Блокчейн (blockchain) — технология, которая лежит в основе всей криптоиндустрии. Благодаря ей увидели свет Bitcoin и Ethereum, Dogecoin и Solana. Но как устроен и как работает блокчейн, какие разновидности его существуют и что нужно знать об этой технологии начинающему криптоинвестору? Разбираем в статье.
Что такое блокчейн простыми словами
Блокчейн (дословно «цепочка блоков») — это распределенная база данных, зашифрованных с помощью криптографии. Вместо единого хранилища на сервере информация распределяется между множеством компьютеров («узлов»), образующих блокчейн-сеть. Поэтому блокчейн также называют распределенным реестром.
Идея блокчейна появилась еще в начале 90-х годов. Ее предложили ученые Стюарт Хабер и Скотт Сторнетта. За свое исследование они даже были награждены премией Discover, но тогда их идея не получила широкой огласки.
Активное использование технологии блокчейн началось с 2008 года, когда появился биткоин. Создатель первой криптовалюты — анонимный разработчик под псевдонимом Сатоши Накамото, чья личность до сих пор остается неизвестной — неоднократно цитировал в своих текстах работы Хабера и Сторнетта. Сейчас технология распределенного реестра применяется не только в криптовалютах — к ней обращаются банки, соцсети и даже логистические компании. Блокчейну нашлось применение и в медицине — он помогает обрабатывать данные о пациентах и обеспечивать их безопасное хранение и доступность для врачей.
Как работает блокчейн
Данные хранятся в блокчейне в виде неразрывной последовательности блоков, которые содержат информацию о всех операциях, совершенных с той или иной единицей криптовалюты. Когда вы переводите своему знакомому немного «тезеров» (USDT), запись об этой операции добавляется в очередной блок. При этом данные шифруются при помощи криптографической функции в код, состоящий из цифр и букв ― он называется «хеш». По сути, хеш ― это запись о транзакции в цифровом формате.
В каждом блоке содержится информация о предыдущем, а потому их невозможно разорвать, удалить или поменять местами. Кроме того, данные, размещенные в распределенном реестре, видны всем участникам сети, а внесение изменений требует консенсуса, поэтому произвольно подделать или удалить что-либо нельзя.
Для добавления в блокчейн нового блока должен быть сгенерирован новый хеш. Его поиск ― сложная математическая задача, для решения которой нужны большие вычислительные мощности. Для этого и требуется распределенная блокчейн-сеть, состоящая из компьютеров-узлов, которые предоставляют майнеры. В блокчейнах, использующих механизм консенсуса Proof-of-Work (PoW), именно их вычислительные устройства наперегонки ищут правильный код, состоящий из хеша предыдущего блока, случайного числа и общей суммы хешей за последние несколько минут. Больше шансов решить эту задачу имеет тот, кто располагает наиболее мощным оборудованием. За правильно найденный хэш полагается вознаграждение в виде новых единиц криптовалюты.
В блокчейнах с механизмом Proof-of-Stake (PoS) больше возможностей создать новый блок имеют участники с наибольшей долей ликвидности в нативной криптовалюте. Они обеспечивают подтверждение новых транзакций, получая за это вознаграждение, и потому называются валидаторами сети.
Корректность транзакции проверяют узлы — SPV-ноды. Они отклоняют перевод, если на вашем балансе кошелька недостаточно средств или вы пытаетесь выполнить мошеннические действия. Если же транзакция соответствует правилам, ее подтверждают, хешируют и заносят информацию о ней в цепочку блокчейна. Время обработки перевода отличается в зависимости от криптовалюты и ее блокчейна. Например, Bitcoin может проверять одновременно около семи транзакций в секунду (TPS), а Solana — до 65 000 TPS.
Данные об операциях хранятся на подключенных к распределенному реестру серверах по всему миру. Их нельзя стереть, подменить или исправить. Любой пользователь может посмотреть информацию о транзакциях, но все записи анонимны — вы не увидите имена отправителей и номера их криптокошельков. Когда к системе подключается новый узел (нода), на него копируются все данные блокчейна.
У такой системы нет единого хранилища данных, поэтому ее называют децентрализованной. Если мошенник захочет взломать сеть, ему придется взять под контроль не менее 51% устройств. Технически это почти невозможно. Если взломать данные на одном сервере, подключенные к сети ноды «увидят» мошенничество и не позволят провести транзакцию.
Как связаны криптовалюты и блокчейн
Криптовалюты были созданы на основе блокчейн-технологии. Она призвана гарантировать, что финансовые операции смогут проводиться без участия посредников и при этом быть безопасными, надежными и конфиденциальными. Если провести аналогию с банками, блокчейн заменяет операторов, андеррайтеров и всех тех сотрудников, которые участвуют в обработке платежей.
