Блокчейн: руководство

Блокчейн — это относительно молодая технология, на которой работают криптовалюты, хотя её применение этим не ограничивается. Говоря простыми словами, блокчейн представляет собой цепочку блоков, в которых содержится неизменяемая информация о транзакциях пользователей. Вы наверняка уже не раз слышали это слово, но давайте сегодня углубимся в подробности, чтобы в дальнейшем ни один аспект технологии блокчейна не вызывал у вас сомнений и вопросов.

Главы

  1. Блокчейн 101
  2. Как работает блокчейн?
  3. Для чего используется блокчейн?

Глава 1 — Блокчейн 101

Содержание

  • Что такое блокчейн?
  • Как соединяются блоки?
  • Блокчейн и децентрализация
  • Проблема византийских генералов
  • Почему блокчейны должны быть децентрализованы?
  • Что такое одноранговая сеть?
  • Что такое узлы блокчейна?
  • Публичные и частные блокчейны
  • Как работают транзакции?
  • Как совершать биткоин-транзакции
    • Как вывести биткоины из Binance
    • Как отправить биткоины из кошелька доверия в Electrum
  • Кто изобрел технологию блокчейн?
  • Плюсы и минусы технологии блокчейн
    • Плюсы
    • Минусы

Что такое блокчейн?

Блокчейн — это особый тип базы данных. Возможно, вы также слышали термин технология распределенного реестра (или DLT) — во многих случаях они относятся к одному и тому же.

Блокчейн обладает определенными уникальными свойствами. Существуют правила о том, как данные могут быть добавлены, и после того, как данные были сохранены, их практически невозможно изменить или удалить.Данные добавляются со временем в структуры, называемые блоками. Каждый блок построен поверх последнего и включает в себя часть информации, которая ссылается на предыдущий. Глядя на самый актуальный блок, мы можем проверить, что он был создан после последнего. Поэтому, если мы продолжим весь путь вниз по «цепочке», мы достигнем нашего самого первого блока, известного как блок генезиса.

Для аналогии предположим, что у вас есть электронная таблица с двумя столбцами. В первую ячейку первой строки помещаются данные, которые вы хотите сохранить.Данные первой ячейки преобразуются в двухбуквенный идентификатор, который затем будет использоваться как часть следующего ввода. В этом примере двухбуквенный идентификатор KP должен использоваться для заполнения следующей ячейки во второй строке(defKP). Это означает, что если вы измените первые входные данные(abcAA),вы получите различную комбинацию букв в каждой второй ячейке.

A database where each entry is linked to the last.

База данных, в которой каждая запись связана с последней.Глядя на строку 4 сейчас, наш последний идентификатор — TH. Помните, как мы сказали, что вы не можете вернуться и удалить или удалить записи? Это потому, что любому было бы легко сказать, что это было сделано, и они просто проигнорировали бы вашу попытку изменения.Предположим, вы изменяете данные в самой первой ячейке — вы получите другой идентификатор, что будет означать, что ваш второй блок будет иметь другие данные, что приведет к другому идентификатору в строке 2 и так далее. TH, по сути, является продуктом всей информации, поступающей к нему.

Как соединяются блоки?

То, что мы обсуждали выше — с нашими двухбуквенными идентификаторами — это упрощенная аналогия того, как блокчейн использует хэш-функции. Хеширование — это клей, который удерживает блоки вместе. Он состоит из взятия данных любого размера и передачи их через математическую функцию для получения выходных данных (хэша),которые всегда одинаковой длины.

Хэши, используемые в блокчейнах, интересны тем, что шансы на то, что вы найдете два фрагмента данных, которые дают одинаковый результат, астрономически низки. Как и наши идентификаторы выше, любое небольшое изменение наших входных данных даст совершенно другой вывод.

Давайте проиллюстрируем с помощью SHA256, функции, широко используемой в Биткойне. Как видите, даже изменения заглавных букв достаточно, чтобы полностью перепутать вывод.

Входные данныеВыход SHA256
Академия Бинанс886c5fd21b403a139d24f2ea1554ff5c0df42d5f873a56d04dc480808c155af3
Академия Бинанс4733a0602ade574551bf6d977d94e091d571dc2fcfd8e39767d38301d2c459a7
академия бинансa780cd8a625deb767e999c6bec34bc86e883acc3cf8b7971138f5b25682ab181

Тот факт, что нет никаких известных столкновений SHA256 (то есть двух разных входов, которые дают нам один и тот же выход), невероятно ценен в контексте блокчейнов. Это означает, что каждый блок может указывать на предыдущий, включив его хэш, и любая попытка отредактировать старые блоки сразу же станет очевидной.

Each block contains a fingerprint of the previous.

Каждый блок содержит отпечаток предыдущего.

Блокчейн и децентрализация

Мы объяснили базовую структуру блокчейна. Но когда вы слышите, как люди говорят о технологии блокчейн, они, вероятно, говорят не только о самой базе данных, но и об экосистемах, построенных вокруг блокчейнов.Как автономные структуры данных, блокчейны действительно полезны только в нишевых приложениях. Где вещи становятся интересными, так это когда мы используем их в качестве инструментов для незнакомцев, чтобы координировать между собой. В сочетании с другими технологиями и некоторой теорией игрблокчейн может действовать как распределенный реестр, который никто не контролирует.Это означает, что никто не имеет полномочий редактировать записи вне правил системы (подробнее о правилах в ближайшее время). В этом смысле можно утверждать, что реестр одновременно принадлежит всем:участники достигают соглашения о том, как она выглядит в любой момент.

