Как работает технология Blockchain — руководство для новичков

Руководство технологии blockchain
Технология блокчаин


Почти все слышали о Blockchain и о том, что это круто. Но не все понимают, как это работает. Эта руководство рассказывает, что технология Blockchain определенно не волшебство.

Что такое блокчейн?

Блокчейн - это дневник, который почти невозможно подделать.

Хэш-функция

Давайте представим, что 10 человек в одной комнате решили сделать отдельную валюту. Они должны следить за потоком средств, и один человек - назовем его Борис - решил вести список всех действий в дневнике:
Объяснение технологии блокчейна
Один человек - назовем его Максим - решил украсть деньги. Чтобы скрыть это, он изменил записи в дневнике:
Технология блокчейна объяснена
Борис заметил, что кто-то вмешался в его дневник. Он решил не допустить этого.
Он нашел программу, называемую хэш-функцией, которая превращает текст в набор цифр и букв, как показано в таблице ниже.
Биткойн хэш
Хеш - это строка цифр и букв, созданная хеш-функциями. Хеш-функция - это математическая функция, которая принимает переменное количество символов и преобразует ее в строку с фиксированным количеством символов. Даже небольшое изменение в строке создает совершенно новый хэш.
После каждой записи он вставлял хеш. Новый дневник выглядел следующим образом:
Технология блокчейна объяснена
Максим решил снова изменить записи. Ночью он попал в дневник, изменил запись и сгенерировал новый хэш.
Технология блокчейна объяснена
Борис заметил, что кто-то снова просмотрел дневник. Он решил усложнить запись каждой транзакции. После каждой записи он вставлял хеш, сгенерированный из записи + последний хеш. Так что каждая запись зависит от предыдущей.
Технология блокчейна объяснена
Если Максим попытается изменить запись, ему придется изменить хэш во всех предыдущих записях. Но Максим хотел больше денег, и он провел всю ночь, считая все хэши.

данное время

Но Борис не хотел сдаваться. Он решил добавить номер после каждой записи. Этот номер называется « Nonce ». Nonce следует выбирать так, чтобы сгенерированный хэш заканчивался двумя нулями.
Технология блокчейна объяснена
Теперь, чтобы подделать записи, Максиму пришлось бы тратить часы на то, чтобы выбрать Nonce для каждой строки.
Что еще более важно, не только люди, но и компьютеры не могут быстро понять Nonce.

Вершины

Позже Борис понял, что было слишком много записей и что он не мог вести дневник, как этот. Поэтому, когда он написал 5000 транзакций, он преобразовал их в электронную таблицу на одну страницу.
Борис распространил свой дневник электронных таблиц по 5000 компьютерам, которые были по всему миру. Эти компьютеры называются узлами Каждый раз, когда происходит транзакция, она должна быть одобрена узлами, каждый из которых проверяет ее действительность. Как только каждый узел проверил транзакцию, происходит своего рода электронное голосование, поскольку некоторые узлы могут считать транзакцию действительной, а другие - мошенничеством.
Узлы, упомянутые выше, являются компьютерами. У каждого узла есть копия цифровой книги или блокчейна. Каждый узел проверяет правильность каждой транзакции. Если большинство узлов говорят, что транзакция действительна, она записывается в блок.
Теперь, если Максим изменит одну запись, все остальные компьютеры будут иметь оригинальный хеш. Они не позволят изменениям произойти.

блок

Эта электронная таблица называется блоком . Все семейство блоков - это блокчейн. У каждого узла есть копия блокчейна. Как только блок достигает определенного количества утвержденных транзакций, формируется новый блок.
Блокчейн обновляется каждые десять минут. Это происходит автоматически. Никакой главный или центральный компьютер не инструктирует компьютеры это делать.
Как только электронная таблица, регистр или реестр обновлены, их уже нельзя изменить. Таким образом, это невозможно подделать. Вы можете только добавлять новые записи к нему. Реестр обновляется на всех компьютерах в сети одновременно.