Блокчейн-технологии легли в основу индустрии децентрализованных финансов (DeFi), построенной на стремлении достичь независимости от традиционных финансовых институтов вроде банков, государственного печатного станка и платежных систем. Благодаря появлению этой сферы пользователи получили возможность свободно переводить средства в крипте в другие страны с минимальными комиссиями, а также зарабатывать на майнинге, стейкинге, трейдинге и т.д.
Разработчики блокчейнов постоянно совершенствуют свои сети — повышают безопасность, улучшают производительность, добавляют новые функции. В ряде блокчейнов, если команда проекта планирует внести в систему изменения, пользователи могут поучаствовать в голосовании, чтобы принять или отклонить нововведения.
Виды блокчейнов
Существуют сотни распределенных реестров. Одни базируются на технологиях Bitcoin или Ethereum, другие были созданы разработчиками с нуля. Все блокчейны принято делить на три основных вида: публичные, частные и консорциумные (гибридные).
Публичный
Публичный блокчейн — это сеть, которая позволяет любому пользователю отслеживать информацию в блоках, совершать транзакции, участвовать в добавлении новых записей. По этому принципу построены такие блокчейны, как Bitcoin, Ethereum, Litecoin и др. Большинство криптовалют используют публичные блокчейны. Можно сказать, что это «классический» вид блокчейна, в котором нет контролирующего органа и посредников. Его главная особенность — децентрализация. Такая система прозрачна, к ней может подключиться любое количество пользователей. Чаще всего она имеет открытый исходный код, который можно использовать для разработки собственных токенов и приложений.
Частный
Частный блокчейн представляет собой закрытую сеть, доступ в которую имеют только специально приглашенные или допущенные пользователи. Такой блокчейн централизован, а доступ к данным в нем ограничен. Проводить транзакции и добавлять новых участников может только определенный круг лиц — как правило, владельцы или сотрудники оператора платформы. Такие системы чаще всего используются финансовыми организациями, госучреждениями и компаниями.
Консорциумный
Консорциумный блокчейн сочетает в себе черты как частного, так и публичного реестра, а потому таже называется также «гибридным». Он организован как приватный, но доступ к данным в реестре может иметь сразу несколько компаний. При этом ни одна из них не имеет полного контроля, права доступа у всех одинаковые, а валидацией транзакцией и управлением сетью занимается совместно группа доверенных участников. Такая структура обеспечивает контролируемый доступ и совместное управление внутри ограниченной группы организаций, что удобно, например, для ведения общей базы данных.
Уровни блокчейна
Еще одно понятие, которое нужно знать начинающему криптану — уровни блокчейна, обозначаемые как “Layer” (слой). Каждый из уровней подразумевает различные технологии и решения, обеспечивающие функционирование блокчейн-экосистемы.
Всего выделяют четыре слоя ― L0, L1, L2 и L3. Их можно представить как этажи дома, надстраиваемые один на другом начиная с фундамента. Его роль выполняет Layer 0 ― под ним понимают фундаментальную инфраструктуру, на которой развернут основной блокчейн. Ее задача ― обеспечить совместимость, масштабируемость и специализацию различных распределенных реестров. Каждый новый слой возводится как надстройка на предыдущем и призван усовершенствовать и расширить его возможности.
- L1 — это блокчейн основного уровня, для работы которых не нужны дополнительные системы. К таким относятся Bitcoin, Ethereum, Solana и другие.
- L2 — решения, которые помогают масштабировать блокчейн, уменьшить время обработки операций, снизить стоимость транзакций, повысить производительность. Технологии накладываются поверх основного блокчейна. Делятся на несколько типов:
- Cайдчейны — работают параллельно с системой уровня L1, обрабатывают информацию и заносят ее в основную сеть. Имеют собственные протоколы, алгоритмы консенсуса и токены. Например, к сайдчейнам относится Ronin, который работает на базе Ethereum.
- Роллапы — объединяют транзакции в группы и передают в основную сеть только главную информацию, что снижает нагрузку на систему и ускоряет обработку данных.
- Вложенные блокчейны — подключаются к основной цепи через корневой контракт. На уровне L2 проводятся транзакции, а уровень L1 определяет правила взаимодействия.
- Каналы состояний — связывают основной блокчейн с каналами транзакций, которые находятся за его пределами. В результате в систему попадает только итоговая информация об операциях.
