Блокчейн — это новый способ хранения данных. Вместо того, чтобы централизовать информацию и контроль над ней в одном месте (базе данных), блокчейны хранят ее по сети, где ни одна точка не имеет полномочий изменять записи — это называется децентрализацией.
Блокчейн записывает данные в блоках и надежно хранит эти данные, связывая эти блоки вместе с помощью криптографии — блокчейн-цепочки.
Сатоши Накамото — псевдоним человека или группы, стоящей за Биткоином — концептуализировал идею блокчейна в 2008 году.
Возможность создания децентрализованного реестра транзакций имела основополагающее значение для жизнеспособности Биткоина, новой одноранговой цифровой валюты.
Другими словами, задача заключалась в создании чисто цифровых денег, которые нельзя потратить дважды и которые не проходят через финансовое учреждение, а просто передаются от человека к человеку по распределенной сети.
Блокчейн был центральным элементом в решении Сатоши в сочетании с методом обеспечения того, чтобы в каждый новый блок добавлялись только действительные транзакционные данные.
Проблема доверия и агентства
Деньги использовались для облегчения торговли. Облегчение обмена товарами между двумя сторонами, которые не знали друг друга и не доверяли друг другу. По мере развития цивилизации и торговли стало общепризнанным, что единственным решением этой масштабной проблемы доверия является централизация власти в руках высшего арбитра.
Монархи, генералы, правительства или многонациональные институты имеют решающее слово и контролируют, что справедливо (закон), кто какими активами владеет и сколько эти активы стоят (Центральный банк).
Такое расположение было скорее практичным, чем оптимальным. Снова и снова мы убеждались, что доверять центральной власти — это не самый эффективный способ ведения дел. Примером служит финансовый кризис 2008 года. Это явление широко известно как проблема заказчика-агента.
Итак, как блокчейн может решить эту извечную проблему?
Все эти разговоры о правительствах и полномочиях, возможно, начинают звучать немного притянутыми за уши, поэтому давайте сделаем несколько шагов назад и сосредоточимся на главном вопросе о том, как блокчейны достигают доверия без полномочий.
Сначала мы разберем уникальные характеристики блокчейна — как структурируются данные. Затем опишем процесс достижения соглашения (консенсуса) о достоверности этих данных. Механизм консенсуса действительно является «секретным соусом» блокчейна, поскольку именно он позволяет устранить контролирующий орган.
Наконец, мы оценим ограничения блокчейнов и оценим, стоит ли технология всей этой шумихи.
Уникальные характеристики блокчейна
Каждый блок в блокчейне (за исключением блока генезиса или первого блока) содержит три вещи:
● подлежащие записи данные, представленные так называемым криптографическим хэшем;
● закодированное представление (или криптографический хэш) данных предыдущего блока;
● временная метка, указывающая, когда блок был добавлен в цепочку.
Давайте разберем эти три вещи на то, что они собой представляют.
Данные. Данные, записанные в блокчейне, могут варьироваться в зависимости от того, что использует технологию. Например, Биткоин использует блокчейн для записи данных о транзакциях.
Другие области применения включают управление данными цепочки поставок, медицинские данные и идентификационные записи. Это максимум возможностей в случае, если информация может быть оцифрована. Дело в том, что блокчейны могут надежно хранить множество различных типов данных.
Криптографические хэши. Криптографический хэш — это, по сути, закодированное (перемешанное) представление части информации. Он использует математическую функцию (jumbler) для генерации этого представления (jumble), связывающего значимую информацию с хэшем. Таким образом, если бы я изменил информацию, соответствующий хэш изменился бы, поскольку эти две вещи неразрывно связаны функцией хэша (перемешивания).
Вот упрощенный пример:
● Наши данные: Y=1,
● Мы применяем криптографическую хэш-функцию (чтобы все перемешать), это генерирует хэш Y1.
● Если бы я изменил исходные данные на Y = 2 и применил хэш-функцию, хэшированный вывод также изменился бы, дав нам Y2.
Важно отметить, что подтвердить, что Y2 является правильным выводом хэша просто, но почти невозможно определить, каким был ввод.
Хэширование — это способ, с помощью которого веб-сайты могут хранить ваши пароли, подтверждать их действительность при вводе, но не иметь возможности узнать, что это такое.
Пример упрощен для облегчения объяснения. Криптографические хэши кодируют данные, которые они представляют. Следовательно, единственной связью между данными и хэшем является математическая функция, которая генерирует хэш.
Временные метки
Запись времени, когда отдельный блок данных был добавлен в цепочку. Несмотря на простоту, отметка времени имеет решающее значение, предоставляя блокчейнам проверяемые и неизменяемые исторические ориентиры, делая цепь неразрывной.
Инновация технологии блокчейн заключается в том, что по своей конструкции блокчейны устойчивы к обратной модификации и могут надежно хранить данные без централизованного управления.
Процесс начинается с криптографической хэш-функции. Каждый блок имеет хэш-функцию для своих собственных данных и хэш-функцию для данных последнего блока.
Кодируя данные предыдущего блока в каждый новый блок, хэши создают цепочку, которую с ростом становится все труднее повредить.; чтобы подделать или изменить данные любого конкретного блока, вам также придется модифицировать все последующие блоки, чтобы сохранить цепочку действительной.
Если я изменю данные в определенном блоке, его соответствующий хэш изменится — как в нашем примере с собакой выше — и будет отличаться от всех записанных хэшей следующего блока. Таким образом, цепочка станет недействительной.
Однако из-за скорости современных компьютеров этой хэш-функции недостаточно для защиты блокчейна от подделки.
Компьютеры могут вычислять сотни тысяч хэш-функций в секунду и эффективно вычислять новые хэши для всех блоков в цепочке, чтобы снова сделать ее действительной. Таким образом, Сатоши необходимо было создать механизм консенсуса заимствованный из предыдущих попыток создания цифровых наличных, который был бы невосприимчив к атаке грубой силой. Читайте об этом в нашей следующей статье об основах криптовалют.