Проблема византийских генералов

Реальная проблема, стоящая на пути системы, подобной описанной выше, называется проблемой византийских генералов. Задуманный в 1980-х годах, он описывает дилемму, в которой изолированные участники должны общаться, чтобы координировать свои действия. Конкретная дилемма включает в себя горстку армейских генералов, которые окружают город, решая, атаковать ли его. Генералы могут общаться только через мессенджер.

Каждый должен решить, атаковать или отступать. Неважно, нападают они или отступают, если все генералы согласны с общим решением. Если они решат атаковать, они будут успешными только в том случае, если они вйдут в то же время. Итак, как мы можем гарантировать, что они смогут это сделать?

Конечно, они могли общаться через мессенджер. Но что, если мессенджер перехватывается сообщением, в которое говорится: «Мы атакуем на рассвете», и это сообщение заменяется на «мы атакуем сегодня вечером»? Что делать, если один из генералов злонамерен и намеренно вводит в заблуждение других, чтобы убедиться, что они побеждены?

All generals are successful when attacking (left). When some retreat while others attack, they will be defeated (right).

Все генералы успешны при атаке (слева). Когда некоторые отступают, а другие атакуют, они будут побеждены (справа).

Нам нужна стратегия, в которой можно достичь консенсуса, даже если участники становятся злонамеренными или сообщения перехватываются. Невозможность поддерживать базу данных — это не ситуация жизни и смерти, как нападение на город без подкреплений, но тот же принцип сохраняется. Если некому контролировать блокчейн и давать пользователям «правильную» информацию, то пользователи должны уметь общаться между собой.Чтобы преодолеть потенциальный сбой одного (или нескольких) пользователей, механизмы блокчейна должны быть тщательно спроектированы, чтобы быть устойчивыми к таким неудачам. Система, которая может этого достичь, называется византийской отказоустойчивой. Как мы увидим в ближайшее время, алгоритмы консенсуса используются для обеспечения соблюдения надежных правил.

Почему блокчейны должны быть децентрализованы?

Конечно, вы можете управлять блокчейном самостоятельно. Но в конечном итоге вы получите базу данных, которая неуклюжа по сравнению с превосходными альтернативами. Его реальный потенциал может быть использован в децентрализованной среде, то есть такой, где все пользователи равны. Таким образом, блокчейн не может быть удален или злонамеренно захвачен. Это единственный источник истины, который может увидеть каждый.

Что такое одноранговая сеть?

Одноранговая сеть (P2P) — это наш уровень пользователей (или генералов в нашем предыдущем примере). Там нет администратора, поэтому вместо того, чтобы звонить на центральный сервер каждый раз, когда они хотят обмениваться информацией с другим пользователем, пользователь отправляет ее непосредственно своим коллегам.

Рассмотрим рисунок ниже. Слева A должен направить свое сообщение через сервер, чтобы получить его на F. С правой стороны, однако, они связаны без посредника.

A centralized network (left) vs. a decentralized one (right).

Централизованная сеть (слева) против децентрализованной (справа).

Как правило, сервер содержит всю необходимую пользователям информацию. Когда вы получаете доступ к Binance Academy, вы просите ее серверы кормить вас всеми статьями. Если веб-сайт переходит в автономный режим, вы не сможете их увидеть. Однако, если вы загрузили весь контент, вы можете загрузить его на свой компьютер без запроса Binance Academy.

По сути, это то, что каждый сверстник делает с блокчейном: вся база данных хранится на его компьютере. Если кто-то покинет сеть, остальные пользователи по-прежнему смогут получить доступ к блокчейну и обмениваться информацией друг с другом. Когда новый блок добавляется в цепочку, данные распространяются по сети, чтобы каждый мог обновить свою собственную копию реестра.Обязательно ознакомьтесь с объяснением одноранговых сетей для более подробного обсуждения этого типа сети.

Что такое узлы блокчейна?

Узлы — это просто то, что мы называем машинами, подключенными к сети — это те, которые хранят копии блокчейна и обмениваются информацией с другими машинами. Пользователям не нужно вручную обрабатывать эти процессы. Как правило, все, что им нужно сделать, это загрузить и запустить программное обеспечение блокчейна, а об остальном позаботятся автоматически.Вышесказанное описывает, что такое узел в чистом смысле, но определение может также охватывать других пользователей, которые взаимодействуют с сетью любым способом. В криптовалюте,например, простое приложение кошелька на вашем телефоне — это то, что известно как легкий узел.

Публичные и частные блокчейны

Как вы, возможно, знаете, Биткойн заложил основу для того, чтобы индустрия блокчейна выросла в то, чем она является сегодня. С тех пор, как Биткойн начал доказывать себя как законный финансовый актив, новаторы думали о потенциале базовой технологии для других областей. Это привело к исследованию блокчейна для бесчисленных вариантов использования за пределами финансов.Биткойн — это то, что мы называем публичным блокчейном. Это означает, что любой может просматривать транзакции на нем, и все, что нужно, чтобы присоединиться, это подключение к Интернету и необходимое программное обеспечение. Поскольку нет никаких других требований для участия, мы можем называть это средой без разрешения.Напротив, существуют и другие типы блокчейнов, называемые частными блокчейнами. Эти системы устанавливают правила относительно того, кто может видеть и взаимодействовать с блокчейном. Таким образом, мы называем их разрешенными средами. Хотя частные блокчейны могут показаться избыточными на первый взгляд, у них есть некоторые важные приложения — в основном в корпоративных условиях.Для получения дополнительной информации по этой теме см. Публичные, частные и консорциумные блокчейны — в чем разница?

