Основы блокчейн-технологий: полный гид от принципов до применения

Почему важно понимать блокчейн?

За эти годы все больше людей проявляют интерес к блокчейну, но так и не могут полностью понять, что это такое, что он умеет и как в него участвовать. Технология блокчейн меняет такие области, как финансы, цепочки поставок, медицина и другие, поэтому понимание её базовой логики крайне важно для того, чтобы быть в курсе будущих трендов.

Основная суть технологии блокчейн

Проще говоря, блокчейн — это как книга учёта, которую ведут и хранят многие участники. В отличие от традиционной книги, контролируемой одним учреждением, блокчейн позволяет любому участнику по всему миру (обычно называемому “майнер” или “узел”) совместно поддерживать эту книгу.

Значение названия

Название “блокчейн” отражает его структурные особенности. Каждая транзакция записывается в блок, похожий на страницу книги. Когда блок заполняется, создаётся новый блок. Эти блоки связаны друг с другом по времени с помощью криптографических методов, образуя цепочку — блокчейн.

Преимущества децентрализации

Многопользовательское ведение учёта означает, что система не пострадает из-за сбоя или потери данных на каком-либо узле. Даже если один майнер перестанет работать, тысячи других узлов по всему миру продолжают записывать и проверять транзакции. Это и есть децентрализованная природа блокчейна, а также его самое главное нововведение.

Структура и компоненты технологии блокчейн

Каждый блокчейн состоит из бесчисленных блоков, и один блок обычно содержит три ключевых элемента:

Данные

Данные внутри блока зависят от назначения. Например, в биткоине каждый блок содержит информацию о транзакциях — кто кому перевёл сколько денег. Эти данные навсегда сохраняются внутри блока.

Уникальный хэш

Хэш — это как отпечаток пальца человека, уникальный и неповторимый. Он помогает быстро находить и идентифицировать конкретный блок. Более того, уникальность хэша позволяет обнаружить любые изменения в данных — даже малейшее изменение полностью изменит хэш.

Хэш предыдущего блока

Блоки связаны друг с другом через запись хэша предыдущего блока. Эта конструкция очень умная: если злоумышленник попытается изменить какой-либо блок, его хэш изменится, и цепочка всех последующих блоков станет недействительной. Для защиты от таких атак используется механизм доказательства работы (PoW), который делает изменение очень сложным и невыгодным.

Как работает технология блокчейн: пример реальной транзакции

Понимая компоненты, рассмотрим, как блокчейн работает в реальной транзакции. Предположим, что 小林 хочет перевести 1 биткоин 小郑:

Первый этап: инициирование транзакции

小林 вводит в кошелёк три данных: свой адрес (отправитель), адрес 小郑 (получатель), сумму перевода (1 BTC). Эта транзакция транслируется в сеть блокчейн и попадает в очередь на подтверждение.

Второй этап: проверка майнерами

Майнеры в сети получают транзакцию и проверяют два момента: во-первых, есть ли у 小林 в кошельке 1 биткоин; во-вторых, действительно ли 小林 отправил эту транзакцию (через цифровую подпись). После успешной проверки транзакция помещается в очередь на упаковку.

Третий этап: упаковка в блок

При механизме доказательства работы майнеры примерно каждые 10 минут собирают несколько проверенных транзакций и формируют из них новый блок.

Четвертый этап: консенсус всей сети

После создания блок транслируется всем узлам сети. Каждый узел проверяет: легальна ли транзакция внутри блока, правильно ли соединён хэш с предыдущим блоком. Когда более 51% узлов соглашаются, блок добавляется в цепочку, и транзакция считается завершённой.

Различные формы блокчейна

Технология блокчейн реализуется не только одним способом. В зависимости от участников и уровня доступа она делится на три типа:

Публичный блокчейн

Любой может присоединиться, транзакции прозрачны и открыты, практически невозможно их изменить. Но из-за большого количества узлов обработка транзакций медленнее, а энергопотребление выше. Примеры: биткоин, эфир, Solana.

Консорциумный блокчейн

Доступен только для определённых организаций, уровень доступа более гибкий, транзакции проходят быстрее и дешевле. Подходит для корпоративного сотрудничества. Примеры: Hyperledger, FISCO BCOS.

Приватный блокчейн

Контролируется одной организацией или учреждением, обеспечивает максимальную приватность и эффективность. Но при этом низкая прозрачность и возможные конфликты интересов. Используется для внутреннего управления данными и аудита.

