Что такое блокчейн и как он работает: путь одной транзакции

Блокчейн — это общий цифровой реестр, идентичные копии которого хранят тысячи независимых компьютеров. Новые записи объединяются в блоки, а каждый блок криптографически связывается с предыдущим. Это краткий ответ на вопрос «что такое блокчейн и как он работает». Чтобы понять подробности, проще проследить путь одного платежа через систему — поэтому в этом руководстве мы рассмотрим один перевод: с момента, когда вы нажимаете «отправить», до точки, после которой отменить его практически невозможно. Затем сравним, как с этой задачей справляются Биткоин, Эфириум и Солана.

Блокчейн в одном абзаце

Представьте электронную таблицу, которой не владеет ни одна компания. У каждого, кто запускает программное обеспечение, есть полная копия. Любой может предложить добавить новую строку, но строки добавляются только пакетами (блоками), и пакет принимается, только если сеть подтверждает, что он соответствует правилам. Каждый блок содержит отпечаток — хеш — предыдущего блока. Поэтому изменение старой записи изменит её отпечаток и нарушит связь со всеми последующими блоками. Отсюда и название: именно благодаря такой цепочке записи в блокчейне считаются защищёнными от незаметной подделки.

Из этого устройства следуют три свойства:

• Нет центрального оператора. Узлы проверяют работу друг друга, а не доверяют банку или серверу.
• История только дополняется. Записи можно добавлять, но для переписывания старых пришлось бы повторить работу сети или контролировать большую часть её стейка.
• Открытая проверяемость. В публичных сетях, таких как Биткоин и Эфириум, любой может скачать историю и проверить каждый баланс.

Как работает блокчейн: одна транзакция за шесть шагов

Предположим, вы отправляете другу 0.01 BTC. Вот что происходит дальше.

1. Вы подписываете транзакцию. Ваш кошелёк формирует сообщение — «перевести эти монеты на этот адрес» — и подписывает его вашим приватным ключом. Подпись доказывает, что монеты принадлежат вам, не раскрывая сам ключ.
2. Транзакция рассылается по сети. Кошелёк отправляет подписанную транзакцию нескольким узлам, а те передают её своим узлам-соседям. За считаные секунды копия появляется у тысяч узлов.
3. Узлы проверяют транзакцию. Каждый узел проверяет подпись, убеждается, что монеты ещё не потрачены, и проверяет комиссию. Корректные транзакции ожидают обработки в специальной области, которая называется мемпулом.
4. Производитель блока включает её в блок. В сети Биткоин майнеры выбирают транзакции (обычно сначала с самой высокой комиссией), объединяют их в кандидатный блок и соревнуются в поиске хеша, который ниже целевого значения сложности сети. Это соревнование и есть доказательство выполнения работы.
5. Блок добавляется в цепочку и рассылается. Победивший майнер передаёт блок в сеть. Остальные узлы проверяют каждую транзакцию и доказательство, а затем добавляют блок к своей копии. Майнер получает награду за блок — 3.125 BTC после халвинга 04.2024 — и комиссии.
6. Число подтверждений растёт. Каждый новый блок, добавленный поверх предыдущих, затрудняет отмену вашей транзакции. Многие биржи ждут несколько подтверждений, прежде чем зачислить крупные депозиты в Биткоине.

Обратите внимание, чего не происходило: ни один банк не одобрял платёж, и никто не мог его заблокировать, если он соответствовал правилам и за него была уплачена конкурентоспособная комиссия.

Доказательство работы и доказательство доли: как достигается согласие по блокам

На шаге 4 различия между блокчейнами проявляются сильнее всего. Задача одна и та же — определить, кто добавит следующий блок, и сделать мошенничество затратным, — но расходы возникают по-разному.

Доказательство работы (Биткоин) требует от майнеров тратить реальную электроэнергию. Чтобы переписать историю, пришлось бы выполнить эту работу быстрее, чем вся остальная сеть вместе взятая. Для блокчейна масштаба Биткоина это экономически недостижимо. Биткоин корректирует сложность каждые 2,016 блоков, чтобы среднее время создания блока оставалось около десяти минут.

Доказательство доли (Эфириум с 09.2022) требует от валидаторов блокировать капитал — по 32 ETH на валидатора, — а не тратить энергию. Валидаторы, подписывающие конфликтующие блоки, могут лишиться части своего стейка (это называется «слэшингом»). Цена мошенничества — капитал под риском, а не затраченная электроэнергия.