Важные моменты:

  1. Блокчейн - это тип дневника или таблицы, содержащей информацию о транзакциях.
  2. Каждая транзакция генерирует хэш.
  3. Хеш - это строка из цифр и букв.
  4. Транзакции вводятся в том порядке, в котором они произошли. Заказ очень важен.
  5. Хеш зависит не только от транзакции, но и от предыдущей транзакции.
  6. Даже небольшое изменение в транзакции создает совершенно новый хэш.
  7. Узлы проверяют, чтобы убедиться, что транзакция не была изменена, проверяя хэш.
  8. Если транзакция одобрена большинством узлов, она записывается в блок.
  9. Каждый блок ссылается на предыдущий блок и вместе составляет блокчейн.
  10. Блокчейн эффективен, поскольку распространяется на множество компьютеров, на каждом из которых есть копия блокчейна.
  11. Эти компьютеры называются узлами.
  12. Блокчейн обновляется каждые 10 минут.

Кошельки, цифровые подписи, протоколы

Борис собрал 10 человек вместе. Ему нужно было объяснить им новую монету.
Максим признался в своих грехах группе и глубоко извинился. Чтобы доказать свою искренность, он вернул Ане и Марии их монеты.
Со всем этим Борис объяснил, почему это никогда не может повториться. Он решил внедрить так называемую цифровую подпись для подтверждения каждой транзакции. Но сначала он подарил всем кошелек.

Что такое кошелек?

Кошелек - это строка цифр и букв, например, 18c177926650e5550973303c300e136f22673b74. Это адрес, который будет отображаться в различных блоках внутри цепочки блоков по мере выполнения транзакций. Нет видимых записей о том, кто совершил какую транзакцию, с кем, только номер кошелька. Адрес каждого конкретного кошелька также является открытым ключом.

Цифровой подписи

Для осуществления транзакции вам понадобятся две вещи: кошелек, который в основном является адресом, и закрытый ключ. Закрытый ключ - это строка случайных чисел, но в отличие от адреса закрытый ключ должен храниться в секрете.
Когда кто-то решает отправить кому-либо монеты, он должен подписать сообщение, содержащее транзакцию, своим закрытым ключом. Система двух ключей лежит в основе шифрования и криптографии, и ее использование задолго до существования Blockchain. Впервые он был предложен в 1970-х годах.
Как только сообщение отправлено, оно передается в сеть Blockchain. Затем сеть узлов обрабатывает сообщение, чтобы убедиться, что содержащаяся в нем транзакция является действительной. Если он подтверждает действительность, транзакция помещается в блок, и после этого никакая информация о ней не может быть изменена.
Цифровая подпись объяснила

Что такое криптографические ключи?

Криптографический ключ - это строка из цифр и букв. Криптографические ключи изготавливаются генераторами ключей или кейгенами. Эти кейгены используют очень продвинутую математику с использованием простых чисел для создания ключей.

протоколы

Блокчейн состоит из отдельных спецификаций поведения, большого набора правил, которые запрограммированы в нем. Эти спецификации называются протоколами. Реализация конкретных протоколов по существу сделала Blockchain тем, чем она является - распределенной, одноранговой и защищенной информационной базой данных.
Протоколы Blockchain гарантируют, что сеть будет работать так, как это было задумано ее создателями, даже если она полностью автономна и никем не контролируется. Вот несколько примеров протоколов, реализованных в Blockchain:
  • Входная информация для каждого хеш-номера должна включать хеш-номер предыдущего блока.
  • Награда за успешный майнинг блока уменьшается вдвое после того, как каждые 210 000 блоков закрыты.
  • Чтобы сохранить количество времени, необходимое для майнинга одного блока, примерно на 10 минут, сложность майнинга пересчитывается каждые 2 016 блоков.

Доказательство работы

Размещение транзакции в блоке называется успешным завершением проверки трудоспособности и выполняется специальными узлами, называемыми майнерами.
Proof of Work - это система, которая требует некоторой работы со стороны запрашивающей стороны службы, что обычно означает время обработки компьютером. Создание доказательства работы - это случайный процесс с низкой вероятностью, поэтому обычно требуется много проб и ошибок, чтобы получить действительное доказательство работы. Когда дело доходит до биткойнов, хэш - это то, что служит доказательством работы.

Что такое майнинг?

