Технология блокчейн

Опубликовано в рубрике Блокчейн, Теория о криптовалютеОт rumiОпубликовано 04.08.2019
Блокчейн – самый важный регистр, выполняющий роль центральной нервной системы биткоина, – стал фирменным изобретением Накамото.

Хотя это технический компонент, он отражает важные аспекты психологии денег и социума – в частности, какими должны быть правила, побуждающие отдельных людей действовать в интересах сообщества.

Установлено, что одно из ключевых преимуществ криптовалют состоит в их децентрализованном характере. Что это означает? В первую очередь то, что в их основе лежит доступный каждому совершенно открытый журнал.

До настоящего времени денежные системы строились на централизованных закрытых регистрах, ведением которых в масштабах всей экономики занимались либо коммерческие, либо центральные банки.

Это обеспечивало эффективность функционирования системы и защищенность ее участников, которым не оставалось ничего другого, как доверять данным о принадлежащих им средствах и их взаимной задолженности. Однако главная проблема централизованной денежной системы заключалась в том, что она предоставляла своему центральному органу слишком большие полномочия и обеспечивала слишком высокую прибыль от услуг по ведению централизованного журнала.

Стояла задача найти компромиссное решение – создать достойную доверия децентрализованную систему, способную надежно хранить общественные вклады, не теряя при этом эффективности и не снижая уровень безопасности, которые обеспечивала централизованная система.

Чтобы добиться хотя бы некоторой децентрализации существующей системы, следует найти способ распределить совместную задачу ведения главного журнала среди членов сообщества или нескольких учреждений, объединенных в общую сеть, а также дать им стимул для выполнения этой работы. Кроме того, необходимо убедиться, что в процессе ведения совместного главного журнала никто из членов сообщества и ни одна организация не имеют возможности незаметно манипулировать записями и вносить какие-либо изменения. Наконец, следует внушить сообществу доверие к правилам, по которым они работают, или, по крайней мере, убедить людей в том, что система обеспечивает достаточно эффективную защиту от неприемлемого поведения.

Блокчейн биткоина представляет собой длинную цепочку блоков или групп транзакций, проводимых примерно в одно и то же время. Эта цепочка будет расти неограниченно долго – столько, сколько будет функционировать сама система. Такая хронологическая структура критически важна, поскольку гарантирует законность самых ранних транзакций. По идее, более поздние попытки пользователя перевести кому-нибудь эти биткоины повторно будут квалифицированы как незаконные. Создавая последовательность перечислений и получений биткоинов с зафиксированным временем каждой операции, доступную любому участнику биткоиновой экономики, система контролирует состояние счета каждого участника в любой момент, а также идентифицирует «прикрепленную» к каждому биткоину или его части информацию о том, когда он был создан, израсходован или получен. Если кто – то пользуется электронным кошельком, установленным на его смартфоне, чтобы купить, например, чашку кофе в кафе Coupa в Пало-Альто, то сеть получит информацию о запросе на перечисление 0,008 биткоина из его собственного электронного кошелька в электронный кошелек кафе. В этот момент транзакция считается «приостановленной операцией», ожидающей подтверждения. Но после того как майнеры завершат процедуры, необходимые для формирования нового блока транзакций, и включат его в блокчейн, транзакция Джеймса вместе с рядом других, совершенных в те же 10 минут, будет навсегда зафиксирована в главном журнале.

Для простоты мы сосредоточимся на механизме функционирования блокчейна как системы получения новых монет и подтверждения транзакций, хотя в мире криптовалют существует множество вариаций блокчейна.

Купленная Джеймсом чашка кофе представляет собой одну транзакцию. Системе приходится обрабатывать множество таких транзакций. Как мы уже говорили, блокчейн находится под управлением базового программного протокола биткоина[1]. Каждый пользователь биткоиновой сети, начиная с Накамото, так или иначе загружал набор программных инструкций, которые сообщают компьютеру или смартфону правила взаимодействия с другими компьютерами в сети.

Блокчейн не может существовать на одном компьютере или сервере. он существует в распределенном виде в сообществе владельцев компьютеров, или сетевых узлов . Эти узлы представляют собой устройства с установленными на них электронными кошельками

На следующем этапе следовало: во-первых, создать механизм обнародования результатов записей каждого отдельного регистратора и поддерживать целостность одного главного журнала, в котором каждый согласится контролировать точность записей; во-вторых, создать систему стимулов тратить ресурсы на ведение журнала для достаточного числа индивидуумов или организаций. Биткоин успешно справился с обеими задачами.

