.gif)
Willwood
Опытный user
- Регистрация
- 13 Фев 2020
- Сообщения
- 673
- Реакции
- 51
Всем привет, попытался собрать и сконструировать информацию по теме Блокчейн. Текста много, но надеюсь кому-то понадобится. Больше подойдет для чайников и новичков. Приятного прочтения/ознакомления.
ТЕХНОЛОГИЯ БЛОКЧЕЙН
Введение.
Новые технологии оказывают все большее влияние на различные отрасли. Примером этого является растущая популярность технологии блокчейн интерес к которой вырос вместе с популярностью криптовалют. Сегодня ее широко обсуждают не только в мире финансов. Блокчейн уже пробуют использовать практически во всех сферах жизни (для хранения и обработки персональных данных и идентификации, в маркетинге и т.д.).
Мир стал свидетелем крупных достижений, способствовавших улучшению качества жизни людей, в том числе изобретения вакцины, электричества, радио, автомобиля и Интернета. Некоторые из этих технологий начинались как игры для богатых, но в конечном счете получили массовое распространение и стали приносить огромную пользу жителям Земли. Блокчейн вскоре встанет с ними в один ряд. Именно это и кажется мне в нем самым захватывающим.
Борьба с контрафактной продукцией, отслеживание товаров и возможность доступа к информации о производственном процессе — вот лишь некоторые из преимуществ использования технологии блокчейн.
Но ее понимание и внедрение в общество является довольно сложным. Технологии еще предстоит преодолеть много проблем, чтобы стать всеобщей.
История создание блокчейна.
Полная история.
Идея технологии blockchain была описана еще в 1991 году, когда ученые-исследователи Стюарт Хабер и У. Скотт Шторнетта внедрили вычислительно-практическое решение для цифровых документов с штампом времени, чтобы они не могли быть оформлены задним числом или подделаться.
Система использовала криптографически закрепленную цепочку блоков, для хранения документов с отметкой времени, а в 1992 году деревья Меркла были включены в разработку, что сделало её более эффективной, позволив собирать несколько документов в один блок. Однако эта технология не использовалась, и патент был упущен в 2004 году, за четыре года до создания Биткойна.
В 2004 году ученый в области компьютерных технологий и криптографический активист Хэл Финни (Гарольд Томас Финни II) представил систему под названием RPoW, Reusable Proof Of Work. Система работала, получив не-заменяемый или не-взаимозаменяемый Hashcash токен, основанный на proof of work и подписанный в RSA, который затем мог быть передан от человека к человеку.
RPoW решила проблему двойного
расходования, сохранив право собственности на токены, зарегистрированные на доверенном сервере, который был разработан, чтобы позволить пользователям по всему миру проверить его правильность и целостность в режиме реального времени.
RPoW можно считать как ранний прототип и значительный ранний шаг в истории криптовалюты.
Сеть Bitcoin
В конце 2008 года white paper, представляющий децентрализованную одноранговую (P2P) систему электронных денежных средств, называемую Биткойн, криптография была разослана почтовой рассылкой, человеком или группой, с использованием псевдонима Сатоши Накамото.
Основывающийся на proof of work алгоритме Hashcash, но вместо использования аппаратной доверенной вычислительной функции, такой как RPoW, защита двойного расходования в Биткойне была обеспечена децентрализованным одноранговым (P2P) протоколом, для отслеживания и проверки транзакций. Короче говоря, Биткойны «добываются» за вознаграждение, используя механизм proof-of-work для индивидуальных майнеров, и затем проверяются децентрализованными узлами в сети.
3 января 2009 года появился Биткойн, когда первый биткойн-блок был добыт Сатоши Накамото, у которого была награда в 50 биткойнов. Первым получателем Биткойна был Хэл Финни, он получил 10 биткойнов от Сатоши Накамото, в первой биткоин транзакции в мире, 12 января 2009 года.
Смарт-контракты - это программы или скрипты, которые применяются и выполняются в блокчейне Ethereum, их можно использовать, например для совершения транзакции, если выполняются определенные условия. Смарт-контракты записываются на определенных языках программирования, скомпилированных в байт-код, который затем может считать и привести в действие децентрализованная виртуальная машина Тьюринга, называемая виртуальной машиной Ethereum (EVM).
Разработчики также могут создавать и публиковать приложения, которые запускаются внутри блокчейна Ethereum. Эти приложения обычно называются DApps (децентрализованные приложения), и в блокчейне Ethereum работает уже сотни DApps, включая платформы для социальных сетей, азартные игры и финансовые биржи.
Криптовалюта Ethereum называется Ether, она может передаваться между учетными записями и используется для оплаты сборов за вычислительную мощность, используемую при выполнении смарт-контрактов.
На сегодняшний день, технология blockchain становится мейнстримом и уже используется разнообразными приложениями, что не ограничивает её лишь криптовалютами.
Ежедневные транзакции Биткойна, Ethereum и Litecoin (январь 2011 — январь 2021)
Что такое блокчейн?
В дословном переводе блокчейн — это непрерывная цепочка блоков. В ней содержатся все записи о сделках. В отличие от обычных баз данных, изменить или удалить эти записи нельзя, можно только добавить новые.
Данные являются хронологически последовательными, поскольку нельзя удалять или изменять цепочку без консенсуса со стороны сети. В результате вы можете использовать технологию блокчейн для создания неизменяемого или бессрочного реестра для отслеживания заказов, платежей, счетов и других транзакций. Система имеет встроенные механизмы, которые предотвращают несанкционированный ввод транзакций и создают согласованность в общем представлении этих транзакций.
Блокчейн еще называют технологией распределенных реестров, потому что всю цепочку сделок и актуальный список владельцев хранят на своих компьютерах множество независимых
пользователей. Даже если один или несколько компьютеров дадут сбой, информация не пропадет.
Одна из трактовок работы blockchain
1.Запись транзакции
Блокчейн-транзакция отражает перемещение физических или цифровых активов от одной стороны к другой в блокчейн-сети. Она записывается
в виде блока данных и может включать следующие сведения:
2.Достижение консенсуса
Большинство участников распределенной блокчейн-сети должны подтвердить, что записанная транзакция является действительной. В зависимости от типа сети правила соглашения могут различаться, но, как правило, они устанавливаются в начале процедуры.
3.Связка блоков
Когда участники достигают консенсуса, транзакции в блокчейн записываются в блоки, эквивалентные страницам реестра. Вместе с транзакциями в новый блок добавляется криптографический хеш. Хеш действует как цепочка, связывающая блоки вместе. Если содержимое блока намеренно или случайно изменяется, меняется и значение хеша, что помогает обнаружить подделку данных. Таким образом, все блоки неразрывно связаны между собой, и изменение любого блока невозможно – он просто не пройдет проверку системы.
Таким образом, блоки и цепочки надежно связаны, а их редактирование невозможно. Каждый дополнительный блок усиливает проверку предыдущего блока и, следовательно, всего блокчейна. Такой принцип схож со строительством башни из деревянных блоков. Блоки можно складывать только сверху, а если убрать один блок из середины, то рухнет вся башня.
4.Общий доступ к реестру
Система распространяет среди всех участников последнюю копию центрального реестра.
Именно это распределение реестров дает основные преимущества технологии блокчейн: прозрачность, безопасность и неизменность. Любое изменение любой единицы информации в блокчейне фиксируется на всех компьютерах сети. Поэтому система так устойчива ко взломам: любому, кто хотел бы, например, дважды воспользоваться одной единицей криптовалюты, пришлось бы взламывать все компьютеры сети, в которых есть информация о конкретном блоке цепи. Кроме того, высокую защищенность в блокчейне обеспечивают специальные цифровые коды – уникальные криптографические ключи, с помощью которых участники подтверждают свои действия.
Сеть блокчейна поддерживается майнерами, валидаторами и др., они выполняют в блокчейне несколько функций:
Виды блокчейна
Блокчейн может работать как в публичной (открытой) сети, к которой имеет доступ любой пользователь, так и в частной (закрытой), например, в корпоративной сети в случае использования конфиденциальных данных. В частных версиях блокчейна могут быть предусмотрены разные уровни доступа для пользователей и разная сложность шифрования информации. Самый известный пример публичного блокчейна — биткоин и другие криптовалюты. Корпорации используют блокчейн не только в финансовой сфере, но и в других секторах, например, в индустрии развлечений (при выпуске билетов) и здравоохранения (для защиты данных пациентов).Бывают также гибридные сети, которые сочетают в себе свойства как открытых, так и закрытых сетей.
