуса, который обеспечивает согласие о состоянии реестра.

Защищённость. Ни один узел не может изменять какие-либо свойства, характеристики или записи блокчейна в своих интересах. Помимо этого, каждая часть информации хэшируется с помощью криптографии. Все блоки в реестре имеют свой собственный уникальный хэш, а также содержат хэш предыдущего блока.

Как работает блокчейн?

Блокчейн использует многоступенчатый процесс, включающий следующие следующие шаги:

1. Инициирование: транзакция начинается тогда, когда пользователь хочет отправить данные или активы со своего адреса на другой. Запрос обычно делается через кошелек, который представляет собой ПО позволяющее пользователям взаимодействовать с блокчейном.

1. Проверка: после инициирования, узлы сети проверяют достаточно ли у отправителя активов для завершения транзакции и соответствует ли транзакция правилам блокчейна.

2. Консенсус: в децентрализованной сети транзакции проходят через механизм консенсуса. Сетевые узлы коллективно соглашаются, что транзакция является законной. Различные блокчейны используют разные модели консенсуса, такие как: Proof of Work (используется Bitcoin) или Proof of Stake (используется Ethereum 2.0). 

3. Создание блока: после проверки транзакции создается неизменная запись (блок). При этом, каждый блок связан с предыдущим, что обеспечивает прозрачность и безопасность.

4. Подтверждение: после того, как блок будет добавлен, транзакция считается подтвержденной. Количество подтверждений варьируется в зависимости от блокчейна. Обычно чем больше подтверждений, тем выше безопасность.

5. Завершение: после подтверждения контрагент получает доступ к активам или данным, а транзакция становится частью постоянной истории блокчейна. 

Типы блокчейна

Существует несколько основных типов сетей блокчейна: консорциумные, гибридные, частные и публичные. 

Публичные платформы. Чтобы считаться публичным, блокчейн должен быть открытым и доступным для всех. Это означает что любой может использовать свой компьютер, чтобы стать узлом сети. Однако чем больше узлов, тем больше времени требуется для проверки транзакции. Опять же, раз платформа публичная к ней может присоединиться хакер чтобы захватить сеть. Правда такого ещё ни разу не случалось, но говоря о кибератаках, скорее стоит задуматься не об «если» а «когда».

Частные платформы. Обычно управляется одним субъектом, контролирующим контрагентов которые могут присоединиться к сети. На практике небольшой бизнес вполне может запустить частный блокчейн. Однако возникает вопрос: можно ли доверять такой сети из-за высокого уровня контроля и централизованных узлов? Более того, если несколько узлов выйдет из строя, вся платформа может оказаться под угрозой из-за нехватки контрагентов для подтверждения транзакции. 

Гибридные платформы. Полуприватные или гибридные блокчейны объединяют ключевые элементы частных и публичных платформ, что обеспечивает гибкость, за счет скрытия выбранных данных. Однако из-за этого ей не хватает полной прозрачности. Помимо этого, из-за того что гибридная экосистема является все-таки закрытой, она не имеет стимулов для участия в сети. 

Консорциумные платформы. Консорциумная сеть представляет собой тип гибридного блокчейна но с несколькими организациями, отвечающими за её полузакрытую систему. Это дает сети большую степень децентрализации. Имеет те же недостатки что и гибридная сеть: недостаточная прозрачность и уязвимость в случае компрометации нескольких узлов

Ведущие блокчейн-платформы

Платформа блокчейна — это система, которая позволяет разрабатывать различные решения. На сегодня их доступно огромное множество, однако есть и наиболее популярные системы.

Ethereum

Это децентрализованный блокчейн с открытым исходным кодом, произвел революцию в криптопространстве, внедрив смарт-контракты и став первым блокчейном второго поколения.

Hyperledger Fabric

Предоставляет модульную структуру для создания частных, не требующих разрешения, блокчейнов, адаптированных под конкретные бизнес-потребности.

OpenChain

Предназначена для организаций, которые хотят управлять и сохранять цифровые активы.

Блокчейн и смарт-контракты 

Смарт-контракт — это соглашение между двумя людьми или организациями в форме компьютерного кода, запрограммированного на автоматическое выполнение. Сама идея была предложена ещё Ником Сабо, которого можно назвать пионером в компьютерной науке, в 1990-х.

Работа смарт-контракта похожа на другие транзакции в блокчейне со схожими преимуществами: независимость, надёжность, безопасность, экономия, точность и устойчивость. Простыми словами, смарт-контракт —  алгоритм, позволяющий обмениваться активами без посредников при выполнении чётко определенных условий.

Блокчейн в финансовом секторе 

Блокчейн позволяет исключить посредников в финансовых транзакциях, сократить издержки и оптимизировать многие процессы. Например, с его помощью банки могут ускорить сверку документов при факторинге. Также он позволяет банкам получить доступ к общей базе данных мошенников и предотвратить отмывание денег.

К примеру блокчейн-платформа Сбера, крупнейшего банка в России, дает возможность всем участникам выпускать уникальные токены, а также инициировать смарт-контракты. Благодаря совместимости с Ethereum проекты и смарт-контракты можно переносить между платформой банка и другими открытыми сетями, а интеграции с ИС Сбера — вести расчет в рублях.

Блокчейн в управлении цепочкой поставок

Можно сказать что сегодняшняя цепочка поставок скрипит от сложности, так как из линейной и последовательной, от сырья до готовой продукции, она превратилась в многоуровневую экосистему поставщиков, партнеров и клиентов. На сегодняшний день, цепочка является многорегиональной, многогеографической, и всё более многоотраслевой. 

Abu Dhabi National Oil Company (ADNOC), государственная нефтяная компания ОАЭ, которая добывает около 3 миллионов баррелей нефти в день, заключила партнерское соглашение с IBM. Вместе они успешно запустили пилотную программу цепочки поставок на основе блокчейна, помогающую отслеживать движение сырья от скважин до клиентов и регистрировать транзакции на каждом этапе пути.

Хотя программа всё ещё находится в зачаточном состоянии, ADNOC стремится расширить свою сеть, включив в неё клиентов и инвесторов, что позволит повысить прозрачность бизнес-процессов. Внедрение технологии в систему управления цепочками поставок упростило процесс отчетности об объеме добытой нефти, а также сократило сроки и стоимость поставок.

Блокчейн в здравоохранении 

Одной из основных причин, по которой поставщики медицинских услуг обращаются к технологии блокчейн, является безопасность. Всё большее число организаций в сфере здравоохранения управляют медицинскими записями с помощью цифровых решений для повышения эффективности, качества и прозрачности системы.

Блокчейн-платформы в сфере здравоохранения можно адаптировать под разные задачи: 

• управление данными пациентов — предоставляет полное право собственности на медкарты;

• клиническое заключение — проверка, координация и поддержание последовательного соблюдения утвержденных протоколов клинических испытаний;

• рассмотрение претензий — обеспечивает четкую и прозрачную коммуникацию по выставлению счетов пациентам с помощью смарт-контрактов;

• цепочка поставок лекарств — позволяет проверить происхождение и историю производства лекарства, что способствует выявлению контрафакта.

Заключение 

Блокчейн называют «машиной правды». Хотя он устраняет многие проблемы, такие как пиратство и мошенничество, он не является окончательным решением в обеспечении цифровой безопасности. В конечном счёте, технология настолько же благородна, насколько люди, её использующие, и настолько же надёжна, насколько надёжны данные, которые они в неё добавляют.