Блокчейн: что это такое и как его используют 

Блокчейн — явление, которое появилось в 2008 году. И за эти годы блокчейн успел совершить революцию в Интернет-пространстве за счет того, что его технологии используются в сфере криптовалют.

Если первоначально Биткоин считался забавой гиков, то сегодня в медиа обсуждают, насколько инвестиционно привлекательна эта криптовалюта, и когда BTC заменит традиционные фиатные деньги. 

Блокчейн впервые представлен как идея от имени пользователя, который подписывался псевдонимом Сатоши Накамото. Статья с описанием принципа работы новой системы была опубликована на форуме криптоэнтузиастов в 2008 году. Кто этот человек или группа людей, неизвестно, хотя каноническое фото образа этого персонажа регулярно в Интернете. 

Из чего состоит блокчейн

Суть и политика блокчейна заложена в самом термине. Если дословно перевести слово с английского языка, то получится «цепочка блоков». Блоки в этом контексте — это данные о транзакциях и сделках. Достоверность сведений подтверждают сами участники сети. На каждом компьютере-участнике содержится копия блокчейна. А каждый последующий блок содержит информацию о всех предыдущих. Таким образом, чтобы внести изменения в систему, придется получить доступ ко всем компьютерам сети сразу (или как минимум, к 51%). С учётом, что в систему уже включены тысячи устройств, взломать её пока что не удалось никому. 

Как работает блокчейн

Блокчейн фиксирует все транзакции, которые совершаются в системе. Данные о переводах вносятся в сеть компьютеров, физически расположенных в разных частях планеты. Эти компьютеры называются нодами. Каждый раз, когда совершается любая транзакция, данные о ней передаются в сеть. А каждая нода проверяет её подлинность. Если транзакция не вызывает подозрений (а выясняется это самими же пользователями), то она добавляется в блок к другим, совершенным ранее. Блоки вместе формируют блокчейн.

Каждая транзакция должна быть одновременно прозрачной, чтобы её было легко проверить, но в то же время защищенной от взлома. Поэтому данные о ней шифруются с помощью криптографических методов в набор символов. Эта запись имеет четко фиксированную длину. Поэтому число блоков ограничено. Например, в сети Биткоин 21 000 000 блоков. Из них в 2024 добыто почти 20 миллионов, то есть, около 93%. По подсчетам экспертов, последний блок Биткоина добудут к 2140 году. 

Добыть двум разным участникам одинаковые блоки невозможно. И один принцип составляет основу блокчейна: любое изменение данных в записи приводит к смене всего блока. То есть, нельзя что-то изменить в системе «задним числом». Каждый блок содержит информацию о всех предыдущих. А это значит, что для его изменения нужно проникнуть в ноды всех участников сети, что сделать невозможно. В этом суть децентрализованного блокчейна: нет руководителей или администраторов, устройства участников размещены в разных локациях, никто не контролирует сеть или влияет на транзакции. 

Кто создает новые блоки 

Для того, чтобы блокчейн существовал и развивался, должны создаваться новые блоки и проверяться старые транзакции. При этом единого сервера в блокчейне не существует, и все участники системы по определению должны не доверять друг другу и перепроверять данные от других пользователей. Проверкой блоков и добычей новых занимаются майнеры. Майнеры добывают цифровую валюту (например, Биткоин). Чтобы это сделать, нужно разгадать криптографическую задачу. 

Ради шутки один из пользователей сделал расчеты для добычи Биткоина вручную: записал видео, где формулы подписывались вручную. Но большинство используют алгоритмы и программы. Изначально майнингом занимались на обычных компьютерах. Но постепенно этот процесс начал требовать всё больше вычислительных мощностей для более быстрых расчетов. Сначала майнеры использовали для добычи цифровой валюты видеокарты, теперь же успешно майнить можно на специальных ASIC-устройствах. ASIC настроен выполнять лишь один вид расчетов, но делает это быстро и эффективно.  

Главной задачей при обдумывании самой идеи блокчейна было создание таких условий работы сети, чтобы соблюдать их участникам было выгоднее, чем нарушать. Это была непростая задача. В итоге, чтобы транзакция была действительной, должен быть достигнут консенсус между всеми майнерами сети. 