ЦБ классифицирует блокчейн по различным признакам:
• по объектам транзакций:
– информация;
– виртуальная ценность (ценность, аналог которой отсутствует в «реальном мире» — например, bitcoin);
• по типу доступа к сети:
– неограниченный (сети, в которых участникам позволено осуществлять любую деятельность);
– ограниченный (сети, которые ограничивают виды деятельности участников);
• по требованиям к прохождению идентификации:
– анонимная;
– псевдоанонимная;
– полная идентификация;
• по наличию центрального администратора:
– существует центральный администратор;
– отсутствует центральный администратор.
• по применяемому протоколу достижения консенсуса сети:
-Расписано в следующей главе
Механизмы консенсуса в сетях
Консенусы.
Как говорилось в прошлой главе, в блокчейне есть специальные люди, отвечающие за добавление блоков в сеть. Они подчиняться консенсусу блокчейна — это процедура, в ходе которой участники сети достигают согласия о текущем состоянии данных в сети. Благодаря этому алгоритмы консенсуса устанавливают надежность и доверие к самой сети.
Механизмы консенсуса (также известные как протоколы консенсуса или алгоритмы консенсуса) используются для проверки транзакций и поддержания безопасности блокчейна
Существует множество различных типов механизмов консенсуса, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки
Механизмы Proof-of-Work (PoW) и Proof-of-Stake (PoS) - два наиболее широко используемых механизма консенсуса.
Для чего блокчейну механизм консенсуса?
Механизмы консенсуса составляют основу всех криптовалютных блокчейнов и обеспечивают их безопасность. Прежде чем перейти к рассмотрению различных механизмов консенсуса, необходимо определить, что значит для блокчейн достижение консенсуса.
Каждая транзакция блокчйен записывается в виде "блока" данных, который должен быть независимо проверен одноранговыми компьютерными сетями, прежде чем его можно будет добавить в цепочку. Эта система помогает защитить блокчейн от мошеннических действий и решает проблему "двойных трат".
Для того чтобы гарантировать, что все участники ("ноды") сети блокчейн согласны с одной версией истории, сети блокчейн, такие как Bitcoin и Ethereum, реализуют так называемые механизмы консенсуса (также известные как протоколы консенсуса или алгоритмы консенсуса). Эти механизмы направлены на то, чтобы сделать систему отказоустойчивой.
Что такое механизмы консенсуса?
Консенсус - это процесс, в ходе которого группа равных нод (узлов) в сети определяет, какие транзакции в блокчейне действительны, а какие нет. Механизмы консенсуса - это методики, используемые для достижения этого согласия. Именно эти наборы правил помогают защитить сеть от злонамеренного поведения и хакерских атак.
Типы механизмов консенсуса
Существует множество различных типов механизмов консенсуса, в зависимости от блокчейна и его применения. Хотя они различаются по энергопотреблению, безопасности и масштабируемости, все они преследуют одну цель: обеспечить достоверность и честность записей. Вот обзор некоторых наиболее известных типов механизмов консенсуса, используемых в распределенных системах для достижения консенсуса.
1.Proof-of-Work (PoW)ёё
Используется в Bitcoin, EthereumPoW и многих других публичных блокчейнах. Доказательство работы (PoW) было самым первым созданным механизмом консенсуса. Он считается самым надежным и безопасным из всех механизмов консенсуса, несмотря на существующие опасения по поводу масштабируемости. Хотя термин "Proof-of-Work" был впервые введен в начале 1990-х годов, именно основатель Биткойна Сатоши Накамото впервые применил эту технологию в контексте цифровых валют.
В PoW майнеры, по сути, соревнуются друг с другом в решении чрезвычайно сложных вычислительных головоломок с помощью мощных компьютеров. Тот, кто первым придумает 64-значное шестнадцатеричное число ("хэш"), получает право на формирование нового блока и подтверждение транзакций. Успешный майнер также получает вознаграждение в виде заранее определенной суммы криптовалюты, известной как "вознаграждение за блок".
Поскольку для генерации новых блоков требуется большое количество вычислительных ресурсов и энергии, операционные издержки PoW, как известно, высоки. Это является барьером на пути новых майнеров, что приводит к опасениям по поводу централизации и ограничений масштабируемости. И дело не только в высоких затратах. Наиболее распространенной критикой PoW является влияние потребления электроэнергии на окружающую среду. Это заставило многих искать более устойчивые, энергоэффективные протоколы консенсуса, такие как Proof-of-Stake (PoS).
2.Proof of Stake (PoS)
Доказательство ставки, как следует из названия, этот популярный метод консенсуса основан на процессе, известном как "стейкинг". В системе доказательства ставки (PoS) майнеры должны внести свою "ставку" цифровой валюты, чтобы получить шанс быть случайно выбранным в качестве валидатора. Процесс не похож на лотерею, где чем больше монет вы ставите, тем выше ваши шансы.
В отличие от PoW, где майнеры стимулируются вознаграждением за блок (вновь созданные монеты), те, кто вносит свой вклад в систему PoS, просто получают комиссию за транзакцию.
PoS рассматривается как более устойчивая и экологичная альтернатива PoW, а также как более защищенная от 51% атак. Однако, поскольку система отдает предпочтение организациям с большим количеством токенов, PoS вызвала критику за то, что она может привести к централизации. К известным платформам PoS относятся Ethereum (после обновления Merge), Cardano (ADA), Solana (SOL) и Tezos (XTC).
3. Delegated Proof-of-Stake (DPoS)
Модификация механизма консенсуса PoS, делегированное доказательство доли (DPoS) опирается на систему голосования на основе репутации для достижения консенсуса. Пользователи сети "голосуют" за выбор "свидетелей" (также известных как "производители блоков") для обеспечения безопасности сети от их имени. Только свидетели высшего уровня (набравшие наибольшее количество голосов) получают право подтверждать транзакции в блокчейне.
Чтобы проголосовать, пользователи добавляют свои токены в стейкинг пул . Затем голоса взвешиваются в зависимости от размера доли каждого участника голосования - чем больше у него монет в стейкинге, тем больше право голоса. Избранные свидетели, успешно подтвердившие транзакции в блоке, получают вознаграждение, которое обычно делится с теми, кто за них голосовал.
Свидетели высшего уровня всегда подвержены риску быть замененными теми, кто считается более надежным и, следовательно, получает больше голосов. Они даже могут быть исключены из списка, если не справляются со своими обязанностями или пытаются подтвердить мошеннические транзакции. Это стимулирует свидетелей всегда оставаться честными, обеспечивая целостность блокчейна.
Хотя DPoS менее распространен, чем PoS, многие считают его более эффективным, демократичным и финансово всеобъемлющим, чем его предшественник. Ее используют Lisk (LSK), EOS.IO (EOS), Steem (STEEM), BitShares (BTS) и Ark (ARK).
4. Proof-of-Action (PoA)
Доказательство активности (PoA) - это гибрид механизмов консенсуса PoW и PoS. Он используется в блокчейн-проектах Decred (DCR) и Espers (ESP).
В системах PoA процесс майнинга начинается, как и в PoW, когда майнеры соревнуются в решении сложной математической задачи, используя огромные вычислительные мощности. Однако после того, как блок добыт, система переключается на PoS, при этом успешно сгенерированный заголовок блока транслируется в сеть PoA. Затем случайным образом выбирается группа валидаторов, которые подписывают хэш, подтверждая новый блок. Как и в PoS, чем больше монет у валидатора, тем выше его шансы быть выбранным. После того как каждый выбранный валидатор подписал блок, он добавляется в сеть и готов к регистрации транзакций. Вознаграждение за блок делится между майнером и валидаторами.
Хотя система PoA была разработана с намерением объединить лучшие черты PoW и PoS, избегая при этом их недостатков, она вызвала критику за энергоемкий этап майнинга и присущую ей предвзятость к валидаторам, имеющим большое количество монет.