Для простоты мы сосредоточимся на механизме функционирования блокчейна как системы получения новых монет и подтверждения транзакций, хотя в мире криптовалют существует множество вариаций блокчейна.

Купленная Джеймсом чашка кофе представляет собой одну транзакцию. Системе приходится обрабатывать множество таких транзакций. Как мы уже говорили, блокчейн находится под управлением базового программного протокола биткоина. Каждый пользователь биткоиновой сети, начиная с Накамото, так или иначе загружал набор программных инструкций, которые сообщают компьютеру или смартфону правила взаимодействия с другими компьютерами в сети.

Блокчейн не может существовать на одном компьютере или сервере,

он существует в распределенном виде в сообществе владельцев компьютеров, или сетевых узлов .

Эти узлы представляют собой устройства с установленными на них электронными кошельками, то есть специальными программами, предоставляющими пользователям и компаниям пароли, с помощью которых можно инициировать платежи, изменяя остаток на биткоиновых счетах в той ограниченной части блокчейна, к которой они приписаны.

Узлы также включают персональные компьютеры – или, в современном понимании, специализированные майнинговые центры, – с помощью которых майнеры формируют блокчейн и получают за это вознаграждение в виде новых биткоинов.

Работая совместно в заранее определенном порядке, эти сетевые узлы коллективно гарантируют, что содержание главного журнала легитимно и защищено от вмешательства разных мерзавцев.

Биткоин не может существовать без блокчейна. Фактически учет постоянно меняющихся приходов и расходов и представляет собой валюту.

Биткоины не существуют сами по себе, и вы не можете влезть в какое-нибудь электронное устройство и взять себе несколько монет.

Биткоины существуют постольку, поскольку придают ценность биткоин-адресу – уникальному мини-счету, через который пользователи (индивидуумы и компании) получают и отправляют валюту. Биткоины не существуют в форме документов или электронных файлов.

Баланс, который вы видите, зайдя в свой электронный кошелек, представляет собой вашу чистую покупательную способность, рассчитанную на основе входящих и исходящих транзакций.

Такая модель характерна для всего блокчейна и включает все дебетовые и кредитовые остатки и сальдо, ассоциированные с каждым уникальным биткоин-адресом.

Это существенное различие означает, что не существует никакого отдельного файла биткоина или документа, который можно скопировать или потерять. Ваши права на владение биткоинами определяются балансом биткоин-счета, который главный журнал идентифицирует как принадлежащий вам.

Вы можете утратить способность управлять этим счетом или передать его кому-нибудь другому – например, если потеряете пароль и не сможете войти в свой электронный кошелек, – но потерять свои биткоины в буквальном смысле вы не можете, поскольку они физически не существуют.

Еще одна критически важная черта постоянно удлиняющегося блокчейна подтвержденных транзакций – его общедоступность. Это отличает биткоин от закрытых электронных валютных систем (например, PayPal), в которых главный журнал строго конфиденциален. С помощью специального программного обеспечения – чаще всего бесплатной программы, разработанной и давшей ей свое имя компанией Blockchain из Лондона, – можно увидеть подробности любой когда-либо совершенной биткоиновой операции. Вы можете изменить (или потребовать изменить) те операции блокчейна, к которым имеете доступ через специальные пароли, но всегда и при любых обстоятельствах вы можете просмотреть любую операцию и любой биткоин-адрес.

Глядя на биткоин-адреса в блокчейне, мы не видим никаких деталей, позволяющих установить их собственников. Там присутствуют только последовательности букв и цифр, содержащие от 26 до 34 знаков. Каждый из этих адресов создавался во время совершения какой-либо транзакции в прошлом и представляет собой то, что криптографы называют открытым ключом . Будучи владельцем такого ключа, вы можете свободно сообщать его посторонним людям и предлагать переводить на него биткоины. Однако только вы можете снимать с него деньги через электронный кошелек . Делается это так: нужно открыть приложение для смартфонов, привязанное к вашему электронному кошельку, и воспользоваться встроенным в него сканером QR-кодов для введения электронного адреса продавца в строку «Кому» операционного окна. Затем следует ввести сумму, которую вы хотите перевести, и нажать кнопку «Отправить». Тем самым вы даете программе поручение найти соответствующую сумму в биткоинах по любому из ваших ранее созданных адресов и отправить ее торговцу. Выполняя это задание, программа кошелька использует встроенный код, известный как закрытый (или личный) ключ . Каждый такой ключ привязан только к одному уникальному биткоин-адресу.