Так как в блокчейне нет единого центра управления, то существуют три базовых и наиболее популярных алгоритма консенсуса. 

К алгоритмам консенсуса относят: 

Proof of Work — алгоритм доказательства работы. Для проверки и записи транзакции необходимо решить или просчитать задачу для каждого блока. На базе этого алгоритма создана сеть Биткоин. Добываются новые блоки сети BTC посредством вычислительным мощностей. Эту систему почти невозможно взломать, но с каждым годом добыча нового блока требует всё больше затрат. Если в 2010 году для добычи Биткоина было достаточно стационарного компьютера, то в 2024 году целые майнинговые фермы, оснащенные профессиональными вычислительными машинами, пытаются добыть цифровую монету. Фото майнинговых ферм поражают воображение своими масштабами — сотни и тысячи ASIC-майнеров установлены в специальных помещениях и работают над разгадыванием очередного блока.

Proof of Stake. О нём массовые пользователи узнали, когда вторая по популярности в мире криптовалюта Ethereum совершила перевод на этот алгоритм. Суть этого алгоритма заключается в том, что новый блок будет создан не тем, кто имеет мощное оборудование, а тем, у кого уже есть баланс монет. Новые монеты Erhereum добывать сейчас нельзя, а его майнерами считаются те пользователи, у которых больше всего активов.

Proof of Authority основан на принципе доказательства личности. Участники не создают монеты, а получают больше полномочий в зависимости от роли в проекте. А блоки проверяются заранее оговоренными участниками.  Этот алгоритм — популярный метод для создания корпоративных решений, например, в логистике или отслеживании цепочек поставок.   

Что такое блокчейн-платформа 

Блокчейн-платформа — это хранилище информации, где есть данные обо всех выполненных транзакциях. Данные эти имеют форму блоков, в каждом из которых включена информация о всех предыдущих. Блокчейн-платформы используются не только в криптоиндустрии, но и, например, для отслеживания статусов заказов, передачи договоров, финансовых переводов и т.д. 

Блокчейн-платформа в идеале должна работать на основе трех условий: децентрализация, масштабируемость, надежность. Создатели платформ гарантируют выполнение минимум двух из трех условий. А вот все условия работы блокчейн-платформы в одном проекте выполняются крайне редко. 

На каких языках программирования пишут блокчейн 

Для «классического» блокчейн-проекта оптимально подойдут языки низкого уровня. К таким относятся C++, Rust, Go. Эти языки позволяют разрабатывать высоконагруженные системы за счет эффективного использования вычислительной техники. 

Универсальные языки программирования (Java, C#, Kotlin) также подойдут для создания новой сети или разработки отдельного приложения для ранее созданной платформы. Компании постоянно совершенствую процессы блокчейна, и презентуют новые шаблоны цепочки блоков. Например, в 2015 году американский программист российского происхождения Виталик Бутерин представил новую технологию собственной разработки Ethereum. Сейчас это вторая по популярности криптовалюта в мире.  

Открытый и закрытый, или каким бывает блокчейн

Эксперты классифицируют блокчейны по степени открытости. Главные критерии классификации — это возможности новым участникам присоединиться к сети и степень децентрализации управления. Таким образом, можно сделать вывод, что блокчейн бывает частный, публичный, а также принадлежать к переходным форматам. 

Какие форматы блокчейна существуют: 

• К публичным блокчейнам относятся, например, криптовалюты: Bitcoin, Ethereum, Cardano и другие. Это децентрализованные системы, участниками которых становится каждый пользователь, обладающий необходимыми вычислительными мощностями. Все пользователи изначально обладают равными правами, но степень их участия зависит от количества вкладываемых ресурсов (например, вычислительных). Регулирование таких систем оговорено в установочных документах, «белых книгах».
• Закрытые, или частные блокчейны — собственность их создателей, такие системы строго контролируются. Сюда не может попасть рядовой пользователь, а роли всех участников строго прописаны и распределены. Администраторы тщательно следят за управлением сетью. Такие сети создаются компаниями или организациями для решения бизнес-задач в сфере логистики, контроля, финансов. Причем, несколько разных организаций могут создать единый блокчейн для коллективного управления процессами. 
• Также разработаны гибридные блокчейны: контроль над данными присутствует, но сам блокчейн прозрачен. Такие решения используются при транзакциях между компаниями. 