Как работают транзакции?

Если Алиса хочет заплатить Бобу банковским переводом, она уведомляет об этом свой банк. Предположим, что обе стороны используют один и тот же банк для простоты. Банк проверяет, есть ли у Алисы средства для выполнения транзакции, прежде чем обновить свою базу данных (например, -$50 Алисе, +$50 Бобу).

Это не слишком отличается от того, что происходит с блокчейном. В конце концов, это тоже база данных. Ключевое отличие заключается в том, что нет ни одной стороны, выполняющей проверки и обновляющей балансы. Все узлы должны это сделать.Если Алиса хочет отправить пять биткоинов Бобу, она транслирует сообщение, в котором говорится об этом в сети. Он не будет добавлен в блокчейн сразу — узлы увидят его, но для подтверждениятранзакции необходимо выполнить другие действия. Смотрите Как блоки добавляются в блокчейн?Как только эта транзакция добавляется в блокчейн, все узлы могут видеть, что она была сделана. Они обновят свою копию блокчейна, чтобы отразить это. Теперь Алиса не может отправить те же пять единиц Кэрол (таким образом, двойные расходы),потому что сеть знает, что она уже потратила их в более ранней транзакции.Нет понятия имен пользователей и паролей — криптография с открытым ключом используется для доказательства права собственности на средства. Чтобы получить средства в первую очередь, Бобу нужно сгенерировать закрытый ключ. Это просто очень длинное случайное число, которое было бы практически невозможно для кого-либо угадать, даже с сотнями лет в их распоряжении. Но если он скажет кому-либо свой закрытый ключ, они смогут доказать право собственности на (и, следовательно, потратить) его средства. Поэтому важно, чтобы он держит это в секрете.Однако Боб может получить открытый ключ из своего частного. Затем он может дать открытый ключ кому угодно, потому что для них почти невозможно перепроектировать его, чтобы получить закрытый ключ. В большинстве случаев он выполнит другую операцию (например, хеширование)с открытым ключом, чтобы получить публичный адрес.

how a blockchain transaction works

Он даст Алисе публичный адрес, чтобы она знала, куда отправить средства. Она строит транзакцию, в которую говорится, что выплатите эти средства на этот публичный адрес. Затем, чтобы доказать сети, что она не пытается тратить средства, которые не принадлежат ей, она генерирует цифровую подпись, используя свой собственный закрытый ключ. Любой может взять подписанное сообщение Алисы и сравнить его с ее открытым ключом, и с уверенностью сказать, что она имеет право отправить эти средства Бобу.

Как совершать биткоин-транзакции

Чтобы проиллюстрировать, как вы можете совершать биткойн-транзакции, давайте представим два разных сценария. Первый состоит из того, что вы выводите биткойны из Binance, а второй — из отправки средств с вашего TrustWallet на ваш кошелек Electrum.

Как вывести биткоины из Binance

1.Войдите в свою учетную запись Binance. Если у вас еще нет биткойнов, ознакомьтесь с нашим руководством по биткойнам о том, как их купить.2. Наведите курсопот на Кошелек и выберите Спот Кошелек.

selecting spot wallet from the wallet dropdown on binance

3. Нажмите на «Вывести» на боковой панели слева.4. Выберите монету, которую вы хотите вывести — в данном случае BTC.5. Скопируйте адрес, на который вы хотите вывести свои биткойны, и вставьте его в BTC-адрес получателя.

binance withdrawal screen

6. Укажите сумму, которую вы хотите снять.7. Нажмите кнопку Отправить.8. В ближайшее время вы получите подтверждение по электронной почте. Внимательно проверьте правильность адреса. Если это так, подтвердите транзакцию в электронном письме.9. Подождите, пока ваша транзакция пройдет через блокчейн. Вы можете отслеживать его состояние на вкладке «История депозитов и снятия средств» или с помощью проводника блоков.

Как отправить биткоины из кошелька доверия в Electrum

В этом примере мы отправим несколько биткойнов из Trust Wallet в Electrum.

1. Откройте приложение Trust Wallet.

2. Нажмите на свой счет Bitcoin.

3. Нажмите Отправить.

4. Откройте кошелек Electrum.

5. Перейдите на вкладку Получение в Electrum и скопируйте адрес.

screenshot of elextrum wallet

Кроме того, вы можете вернуться в Trust Wallet и нажать на значок [–], чтобы отсканировать QR-код, указывающий на ваш адрес Electrum.

screenshot of trustwallet

6. Вставьте свой биткойн-адрес в адрес получателя в трастовый кошелек.

7. Укажите сумму.

8. Если все кажется правильным, подтвердите транзакцию.

9. Все готово! Подождите, пока ваша транзакция будет подтверждена в блокчейне. Вы можете отслеживать его состояние, скопив свой адрес в обозреватель блоков.