5. Proof-of-Authority (PoA)
Не путать с доказательством активности (также "PoA"), доказательство репутации (PoA) работает путем выбора своих валидаторов на основе репутации. Модифицированная версия PoS была предложена соучредителем Ethereum и бывшим техническим директором Гэвином Вудом в 2017 году.
В PoA валидаторы не делают блокируют свои монеты в стейкинге. Вместо этого они должны поставить на кон свою репутацию за право подтверждать блоки. Это сильно отличается от большинства протоколов блокчейна, которые обычно не требуют раскрытия личности для участия.
Поскольку этот механизм практически не требует вычислительной мощности, он гораздо менее ресурсоемкий, чем некоторые его предшественники, в частности PoW. Он также является одним из менее затратных вариантов, что делает его наиболее предпочтительным решением для частных сетей, таких как JP Morgan (JPMCoin). Другие проекты на основе PoA включают VeChain (VET) и тестовую сеть Ethereum Kovan.
Несмотря на высокую масштабируемость, слабое место в этом проекте находится в области децентрализации, поскольку в сети могут участвовать лишь избранные. Кроме того, требование к валидаторам быть идентифицируемыми также повышает риск коррупции и манипуляций со стороны третьих лиц.
6. Proof of Burn (PoB)
Другой более устойчивой альтернативой алгоритму PoW Биткойна является доказательство сжигания (PoB). В PoB майнеры получают право добывать блок, "сжигая" (уничтожая) заранее определенное количество токенов проверяемым способом - а именно, отправляя их на "адрес сжигателя", где их нельзя восстановить или потратить. Чем больше монет сожжено, тем больше шансов быть выбранным случайным образом.
В отличие от PoS, где майнеры могут получить или продать свои заблокированные монеты, если они когда-либо покинут сеть, сожженные монеты теряются безвозвратно. Этот метод, требующий от майнеров жертвовать краткосрочным богатством, чтобы получить пожизненную привилегию на создание новых блоков, помогает стимулировать долгосрочную приверженность майнеров. Акт сжигания монет также приводит к их дефициту, ограничивая инфляцию и повышая спрос.
Криптовалюты, использующие протокол доказательства сжигания, включают Slimcoin (SLM), Counterparty (XCP) и Factom (FCT).
7. Proof of Capacity / Proof of Space (PoC / PoSpace)
В отличие от большинства своих предшественников, которые предоставляют права на майнинг на основе вычислительной мощности или количества монет, доказательство мощности (PoC) - также известное как доказательство пространства (PoSpace) - основывает свой алгоритм майнинга на количестве свободного места на жестком диске майнера.
В PoC майнеры заранее генерируют список всех возможных хэшей в процессе, называемом "планированием". Затем эти схемы хранятся на жестком диске. Чем больше объем памяти у майнера, тем больше возможных решений. Чем больше решений, тем выше шансы получить правильную комбинацию хэшей и выиграть вознаграждение.
Поскольку PoC не требует дорогостоящего или специализированного оборудования, он открывает возможности для участия в сети обычному человеку. Таким образом, он является менее энергоемкой и более децентрализованной альтернативой некоторым более распространенным механизмам консенсуса, рассматриваемым в данном руководстве. Однако пока не так много разработчиков решили использовать эту систему, и есть опасения, что она подвержена атакам вредоносных программ. В настоящее время этот механизм используется в Signum (SIGNA) - ранее Burstcoin (BURST), Storj (STORJ) и Chia (XCH).
8. Proof-of-Elapsed Time (PoET)
Доказательство истекшего времени используется в блокчейн-сетях с допуском (тех, которые требуют от участников идентифицировать себя). PoET использует доверенные вычисления для обеспечения случайного времени ожидания при создании блока. Она была разработана компанией Intel в начале 2016 года и основана на специальном наборе инструкций процессора, называемом Intel software guard extensions (SGX).
Алгоритм консенсуса на основе лотереи времени, PoET работает путем случайного назначения разного времени ожидания для каждого узла в сети. Во время периода ожидания каждый из этих узлов переходит в "спящий режим" на определенное время. Первый проснувшийся (то есть тот, у кого наименьшее время ожидания) получает право на добычу. Такая рандомизация гарантирует, что каждый участник имеет равные шансы стать победителем, обеспечивая справедливость в сети.
Механизм консенсуса PoET является высокоэффективным, менее ресурсоемким и масштабируемым. Он был реализован в системе Sawtooth компании Hyperledger.
9. Proof-of-History (PoH)
Как следует из названия, доказательство истории (PoH) обеспечивает доказательство исторических событий. Разработанный компанией Solana Labs (SOL), PoH позволяет встраивать "временные метки" в сам блокчейн, проверяя прохождение времени между транзакциями без необходимости полагаться на другие узлы.
Этот метод временных меток обеспечивается так называемой функцией верифицируемой задержки (verifiable delay function, VDF) SHA-256 с последовательным хэшированием. Она работает, принимая результат транзакции и используя его в качестве входных данных для следующего хэша, что позволяет всем четко видеть, какое событие произошло в определенной последовательности. Поскольку VDF могут быть решены только одним процессорным счетом, PoH значительно снижает вычислительный вес блокчейна, делая его более быстрым и энергоэффективным, чем многие его современники.
Поскольку PoH используется только в Solana, его еще предстоит протестировать в больших масштабах.
10. Proof-of-Importance (PoI)
Впервые появившаяся в NEM (XEM), доказательство важности (PoI) выбирает своих майнеров на основе определенных критериев в процессе, который называется "сбор урожая". Общие требования включают количество и размер транзакций за последние 30 дней, количество заблокированных монет и активность сети. На основе этих факторов узлам присваивается балл важности. Чем выше этот показатель, тем выше вероятность того, что его выберут для создания блока и получения сопутствующей комиссии за транзакцию.
Несмотря на сходство с PoS, использование дополнительных показателей в PoI позволяет отказаться от присущей первому варианту тенденции вознаграждать богатых, принимая во внимание общую поддержку сети участниками. Таким образом, просто высокая ставка в POI не обязательно гарантирует выигрыш блока.
Вывод:
До сих пор не существует универсального подхода, когда речь идет о проверке подлинности распределенных блокчейн-платформ. Каждый механизм консенсуса имеет свой набор преимуществ и недостатков. Хотя PoW и PoS, безусловно, являются наиболее распространенными, продолжает появляться множество новых и развивающихся алгоритмов.
Сферы применения блокчейна
Блокчейн применяется во всех сферах, где необходима быстрота передачи информации с высокой степенью ее защиты. Технология используется для запуска и работы криптовалют и цифровых валют, при заключении смарт-контрактов на поставку товаров, при генерации невзаимозаменяемых токенов (non-fungible tokens, NFT), в банковской и правовой сферах, при администрировании сетей и в игровой индустрии. Технологии блокчейна находят применение в работе органов государственной власти (например, при проведении и обработке результатов референдумов и голосований), в деятельности публичных и непубличных корпораций, общественных организаций и частных лиц.
• Криптовалюта
На основе технологии блокчейн функционирует любая криптовалюта. Технология применяется как при эмиссии (выпуске) новых криптовалют и генерации новых токенов (монет), так и при расчетах уже существующими. Сейчас в мире насчитывается более 300 криптовалютных проектов. Самые популярные помимо биткоина — Ethereum, Ripple, Tether, Litecoin и Dogecoin.
Расчеты в криптовалютах применяют платежные системы PayPal и Square и один из крупнейших международных банков JP Morgan. Криптовалюты, как правило, имеют высокую волатильность. Для инвестиций в криптовалюты существуют специализированные криптовалютные биржи.
• Цифровая валюта
Некоторые страны мира запускают пилотные проекты по созданию национальных цифровых валют, работающих на технологии блокчейн. Высоких результатов в этом отношении достиг Китай — цифровой юань стал первой цифровой валютой, принятой в крупной мировой экономике.
Цифровые валюты Центрального банка (Central bank digital currency, CBDC) запустили также Центральный банк Багамских Островов (sand dollar), Восточно-Карибский центробанк (DCash) и ЦБ Нигерии (e-naira). О планах по выпуску своих национальных цифровых валют заявляли правительства (или Центробанки) Нидерландов, Японии, России, Казахстана и Эквадора.