Майнеры на блокчейне - это узлы, которые производят блоки, решая проблемы с работой. Если майнер производит блок, который одобрен электронным консенсусом узлов, то майнер получает вознаграждение монетами. По состоянию на октябрь 2017 года, биткойн-майнеры получают 12,5 биткойнов за блок.
Награда - не единственный стимул для майнеров продолжать использовать свое оборудование. Они также получают комиссию за транзакции, которую платят пользователи Биткойн. В настоящее время, поскольку в сети Биткойн происходит огромное количество транзакций, плата за транзакции взлетела до небес. Несмотря на то, что сборы являются добровольными со стороны отправителя, майнеры всегда будут отдавать предпочтение переводам с более высокими комиссионными за транзакции. Таким образом, если вы не готовы платить довольно высокую комиссию, ваша транзакция может занять очень много времени для обработки.
Важные моменты
  1. Если у вас есть цифровые деньги, вам нужен цифровой кошелек.
  2. Кошелек - это адрес в блокчейне.
  3. Кошелек - это открытый ключ.
  4. Кто-то, желающий провести транзакцию, должен отправить сообщение с транзакцией, подписанной его закрытым ключом.
  5. Перед утверждением транзакции она проверяется каждым узлом, который голосует за нее, специальным электронным способом, который отличается от выборов, которые проводятся в большинстве стран.
  6. Майнеры, которые являются специальными узлами, размещают транзакцию в блоке.
  7. Компьютеры в сети, в которых находится блокчейн, называются узлами.
  8. Майнеры помещают транзакции в блоки в ответ на доказательство трудностей.
  9. После того как майнеры успешно «заблокируют» блок транзакции, они получают вознаграждение, которое в настоящее время составляет 12,5 BTC, и они также получают комиссию за транзакцию, которую платят владельцы биткойнов.
  10. Взаимодействие осуществляется по блокчейну с использованием правил, встроенных в программу блокчейна, называемых протоколами.
  11. Криптография необходима на Blockchains, чтобы помешать ворам, которые хотели бы взломать Blockchain.
  12. Криптографические ключи изготавливаются генераторами ключей или кейгенами.
  13. Кейгены используют очень продвинутую математику с использованием простых чисел для создания ключей.
  14. Блок содержит метку времени, ссылку на предыдущий блок, транзакции и вычислительную проблему, которые должны были быть решены до того, как блок перешел на блокчейн.
  15. Распределенная сеть узлов, которым необходимо достичь консенсуса, делает мошенничество в блокчейне практически невозможным.

Принципы блокчейна

Распределенная база данных

Распределенная база данных объяснила
База данных - это блокчейн, и каждый узел в блокчейне имеет доступ ко всей цепочке блоков. Ни один узел или компьютер не регулирует информацию, которую он содержит. Каждый узел может проверять записи блокчейна. Все это делается без одного или нескольких посредников, контролирующих все.
Он архитектурно децентрализован, поскольку нет ни одной, ни нескольких точек отказа. Нет единой точки отказа, которая могла бы разрушить блокчейн.
Однако узлы блокчейна логически централизованы, так как весь блокчейн представляет собой распределенную сеть, выполняющую определенные действия, запрограммированные в нем.

Одноранговая (P2P) передача

Одноранговая передача объяснила
В соответствии с первым принципом, общение всегда происходит непосредственно между узлами, а не через какой-то центральный узел. Информация о том, что происходит в блокчейне, сохраняется на каждом узле, а затем передается на соседние узлы. Таким образом, информация распространяется по всей сети.

Прозрачность пока псевдоним

Любой, кто проверяет блокчейн, способен видеть каждую транзакцию и ее хэш-значение. Кто-то, кто использует Blockchain, может быть анонимным, если он хочет, или он может дать свою идентификацию другим. Все, что вы видите в блокчейне - это запись транзакций между адресами блокчейна.

документация

документация
Как только запись транзакции находится в блокчейне и блокчейн был обновлен, изменение записей этой транзакции невозможно. Это связано с тем, что конкретная запись транзакции связана с записью каждой предыдущей записи. Записи блокчейна являются постоянными, они упорядочены в хронологическом порядке и доступны для всех остальных узлов. Диаграмма показывает выдержку из цепочки биткойнов.

Почему невозможно отключить сеть?