- L3 — новый уровень, который использует преимущества L2, помогает еще больше улучшить производительность системы и повышает конфиденциальность. Эти технологии еще не получили широкого распространения.
- L0 — слой, на котором работают компоненты, создающие экосистему цепи: программное обеспечение, ноды, устройства, серверы, оборудование для майнинга. Протокол нулевого уровня используется для создания новых систем, криптовалют, приложений. Некоторые блокчейны работают только на этом слое — например, Cosmos SDK, который предоставляет инструменты для создания новых блокчейнов.
Возможности блокчейна
Технология блокчейна используется не только для криптовалютных операций ― многие проекты создают вокруг себя целые DeFi-экосистемы. Например, на базе блокчейна TON работают сервисы для разработки сайтов и приложений, создания анонимных прокси-серверов или хранения данных. А экосистема Ethereum поддерживает огромное количество токенов (криптовалют без собственного блокчейна), а также протоколы кредитования, NFT-коллекции, игры и платформу для проектирования виртуальной реальности и др.
На блокчейне работают, в частности, следующие сервисы:
- STEPN — мобильное приложение, которое позволяет зарабатывать на физической активности: беге и длительных прогулках. Работает на базе Solana.
- Axie Infinity — онлайн-видеоигра на базе Ethereum, где пользователь может управлять виртуальными питомцами, похожими на покемонов, и участвовать во внутренней торговле.
- Splinterlands — карточная игра на блокчейны Hive, которая дает пользователям возможность зарабатывать токены.
- Alien Worlds — фантастическая игра на WAX. Здесь покупают земли, проводят сражения, зарабатывают на майнинге и получают комиссию.
- Illuvium — трехмерная фэнтези-игра с открытым миром и возможностью заработка для пользователей, работающая на основе Ethereum.
Пользуясь инструментами блокчейн-экосистем, можно запускать собственные приложения, игры и токены. Существуют целые студии, специализирующиеся на разработке цифровых решений для бизнеса на основе блокчейн-технологий.
Будущее блокчейна
Основные перспективы развития блокчейн-технологий:
- Распространение на новые отрасли. Блокчейну может найтись применение в юриспруденции и маркетинге, в традиционных финансовых институтах и в образовании. Например, Университет Никосии на Кипре еще в 2015 году перенес свою базу дипломов в распределенный реестр. У каждого выданного вузом документа есть хеш, по которому можно проверить его подлинность. Это удобно для верификации дипломов по всему миру.
- Повышение скорости обработки транзакций и улучшение масштабируемости. Каждое новое поколение блокчейнов становится все более производительным. Сейчас рекордсменом по скорости обработки транзакций считается TON — он принимает до 100 000 TPS. Для сравнения — платежная система Visa может обрабатывать всего 24 000 TPS. В будущем производительность блокчейн-сетей будет расти.
- Тренд на централизацию. Для решения внутренних задач компаниям нужны приватные блокчейны, поэтому будут развиваться централизованные системы.
- Правовое регулирование. Криптовалюты все активнее выходит из тени — например, в России в 2024 году компаниям в экспериментальном порядке частично разрешили оплачивать внешнеторговые контракты в цифровой валюте. Правовая база будет развиваться и совершенствоваться, поэтому бизнесу будет проще создавать решения на основе блокчейн-технологий.
- Выпуск цифровых валют центральными банками (CBDC). К середине 2025 года Банк России планирует запустить в обращение цифровой рубль, а в Китае с конца 2021 года действует цифровой юань. Над созданием национальной цифровой валюты задумываются также Швейцария, Индия, Бразилия и другие страны. CBDC по своему назначению и статусу существенно отличаются от криптовалют, однако для их выпуска и операций с ними также будет использоваться блокчейн.
- Развитие экосистем. Будет появляться все больше сервисов на основе блокчейна — от торрент-трекеров и онлайн-игр до организаций кредитования. Распределенные реестры станут все чаще интегрироваться в соцсети и мессенджеры ― примером тому служит внедрение TON в Telegram.
Выводы
Технология блокчейна лежит в основе большинства криптовалют. За счет хэширования и распределенной архитектуры она обеспечивает осуществление транзакций без участия посредников и безопасное, децентрализованное хранение данных.
Блокчейны используются не только для криптовалютных операций — эта технология уже сегодня применяется разными организациями и в самых разных областях, от бизнеса и медицины до образования и госуслуг.
Большинство публичных блокчейнов имеют открытый код, который другие разработчики могут использовать для создания собственных приложений и протоколов. Так развиваются блокчейн-экосистемы, появляются новые токены, сервисы и игры. У этой технологии много перспектив, и в дальнейшем она еще будет совершенствоваться.