• Смарт-контракты
Технология блокчейна позволяет заключать смарт-контракты. Смарт-контракты — полностью цифровые контакты, информация о которых защищена шифрованием. Их ключевым отличием является автоматический контроль и выполнение пунктов договора. При выполнении условий контракт завершается автоматически, без совершения дополнительных действий и участия юристов. Смарт-контракты позволяют отслеживать всю цепочку поставок, что снижает или полностью исключает возможность подделки продукции или незаконных действий с ней.
• NFT
NFT — вид токенов, где каждый экземпляр уникален, его нельзя заместить или обменять на другой токен. NFT свидетельствует о праве владения каким-либо активом в блокчейне и позволяет продавать и покупать виртуальные объекты: музыку, фотографии, картины, рисунки. Согласно статистике аналитического портала NFTgo, капитализация NFT-рынка составляет почти $22 млрд
• Банковское дело
Блокчейн позволяет сделать все процессы в банковской индустрии безопаснее, надежнее и прозрачнее. Денежные переводы, расчеты при сделках с ценными бумагами, аккредитивы, KYC-комплаенс, рутинная работа бэк-офисов банков — все эти операции теперь проходят с внедрением этой технологии.
Блокчейн может сократить затраты банков до 50%. Об этом заявляли еще в 2017 г. аналитики Morgan Stanley. По их мнению, блокчейн мог бы оптимизировать инфраструктуру, радикально сократить затраты и обеспечить необходимое повышение RoE (доходности собственного капитала) банков. Многим банкам, несмотря на присущую им консервативность, опасно было бы недооценивать потенциал этой технологии. Повсеместное ее внедрение может привести к ликвидации некоторых участников мировой финансовой системы.
• Кибербезопасность
На каждом узле блокчейн-системы хранятся копии всей базы данных в целом, и они сверяются между собой. Это придает системе жизнеспособность даже в случае успешных хакерских атак на ее одиночные узлы. Несмотря на то, что приложения на блокчейне предлагают анонимность, технология может использоваться, чтобы прикреплять реальные идентификационные данные к криптографическим в базе данных.
Известен стартап, создавший удобный способ безопасного внесения данных, их отслеживания и передачи имущественных прав через блокчейн-платформу. Это помогает риэлторским фирмам: управление записями становится удобнее, сокращается время поиска, растет конфиденциальность и прозрачность.
• Удостоверения личности
Такие ID представляют собой перевод персональных данных о человеке на блокчейн, создание его цифрового профиля. Есть большой перечень ********, доступ к которым может быть осуществлен посредством блокчейна, и есть статистика передовых блокчейн-стран (Эстония, некоторые эмираты ОАЭ). Использование блокчейна и блокчейн-ID активным гражданином может стать обычным паттерном поведения уже при жизни современного поколения.
И в России, и на Западе государства в последние десятилетия активно ищут пути оптимизации своей административной деятельности. Хорошим решением для этого было бы перевести в блокчейн все рутинные и архаичные процессы. Проблематику приватности и защиты информационной безопасности при этом никто с повестки дня не снимал — напротив, в эру блокчейна она станет приоритетом.
Преимущества и недостатки технологии. Выводы
Преимущества
1. Распределение
Поскольку данные блокчейна зачастую хранятся на тысячах устройств в распределенной сети нод, система и данные в ней крайне устойчивы к техническим сбоям и вредоносным атакам. Каждая нода сети создает и хранит у себя копию базы данных, что защищает систему от риска одного слабого звена: отключение одной ноды не повлияет на безопасность всей сети. Обычные базы данных используют лишь один или несколько серверов, а потому более уязвимы для технических сбоев и кибератак.
2. Стабильность
Подтвержденные блоки почти никогда не отменяются, поэтому удалить или изменить зарегистрированные в блокчейне данные очень сложно. Благодаря этому блокчейн идеально подходит для хранения финансовых отчетов и других данных, выступая в качестве надежного аудиторского журнала, где каждое изменение отслеживается и регистрируется в распределенном и общедоступном реестре. За счет этого технология блокчейн может использоваться компаниями для предотвращения мошенничества со стороны своих сотрудников. Поскольку блокчейн обеспечивает надежную и стабильную запись всех финансовых операций внутри компании, недобросовестному сотруднику станет намного сложнее скрыть подозрительную деятельность.
3. Не требующая доверия система
В большинстве традиционных платежных систем транзакции зависят не только от двух участников сделки, но и от посредника: банка, эмитента карты или платежного провайдера. При использовании технологии блокчейн необходимость в них пропадает, поскольку распределенная сеть нод осуществляет проверку транзакций с помощью майнинга. По этой причине блокчейн часто называют системой, «не требующей доверия». В системе блокчейна отсутствует риск, связанный с доверием к определенной организации, а также снижаются общие затраты и комиссии за транзакции благодаря исключению посредников и третьих лиц.
Недостатки
1. Атака 51%
Алгоритм консенсуса Proof of Work годами использовался для защиты блокчейна Биткоина и успешно доказал свою эффективность. Тем не менее против сетей блокчейна производятся различные атаки, наиболее обсуждаемый тип которых получил название «Атака 51%». Она происходит, когда атакующему объекту или организации удается взять под контроль более 50% всей мощности хеширования, что позволяет исключать транзакции или изменять их порядок.
Хотя провести успешную атаку 51% теоретически возможно, в блокчейне Биткоина еще не было ни одного подобного прецедента. По мере развития сети повышается и ее безопасность, а потому маловероятно, что майнеры решат вкладывать средства и ресурсы в атаку на Биткоин, поскольку они могут получить больше выгоды в честной торговле. Более того, успешная атака 51% может изменить только недавние транзакции и лишь на короткий период времени, поскольку блоки связаны с помощью криптографических доказательств (изменение старых блоков потребует немыслимых объемов вычислительной мощности). В конце концов, блокчейн Биткоина очень устойчив и быстро адаптируется в ответ на любые атаки.
2. Изменения данных
Еще один недостаток блокчейна — после добавления данных их очень сложно изменить. Хотя стабильность считается преимуществом блокчейна, это не всегда хорошо. Изменение данных или кода блокчейна обычно требует больших усилий и зачастую хард-форка(полный перезапуск) — создания нового чейна(сети) и прекращения работы в старом.
3. Приватные ключи
Блокчейн использует криптографию с публичным ключом (асимметричную криптографию), предоставляя пользователям право собственности на их криптовалюту (или любые другие данные блокчейна). Каждый адрес блокчейна имеет соответствующий приватный ключ. Пользователи могут свободно делиться адресом, но приватный ключ необходимо держать в тайне. С его помощью трейдеры получают доступ к средствам, выступая таким образом как свой собственный банк. Потеря приватного ключа фактически означает безвозвратную утрату денег.
4. Неэффективность
Блокчейны, особенно использующие алгоритм Proof of Work, крайне неэффективны. Для занятия майнингом нужно быть крайне конкурентоспособным: на одного успешного майнера приходится множество других, которые работают впустую. Майнеры постоянно увеличивают свою вычислительную мощность, чтобы иметь больше шансов найти валидный хеш блока. С каждым годом Биткоин требует все больше и больше ресурсов, и теперь на майнинг тратится больше энергии, чем потребляют Дания, Ирландия и Нигерия.
5. Хранение
Реестры блокчейна могут сильно увеличиться со временем. В настоящее время блокчейн Биткоина требует около 200 ГБ дискового пространства. Увеличение размера блокчейна, очевидно, опережает увеличение емкости жестких дисков, и сеть рискует потерять ноды, если реестр станет слишком большим для загрузки и хранения пользователями.
Вывод:
Несмотря на свои недостатки, блокчейн предлагает уникальные преимущества и продолжает развиваться. Ему еще далеко до массового внедрения, однако многие отрасли уже изучают его преимущества и недостатки. Скорее всего, в ближайшие несколько лет компании и правительства будут экспериментировать с новыми способами применения блокчейна и пытаться извлечь из него выгоду.
ТЕХНОЛОГИЯ БЛОКЧЕЙН
Введение.