Поскольку в мире есть узлы, практически невозможно, чтобы вся сеть была захвачена одной стороной.

Почему почти невозможно подделать блок?

Причина, по которой подделка блока практически невозможна, заключается в том, что действительность блока и, следовательно, его включение в блокчейн определяется электронным согласием узлов. Есть тысячи таких узлов, разбросанных по всему миру, и, как следствие, для захвата сети потребуется компьютер с невозможным питанием.

Можете ли вы использовать блокчейн как обычную базу данных?

Можете ли вы хранить 3 ГБ файлов в блокчейне так же, как вы используете Access, Filemaker или MySql? Это не было бы хорошей идеей. Большинство блокчейнов не подходят для этого по конструкции или просто не имеют необходимой мощности.
Традиционные онлайн-базы данных обычно используют сетевую архитектуру клиент-сервер. Это означает, что пользователи с правами доступа могут изменять записи, хранящиеся в базе данных, но общий контроль остается за администраторами. Когда дело доходит до базы данных Blockchain, каждый пользователь отвечает за поддержание, расчет и обновление каждой новой записи. Каждый узел должен работать вместе, чтобы убедиться, что они приходят к одним и тем же выводам.
Архитектура Blockchain также означает, что каждый узел должен работать независимо и сравнивать результаты своей работы с остальной частью сети. Таким образом, достижение консенсуса может занять очень много времени. Из-за этого сети Blockchain считаются очень медленными по сравнению с традиционной технологией цифровых транзакций.
Тем не менее, есть эксперименты по созданию баз данных с технологией Blockchain, причем BigchainDB является первой крупной компанией в этой области. Создатели взяли распределенную базу данных корпоративного класса и построили на ней свою технологию, добавив при этом три ключевых атрибута блокчейна: децентрализацию, неизменность и возможность регистрации и передачи активов. Полезно ли то, что они создали, еще предстоит выяснить.

Важные моменты

  1. Блокчейн - это база данных, которая распространяется среди всех узлов.
  2. Ни один или несколько узлов не контролируют блокчейн.
  3. Все узлы могут проверить транзакцию.
  4. Все общение на Blockchain - это p2p.
  5. Любой, кто использует блокчейн, является анонимным, если это то, что он хочет.
  6. Все транзакции, происходящие в блокчейне, записываются там, поэтому транзакции любого человека, использующего сеть, являются публичными и полностью прозрачными, даже если они могут быть анонимными.
  7. Как только транзакция записана в блокчейне и блокчейн обновлен, эта транзакция не может быть изменена.
  8. Ни один человек или организация не могут отключить блокчейн.
  9. Хотя блокчейн политически и архитектурно децентрализован, он логически централизован.

Где можно использовать блокчейн?