Хотите начать работу с криптовалютой? Покупайте биткоины на Binance!

Кто изобрел технологию блокчейн?

Технология блокчейн была формализована в 2009 году с выпуском Bitcoin – первого и самого популярного блокчейна. Тем не менее, его создатель под псевдонимом Сатоши Накамото черпал вдохновение из более ранних технологий и предложений.Блокчейны активно используют хэш-функции и криптографию, которые существовали в течение десятилетий до выпуска Биткойна. Интересно, что структуру блокчейна можно проследить до начала 1990-х годов, хотя он просто использовался для временных меток, так что их нельзя было изменить позже.Для получения дополнительной помощи по этому вопросу см. История блокчейна.

Плюсы и минусы технологии блокчейн

Правильно спроектированные блокчейны решают проблему, которая преследует заинтересованные стороны в ряде отраслей, начиная от финансов и заканчивая сельским хозяйством. Распределенная сеть имеет много преимуществ по сравнению с традиционной моделью клиент-сервер, но она также имеет некоторые компромиссы.

Плюсы

Одним из непосредственных преимуществ, отмеченных в белой книге Биткойна, является то, что платежи могут передаваться без участия посредника. Последующие блокчейны пошли еще дальше, позволяя пользователям отправлять все виды информации. Устранение контрагентов означает, что существует меньший риск для вовлеченных пользователей, и приводит к снижению сборов, поскольку нет посредника, берущего сокращение.

Как мы упоминали ранее, публичная блокчейн-сеть также не имеет разрешения — нет никаких барьеров для входа, поскольку никто не отвечает. Если потенциальный пользователь может подключиться к Интернету, он может взаимодействовать с другими одноранговыми узлами в сети.

Многие утверждают, что наиболее важным качеством блокчейнов является то, что они имеют высокую степень сопротивления цензуре. Чтобы нанести ущерб централизованной службе, все, что нужно сделать злоумышленнику, это нацелиться на сервер. Но в одноранговой сети каждый узел действует как собственный сервер.

Такая система, как Биткойн, имеет более 10 000 видимых узлов, разбросанных по всему миру, что делает практически невозможным даже для хорошо обеспеченного ресурсами злоумышленника скомпрометировать сеть. Следует отметить, что есть много скрытых узлов, которые не видны более широкой сети.Это некоторые общие преимущества. Есть много конкретных вариантов использования, которые могут обслуживать блокчейны, как вы увидите в разделе Для чего используется блокчейн?

Минусы

Блокчейны не являются серебряными пулями для каждой проблемы. Будучи оптимизированными для преимуществ в предыдущем разделе, они в конечном итоге отсутствуют в других областях. Наиболее очевидным препятствием для массового внедрения блокчейнов является то, что они не очень хорошо масштабируются.

Это относится к любой распределенной сети. Поскольку все участники должны оставаться синхронизированными, новая информация не может быть добавлена слишком быстро, так как узлы не смогут идти в ногу со временем. Поэтому разработчики, как правило, намеренно ограничивают скорость, с которой блокчейн может обновляться, чтобы гарантировать, что система остается децентрализованной.

Для пользователей сети это может проявляться в длительных периодах ожидания, если слишком много людей пытаются совершать транзакции. Блоки могут содержать только столько данных, и они не добавляются в цепочку мгновенно. Если транзакций больше, чем может поместиться в блоке, то любые дополнительные должны ждать следующего блока.

Еще один возможный конус децентрализованных блокчейн-систем заключается в том, что их нельзя легко модернизировать. Если вы создаете свое собственное программное обеспечение, вы можете добавлять новые функции по своему желанию. Вам не нужно работать с другими или запрашивать разрешение на внесение изменений.

В среде с потенциально миллионами пользователей внесение изменений значительно сложнее. Вы можете изменить некоторые параметры программного обеспечения вашего узла, но в конечном итоге вы окажетесь отделены от сети. Если модифицированное программное обеспечение несовместимо с другими узлами, они распознают это и откажутся взаимодействовать с вашим узлом.

Предположим, вы хотите изменить правило о том, насколько большими могут быть блоки (от 1 МБ до 2 МБ). Вы можете попробовать отправить этот блок на узлы, к которым вы подключены, но у них есть правило, которое гласит: «Не принимайте блоки более 1 МБ». Если они получат что-то большее, они не будут включать это в свою копию блокчейна.Единственный способ протолкнуть изменения — это заставить большинство экосистемы принять их. С основными блокчейнами могут быть месяцы — или даже годы — интенсивных дискуссий на форумах, прежде чем изменения могут быть скоординированы. Подробнее об этом см. Hard Forks и Soft Forks.

Глава 2 — Как работает блокчейн?

Содержание

  • Как блоки добавляются в блокчейн?
  • Майнинг (доказательство работы)
    • Плюсы доказательства работы
    • Минусы доказательства работы
  • Стейкинг (доказательство доли)
    • Плюсы доказательства доли
    • Минусы доказательства доли
  • Другие алгоритмы консенсуса
  • Могу ли я отменить транзакции блокчейна?
  • Что такое масштабируемость блокчейна?
  • Почему блокчейн должен масштабироваться?
  • Что такое блокчейн-форк?
    • Софтфорки
    • Хардфорки

Как блоки добавляются в блокчейн?