Блокчейн на благо бизнеса, или как компании используют новые технологии 

Использование технологии блокчейна не ограничивается сферой криптовалют. Например, IBM разрабатывает решения для корпоративных клиентов на основе блокчейна. Подобные технологии используются в Western Union. В России блокчейн уже используют М.Видео, Альфа-Банк, авиакомпания S7. Политика передовых компаний предусматривает развитие блокчейн-программ для выстраивания совместных процессов в области цифровых технологий с партнерами и клиентами: автоматизации расчетов при онлайн-продажах, заключении контрактов с поставщиками. 

С помощью частных блокчейн-проектов крупные компании оптимизируют и совершенствуют бизнес-процессы. Важное преимущество работы блокчейн-проектов —  децентрализованность: даже если выйдет из строя один компьютер или сервер, информация по-прежнему будет доступна другим участникам цепочки. 

Среди минусов эксперты называют тот факт, что в полной мере использовать технологии блокчейна удобно корпорациям, работающим с большим количеством контрагентов, подрядчиков, партнеров. Эффективно работать блокчейн-проект будет при цепочке из сотен и тысяч участников. В противном случае создание блокчейн платформ рискует стать избыточной статьей расходов. При этом нет таких сфер, где нельзя было бы внедрить технологии блокчейн. 

Блокчейн помогает решать бизнес-задачи и оптимизировать процессы в различных сферах жизни. Например, с помощью блокчейна  отслеживается происхождение товара, начиная от производителя сырья и заканчивая размещением на полках. 

С помощью блокчейна финансовые транзакции становятся понятными, а следовательно, безопасными. Компьютерные программы смарт-контракты уже используются при оформлении кредитов, выявлении мошеннических схем в сфере финансов. Банки внедряют блокчейн-проекты в дополнение к традиционным фиатным инструментам. С 1 апреля 2023 в России тестируется использование цифрового рубля. Цифровой рубль — цифровая валюта на базе блокчейн-технологии, которую выпускает ЦБ России. 

В то же время внедрение блокчейна в бизнес-процессы несет ряд рисков как на этапе разработки, так и при обмене информацией. В первую очередь эти риски касаются безопасности систем и их устойчивости к атакам хакеров. 

Где подвох, или о минусах блокчейна 

Эксперты называют следующие минусы блокчейна: 

• Технические требования. Один из актуальных недостатков блокчейна — высокие требования к техническому оснащению: серверы и компьютеры без большой вычислительной мощности не справятся со своими задачами. И как следствие, чем больше вычислительных мощностей требуется, тем больше становится и расход электроэнергии. Исследователи подсчитали, что майнеры тратят на добычу Биткоин количество электроэнергии, сопоставимое с потреблением Аргентины. Журнал Nature Communication опубликовал в 2021 году статью с неблагоприятным прогнозом в отношении парникового эффекта от майнинговых ферм Китая, чем вызвали протесты со стороны эко-активистов. 
• Риск взлома. Для ряда блокчейнов риск взлома является потенциальной угрозой. Если некая группа злоумышленников возьмет под контроль половину и более узлов сети, то процесс подтверждения блоков будет взят под их контроль. То есть, новые владельцы сети смогут редактировать транзакции и запись их истории. 
• Потеря доступа. Риск безвозвратной потери доступа к сети может стать кошмарным сном для владельцев блокчейн-активов. Если доступ к счетам в традиционном банке можно восстановить, в худшем случае потратив время и нервные клетки, то приватные ключи от хранилища теряются лишь раз. Восстановить их просто невозможно. 

Классический пример потерянных богатств — история Джеймса Хауэллса. Житель Уэльса случайно выкинул жесткий диск с 8000 Биткоинов. Сейчас этот диск называют настоящим кладом, а Джеймс ради поиска сокровища планирует перебрать весь мусор с местной свалки за последние 10 лет, ведь восстановленные Биткоины позволят с лихвой окупить все затраты. Медиа регулярно отчитываются о новых способах оптимизировать поиски.