Путем сложной математической комбинации открытого и закрытого ключей – или, говоря языком криптографов, подписания открытого ключа закрытым – передается информация, которая в данном случае включает инструкцию о переводе некоторого количества биткоинов с одного биткоин-адреса на другой.

Система шифрования с открытым ключом широко используется в интернете и финансовых приложениях, включая онлайн-банкинг и электронную почту. Она позволяет людям обмениваться определенными сведениями, не предоставляя посторонним доступа ко всей приватной информации, и напоминает систему интернет-доступа к вашему банковскому счету, когда строго секретный пароль комбинируется с несекретным именем пользователя.

Важная особенность этой системы заключается в том, что при нынешнем уровне компьютерных технологий практически невозможно подобрать личный ключ путем обратных математических вычислений на основе открытого ключа.

Но это не означает, что посторонние не могут похитить личный ключ, если получат доступ к вашему компьютеру или смартфону, на котором установлен электронный кошелек. Поэтому проблема обеспечения безопасности электронных кошельков и биткоиновых накоплений стоит очень остро и для физических лиц, и для компаний. Примером того, что может произойти, если не уделять достаточно внимания вопросам безопасности, служит судьба биткоиновой биржи Mt. Gox, по крайней мере, если верить версии ее топ-менеджеров о том, как они потеряли 650 тысяч биткоинов.

Возможность отследить всю цепочку транзакций помогает формировать доверие к денежной системе в обществе. Но эту особенность биткоиновой денежной системы уже ухитрились использовать правоохранительные органы, причем наиболее ярким примером таких действий стал арест биткоинов во время разгрома силами ФБР онлайновой биржи торговли наркотиками на сайте Silk Road.

В отличие от транзакций по кредитным картам, которые привязаны к имени конкретного человека и известны обслуживающему банку и всем, кто имеет доступ к операциям на его счете, биткоин-адрес никак не связан с конкретным человеком. По этой причине биткоин привлек внимание людей, которые проводят деликатные операции и стремятся предотвратить утечку информации. Ведь если они обнародуют информацию о том, какие именно счета принадлежат им, то любой желающий сможет проследить совершаемые по ним транзакции. Поскольку в качестве ключей используются буквенно-цифровые идентификаторы, а не имена, органам правопорядка не так-то прост

Иногда структура сети биткоин-адресов такова, что кошелек не может отправить требуемую сумму с помощью одной операции, поэтому отсылает большее количество биткоинов, чем было указано, одновременно возвращая сдачу из кошелька-адресата на исходный кошелек.

Для дополнительной защиты новые прогрессивные кошельки с системой мультиподписи запрашивают более чем один личный ключ, прежде чем перевести требуемую сумму. При этом личные ключи могут принадлежать разным физическим и юридическим лицам. Однако описанный выше механизм перевода остается примерно таким же.

В данном контексте «невозможно» означает, что современному компьютеру потребуются сотни лет, чтобы подобрать личный ключ, применив грубую силу, то есть методом проб и ошибок. Однако следует отметить, что если квантовые вычисления будут успешно внедрены, то необходимое для этого время резко сократится. Тогда представители банковской отрасли и отрасли информационных технологий будут вынуждены предложить альтернативу системе шифрования с открытым кодом.

Зачем майнинг биткоину?

Майнинг – это главный механизм подтверждения транзакций и генерации новых монет биткоина. Майнер (участник сети криптовалюты) устанавливает на своем вычислительном устройстве (в самом начале – на обычном персональном компьютере) программу-клиент и подключается к сети биткоина.

Цель майнера – создание нового блока, за который система выплатит ему вознаграждение. Новый блок – это виртуальный контейнер данных о текущих транзакциях и предыдущих блоках. Создание блока – это вычислительная операция по поиску определенного числа (хеша), заданного системой биткоина.

В сети биткоина действует несколько автоматических механизмов, и один из них – регулирование сложности расчета хеша. Через каждые 2016 новых блоков система пересчитывает эту сложность и устанавливает целевое значение таким, чтобы компьютеры сети вычисляли хеш приблизительно за 10 минут.

Другой автоматический механизм – это величина вознаграждения майнеру: через каждые 210 000 блоков эта награда уменьшается системой в два раза. Изначально было 50, в 2012 году стало 25, в 2016 году – 12,5 биткоина.