Основные преимущества технологии блокчейн

Безопасность на высшем уровне

Транзакции в блокчейне защищены шифрованием и не могут быть изменены. Они навсегда записываются в систему. Даже системный администратор не может удалить или изменить подтверждённые транзакции.

Полное отслеживание транзакций

Все транзакции записаны в неизменяемую базу данных, что позволяет отслеживать происхождение и движение любого актива.

Повышение эффективности работы

Распределённый реестр упрощает процессы сверки и учёта, ускоряет международные платежи и значительно снижает издержки.

Высокая точность транзакций

Поскольку проверка осуществляется несколькими узлами, вероятность ошибок значительно ниже, чем в традиционных базах данных. Каждое изменение актива фиксируется отдельно, что исключает возможность двойных расходов.

Проблемы и вызовы технологии блокчейн

Риск управления ключами

Потеря приватного ключа кошелька может привести к безвозвратной утрате всех хранящихся активов.

Энергопотребление и экологические вопросы

Публичные блокчейны, использующие механизм доказательства работы, требуют огромных затрат электроэнергии и вычислительных ресурсов.

Проблемы эффективности консенсуса

Для приватных и консорциумных блокчейнов достижение согласия занимает время, что замедляет обновления и развитие.

Потенциальные правовые риски

Анонимность блокчейна создаёт возможности для злоумышленников, что вызывает обеспокоенность регуляторов.

Области, в которых уже меняется технология блокчейн

Применение блокчейна постоянно расширяется и уже проникло в различные отрасли:

Криптовалюты и финансы

Биткоин и эфир — самые зрелые примеры использования блокчейна. В последние годы платформы децентрализованных финансов (DeFi) используют блокчейн для кредитования, торговли, страхования и других финансовых функций без посредников. В июне 2023 года China Merchants Bank International выпустила структурированные облигации на сумму свыше ### миллионов долларов на базе эфира, что демонстрирует практическое применение блокчейна в финансах.

Цепочки поставок

Товары проходят через множество этапов от фабрики до потребителя, и в традиционной системе данные легко теряются. Проект IBM Food Trust использует блокчейн для мониторинга всей цепочки поставок, позволяя быстро находить источник проблем. Тайваньский бренд чая использует блокчейн для записи происхождения и технологии производства, а потребители могут сканировать QR-код и видеть полную информацию о происхождении.

Интеллектуальная собственность и цифровые активы

NFT (невзаимозаменяемые токены) объединяют произведения искусства, музыку и другие креативные материалы с технологией блокчейн, обеспечивая более прозрачное подтверждение прав собственности. Проект Jay Chou NFT позволяет фанатам напрямую поддерживать idol и получать эксклюзивный контент.

Медицинское здоровье

Блокчейн используется для хранения медицинских карт пациентов, позволяя им давать разрешение определённым врачам на просмотр данных. В Эстонии вся система здравоохранения использует блокчейн для защиты медицинских записей от несанкционированных изменений. В Тайване Министерство здравоохранения и социального обеспечения исследует использование блокчейна для безопасного обмена медицинскими данными между больницами, чтобы при переводе пациента не нужно было брать бумажные отчёты.

Как обычный человек может участвовать в инвестициях в блокчейн

Сам по себе блокчейн — это технологическая инфраструктура, в неё напрямую инвестировать нельзя. Но можно вкладываться в продукты или компании, основанные на блокчейне. Самый прямой способ — это инвестировать в криптовалюты.

Спотовая торговля — начальный уровень

Это самый простой способ. Покупайте по низкой цене, продавайте по высокой, зарабатывая на разнице. Например, купите за 3万 долларов 1 биткоин и продайте за 5万 долларов — получите прибыль 2万 долларов. Также можно держать криптовалюту долгосрочно.

Майнинг — выбор для продвинутых

Майнинг — это подтверждение транзакций путём вклада вычислительной мощности и получение награды за блок. Требует вложений в специальное оборудование и постоянных затрат на электроэнергию. Подходит для тех, у кого есть технический опыт и достаточный капитал.

Производные инструменты — эффективный и гибкий способ

Контракты на разницу (CFD) — это финансовые деривативы, позволяющие с помощью кредитного плеча торговать большими суммами при небольшом капитале. Не нужно держать кошелёк или приватный ключ, можно торговать на рост и падение цены криптовалюты. Но важно помнить, что использование плеча увеличивает как прибыль, так и риск убытков.

Вне зависимости от выбранного способа, перед инвестированием обязательно проведите тщательное исследование, поймите риски и принимайте решения с осторожностью.