До сих пор мы многое рассмотрели. Мы знаем, что узлы взаимосвязаны и что они хранят копии блокчейна. Они передают друг другу информацию о транзакциях и новых блоках. Мы уже обсуждали, что такое узлы, но вам может быть интересно: как новые блоки добавляются в блокчейн?

Нет единого источника, чтобы сказать пользователям, что должно быть сделано. Поскольку все узлы имеют одинаковую мощность, должен быть механизм для справедливого принятия решения о том, кто может добавлять блоки в блокчейн. Нам нужна система, которая делает обман пользователям дорогим, но вознаграждает их за честные действия. Любой рациональный пользователь захочет действовать экономически выгодным для него образом.

Поскольку сеть не требует разрешений, создание блоков должно быть доступно для всех. Протоколы часто обеспечивают это, требуя от пользователя поместить некоторую «кожу в игру» — они должны подвергать риску свои собственные деньги. Это позволит им участвовать в создании блока, и если они создадут действительный, им будет выплачено вознаграждение.Однако, если они попытаются обмануть, остальная часть сети узнает. Какую бы ставку они ни выдвинули, она будет потеряна. Мы называем эти механизмы алгоритмами консенсуса, потому что они позволяют участникам сети достичь консенсуса о том, какой блок следует добавить следующим.

Майнинг (доказательство работы)

Proof of work

Майнинг на сегодняшний день является наиболее часто используемым алгоритмом консенсуса. В майнинге используется алгоритм Proof of Work (PoW). Это включает в себя пользователей, жертвующих вычислительной мощностью, чтобы попытаться решить головоломку, изложенную протоколом.

Головоломка требует от пользователей хэшировать транзакции и другую информацию, включенную в блок. Но для того, чтобы хэш считался действительным, он должен опускаться ниже определенного числа. Поскольку нет никакого способа предсказать, каким будет данный результат, майнеры должны продолжать хэшировать слегка измененные данные, пока не найдут действительное решение.Очевидно, что многократное хеширование данных является вычислительно дорогостоящим. В блокчейнах Proof of Work «ставка», которую выдвигают пользователи, — это деньги, вложенные в майнинг компьютеров, и электричество, используемое для их питания. Они делают это в надежде получить награду за блок.

Помните, как мы говорили ранее, что практически невозможно отменить хэш, но это легко проверить? Когда майнер отправляет новый блок в остальную часть сети, все остальные узлы используют его в качестве входных данных в хэш-функции. Им просто нужно запустить его один раз, чтобы убедиться, что блок действителен в соответствии с правилами блокчейна. Если это не так, майнер не получает награду, и он будет зря отпрасырять электричество.

Первым блокчейном Proof of Work был блокчейн Bitcoin. С момента его создания многие другие блокчейны приняли механизм PoW.

Плюсы доказательства работы

  • Проверено и проверено — на сегодняшний день Proof of Work является наиболее зрелым алгоритмом консенсуса и обеспечил стоимость в сотни миллиардов долларов.
  • Без разрешения — любой может присоединиться к конкурсу майнинга или просто запустить проверяющий узел.
  • Децентрализация — майнеры конкурируют друг с другом за производство блоков, что означает, что хэш-мощность никогда не контролируется одной стороной.

Минусы доказательства работы

  • Расточительность – майнинг потребляет огромное количество электроэнергии.
  • Все более высокие барьеры для входа — по мере того, как все больше майнеров присоединяются к сети, протоколы увеличивают сложность головоломки майнинга. Чтобы оставаться конкурентоспособными, пользователи должны инвестировать в лучшее оборудование. Это может примить к большому количеством майнеров.
  • 51% атак — хотя майнинг способствует децентрализации, существует вероятность того, что один майнер получает большую часть хэш-мощности. Если они это сделают, они теоретически могут отменить транзакции и подорвать безопасность блокчейна.

Стейкинг (доказательство доли)

В системах Proof of Work то, что стимулирует вас действовать честно, — это деньги, которые вы заплатили за майнинг компьютеров и электричество. Вы не получите отдачу от своих инвестиций, если не будете правильно добывать блоки.С Proof of Stake (PoS) нет никаких внешних затрат. Вместо майнеров у нас есть валидаторы, которые предлагают (или «подделывая») блоки. Они могут использовать обычный компьютер для создания новых блоков, но они должны поставить значительную часть своих средств на карту для привилегии. Ставки делаются с заранее определенным количеством родной криптовалюты блокчейна, в соответствии с правилами каждого протокола.

Различные реализации имеют разные вариации, но как только валидатор ставит свои единицы, они могут быть случайным образом выбраны протоколом, чтобы объявить следующий блок. При правильном поступе они получат награду. В качестве альтернативы может быть несколько валидаторов, которые согласовывают следующий блок, и вознаграждение распределяется пропорционально ставке, выдвинутой каждым из них.«Чистые» PoS-блокчейны встречаются реже, чем DPoS(Delegated Proof of Stake),которые требуют, чтобы пользователи голосовали на узлах(свидетелях)для проверки блоков для всей сети.Ethereum,ведущий блокчейн смарт-контрактов, скоро перейдет на Proof of Stake в своей миграции на ETH 2.0.