В следующей части статьи мы обсудим некоторые из множества различных приложений, использующих Blockchain. Мы будем часто использовать термин умный контракт. Давайте определимся с термином.
Блокчейн идеально подходит для так называемых умных контрактов.
Что такое умные контракты?
Умные контракты определяют правила и штрафы вокруг конкретного соглашения так же, как это делают традиционные контракты. Однако большая разница заключается в том, что умные контракты автоматически обеспечивают выполнение этих обязательств. Контракты кодируются таким образом, чтобы они выполнялись при соблюдении определенных критериев.
1. Претензия по гарантии
Обычно урегулирование претензий по гарантии является дорогим, трудоемким и зачастую трудным для тех, кто предъявляет претензии. Можно реализовать умные контракты, используя Blockchain, что неизбежно сделает процесс намного проще.
В прошлом, когда предъявлялась претензия, все проверки выполнялись людьми, что может занимать много времени и оставляет место для человеческой ошибки. Это станет ненужным, так как проверяет, чтобы все критерии были выполнены, и может быть выполнено автоматически с помощью блокчейна. Как только все обязательства выполнены, полученная выплата происходит автоматически. Все это может быть сделано с минимальным участием человека.
Одним из решений, предлагаемых Deloitte, является включение QR-кода в квитанцию. QR-код содержит всю необходимую информацию о покупке: товар, серийный номер, дату покупки и т. Д. С его помощью QR-код также содержит инструкции о том, как найти «гарантийного бота» в Facebook Messenger. Затем пользователь может отправить изображение чека этому боту, движок разворачивает QR-код и сохраняет всю информацию о продукте в блокчейне.
2. Производные
Производные инструменты используются на биржах и связаны со стоимостью активов. Интеллектуальные контракты в торговле акциями и акциями могут революционизировать текущую практику, оптимизируя, автоматизируя и снижая затраты на торговлю деривативами в отрасли. Расчеты могут быть завершены за секунды, а не за три дня, которые необходимы в настоящее время. Используя умные контракты, одноранговая торговля станет обычной операцией, что приведет к полной революции в торговле акциями. Barclays и несколько других компаний уже опробовали способ торговли деривативами с использованием умных контрактов, но пришли к выводу, что технология не будет работать, если банки не будут сотрудничать для ее реализации.
3. Страховые претензии
С умными контрактами может быть установлен определенный набор критериев для определенных связанных со страхованием ситуаций. Теоретически, с внедрением технологии Blockchain, вы можете просто подать страховую заявку онлайн и получить мгновенную автоматическую выплату. Если, конечно, ваша заявка соответствует всем необходимым критериям. Французский страховой гигант AXA - первая крупная страховая группа, предлагающая страхование по технологии Blockchain. Недавно они представили новый страховой продукт на случай задержки рейса, который будет использовать умные контракты для хранения и обработки выплат. Другие страховые компании обязательно последуют их примеру.
4. Проверка личности
Слишком много времени и усилий в настоящее время тратится на проверку личности. Используя децентрализацию Blockchains, проверка личности онлайн будет намного быстрее. Данные о личности в Интернете в центральном местоположении исчезнут с использованием смарт-контрактов Blockchain. Компьютерные хакеры больше не будут иметь централизованных точек уязвимости для атак. Хранение данных защищено от несанкционированного доступа и является неподкупным при поддержке Blockchain. Во всем мире блокчейн ведет к значительным улучшениям в проверке личности.
Город Цуг в Швейцарии использует децентрализованное приложение (DAPP) для проверки электронных идентификационных данных своих граждан. Другим производителем DAPP для проверки личности является Oraclize в Эстонии. Он продает DAPP для решения проблемы KYC (Знай своего клиента). Это имеет большое значение при проверке личности. Организация Thomson Reuters создает еще один DAPP для проверки личности с помощью Ethereum.
5. Интернет вещей (IoT)
Интернет вещей (IoT) - это сеть физических устройств, транспортных средств и других предметов, встроенных в программное обеспечение, исполнительные механизмы, датчики, программное обеспечение и сетевое соединение, подключенных к Интернету. Все эти функции позволяют таким объектам собирать и обмениваться данными. Блокчейн и его умные контракты идеально подходят для этого.
Прогнозируется, что проекты с использованием смарт-контрактов для устройств станут очень распространенными. Gartner ведущая в мире компания, занимающаяся исследованиями в области информационных технологий , сделала прогноз, что к 2020 году будет существовать не менее 20 миллиардов подключенных устройств. Эти устройства используют умные контракты Ethereum. Например, у нас есть лампочка Ethereum , у нас есть блок Ethereum BlockCharge , включающий зарядку электромобилей, и, наконец, CryptoSeal ; это защищенное от несанкционированного доступа уплотнение для обеспечения безопасности лекарств.
Блокчейн будет играть важную роль в развертывании IoT, но также предоставит способы защиты от хакеров. Поскольку он построен для децентрализованного управления, схема безопасности на его основе должна быть достаточно масштабируемой, чтобы покрыть быстрый рост IoT. Более того, надежная защита Blockchain от несанкционированного доступа к данным поможет предотвратить мошенническое устройство, которое может нарушить работу дома, завода или транспортной системы путем передачи вводящей в заблуждение информации.
6. Архивация и хранение файлов
Google Drive, Dropbox и др. Тщательно разработали электронное архивирование документов с использованием централизованных методов. Централизованные сайты всегда привлекают хакеров. Блокчейн и его умные контракты предлагают способы существенного снижения этой угрозы.
Есть много проектов Blockchain, которые стремятся сделать это. Имейте в виду, однако, что часто внутри самих Blockchain не хватает хранилища, но есть доступные децентрализованные облачные решения хранения, такие как Storj Sia Ethereum Swarm и так далее. С точки зрения пользователя они работают так же, как и любое другое облачное хранилище. Разница в том, что контент размещается на компьютерах различных анонимных пользователей, а не в центрах обработки данных.
7. Защита интеллектуальной собственности
Архивирование с помощью Blockchain обеспечит гораздо большую защиту интеллектуальной собственности, чем раньше. Приложение под названием Ascribe , использующее Blockchain, уже обеспечивает эту защиту.
8. Преступление
Правонарушителям приходится прятать и маскировать деньги, полученные от их подвигов. В настоящее время это делается с помощью поддельных банковских счетов, азартных игр и оффшорных компаний, среди прочих хитростей. Существует много опасений относительно прозрачности криптовалютных транзакций. Но в системе криптовалюты могут существовать все необходимые регуляторные элементы, такие как идентификация сторон и информации, учет транзакций и даже принудительное исполнение.
Поскольку технология привлекает к себе все большее внимание, Blockchain и ее умные контракты могут сделать большинство тактик отмывания денег неэффективными и легко отслеживаемыми.
9. Социальные сети
В настоящее время организации социальных сетей могут свободно использовать персональные данные своих клиентов. Это помогает им заработать миллиарды долларов. Используя умные контракты Blockchain, пользователи социальных сетей смогут продавать свои личные данные, если они того пожелают. Такие идеи изучаются в MIT. Цель проекта OPENPDS / SA - предоставить владельцу данных возможность настроить степень сохранения конфиденциальности с помощью технологии Blockchain.
10. Использование умных контрактов на выборах и опросах
Выборы и опросы могут быть значительно улучшены с помощью умных контрактов. Уже существуют различные приложения, такие как Blockchain Voting Machine , Follow My Vote и TIVI Все они обещают устранить мошенничество, обеспечивая полную прозрачность результатов и сохраняя анонимность голосов. Однако до широкого внедрения децентрализованного голосования еще далеко.