Новые технологии оказывают все большее влияние на различные отрасли. Примером этого является растущая популярность технологии блокчейн интерес к которой вырос вместе с популярностью криптовалют. Сегодня ее широко обсуждают не только в мире финансов. Блокчейн уже пробуют использовать практически во всех сферах жизни (для хранения и обработки персональных данных и идентификации, в маркетинге и т.д.).
Мир стал свидетелем крупных достижений, способствовавших улучшению качества жизни людей, в том числе изобретения вакцины, электричества, радио, автомобиля и Интернета. Некоторые из этих технологий начинались как игры для богатых, но в конечном счете получили массовое распространение и стали приносить огромную пользу жителям Земли. Блокчейн вскоре встанет с ними в один ряд. Именно это и кажется мне в нем самым захватывающим.
Борьба с контрафактной продукцией, отслеживание товаров и возможность доступа к информации о производственном процессе — вот лишь некоторые из преимуществ использования технологии блокчейн.
Но ее понимание и внедрение в общество является довольно сложным. Технологии еще предстоит преодолеть много проблем, чтобы стать всеобщей.
История создание блокчейна.
Полная история.
Идея технологии blockchain была описана еще в 1991 году, когда ученые-исследователи Стюарт Хабер и У. Скотт Шторнетта внедрили вычислительно-практическое решение для цифровых документов с штампом времени, чтобы они не могли быть оформлены задним числом или подделаться.
Система использовала криптографически закрепленную цепочку блоков, для хранения документов с отметкой времени, а в 1992 году деревья Меркла были включены в разработку, что сделало её более эффективной, позволив собирать несколько документов в один блок. Однако эта технология не использовалась, и патент был упущен в 2004 году, за четыре года до создания Биткойна.
В 2004 году ученый в области компьютерных технологий и криптографический активист Хэл Финни (Гарольд Томас Финни II) представил систему под названием RPoW, Reusable Proof Of Work. Система работала, получив не-заменяемый или не-взаимозаменяемый Hashcash токен, основанный на proof of work и подписанный в RSA, который затем мог быть передан от человека к человеку.
RPoW решила проблему двойного
расходования, сохранив право собственности на токены, зарегистрированные на доверенном сервере, который был разработан, чтобы позволить пользователям по всему миру проверить его правильность и целостность в режиме реального времени.
RPoW можно считать как ранний прототип и значительный ранний шаг в истории криптовалюты.
Bitcoin
Сеть Bitcoin
В конце 2008 года white paper, представляющий децентрализованную одноранговую (P2P) систему электронных денежных средств, называемую Биткойн, криптография была разослана почтовой рассылкой, человеком или группой, с использованием псевдонима Сатоши Накамото.
Основывающийся на proof of work алгоритме Hashcash, но вместо использования аппаратной доверенной вычислительной функции, такой как RPoW, защита двойного расходования в Биткойне была обеспечена децентрализованным одноранговым (P2P) протоколом, для отслеживания и проверки транзакций. Короче говоря, Биткойны «добываются» за вознаграждение, используя механизм proof-of-work для индивидуальных майнеров, и затем проверяются децентрализованными узлами в сети.
3 января 2009 года появился Биткойн, когда первый биткойн-блок был добыт Сатоши Накамото, у которого была награда в 50 биткойнов. Первым получателем Биткойна был Хэл Финни, он получил 10 биткойнов от Сатоши Накамото, в первой биткоин транзакции в мире, 12 января 2009 года.
Ethereum
В 2013 году, Виталик Бутерин, программист и один из основателей журнала «Bitcoin», заявил, что Биткойн нужен скриптовый язык для создания децентрализованных приложений. Не получив согласия от сообщества, Виталик приступил к разработке новой, распределенной, вычислительной платформы на основе блокчейн, Ethereum, который показал скриптовую функциональность, называемую смарт-контрактами.Смарт-контракты - это программы или скрипты, которые применяются и выполняются в блокчейне Ethereum, их можно использовать, например для совершения транзакции, если выполняются определенные условия. Смарт-контракты записываются на определенных языках программирования, скомпилированных в байт-код, который затем может считать и привести в действие децентрализованная виртуальная машина Тьюринга, называемая виртуальной машиной Ethereum (EVM).
Разработчики также могут создавать и публиковать приложения, которые запускаются внутри блокчейна Ethereum. Эти приложения обычно называются DApps (децентрализованные приложения), и в блокчейне Ethereum работает уже сотни DApps, включая платформы для социальных сетей, азартные игры и финансовые биржи.
Криптовалюта Ethereum называется Ether, она может передаваться между учетными записями и используется для оплаты сборов за вычислительную мощность, используемую при выполнении смарт-контрактов.
На сегодняшний день, технология blockchain становится мейнстримом и уже используется разнообразными приложениями, что не ограничивает её лишь криптовалютами.
Ежедневные транзакции Биткойна, Ethereum и Litecoin (январь 2011 — январь 2021)
Что такое блокчейн?
В дословном переводе блокчейн — это непрерывная цепочка блоков. В ней содержатся все записи о сделках. В отличие от обычных баз данных, изменить или удалить эти записи нельзя, можно только добавить новые.
Данные являются хронологически последовательными, поскольку нельзя удалять или изменять цепочку без консенсуса со стороны сети. В результате вы можете использовать технологию блокчейн для создания неизменяемого или бессрочного реестра для отслеживания заказов, платежей, счетов и других транзакций. Система имеет встроенные механизмы, которые предотвращают несанкционированный ввод транзакций и создают согласованность в общем представлении этих транзакций.
Блокчейн еще называют технологией распределенных реестров, потому что всю цепочку сделок и актуальный список владельцев хранят на своих компьютерах множество независимых
пользователей. Даже если один или несколько компьютеров дадут сбой, информация не пропадет.
Как работает блокчейн. Пример
Одна из трактовок работы blockchain
1.Запись транзакции
Блокчейн-транзакция отражает перемещение физических или цифровых активов от одной стороны к другой в блокчейн-сети. Она записывается
в виде блока данных и может включать следующие сведения:
Кто участвовал в сделке?
Что произошло во время сделки?
- Сколько активов было передано?
- Сколько предварительных условий было выполнено в ходе сделки?
- Когда была проведена сделка?
- Где была проведена сделка?
- Какие причины проведения сделки?
2.Достижение консенсуса
Большинство участников распределенной блокчейн-сети должны подтвердить, что записанная транзакция является действительной. В зависимости от типа сети правила соглашения могут различаться, но, как правило, они устанавливаются в начале процедуры.
3.Связка блоков
Когда участники достигают консенсуса, транзакции в блокчейн записываются в блоки, эквивалентные страницам реестра. Вместе с транзакциями в новый блок добавляется криптографический хеш. Хеш действует как цепочка, связывающая блоки вместе. Если содержимое блока намеренно или случайно изменяется, меняется и значение хеша, что помогает обнаружить подделку данных. Таким образом, все блоки неразрывно связаны между собой, и изменение любого блока невозможно – он просто не пройдет проверку системы.
Таким образом, блоки и цепочки надежно связаны, а их редактирование невозможно. Каждый дополнительный блок усиливает проверку предыдущего блока и, следовательно, всего блокчейна. Такой принцип схож со строительством башни из деревянных блоков. Блоки можно складывать только сверху, а если убрать один блок из середины, то рухнет вся башня.
4.Общий доступ к реестру
Система распространяет среди всех участников последнюю копию центрального реестра.
Именно это распределение реестров дает основные преимущества технологии блокчейн: прозрачность, безопасность и неизменность. Любое изменение любой единицы информации в блокчейне фиксируется на всех компьютерах сети. Поэтому система так устойчива ко взломам: любому, кто хотел бы, например, дважды воспользоваться одной единицей криптовалюты, пришлось бы взламывать все компьютеры сети, в которых есть информация о конкретном блоке цепи. Кроме того, высокую защищенность в блокчейне обеспечивают специальные цифровые коды – уникальные криптографические ключи, с помощью которых участники подтверждают свои действия.
Сеть блокчейна поддерживается майнерами, валидаторами и др., они выполняют в блокчейне несколько функций:
- хранят копии блокчейна и тем самым защищают информацию от потери или подделки;
- подтверждают транзакции;
- проверяют транзакции, которые зарегистрировали другие пользователи.