Плюсы доказательства доли

  • Экологичность – углеродный след PoS составляет лишь часть углеродного следа от добычи PoW. Ставки устраняют необходимость в ресурсоемких операциях хэширования.
  • Более быстрые транзакции — поскольку нет необходимости тратить дополнительную вычислительную мощность на произвольные головоломки, установленные протоколом, некоторые сторонники PoS утверждают, что это может увеличить пропускную способность транзакций.
  • Ставки и проценты — вместо того, чтобы идти майнерам, вознаграждения за обеспечение безопасности сети выплачиваются непосредственно держателям токенов. В некоторых случаях PoS позволяет пользователям получать пассивный доход в виде эйрдропов или процентов, просто делая ставки на свои средства.

Минусы доказательства доли

  • Относительно непроверенные — протоколы PoS еще предстоит протестировать в больших масштабах. Могут быть какие-то необнаруженные уязвимости в его реализации или криптоэкономике.
  • Плутократия — есть опасения, что PoS поощряет экосистему «богатые становятся богаче», поскольку валидаторы с большой долей, как правило, зарабатывают больше вознаграждений.
  • Ничего не поставлено на карту — в PoW пользователи могут «делать ставки» только на одну цепочку — они добывают на цепочке, которую, по их мнению, является наиболее вероятной для успеха. Во время хардфорка они не могут делать ставки на несколько с одинаковой хэш-мощностью. Однако валидаторы в PoS могут работать на нескольких цепочках с небольшими дополнительными затратами, что может вызвать экономические проблемы.

Другие алгоритмы консенсуса

Proof of Work и Proof of Stake являются наиболее распространенными алгоритмами консенсуса,но их гораздо больше. Некоторые из них являются гибридами, которые объединяют элементы из обеих систем, в то время как другие являются совершенно разными методами.

Мы не будем вникать в них здесь, но если вы заинтересованы, ознакомьтесь со следующими статьями:

Могу ли я отменить транзакции блокчейна?

Блокчейны, по замыслу, очень надежные базы данных. Их неотъемлемые свойства чрезвычайно затрудняют удаление или изменение данных блокчейна после их записи. Когда дело доходит до Биткойна и других крупных сетей, это практически невозможно. Поэтому, когда вы совершаете транзакцию на блокчейне, лучше всего думать о ней как о вечно высеченной в камне. С тем не менее, существует много различных реализаций блокчейна, и самое фундаментальное различие между ними заключается в том, как они достигают консенсуса в сети.

Это означает, что в некоторых реализациях относительно небольшая группа участников может получить достаточно власти в сети, чтобы эффективно возвращать транзакции. Это особенно касается альткоинов, которые работают в небольших сетях (с низкими скоростями хэширования из-за небольшой конкуренции в майнинге).

Что такое масштабируемость блокчейна?

Масштабируемость блокчейна обычно используется в качестве зонтичного термина для обозначения способности блокчейн-системы обслуживать растущий спрос. В то время как блокчейны имеют желательные свойства (такие как децентрализация, сопротивление цензуре, неизменность),они обходятся дорого.В отличие от децентрализованных систем, централизованная база данных может работать со значительно более высокой скоростью и пропускной способностью. Это имеет смысл, поскольку нет необходимости в том, чтобы тысячи узлов, разбросанных по всему миру, синхронизировались с сетью каждый раз, когда ее содержимое изменяется. Но это не относится к блокчейнам. В результате масштабируемость была очень обсуждаемой темой среди разработчиков блокчейна в течение многих лет.

Ряд различных решений был либо предложен, либо реализован для смягчения некоторых недостатков производительности блокчейнов. На данный момент, однако, нет четкого лучшего подхода. Вполне вероятно, что необходимо опробовать множество различных решений, пока не пойдут более простые ответы на проблему масштабируемости.На более широком уровне существует фундаментальный вопрос, касающийся масштабируемости: должны ли мы улучшить производительность самого блокчейна(масштабирование в цепочке) или мы должны позволить транзакциям выполняться без раздувания основного блокчейна (масштабированиевне цепочки)?У обоих могут быть явные преимущества. Решения для масштабирования в цепочке могут уменьшать размер транзакций или даже просто оптимизировать хранение данных в блоках. С другой стороны, решения вне сети включают в себя пакетирование транзакций из основного блокчейна и их добавление только позже. Некоторые из наиболее заметных решений вне сети называются сайдчейнами и платежными каналами.Если вы хотите глубже погрузиться в эту тему, прочитайте Blockchain Scalability — Sidechains and Payment Channels.

Почему блокчейн должен масштабироваться?

Если блокчейн-системы хотят конкурировать со своими централизованными аналогами, они должны быть по крайней мере такими же производительными, как и они. Реально, однако, им, вероятно, придется работать еще лучше, чтобы стимулировать разработчиков и пользователей переходить на платформы и приложения на основе блокчейна.

Это означает, что по сравнению с централизованными системами использование блокчейнов должно быть быстрее, дешевле и проще как для разработчиков, так и для пользователей. Нелегко достичь, сохраняя определяющие характеристики блокчейнов, которые мы обсуждали ранее.

Что такое блокчейн-форк?

Как и в случае с любым программным обеспечением, блокчейны нуждаются в обновлении, чтобы исправить проблемы, добавить новые правила или удалить старые. Поскольку большинство программного обеспечения блокчейна является открытым исходным кодом,теоретически любой может предложить новые обновления для добавления в программное обеспечение, которое управляет сетью.