Ограничения и уязвимость

Любая сеть Blockchain во многом зависит от количества активных пользователей в ней. Чтобы использовать весь свой потенциал, сеть должна быть надежной с широко распределенной сеткой узлов.
Более того, не существует сети Blockchain, которая могла бы поддерживать такое же количество транзакций, как крупные эмитенты карт, такие как Visa или MasterCard. Начиная с 2017 года, Blockchain еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем он сможет заменить гигантов финансового мира.
Наконец, всегда есть теоретическая возможность крупномасштабного захвата любой данной сети Blockchain. Если одна организация каким-то образом сможет получить контроль над большинством узлов сети, она больше не будет децентрализована в полном смысле этого слова.

Блокчейн инвестиционный климат

Поскольку цена Биткойна во второй раз в 2017 году достигла рекордной отметки в 5000 долларов, вероятно, в настоящее время нет более привлекательной инвестиционной возможности, чем криптовалюты и технология Blockchain. Широкая общественность и органы власти все больше осознают ее преимущества, и большинство проблем, связанных с ней, опровергаются. Многие компании уже вложили средства в эту технологию, и очень показательно, что всемирный технологический гигант IBM сейчас рассматривает возможность инвестировать «время и энергию сотрудников» в космос.
Многие компании предлагают кредитные карты в целях поощрения лояльности и добавления нового потока доходов. Samsung недавно заключила партнерское соглашение с Blocko, стремясь разрешить кредитным картам участвовать в безопасных транзакциях с использованием технологии Blockchain. Samsung стремятся создать новый бизнес, используя цифровую идентификацию, цифровые деньги и цифровые платежи.
Согласно отчету , по состоянию на октябрь 2017 года только в 2017 году было заключено 42 сделки по инвестированию в акционерный капитал на общую сумму 327 млн ​​долларов. Наиболее активным инвестором является японская сервисная фирма SBI Holding, владеющая долями в восьми фирмах Blockchain. Цифровая электростанция Google является вторым по величине активным инвестором, имея доли в биткойн-кошельке - компании Blockchain и Ripple , которая работает над системой денежных переводов на основе Blockchain.

Комментариев нет:

Отправить комментарий