Виды блокчейна
Блокчейн может работать как в публичной (открытой) сети, к которой имеет доступ любой пользователь, так и в частной (закрытой), например, в корпоративной сети в случае использования конфиденциальных данных. В частных версиях блокчейна могут быть предусмотрены разные уровни доступа для пользователей и разная сложность шифрования информации. Самый известный пример публичного блокчейна — биткоин и другие криптовалюты. Корпорации используют блокчейн не только в финансовой сфере, но и в других секторах, например, в индустрии развлечений (при выпуске билетов) и здравоохранения (для защиты данных пациентов).Бывают также гибридные сети, которые сочетают в себе свойства как открытых, так и закрытых сетей.
ЦБ классифицирует блокчейн по различным признакам:
• по объектам транзакций:
– информация;
– виртуальная ценность (ценность, аналог которой отсутствует в «реальном мире» — например, bitcoin);
• по типу доступа к сети:
– неограниченный (сети, в которых участникам позволено осуществлять любую деятельность);
– ограниченный (сети, которые ограничивают виды деятельности участников);
• по требованиям к прохождению идентификации:
– анонимная;
– псевдоанонимная;
– полная идентификация;
• по наличию центрального администратора:
– существует центральный администратор;
– отсутствует центральный администратор.
• по применяемому протоколу достижения консенсуса сети:
-Расписано в следующей главе
Механизмы консенсуса в сетях
Консенусы.
Как говорилось в прошлой главе, в блокчейне есть специальные люди, отвечающие за добавление блоков в сеть. Они подчиняться консенсусу блокчейна — это процедура, в ходе которой участники сети достигают согласия о текущем состоянии данных в сети. Благодаря этому алгоритмы консенсуса устанавливают надежность и доверие к самой сети.
Механизмы консенсуса (также известные как протоколы консенсуса или алгоритмы консенсуса) используются для проверки транзакций и поддержания безопасности блокчейна
Существует множество различных типов механизмов консенсуса, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки
Механизмы Proof-of-Work (PoW) и Proof-of-Stake (PoS) - два наиболее широко используемых механизма консенсуса.
Для чего блокчейну механизм консенсуса?
Механизмы консенсуса составляют основу всех криптовалютных блокчейнов и обеспечивают их безопасность. Прежде чем перейти к рассмотрению различных механизмов консенсуса, необходимо определить, что значит для блокчейн достижение консенсуса.
Каждая транзакция блокчйен записывается в виде "блока" данных, который должен быть независимо проверен одноранговыми компьютерными сетями, прежде чем его можно будет добавить в цепочку. Эта система помогает защитить блокчейн от мошеннических действий и решает проблему "двойных трат".
Для того чтобы гарантировать, что все участники ("ноды") сети блокчейн согласны с одной версией истории, сети блокчейн, такие как Bitcoin и Ethereum, реализуют так называемые механизмы консенсуса (также известные как протоколы консенсуса или алгоритмы консенсуса). Эти механизмы направлены на то, чтобы сделать систему отказоустойчивой.
Что такое механизмы консенсуса?
Консенсус - это процесс, в ходе которого группа равных нод (узлов) в сети определяет, какие транзакции в блокчейне действительны, а какие нет. Механизмы консенсуса - это методики, используемые для достижения этого согласия. Именно эти наборы правил помогают защитить сеть от злонамеренного поведения и хакерских атак.
Типы механизмов консенсуса
Существует множество различных типов механизмов консенсуса, в зависимости от блокчейна и его применения. Хотя они различаются по энергопотреблению, безопасности и масштабируемости, все они преследуют одну цель: обеспечить достоверность и честность записей. Вот обзор некоторых наиболее известных типов механизмов консенсуса, используемых в распределенных системах для достижения консенсуса.
Используется в Bitcoin, EthereumPoW и многих других публичных блокчейнах. Доказательство работы (PoW) было самым первым созданным механизмом консенсуса. Он считается самым надежным и безопасным из всех механизмов консенсуса, несмотря на существующие опасения по поводу масштабируемости. Хотя термин "Proof-of-Work" был впервые введен в начале 1990-х годов, именно основатель Биткойна Сатоши Накамото впервые применил эту технологию в контексте цифровых валют.
В PoW майнеры, по сути, соревнуются друг с другом в решении чрезвычайно сложных вычислительных головоломок с помощью мощных компьютеров. Тот, кто первым придумает 64-значное шестнадцатеричное число ("хэш"), получает право на формирование нового блока и подтверждение транзакций. Успешный майнер также получает вознаграждение в виде заранее определенной суммы криптовалюты, известной как "вознаграждение за блок".
Поскольку для генерации новых блоков требуется большое количество вычислительных ресурсов и энергии, операционные издержки PoW, как известно, высоки. Это является барьером на пути новых майнеров, что приводит к опасениям по поводу централизации и ограничений масштабируемости. И дело не только в высоких затратах. Наиболее распространенной критикой PoW является влияние потребления электроэнергии на окружающую среду. Это заставило многих искать более устойчивые, энергоэффективные протоколы консенсуса, такие как Proof-of-Stake (PoS).
2.Proof of Stake (PoS)
Доказательство ставки, как следует из названия, этот популярный метод консенсуса основан на процессе, известном как "стейкинг". В системе доказательства ставки (PoS) майнеры должны внести свою "ставку" цифровой валюты, чтобы получить шанс быть случайно выбранным в качестве валидатора. Процесс не похож на лотерею, где чем больше монет вы ставите, тем выше ваши шансы.
В отличие от PoW, где майнеры стимулируются вознаграждением за блок (вновь созданные монеты), те, кто вносит свой вклад в систему PoS, просто получают комиссию за транзакцию.
PoS рассматривается как более устойчивая и экологичная альтернатива PoW, а также как более защищенная от 51% атак. Однако, поскольку система отдает предпочтение организациям с большим количеством токенов, PoS вызвала критику за то, что она может привести к централизации. К известным платформам PoS относятся Ethereum (после обновления Merge), Cardano (ADA), Solana (SOL) и Tezos (XTC).
3. Delegated Proof-of-Stake (DPoS)
Модификация механизма консенсуса PoS, делегированное доказательство доли (DPoS) опирается на систему голосования на основе репутации для достижения консенсуса. Пользователи сети "голосуют" за выбор "свидетелей" (также известных как "производители блоков") для обеспечения безопасности сети от их имени. Только свидетели высшего уровня (набравшие наибольшее количество голосов) получают право подтверждать транзакции в блокчейне.
Чтобы проголосовать, пользователи добавляют свои токены в стейкинг пул . Затем голоса взвешиваются в зависимости от размера доли каждого участника голосования - чем больше у него монет в стейкинге, тем больше право голоса. Избранные свидетели, успешно подтвердившие транзакции в блоке, получают вознаграждение, которое обычно делится с теми, кто за них голосовал.
Свидетели высшего уровня всегда подвержены риску быть замененными теми, кто считается более надежным и, следовательно, получает больше голосов. Они даже могут быть исключены из списка, если не справляются со своими обязанностями или пытаются подтвердить мошеннические транзакции. Это стимулирует свидетелей всегда оставаться честными, обеспечивая целостность блокчейна.
Хотя DPoS менее распространен, чем PoS, многие считают его более эффективным, демократичным и финансово всеобъемлющим, чем его предшественник. Ее используют Lisk (LSK), EOS.IO (EOS), Steem (STEEM), BitShares (BTS) и Ark (ARK).
4. Proof-of-Action (PoA)
Доказательство активности (PoA) - это гибрид механизмов консенсуса PoW и PoS. Он используется в блокчейн-проектах Decred (DCR) и Espers (ESP).
В системах PoA процесс майнинга начинается, как и в PoW, когда майнеры соревнуются в решении сложной математической задачи, используя огромные вычислительные мощности. Однако после того, как блок добыт, система переключается на PoS, при этом успешно сгенерированный заголовок блока транслируется в сеть PoA. Затем случайным образом выбирается группа валидаторов, которые подписывают хэш, подтверждая новый блок. Как и в PoS, чем больше монет у валидатора, тем выше его шансы быть выбранным. После того как каждый выбранный валидатор подписал блок, он добавляется в сеть и готов к регистрации транзакций. Вознаграждение за блок делится между майнером и валидаторами.