Имейте в виду, что блокчейны являются распределенными сетями. Как только программное обеспечение будет обновлено, тысячи узлов, разбросанных по всему миру, должны иметь возможность общаться и внедрять новую версию. Но что произойдет, если участники не смогут договориться о том, какое обновление внедрить? Как правило, нет организации с установленным потоком решений для принятия решения. Это приводит нас к мягким и жестким вилкам.

Софтфорки

Если есть общее согласие о том, как должно выглядеть обновление, это относительно простой вопрос. В таком сценарии программное обеспечение обновляется с обратно совместимым изменением, что означает, что обновленные узлы все еще могут взаимодействовать с узлами, которые не обновляются. В действительности, однако, ожидается, что почти все узлы будут обновляться с течением времени. Это называется мягкой вилкой.

Хардфорки

Хардфорк сложнее. После внедрения новые правила будут несовместимы со старыми правилами. Таким образом, если узел, на котором запущены новые правила, пытается взаимодействовать с узлом, на котором работают старые правила, он не сможет взаимодействовать. Это приводит к тому, что блокчейн разделяется на два — в одном работает старое программное обеспечение, в другом — реализуются новые правила.

После хардфорка есть по существу две разные сети, работающие параллельно с двумя разными протоколами. Стоит отметить, что в момент форка балансы родной единицы блокчейна клонируются из старой сети. Таким образом, если у вас был баланс на старой цепочке во время вилки, у вас также будет баланс на новой.Подробнее об этом см. Hard Forks и Soft Forks.

Глава 3 — Для чего используется блокчейн?

Содержание

  • Блокчейн для цепочек поставок
  • Блокчейн и игровая индустрия
  • Блокчейн для здравоохранения
  • Денежный перевод на блокчейне
  • Блокчейн и цифровая идентификация
  • Блокчейн и Интернет вещей (IoT)
  • Блокчейн для управления
  • Блокчейн для благотворительности
  • Блокчейн для спекуляций
  • Краудфандинг с блокчейном
  • Блокчейн и распределенные файловые системы

Технология блокчейн может быть использована для широкого спектра вариантов использования. Давайте рассмотрим некоторые из них.

Блокчейн для цепочек поставок

Эффективные цепочки поставок лежат в основе многих успешных предприятий и занимаются обработкой товаров от поставщика до потребителя. Координация нескольких заинтересованных сторон в данной отрасли традиционно оказывалась сложной. Тем не менее, технология блокчейн может обеспечить новый уровень прозрачности во многих отраслях. Совместимая экосистема цепочки поставок, которая вращается вокруг неизменной базы данных, — это именно то, что нужно многим отраслям, чтобы стать более надежными и надежными.Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с примерами использования блокчейна: цепочка поставок.

Блокчейн и игровая индустрия

Игровая индустрия стала одной из крупнейших индустрий развлечений в мире, и она может извлечь большую выгоду из технологии блокчейн. Как правило, геймеры, как правило, находятся во власти разработчиков игр. В большинстве онлайн-игр геймеры вынуждены полагаться на серверное пространство разработчиков и следовать их постоянно меняющимся наборам правил. В этом контексте блокчейн может помочь децентрализовать владение, управление и обслуживание онлайн-игр.Однако самой большой проблемой может быть то, что игровые предметы не могут существовать за пределами игр, что исключает шансы на реальное владение и вторичные рынки. Идя на основе блокчейна, игры могут стать более устойчивыми в долгосрочной перспективе, а игровые предметы, выпущенные в качестве крипто-коллекционных предметов, могут получить реальную ценность.Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с Примерами использования блокчейна: игры.

blockchain in gaming

Блокчейн для здравоохранения

Надежное хранение медицинских записей имеет жизненно важное значение для любой системы здравоохранения, а зависимость от централизованных серверов оставляет конфиденциальную информацию в уязвимом положении. Прозрачность и безопасность технологии блокчейн делают ее идеальной платформой для хранения медицинских записей.

Криптографически защищая свои записи на блокчейне, пациенты могут сохранять свою конфиденциальность, имея возможность делиться своей медицинской информацией с любым медицинским учреждением. Если бы все участники ныне фрагментированной системы здравоохранения могли подключиться к безопасной глобальной базе данных, информационный поток между ними был бы намного быстрее.Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с примерами использования блокчейна: здравоохранение.

Денежный перевод на блокчейне

Отправка денег на международном уровне является проблемой с традиционным банковским делом. Преимущественно из-за запутанной сети посредников, сборы и время расчетов делают использование традиционных банков дорогостоящим и ненадежным для срочных транзакций.

Криптовалюты и блокчейны устраняют эту экосистему посредников и могут обеспечить дешевые, быстрые переводы по всему миру. В то время как блокчейны, несомненно, жертвуют производительностью ради некоторых из своих желаемых свойств, ряд проектов используют эту технологию, чтобы обеспечить дешевые, почти мгновенные транзакции.Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с Примерами использования блокчейна: денежные переводы.

