Что такое блокчейн и как он работает?

Блокчейн — это общий цифровой реестр транзакций, который копируется на множество независимых компьютеров и группируется в блоки. Каждый блок криптографически связан с предыдущим, поэтому прошлые записи крайне сложно изменить незаметно для всех. Вместо того чтобы доверять ведение учёта одной компании, участники по общим правилам договариваются, какие транзакции действительны и в каком порядке они идут.

Эта идея — реестр, которым никто не владеет, но который может проверить любой, — и делает возможными криптовалюты вроде Bitcoin. На ней же основаны смарт-контракты, стейблкоины и токены. Если вы поймёте базовую механику, разобраться в остальном крипто станет гораздо проще.

Строительные блоки: транзакции, блоки и хеши

Транзакция — это инструкция вроде «отправить 0,1 монеты с адреса A на адрес B». Она подписывается приватным ключом отправителя, что доказывает согласие владельца, не раскрывая сам ключ. Наше руководство о публичных и приватных ключах объясняет, как работает такая подпись.

Транзакции собираются в блок. Каждый блок содержит набор транзакций, отметку времени и хеш предыдущего блока. Хеш — это короткий цифровой отпечаток, который создаёт математическая функция: измените хотя бы один символ входных данных, и отпечаток полностью изменится. Наша статья Что такое криптовалюта? Как работают цифровые деньги раскрывает этот пункт подробнее.

Поскольку каждый блок содержит хеш предыдущего, блоки образуют цепочку. Если кто-то попытается изменить старую транзакцию, хеш этого блока изменится, что разорвёт связь со следующим блоком, затем со следующим — и так до настоящего момента. Каждый честный узел сразу отвергнет изменённую версию.

Узлы: множество копий одного реестра

Узел — это компьютер, на котором работает программа блокчейна. Полные узлы загружают всю историю и самостоятельно проверяют каждую транзакцию и каждый блок по правилам: действительна ли подпись? Действительно ли у отправителя есть эти средства? Правильно ли сформирован блок? Наша статья Что такое криптовалюта? Понятное руководство для новичков раскрывает этот пункт подробнее.

Поскольку в публичном блокчейне узел может запустить кто угодно, нет единого сервера, который можно отключить или подкупить. Если узел отключится или начнёт лгать, остальные просто его проигнорируют. Именно это имеют в виду, называя блокчейн «децентрализованным», хотя степень децентрализации сильно различается от сети к сети. Подробнее об этом — в статье Что такое блокчейн? Объяснение простыми словами.

Консенсус: как сеть приходит к согласию

Узлам нужен способ договориться, какой блок будет следующим, особенно когда одновременно появляются два действительных блока. Этот процесс называется консенсусом. Два самых распространённых подхода:

Обе схемы делают переписывание истории чрезвычайно дорогим. Чтобы изменить прошлые блоки, атакующему пришлось бы контролировать большинство майнинговой мощности или застейканной стоимости — такой сценарий называют атакой 51%. В крупных сетях это нереально, в небольших такое уже случалось. Подробнее — в статьях proof of work: объяснение и proof of stake: объяснение.

Как транзакция проходит через блокчейн

Вот что происходит, когда вы отправляете криптовалюту из кошелька:

1. 1Кошелёк создаёт транзакцию и подписывает её вашим приватным ключом.
2. 2Подписанная транзакция рассылается узлам, которые проверяют её и держат в зоне ожидания — мемпуле.
3. 3Майнер или валидатор отбирает транзакции, обычно отдавая предпочтение тем, что платят более высокие комиссии, и упаковывает их в новый блок.
4. 4Блок распространяется по сети, и узлы проверяют его, прежде чем добавить в свою копию реестра.
5. 5По мере того как поверх добавляются новые блоки, транзакцию становится всё труднее отменить. Это называется подтверждением, и многие сервисы ждут нескольких подтверждений, прежде чем считать платёж окончательным.

Вы можете понаблюдать за этим сами с помощью обозревателя блоков — сайта, который показывает публичный реестр. Наше руководство о том, как пользоваться обозревателем блоков, покажет, как это сделать.

В чём блокчейны сильны (а в чём нет)

Блокчейны раскрываются, когда людям, которые не доверяют друг другу, нужен общий реестр, который никто не может тайно изменить:

• Цифровые деньги, которые можно отправить по всему миру без банка.
• Токены, представляющие активы, — от стейблкоинов до токенизированных фондов.
• Смарт-контракты: программы, которые выполняются строго так, как написаны, — для кредитования, торговли и многого другого.
• Публичные журналы аудита, где прозрачность и есть цель.

Они плохо подходят там, где уже есть доверенный оператор, а скорость важнее открытости. Обычная база данных быстрее, дешевле и легче исправляется при ошибках. У блокчейнов есть и реальные компромиссы: ограниченная пропускная способность, комиссии, которые взлетают при высоком спросе, и ошибки, которые обычно нельзя отменить. Многим корпоративным «блокчейн-проектам» блокчейн никогда не был нужен. Читайте также: ICO, IEO и IDO: сравнение.

Риски и распространённые заблуждения

• «В блокчейне» не значит правда или безопасно. Блокчейн честно записывает любые полученные действительные транзакции, включая мошеннические. То, что токен существует ончейн, ничего не говорит о его легитимности.
• Прозрачность — это не конфиденциальность. В большинстве блокчейнов каждая транзакция публична. Адреса псевдонимны, но их часто можно связать с реальными личностями.
• Необратимость работает в обе стороны. Если вы отправите средства на неверный адрес или подпишете вредоносную транзакцию, обращаться обычно некуда.
• Децентрализация бывает разной. Некоторыми сетями управляет горстка валидаторов, или их может приостановить фонд. Проверьте это, прежде чем считать сеть такой же децентрализованной, как Bitcoin.

Итог

Блокчейн — это общий реестр, который ведут многие независимые компьютеры, связанный криптографией и обновляемый через процесс консенсуса, делающий жульничество дорогим. Это мощный инструмент открытого и проверяемого учёта, но он не делает надёжными проекты, построенные на его основе. Прежде чем пользоваться монетой или токеном, проверьте его официальные данные и актуальную информацию, например на его странице в нашем списке криптовалют, и помните: цепочка зафиксирует ваши ошибки так же точно, как и успехи.