Хотя система PoA была разработана с намерением объединить лучшие черты PoW и PoS, избегая при этом их недостатков, она вызвала критику за энергоемкий этап майнинга и присущую ей предвзятость к валидаторам, имеющим большое количество монет.
5. Proof-of-Authority (PoA)
Не путать с доказательством активности (также "PoA"), доказательство репутации (PoA) работает путем выбора своих валидаторов на основе репутации. Модифицированная версия PoS была предложена соучредителем Ethereum и бывшим техническим директором Гэвином Вудом в 2017 году.
В PoA валидаторы не делают блокируют свои монеты в стейкинге. Вместо этого они должны поставить на кон свою репутацию за право подтверждать блоки. Это сильно отличается от большинства протоколов блокчейна, которые обычно не требуют раскрытия личности для участия.
Поскольку этот механизм практически не требует вычислительной мощности, он гораздо менее ресурсоемкий, чем некоторые его предшественники, в частности PoW. Он также является одним из менее затратных вариантов, что делает его наиболее предпочтительным решением для частных сетей, таких как JP Morgan (JPMCoin). Другие проекты на основе PoA включают VeChain (VET) и тестовую сеть Ethereum Kovan.
Несмотря на высокую масштабируемость, слабое место в этом проекте находится в области децентрализации, поскольку в сети могут участвовать лишь избранные. Кроме того, требование к валидаторам быть идентифицируемыми также повышает риск коррупции и манипуляций со стороны третьих лиц.
6. Proof of Burn (PoB)
Другой более устойчивой альтернативой алгоритму PoW Биткойна является доказательство сжигания (PoB). В PoB майнеры получают право добывать блок, "сжигая" (уничтожая) заранее определенное количество токенов проверяемым способом - а именно, отправляя их на "адрес сжигателя", где их нельзя восстановить или потратить. Чем больше монет сожжено, тем больше шансов быть выбранным случайным образом.
В отличие от PoS, где майнеры могут получить или продать свои заблокированные монеты, если они когда-либо покинут сеть, сожженные монеты теряются безвозвратно. Этот метод, требующий от майнеров жертвовать краткосрочным богатством, чтобы получить пожизненную привилегию на создание новых блоков, помогает стимулировать долгосрочную приверженность майнеров. Акт сжигания монет также приводит к их дефициту, ограничивая инфляцию и повышая спрос.
Криптовалюты, использующие протокол доказательства сжигания, включают Slimcoin (SLM), Counterparty (XCP) и Factom (FCT).
7. Proof of Capacity / Proof of Space (PoC / PoSpace)
В отличие от большинства своих предшественников, которые предоставляют права на майнинг на основе вычислительной мощности или количества монет, доказательство мощности (PoC) - также известное как доказательство пространства (PoSpace) - основывает свой алгоритм майнинга на количестве свободного места на жестком диске майнера.
В PoC майнеры заранее генерируют список всех возможных хэшей в процессе, называемом "планированием". Затем эти схемы хранятся на жестком диске. Чем больше объем памяти у майнера, тем больше возможных решений. Чем больше решений, тем выше шансы получить правильную комбинацию хэшей и выиграть вознаграждение.
Поскольку PoC не требует дорогостоящего или специализированного оборудования, он открывает возможности для участия в сети обычному человеку. Таким образом, он является менее энергоемкой и более децентрализованной альтернативой некоторым более распространенным механизмам консенсуса, рассматриваемым в данном руководстве. Однако пока не так много разработчиков решили использовать эту систему, и есть опасения, что она подвержена атакам вредоносных программ. В настоящее время этот механизм используется в Signum (SIGNA) - ранее Burstcoin (BURST), Storj (STORJ) и Chia (XCH).
8. Proof-of-Elapsed Time (PoET)
Доказательство истекшего времени используется в блокчейн-сетях с допуском (тех, которые требуют от участников идентифицировать себя). PoET использует доверенные вычисления для обеспечения случайного времени ожидания при создании блока. Она была разработана компанией Intel в начале 2016 года и основана на специальном наборе инструкций процессора, называемом Intel software guard extensions (SGX).
Алгоритм консенсуса на основе лотереи времени, PoET работает путем случайного назначения разного времени ожидания для каждого узла в сети. Во время периода ожидания каждый из этих узлов переходит в "спящий режим" на определенное время. Первый проснувшийся (то есть тот, у кого наименьшее время ожидания) получает право на добычу. Такая рандомизация гарантирует, что каждый участник имеет равные шансы стать победителем, обеспечивая справедливость в сети.
Механизм консенсуса PoET является высокоэффективным, менее ресурсоемким и масштабируемым. Он был реализован в системе Sawtooth компании Hyperledger.
9. Proof-of-History (PoH)
Как следует из названия, доказательство истории (PoH) обеспечивает доказательство исторических событий. Разработанный компанией Solana Labs (SOL), PoH позволяет встраивать "временные метки" в сам блокчейн, проверяя прохождение времени между транзакциями без необходимости полагаться на другие узлы.
Этот метод временных меток обеспечивается так называемой функцией верифицируемой задержки (verifiable delay function, VDF) SHA-256 с последовательным хэшированием. Она работает, принимая результат транзакции и используя его в качестве входных данных для следующего хэша, что позволяет всем четко видеть, какое событие произошло в определенной последовательности. Поскольку VDF могут быть решены только одним процессорным счетом, PoH значительно снижает вычислительный вес блокчейна, делая его более быстрым и энергоэффективным, чем многие его современники.
Поскольку PoH используется только в Solana, его еще предстоит протестировать в больших масштабах.
10. Proof-of-Importance (PoI)
Впервые появившаяся в NEM (XEM), доказательство важности (PoI) выбирает своих майнеров на основе определенных критериев в процессе, который называется "сбор урожая". Общие требования включают количество и размер транзакций за последние 30 дней, количество заблокированных монет и активность сети. На основе этих факторов узлам присваивается балл важности. Чем выше этот показатель, тем выше вероятность того, что его выберут для создания блока и получения сопутствующей комиссии за транзакцию.
Несмотря на сходство с PoS, использование дополнительных показателей в PoI позволяет отказаться от присущей первому варианту тенденции вознаграждать богатых, принимая во внимание общую поддержку сети участниками. Таким образом, просто высокая ставка в POI не обязательно гарантирует выигрыш блока.
Вывод:
До сих пор не существует универсального подхода, когда речь идет о проверке подлинности распределенных блокчейн-платформ. Каждый механизм консенсуса имеет свой набор преимуществ и недостатков. Хотя PoW и PoS, безусловно, являются наиболее распространенными, продолжает появляться множество новых и развивающихся алгоритмов.
Сферы применения блокчейна
Блокчейн применяется во всех сферах, где необходима быстрота передачи информации с высокой степенью ее защиты. Технология используется для запуска и работы криптовалют и цифровых валют, при заключении смарт-контрактов на поставку товаров, при генерации невзаимозаменяемых токенов (non-fungible tokens, NFT), в банковской и правовой сферах, при администрировании сетей и в игровой индустрии. Технологии блокчейна находят применение в работе органов государственной власти (например, при проведении и обработке результатов референдумов и голосований), в деятельности публичных и непубличных корпораций, общественных организаций и частных лиц.
• Криптовалюта
На основе технологии блокчейн функционирует любая криптовалюта. Технология применяется как при эмиссии (выпуске) новых криптовалют и генерации новых токенов (монет), так и при расчетах уже существующими. Сейчас в мире насчитывается более 300 криптовалютных проектов. Самые популярные помимо биткоина — Ethereum, Ripple, Tether, Litecoin и Dogecoin.
Расчеты в криптовалютах применяют платежные системы PayPal и Square и один из крупнейших международных банков JP Morgan. Криптовалюты, как правило, имеют высокую волатильность. Для инвестиций в криптовалюты существуют специализированные криптовалютные биржи.
• Цифровая валюта
Некоторые страны мира запускают пилотные проекты по созданию национальных цифровых валют, работающих на технологии блокчейн. Высоких результатов в этом отношении достиг Китай — цифровой юань стал первой цифровой валютой, принятой в крупной мировой экономике.
