Принцип работы блокчейна

С проведением новых транзакций блоки выстраиваются в цепочку. При создании нового блока требуется считывание сведений с прежних элементов цепи. Информация в blockchain постоянно накапливается и создаёт единую систему данных, содержащую огромную базу сведений об уже проведенных транзакциях.

Работа блокчейна похожа на торрент-сети, которые функционируют по принципу равноправия (P2P). При скачивании файла из Интернета пользователь не использует центральный ПК или общую базу данных. Сведения качаются по частям от различных участников торрент-сети.

На таком же принципе построена и технология блокчейн, где операции между участниками проводятся без посредника. Это обеспечивается тем, что пользователи объединены одной цепочкой блоков.

Принцип действия рассмотрим на примере груши. Один человек передаёт фрукт другому. Они являются участниками перемещения груши. Если получатель не видел факта передачи, он всё равно найдёт грушу в кармане. Для проведения такой операции не нужен посредник — в ней участвует только два человека. Получатель фрукта вправе передать его другому человеку и так далее. Вещь может быть любой, но суть от этого не меняется.

Рисунок 2. Пример

Если груша изображена на картинке, ситуация усложняется. Получатель не знает, передавалась ли картинка другому человеку или она сохранена в памяти телефона, загружена в Интернет и скачана миллионами людей. При проведении цифровой транзакции возникают те же вопросы.

Чтобы избежать путаницы, создаётся журнал транзакций — сделок, которые касаются «цифровой» груши. Но такой документ должен кто-то заполнять и вести. Если это будет какой-то один человек или компания, она может вносить изменения в структуру, что является недопустимым. В такой ситуации требуется другое решение.

Выход из сложной ситуации — создание копии учётного журнала для хранения на каждом из ПК пользователей. Теперь все перемещения «груши» фиксируются в каждом из вариантов журнала. При таком подходе риск обмана минимален. Никто не сможет передать другому участнику эту же грушу, ведь транзакция будет разоблачена другими участниками. Чем больше людей участвует в сети, тем точнее проверки и тем надёжнее система.

Заданные правила актуальны для всех участников с первого дня работы учётного журнала. В последнем отражаются все операции, а доступ к информации открыт каждому желающему. Любой человек вправе подключиться к системе, стать одним из её узлов и обновлять их, получая вознаграждение от системы.

Выше кратко описан принцип работы блокчейна Биткоина. Это непрерывная цепь блоков, в которых имеется информация обо всех операциях. Копии и составляющие базы находятся на многих ПК. Синхронизация сведений происходит с учётом правил построения блокчейна. Как отмечалось, данные в блоках не шифруются и доступны для пользователей.

Блокчейн бывает трёх типов:

· Публичный — цепочка блоков, которая доступна другим пользователям. Этот тип цепи применяется в Биткоине. Любой из участников допускается к записи или прочтению информации.

· Сервисный — цепочка блоков доступна всем пользователям, но их количество ограничено.

· Приватный — цепочка, где доступ к чтению и записи ограничен. Здесь доступна установка приоритетных узлов. В таком блокчейне участвует ограниченная группа лиц, которые занимаются обработкой операций.

Блокчейн Bitcoin работает по такому алгоритму:

· Пользователь X переводит деньги пользователю Y.

· Сведения об операции передаются в сеть, объединяются в блоки. Каждый элемент имеет номер и хеш прошлого блока.

· Происходит рассылка блоков участникам криптовалютной сети, которые выполняют проверку.

· При отсутствии ошибок осуществляется запись блока каждым участником в свой блокчейн (базу данных).

· Блок добавляется к общей цепи, содержащей сведения о прошлых операциях.

· Пользователь Y получает деньги от пользователя X.

Рисунок 3. Пример работы блокчейна

Суть технологии блокчейна Биткоина

При формировании цепи важным моментом считается создание и закрытии блока. Каждый элемент цепи содержит ключ, который требует расшифровки. До этого закрытие блока не происходит. Майнеры, которые добывают виртуальные деньги, используют для этих целей процессоры, видеокарты, ASIC-чипы и другое оборудование. Последнее берёт на себя опцию вычислений для поиска хеша (подписи). После её подбора происходит закрытие блока.

Цепочка блокчейн распределена и поддерживается миллионами компьютеров по всей планете. Работу цепи обеспечивают майнеры и другие участники — узлы сети. В состав входят и полные узлы — участники, имеющие на своих ПК кошельки Биткоин с информацией обо всех транзакциях. Из-за повышения объёма занимаемой памяти количество полных узлов Биткоин снижается, что замедляет процесс обработки данных об операциях.

Рисунок 4. Формирование блока цепочки

Надёжность работы цепочки блокчейн обеспечивают специальные алгоритмы:

· Proof-of-Work.

· Proof-of-Stake.

В блокчейне Биткоина применяется первый вариант. Принцип его действия схож с процессами, которые происходят в офисе. Если сотрудник организации не выполнил поставленную работу, ему не выдадут заработную плату. Алгоритм PoW выполняет проверку расчётов, которые делаются при создании элементов цепи. Система признаёт блок в случае, если параметр его хеша ниже подписи, поиском которой занимались майнеры. Иными словами, правильность блока вычисляется по специальному шифру, а контроль работы возлагается на полные узлы.

На формирование блока в цепи блокчейн уходит 10 минут. За это время майнеры, участвующие в добыче криптовалюты, находят подпись, а проверка выполняется без задержек по времени. Недостаток алгоритма в том, что для обеспечения его функционирования требуются огромные мощности. Как результат, за проведение транзакций взимаются комиссии. Что касается Proof-of-Stake — это обновлённый алгоритм, но применяется он в блокчейне Эфириума.

Блокчейн Биткоина имеет ряд плюсов:

· Децентрализация. Участники сети имеют равные права и способны обмениваться сведениями непосредственно друг с другом, без участия посредников.

· Надёжность. Вероятность взлома злоумышленниками или замена информации в блоках исключена, что обусловлено применением шифрованных ключей.

· Прозрачность. Блоки цепочки блокчейн открыты для пользователей, а транзакции легко проверить.

· Универсальность. Блокчейн — уникальная технология, которая может пименяться не только в финансовой сфере, но и в других областях.

· Высокая скорость. Возможности блокчейн-технологии позволяют снизить время транзакций до одной минуты.

· Низкие комиссии. Благодаря отсутствию комиссионных платежей, транзакционные сборы минимальны.

Минусы блокчейна Биткоина:

· Невозвратность. Отменить операцию, если она проведена по ошибке, не получится.

· Риск атаки. Если 51 процентом цепи Биткоина будет владеть один пользователь, целостность сети нарушается.

· Масштабируемость. При текущем размере блока система обрабатывает до семи операций за 1 секунду. С ростом числа пользователей этого показателя становится мало.

· Неопределенность статуса. Многие страны никак не определяться с применением технологии, а вопрос регулирования криптовалюты открыт до сегодняшнего дня.