Глибше ознайомлення з блокчейном: від концепції до застосування

Що таке блокчейн?

Концепція блокчейну вперше з’явилася у білої книзі Біткоїна Сатоші Накамото. Простими словами, блокчейн — це новий комплексний застосунок, що поєднує різноманітні комп’ютерні технології, такі як розподілене зберігання даних, одноранговий обмін, механізми консенсусу, криптографічні алгоритми тощо. За своєю суттю, це децентралізована база даних.

Як базова технологія Біткоїна, блокчейн — це послідовність даних, пов’язаних між собою за допомогою криптографічних методів. Кожен блок містить інформацію про транзакції у мережі, що використовується для перевірки валідності даних і створення наступного блоку.

У білої книзі Сатоші Накамото описано це так: часова мітка сервера шляхом випадкового хешування даних у вигляді блоків із додаванням часової мітки транслюється у мережу. Кожна нова часова мітка включає попередню у своє хеш-значення, утворюючи ланцюг. Такий дизайн гарантує, що певні дані існували у визначений час.

П’ять основних характеристик блокчейну

Блокчейн — це система реєстрів, яку підтримують вузли по всьому світу, і вона має такі ключові особливості:

Децентралізація

Блокчейн використовує розподілений обчислювальний та зберігаючий механізм, без централізованого обладнання або управлінських органів. Всі вузли рівноправні у правах і обов’язках, а блоки підтримуються спільними вузлами системи. Така архітектура ефективно запобігає єдиній точці відмови та концентрації влади.

Анонімність

Транзакції та особисті дані у мережі є анонімними, і учасники не зобов’язані розкривати свою справжню особистість. Оскільки обмін даними між вузлами відбувається за фіксованим алгоритмом, весь процес є без довіри — правила програми блокчейну самостійно визначають валідність активності.

Незмінність інформації

Після підтвердження транзакцій і додавання їх до блокчейну, дані зберігаються назавжди. Окрім випадків контролю понад 51% вузлів системи, зміни у даних на одному вузлі є недійсними. Це гарантує високу стабільність і надійність даних у блокчейні.

Відкритість

Блокчейн-система є високодоступною. Крім зашифрованої приватної інформації учасників, дані у блокчейні відкриті для всіх. Кожен може через відкритий інтерфейс переглядати дані та розробляти додатки, що забезпечує прозорість системи.

Автономність

Блокчейн використовує механізми консенсусу, що дозволяє всім вузлам без довіри обмінюватися даними у безпечному середовищі. Це перетворює довіру до “людей” у довіру до “машин”, і будь-яке людське втручання не може змінити правила системи.

Чотири основні технології блокчейну

Сучасний блокчейн базується на таких чотирьох технологічних стовпах:

Розподілений реєстр

Це найпривабливіша частина блокчейну, що відображає ідею децентралізації. Розподілений реєстр — це база даних, у якій кожен може брати участь, ділитися та зберігати дані на кожному вузлі. Така конструкція запобігає шахрайству з боку ведучих і збоїм одного вузла, що може призвести до втрати всіх даних.

Механізм консенсусу

Вважається “душею” блокчейну і вирішує, як кілька учасників досягають згоди у мережі. Це набір правил, що визначають спосіб обробки даних кожним учасником і хто отримує право вести облік. Найпоширенішими є механізми Proof of Work (PoW) і Proof of Stake (PoS), кожен із яких має свої плюси і мінуси. Постійно досліджуються й удосконалюються нові алгоритми.

Криптографія

Блокчейн застосовує різні криптографічні технології, зокрема хеш-функції, пари відкритих і приватних ключів, цифрові підписи, що забезпечують безпеку даних. Криптографія підтверджує право власності на дані, дозволяючи верифікувати особу та власність активів у мережі.

Розумні контракти

Це програми, що автоматично виконують умови угод у вигляді коду. Дані у блокчейні можна викликати через розумні контракти, що дозволяє здійснювати довірчі транзакції без третьої сторони. Такі транзакції є відстежуваними і незмінними, виконують роль автоматичного виконання та застосування даних.

Крім цих чотирьох технологій, блокчейн охоплює математику, економіку, інформатику та інші дисципліни, що разом формують цю технологічну систему.

Основні сфери застосування блокчейну: Біткоїн, Ефіріум тощо

Зараз технологія блокчейн стала основою для багатьох криптовалют. Перший успішний приклад — Біткоїн, а також такі проєкти, як Ефіріум, Лайткоїн, Догкоїн тощо, використовують цю технологію. Різні проєкти застосовують різні механізми консенсусу — деякі використовують PoW, інші — PoS, що демонструє гнучкість технології.

Три основні типи блокчейну

Залежно від рівня відкритості вузлів, на ринку виділяють три типи блокчейну:

Публічний блокчейн

Це повністю відкритий блокчейн, де будь-хто у світі може читати, відправляти транзакції і отримувати підтвердження. Користувачі можуть приєднуватися або виходити з мережі без дозволу. Дані у мережі записуються всіма учасниками, що забезпечує найвищий рівень децентралізації. Біткоїн, Ефіріум і більшість криптоактивів базуються на публічних блокчейнах.

Приватний блокчейн

На відміну від публічного, приватний блокчейн є цілком приватним. Права на запис належать одній організації, і всі учасники суворо контролюються. Доступ мають лише особи, що відповідають певним умовам. Якщо публічний блокчейн — це публічний реєстр, то приватний — це приватний реєстр компанії або особи. Приватні вузли обмежені кількістю, їх легше контролювати, тому вони мають найвищу швидкість обробки і найменшу децентралізацію. Використовуються у фінансових установах, урядах, великих корпораціях для управління даними та аудиту.

Консорціумний блокчейн

Це проміжний варіант, у якому кілька організацій або інституцій спільно керують мережею. Кожна організація контролює один або кілька вузлів, що разом записують транзакції. Лише ці учасники мають право читати і записувати дані у ланцюг. Консорціумний блокчейн має середній рівень децентралізації, є багатовузловою системою, швидший за публічний, але менш децентралізований за приватний. Представники таких платформ — Hyperledger, BSN, R3, EEA тощо.

Підсумки

Різні типи блокчейну задовольняють потреби різних сфер — одні більше цінують безпеку, інші — швидкість обробки. Завдяки цій гнучкості технологія блокчейн активно застосовується у різних галузях, і з’являються нові типи блокчейнів, що розширюють можливості “блокчейн+”.