Цифровые валюты Центрального банка (Central bank digital currency, CBDC) запустили также Центральный банк Багамских Островов (sand dollar), Восточно-Карибский центробанк (DCash) и ЦБ Нигерии (e-naira). О планах по выпуску своих национальных цифровых валют заявляли правительства (или Центробанки) Нидерландов, Японии, России, Казахстана и Эквадора.
• Смарт-контракты
Технология блокчейна позволяет заключать смарт-контракты. Смарт-контракты — полностью цифровые контакты, информация о которых защищена шифрованием. Их ключевым отличием является автоматический контроль и выполнение пунктов договора. При выполнении условий контракт завершается автоматически, без совершения дополнительных действий и участия юристов. Смарт-контракты позволяют отслеживать всю цепочку поставок, что снижает или полностью исключает возможность подделки продукции или незаконных действий с ней.
• NFT
NFT — вид токенов, где каждый экземпляр уникален, его нельзя заместить или обменять на другой токен. NFT свидетельствует о праве владения каким-либо активом в блокчейне и позволяет продавать и покупать виртуальные объекты: музыку, фотографии, картины, рисунки. Согласно статистике аналитического портала NFTgo, капитализация NFT-рынка составляет почти $22 млрд
• Банковское дело
Блокчейн позволяет сделать все процессы в банковской индустрии безопаснее, надежнее и прозрачнее. Денежные переводы, расчеты при сделках с ценными бумагами, аккредитивы, KYC-комплаенс, рутинная работа бэк-офисов банков — все эти операции теперь проходят с внедрением этой технологии.
Блокчейн может сократить затраты банков до 50%. Об этом заявляли еще в 2017 г. аналитики Morgan Stanley. По их мнению, блокчейн мог бы оптимизировать инфраструктуру, радикально сократить затраты и обеспечить необходимое повышение RoE (доходности собственного капитала) банков. Многим банкам, несмотря на присущую им консервативность, опасно было бы недооценивать потенциал этой технологии. Повсеместное ее внедрение может привести к ликвидации некоторых участников мировой финансовой системы.
• Кибербезопасность
На каждом узле блокчейн-системы хранятся копии всей базы данных в целом, и они сверяются между собой. Это придает системе жизнеспособность даже в случае успешных хакерских атак на ее одиночные узлы. Несмотря на то, что приложения на блокчейне предлагают анонимность, технология может использоваться, чтобы прикреплять реальные идентификационные данные к криптографическим в базе данных.
Известен стартап, создавший удобный способ безопасного внесения данных, их отслеживания и передачи имущественных прав через блокчейн-платформу. Это помогает риэлторским фирмам: управление записями становится удобнее, сокращается время поиска, растет конфиденциальность и прозрачность.
• Удостоверения личности
Такие ID представляют собой перевод персональных данных о человеке на блокчейн, создание его цифрового профиля. Есть большой перечень ********, доступ к которым может быть осуществлен посредством блокчейна, и есть статистика передовых блокчейн-стран (Эстония, некоторые эмираты ОАЭ). Использование блокчейна и блокчейн-ID активным гражданином может стать обычным паттерном поведения уже при жизни современного поколения.
И в России, и на Западе государства в последние десятилетия активно ищут пути оптимизации своей административной деятельности. Хорошим решением для этого было бы перевести в блокчейн все рутинные и архаичные процессы. Проблематику приватности и защиты информационной безопасности при этом никто с повестки дня не снимал — напротив, в эру блокчейна она станет приоритетом.
Преимущества и недостатки технологии. Выводы
Преимущества
1. Распределение
Поскольку данные блокчейна зачастую хранятся на тысячах устройств в распределенной сети нод, система и данные в ней крайне устойчивы к техническим сбоям и вредоносным атакам. Каждая нода сети создает и хранит у себя копию базы данных, что защищает систему от риска одного слабого звена: отключение одной ноды не повлияет на безопасность всей сети. Обычные базы данных используют лишь один или несколько серверов, а потому более уязвимы для технических сбоев и кибератак.
2. Стабильность
Подтвержденные блоки почти никогда не отменяются, поэтому удалить или изменить зарегистрированные в блокчейне данные очень сложно. Благодаря этому блокчейн идеально подходит для хранения финансовых отчетов и других данных, выступая в качестве надежного аудиторского журнала, где каждое изменение отслеживается и регистрируется в распределенном и общедоступном реестре. За счет этого технология блокчейн может использоваться компаниями для предотвращения мошенничества со стороны своих сотрудников. Поскольку блокчейн обеспечивает надежную и стабильную запись всех финансовых операций внутри компании, недобросовестному сотруднику станет намного сложнее скрыть подозрительную деятельность.
3. Не требующая доверия система
В большинстве традиционных платежных систем транзакции зависят не только от двух участников сделки, но и от посредника: банка, эмитента карты или платежного провайдера. При использовании технологии блокчейн необходимость в них пропадает, поскольку распределенная сеть нод осуществляет проверку транзакций с помощью майнинга. По этой причине блокчейн часто называют системой, «не требующей доверия». В системе блокчейна отсутствует риск, связанный с доверием к определенной организации, а также снижаются общие затраты и комиссии за транзакции благодаря исключению посредников и третьих лиц.
Недостатки
1. Атака 51%
Алгоритм консенсуса Proof of Work годами использовался для защиты блокчейна Биткоина и успешно доказал свою эффективность. Тем не менее против сетей блокчейна производятся различные атаки, наиболее обсуждаемый тип которых получил название «Атака 51%». Она происходит, когда атакующему объекту или организации удается взять под контроль более 50% всей мощности хеширования, что позволяет исключать транзакции или изменять их порядок.
Хотя провести успешную атаку 51% теоретически возможно, в блокчейне Биткоина еще не было ни одного подобного прецедента. По мере развития сети повышается и ее безопасность, а потому маловероятно, что майнеры решат вкладывать средства и ресурсы в атаку на Биткоин, поскольку они могут получить больше выгоды в честной торговле. Более того, успешная атака 51% может изменить только недавние транзакции и лишь на короткий период времени, поскольку блоки связаны с помощью криптографических доказательств (изменение старых блоков потребует немыслимых объемов вычислительной мощности). В конце концов, блокчейн Биткоина очень устойчив и быстро адаптируется в ответ на любые атаки.
2. Изменения данных
Еще один недостаток блокчейна — после добавления данных их очень сложно изменить. Хотя стабильность считается преимуществом блокчейна, это не всегда хорошо. Изменение данных или кода блокчейна обычно требует больших усилий и зачастую хард-форка(полный перезапуск) — создания нового чейна(сети) и прекращения работы в старом.
3. Приватные ключи
Блокчейн использует криптографию с публичным ключом (асимметричную криптографию), предоставляя пользователям право собственности на их криптовалюту (или любые другие данные блокчейна). Каждый адрес блокчейна имеет соответствующий приватный ключ. Пользователи могут свободно делиться адресом, но приватный ключ необходимо держать в тайне. С его помощью трейдеры получают доступ к средствам, выступая таким образом как свой собственный банк. Потеря приватного ключа фактически означает безвозвратную утрату денег.
4. Неэффективность
Блокчейны, особенно использующие алгоритм Proof of Work, крайне неэффективны. Для занятия майнингом нужно быть крайне конкурентоспособным: на одного успешного майнера приходится множество других, которые работают впустую. Майнеры постоянно увеличивают свою вычислительную мощность, чтобы иметь больше шансов найти валидный хеш блока. С каждым годом Биткоин требует все больше и больше ресурсов, и теперь на майнинг тратится больше энергии, чем потребляют Дания, Ирландия и Нигерия.
5. Хранение
Реестры блокчейна могут сильно увеличиться со временем. В настоящее время блокчейн Биткоина требует около 200 ГБ дискового пространства. Увеличение размера блокчейна, очевидно, опережает увеличение емкости жестких дисков, и сеть рискует потерять ноды, если реестр станет слишком большим для загрузки и хранения пользователями.
Вывод:
Несмотря на свои недостатки, блокчейн предлагает уникальные преимущества и продолжает развиваться. Ему еще далеко до массового внедрения, однако многие отрасли уже изучают его преимущества и недостатки. Скорее всего, в ближайшие несколько лет компании и правительства будут экспериментировать с новыми способами применения блокчейна и пытаться извлечь из него выгоду.