Блокчейн и цифровая идентификация

Безопасное управление удостоверениями в Интернете остро нуждается в быстром решении. Огромное количество наших персональных данных хранится на централизованных серверах и анализируется алгоритмами машинного обучения без нашего ведома или согласия.Технология блокчейн позволяет пользователям брать на себя ответственность за свои данные и выборочно раскрывать информацию третьим лицам только тогда, когда это необходимо. Этот тип криптографической магии может обеспечить более плавный опыт работы в Интернете без ущерба для конфиденциальности.Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с примерами использования блокчейна: цифровая идентификация.

 blockchain and digital identity

Блокчейн и Интернет вещей (IoT)

К Интернетуподключается необычайное количество физических устройств, и это число будет только увеличиваться. Некоторые предполагают, что связь и сотрудничество между этими устройствами могут быть значительно дополнены технологией блокчейн. Автоматизированные микроплатежей между машинами (M2M) могут создать новую экономику, основанную на безопасном решении для баз данных с высокой пропускной способностью.Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с примерами использования блокчейна: Интернет вещей (IoT).

Блокчейн для управления

Распределенные сети могут определять и применять свои собственные формы регулирования в форме компьютерного кода. Поэтому неудивительно, что блокчейн может иметь шанс личить посредников различные процессы управления на местном, национальном или даже международном уровне.Более того, это могло бы решить одну из самых больших проблем, с которыми в настоящее время сталкиваются среды разработки с открытым исходным кодом — отсутствие надежного механизма распределения финансирования. Управление блокчейном гарантирует, что все участники могут быть вовлечены в принятие решений, и обеспечивает прозрачный обзор того, какие политики реализуются.Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с примерами использования блокчейна: управление.

Блокчейн для благотворительности

Благотворительным организациям часто мешают ограничения того, как они могут принимать средства. Еще более разочаровывает то, что конечный пункт назначения пожертвованных средств может быть трудно точно отследить, что, несомненно, отпугивает многих от поддержки этих организаций.«Крипто-филантропия» связана с использованием технологии блокчейн для обхода этих ограничений. Опираясь на присущие технологии свойства для обеспечения большей прозрачности, глобального участия и сокращения расходов, новая область стремится максимизировать влияние благотворительных организаций. Одной из таких организаций является Blockchain Charity Foundation.Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с Примерами использования блокчейна: благотворительность.

Блокчейн для спекуляций

Несомненно, одним из самых популярных применений технологии блокчейн является спекуляция. Беспроблемные переводы между биржами, некастидальные торговые решения и растущая экосистема производных продуктов делают его идеальным игровым полем для всех типов спекулянтов.

Благодаря своим неотъемлемым свойствам, блокчейн является отличным инструментом для тех, кто готов рискнуть участвовать в таком прорастающих классах активов. Некоторые даже думают, что как только технология и окружающее регулирование созреют, глобальные спекулятивные рынки могут быть токенизированы на блокчейне.Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с примерами использования блокчейна: рынки прогнозов.

blockchain and prediction markets

Краудфандинг с блокчейном

Онлайн-краудфандинговые платформы уже почти десять лет закладывают основу для одноранговой экономики. Успех этих сайтов показывает, что существует реальный интерес к краудфандинговой разработке продуктов. Однако, поскольку эти платформы выступают в качестве хранителей средств, они могут взять значительную их часть в качестве сборов. Кроме того, у каждого из них будет свой собственный набор правил для облегчения соглашения между различными участниками.Технология блокчейн, и, более конкретно, смарт-контракты,могут обеспечить более безопасный, автоматизированный краудфандинг, где условия соглашений определены в компьютерном коде.Другим применением краудфандинга с использованием блокчейна является Initial Coin Offerings (ICO) и Initial Exchange Offerings (IO). В таких продажах токенов инвесторы собирают средства в надежде, что сеть будет успешной в будущем, и они получат отдачу от своих инвестиций.

Блокчейн и распределенные файловые системы

Распространение файлового хранилища в Интернете имеет много преимуществ по сравнению с обычными централизованными альтернативами. Большая часть данных, хранящихся в облаке, зависит от централизованных серверов и поставщиков услуг, которые, как правило, более уязвимы для атак и потери данных. В некоторых случаях пользователи также могут столкнуться с проблемами доступности из-за цензуры со стороны централизованных серверов.

С точки зрения пользователя, решения для хранения файлов блокчейна работают так же, как и другие решения для облачного хранения — вы можете загружать, хранить и получать доступ к файлам. Однако то, что происходит на заднем плане, совершенно другое.

Когда вы загружаете файл в хранилище блокчейна, он распределяется и реплицируется на нескольких узлах. В некоторых случаях каждый узел будет хранить различную часть файла. Они не могут многое сделать с частичными данными, но позже вы можете запросить узлы предоставить каждую часть, чтобы вы могли объединить их, чтобы вернуть полный файл.

Дисковое пространство происходит от участников, которые предоставляют свое хранилище и пропускную способность сети. Как правило, эти участники экономически стимулируются предоставлять эти ресурсы и экономически наказываются, если они не следуют правилам или не хранят и не обслуживают файлы.

Вы можете думать об этом типе сети как о сети, похожей на Биткойн. В этом случае, однако, основная цель сети заключается не в поддержке денежных переводов, а в том, чтобы обеспечить устойчивое к цензуре децентрализованное хранение файлов.Другие протоколы с открытым исходным кодом, такие как межпланетная файловая система (IPFS), уже прокладывают путь для этого нового, более постоянного и распределенного Интернета. Хотя IPFS является протоколом и одноранговой сетью, это не совсем блокчейн. Но он применяет некоторые принципы технологии блокчейн для повышения безопасности и эффективности.

Источник