Ни один из этих методов не «лучше» во всех отношениях. Доказательство работы имеет более долгую историю обеспечения безопасности, а доказательство доли потребляет гораздо меньше энергии и обеспечивает более быстрое подтверждение операций.

Сколько времени занимает подтверждение транзакции в блокчейне

Один и тот же перевод ощущается совершенно по-разному в зависимости от сети. Примерные показатели при обычных условиях:

• Биткоин: новый блок появляется примерно каждые 10 минут. Для небольших сумм часто достаточно одного подтверждения; распространённый ориентир для крупных сумм — около шести подтверждений (примерно час).
• Эфириум: слот создаётся каждые 12 секунд, поэтому включение транзакции происходит быстро. Формальная финальность — состояние, при котором отмена блока потребовала бы уничтожить огромный объём застейканных ETH, — наступает через две эпохи, примерно через 13 минут.
• Солана: слоты длятся около 400 миллисекунд, поэтому транзакции появляются почти мгновенно; более высокая степень финальности наступает через несколько секунд.

Здесь заметен компромисс. Быстрые сети обычно предъявляют более высокие требования к оборудованию валидаторов, а значит, запустить узел могут меньше людей. В медленных сетях требования к узлам ниже, поэтому проверка остаётся распределённой между большим числом участников.

Чего блокчейн не может

В большинстве объяснений останавливаются на преимуществах. Но несколько ограничений не менее важны:

• Он не может проверить реальный мир. Блокчейн доказывает, что запись не изменяли после внесения, — но не то, что она была правдивой изначально. Данные о цепочках поставок или собственности настолько надёжны, насколько честны те, кто их вводит.
• По умолчанию он не анонимен. Биткоин и Эфириум обеспечивают псевдонимность. Каждый перевод общедоступен, а адреса часто можно связать с конкретными людьми.
• Ошибки трудно исправить. Отправьте средства не на тот адрес — и обратиться в службу поддержки, чтобы отменить перевод, не получится.
• В коде могут быть ошибки. Программы, работающие в блокчейнах, — смарт-контракты — выполняются в точности так, как написаны, включая ошибки. Многие крупные потери в криптовалютной отрасли были вызваны уязвимостями контрактов, а не сбоями блокчейнов.

Почему блокчейн важен не только для криптовалют

Первым вариантом применения стали деньги — это самый наглядный пример того, как два незнакомца могут передать друг другу ценность, не доверяя друг другу или посреднику. Сегодня та же архитектура лежит в основе стейблкоинов, токенизированных акций и облигаций, а также ончейн-кредитования. Принцип прост: блокчейн нужен там, где нескольким сторонам требуется общий реестр, но ни одна из них не хочет отдавать контроль над ним кому-то другому. Если же уже есть доверенный участник, обычная база данных обычно оказывается эффективнее.

Чтобы увидеть две крупнейшие блокчейн-сети в действии, посмотрите актуальную информацию о цене Биткоина и состоянии его сети, а также страницу Эфириума на WEEX. Наблюдение за торгами этими активами — практичный следующий шаг после того, как вы разберётесь, что такое блокчейн и как он работает на базовом уровне.

FAQ

1. Что такое блокчейн простыми словами?

Блокчейн — это общая книга записей, копии которой хранятся на множестве компьютеров. Новые записи добавляются связанными пакетами, называемыми блоками. Изменение старых записей нарушило бы связи между блоками, поэтому подделку легко обнаружить.

2. Кто контролирует блокчейн?

В публичных блокчейнах — никто единолично. Правила обеспечивает программное обеспечение, которое запускают тысячи независимых узлов. Для внесения изменений требуется широкое согласие разработчиков, операторов узлов и майнеров или валидаторов.

3. Можно ли взломать блокчейн?

Атака на реестр крупной сети, такой как Биткоин, обходится чрезвычайно дорого. Большинство потерь связано с более уязвимыми элементами вокруг блокчейна: кражей ключей, фишингом, взломами бирж и ошибками в смарт-контрактах.

4. Блокчейн — это то же самое, что Биткоин?

Нет. Биткоин — одна из криптовалют, работающая на собственном блокчейне. Блокчейн — это базовая технология, которую также используют Эфириум, Солана и тысячи других сетей.