Криптовалюты или «цифровые деньги» − не просто реализация математической теории абсолютного шифрования или средство платежа, но и модный тренд среди желающих получать быстрый доход там, где мало кто понимает, откуда берутся деньги.
В этой статье мы расскажем о том, что такое блокчейн – основа криптовалютного мира, без которого не было бы биржевых криптофьючерсов, криптобирж и котировок BTC/USD в торговых терминалах.
Прежде чем рассматривать основы блокчейна, следует сказать о самом распространенном стереотипе – будто бы данная технология используется исключительно в криптовалютах. Миф создан СМИ и Интернетом, но в реале это далеко не так: принципы децентрализованного хранилища применимы везде, где нужно обеспечить высокую конфиденциальность и защиту от несанкционированного доступа, например, в больницах.
Причины возникновения
Посредники присутствуют в любой сфере человеческой деятельности, особенно много их в законодательных и финансовых процессах: банки гарантируют правильность исполнения денежных операций, нотариусы и государственные органы подтверждают оригиналы и копии различных документов, фискальные органы следят, чтобы ничего не утаили от налогов.
Безусловно, посредники нужны, но как показала многовековая практика, они не могут (или не хотят!) обеспечивать 100%-ную надежность и доверие. Все мы знаем случаи подделки документов, данных реестров и банковских счетов. Чтобы максимально исключить влияние человеческого фактора была создана технология блокчейн, в которой нет механизма посредников, и теперь (надеемся!) можно быть уверенным в неизменности хранящихся данных.
Так как центральный платежный центр отсутствует, понадобилась новая «схема доверия» между отправителем и получателем, которая в криптомире работает по принципу круговой поруки (routine escrow mechanisms): подтверждение платежа делается узлами сети по уникальным блокам и ключам.
Криптографические ключи
Это основа новой сети: с их помощью можно в режиме реального времени проверяется достоверность информации, добавляемой или хранящейся в базе данных. С математической точки зрения, для чайников, они представляют собой большие числа и рассчитываются по алгоритму хеш-функции.
Для каждого набора данных существует одна уникальная хеш-функция, имеющая следующие особенности:
- Даже при наличии ключа, невозможно получить первоначальные данные – именно так сохраняется полная конфиденциальность;
- Любое изменение данных приводит к появлению нового ключа (хеша).
Таким образом, имея только уникальный ключ, мы уже можем использовать его для подтверждения проведения различных операций с базой блокчейн (и не только финансовых!). Проверить подлинность очень просто – достаточно взять исходные данные и снова вычислить хеш-функцию.
Как устроена сеть блокчейн
Каждый узел имеет полный набор прав и содержит (в первоначальной редакции) полную историю транзакций с момента записи сети. В случае криптовалют текущая база данных занимает огромный объем на жестком диске и постоянно увеличивается. Для проведения платежей достаточно информации последних 3-4 месяцев, но будем считать, что на узле (кошельке) хранится полная копия.
Узлы (для Биткоин требуется не менее 6), подтверждающие подлинность новой операции, выбираются случайным образом, после чего они передаются в блоки, имеющие свои уникальные хеш-ключи, поиском которых, собственно, и занимаются майнеры. Если с криптотранзакцией все в порядке, то ее данные записываются в общую базу, которая синхронизируется между всеми узлами, после чего изменить информацию невозможно.
С точки зрения базовых принципов блокчейна, транзакция (операция) считается подлинной только после того, как она уже добавлена в блок, и этот процесс проверки требует времени. Да, можно использовать платежи с неполным подтверждением, но в этом случае сеть не может гарантировать отсутствие искажений или подмены данных.
Из чего состоит блок
Теперь подробнее о структуре «блока» или, как уже говорилось выше, комплекте отдельных записей − денежных переводов, изменение данных реестров, покупке/продаже товаров и т.д. Основными элементами блока являются заголовок и предыдущий хеш-ключ. Именно с его помощью обеспечивается защита от взлома и подделок.
Каждый новый блок обязательно содержит хеш предыдущего и для того чтобы изменить его данные, нужно получить доступ ко всем его «предкам» в блокчейн. Чем больше операций, тем длиннее «цепочка ключей», зато их можно посмотреть в открытом доступе, и любой пользователь сети может сам убедиться в отсутствии пропусков, повторов и прочих несоответствий.
Простыми словами технологию блокчейн можно представить как набор молекул ДНК – каждая из них содержит полный набор генетических данных. Подобно живым организмам, для любого изменения (мутация или направленное добавление новых элементов) требуется все больше усилий, так как с каждым изменением пропорционально растет сложность сети (организма).
А может, взлом все-таки возможен?
Теория − это хорошо, но давайте посмотрим, как работает сеть при попытках подделки цепочки блоков и данных, содержащихся в них. Действительно все ли так надежно, как утверждают сторонники криптотехнологий. Сначала попробуем изменить блок:
Даже на первый взгляд подделка явно видна – в блоке №253 не будет ключа «нашего» блока и дальнейшее подтверждение будет сразу остановлено. Читатель может возразить: ведь можно изменить всю предыдущую цепочку и обман не будет выявлен. Да, в теории это можно сделать, но здесь в качестве гарантии начинает работать масштаб сети. Чем она активнее, тем длиннее цепочки блоков, особенно, когда речь идет о криптовалютах. Новые данные постоянно добавляются и злоумышленник физически не успевает заменить все блоки.
Проблема возможной подмены всех или большей части блоков, не имеет решения в криптовалюте, например, такой как Биткоин, где алгоритм не предусматривает эмиссию всех монет сразу и они должны постепенно добавляться в оборот с помощью майнинга. Для этого нужно, чтобы один или несколько пулов начали контролировать более половины мощности сети – эта схема известна как «атака 51%». Появляется возможность пускать в оборот блоки без полного подтверждения, и чтобы исключить подобные ситуации существуют жесткие ограничения для подобных валют.
Редактируем базу данных
Хорошо если мы не в состоянии за приемлемое время подделать все блоки давайте пойдем другим путем и внесем новую информацию в уже имеющийся, обычно последний из них. И снова Blockchain не дает это сделать при помощи все тех же ключей:
Как только данные блока изменились, запускается процесс пересчета текущего хеша. А ведь на следующих блоках хранятся правильные данные, система опять сразу увидит подделку. Дополнительно для безопасности могут использоваться:
- Связывание записей в дополнительные цепочки с таблицей ссылок на все предыдущие (источники);
- Правила, определенные обеими сторонами сделки, при выполнении которых, она считается правильной, для чего нужен смарт-контракт, как например, в E
Подведем итог. Сегодня вопрос «что такое блокчейн?» уже не выглядит странным – этот механизм уже стал неотъемлемой частью нового цифрового мира. Парламент ЕС уже провел пробное голосование с помощью блокчейна и рассматривает аналогичный проект организации выборов в государственные органы. Биржевые и банковские операции, юридическая и законодательная деятельность, даже контроль соблюдения авторских прав – все больше примеров успешного использования криптотехнологий, так что нам придется научиться всем этим пользоваться.
