Блокчейн уже давно перестал быть новой технологией, активно проникая во все новые сферы. Активно используется, к примеру, в мессенджерах, играх, банковских системах, обеспечивают работоспособность криптовалют. Эрмитаж сегодня официально продает виртуальные копии картин известных художников, МФТИ выдает дипломы в формате NFT – таких примеров в реальной жизни очень много.
Блокчейн простыми словами
Блокчейн представляет собой реестр, используемый для хранения различных цифровых активов. Это могут быть виртуальные деньги, фотографии, игровые предметы, цитаты – все, что можно оцифровать и передать по сети. Ключевая особенность технологии – возможность указать принадлежность цифрового актива конкретному пользователю.
Блокчейн состоит из отдельных блоков, которые последовательно связаны между собой. При изменении даже одной записи целостность связей нарушится, вся цепочка просто будет разрушена. Используемая схема позволяет гарантировать, что элементы цепи не подвергались редактированию.
Изначально блокчейн создавался для единственной цели – подписания цифровых документов. Уже позднее энтузиастам пришла идея расширить возможности инструмента и использовать предоставленные возможности для денежных переводов в сети напрямую между двумя пользователями. Напомним, для классических переводов обязательно должен быть посредник, например, банк или платежная система.
Принцип работы
К примеру, возникла необходимость переслать деньги в другую страну. Для этого можно использовать стандартную схему – воспользоваться услугами банка. В этом случае последовательность действий будет следующей:
— открыть приложение банка или зайти в личный кабинет на сайте;
— ввести необходимые реквизиты и подтвердить перевод средств, средства будут списаны с личного счета;
— после обработки деньги будут зачислены на указанный счет.
Это достаточно удобный способ, но есть ряд особенностей. В частности, информация о переводе хранится в обычной базе данных на внешнем сервере. Если злоумышленник взломает инфраструктуру банка и изменит запись, деньги на нужный счет не поступят. Если банк неожиданно обанкротится, то есть вероятность, что все клиенты лишатся своих накоплений. Такие инциденты периодически случаются, поэтому угроза вполне реальна.
Все эти недостатки устранены в блокчейн-сети, процесс перевода выглядит иначе.
— получателю необходимо предварительно завести кошелек в нужной системе;
— отправитель указывает адрес и делает перевод со своего кошелька;
— информация о переводе шифруется и заносится в общий реестр. При этом реестр представляет собой распределенную систему, которая хранится на устройствах всех участников.
Если злоумышленник захочет внести изменения в конкретную запись, для этого потребуется получить доступ ко всем устройствам сети. При этом крупные платформы могут обслуживать миллионы пользователей. Именно поэтому используется термин – децентрализованная система.
Основные элементы
При оформлении очередного перевода соответствующая запись добавляется в реестр в виде нового блока. Если получатель отправляет ответный платеж, формируется уже новый блок, редактирование записей не предусмотрено.
Для соединения отдельных компонентов цепи разработчики использовали нестандартный прием – в новый блок заносится хэш из предыдущего блока. Хэш является уникальным набором и хранится в зашифрованном виде. Это позволяет сохранить общую анонимность пользователей, при этом надежно защитить данные от внешнего вмешательства. Если изменить любую запись, система обнаружить несовпадение хэшей и не примет изменения.
К примеру, биткоин использует для хэширования алгоритм SHA-256, который отвечает всем современным требованиям безопасности. Любой набор данных, независимо от размера, после шифрования превращается в строку с размером 256 бит. К примеру, такая строка может содержать информацию о платеже, включая сумму, отправителя и получателя. При изменении любого компонента хэш также меняется, что и позволяет эффективно фиксировать редактирование.
Упрощенно говоря, транзакция представляет собой последовательность символов. Чтобы преобразовать ее в новый блок, задействуются вычислительные мощности. С ростом размера сети требования к аппаратной части также возрастают. Именно этим и занимаются майнеры – предоставляют свои устройства для обеспечения работоспособности сети. А постепенное падение производительности обусловлено увеличением всей сети. На начальном этапе развития криптовалют майнингом можно было заниматься даже через мобильное устройство, сегодня для получения заметной прибыли необходимо уже приобретать специализированные устройства.
Упрощенно процесс майнинга выглядит следующим образом:
— из общей очереди берется очередная транзакция;
— при помощи специального ПО для нее формируется уникальный хэш;
— полученная комбинация соединяется с хэшем, который принадлежит предыдущей транзакции;
— новый набор данных снова хэшируется для создания нового блока.
За выполнение данных операций майнеры получают определенное вознаграждение, оно пропорционально выполненной работе. В настоящее время генерация блоков уже не является эффективным методом заработка. Это обусловлено тем, что производительность постоянно снижается, а траты на обслуживание таких ферм только растут. Не все пользователи, входя в данную сферу, корректно оценивают, сколько им придется заплатить за электричество.
Сферы использования
Поскольку блокчейн очень сложно взломать, технологию часто используют для защиты различных цифровых активов. К примеру, можно безопасно передавать цифровые копии файлов по сети.
Примеры сфер, в которых блокчейн играет важную роль:
— криптовалюты. Интерес к ним продолжает расти, все больше стран предоставляют им официальный статус. Ряд крупных онлайн-магазинов уже позволяют оплачивать различные товары при помощи популярных криптовалют.
Смарт-контракты. Блокчейн успешно используется в качестве элемента защиты при заключении договора. Это позволяет использовать технологию в повседневной жизни, например, при аренде квартиры.
Медицина. Нередко атаки злоумышленников направлены на кражу персональной информации, включая информацию из медицинских карт. Для защиты от внешних атак многие медицинские учреждения переносят данные в блокчейн, что позволяет повысить уровень защищенности. Также обеспечивается возможность быстро передать карту в другую организацию.
Интернет-вещей. Смарт-устройства нередко становятся предметом атаки со стороны хакеров. Для работы они активно используют доступ в сеть, при этом нередко содержат определенные уязвимости. Для защиты инфраструктуры умного дома производители таких устройств также часто переносят данные пользователей в блокчейн.
Что собой представляет блокчейн-платформа
К примеру, пользователь решил испечь торт. Если нет необходимых навыков, можно приобрести в продуктовом магазине готовый набор коржей, а начинку и украшения сделать уже своими силами. Это сильно упрощает процесс, оставляя при этом пространство для экспериментов. Другой вариант – сделать самостоятельно все элементы, что позволяет уже подключить фантазию максимально. Торт уже не будет ограничен формой готовых коржей, они могут иметь произвольную форму.
С блокчейном аналогичная ситуация. Можно писать код с нуля или подключить готовую платформу и настроить функционал под текущие задачи. Это также сильно упрощает процесс запуска – доступна вся основная логика, подсистема защиты и другие важные элементы. Владелец только реализует внешнее оформление и добавляет нужные функции.
Самые популярные сегодня платформы:
Bitcoin. Платформа для выпуска и поддержки одноименной виртуальной валюты. Используется в качестве основы для других криптовалют, например, Dogecoin.
Ethereum. Обеспечивает возможность запускать приложения на основе смарт-контрактов, активно используется в самых разных сферах, включая игры, финансы, страхование. К примеру, на территории РФ систему использует Минцифры и Сбербанк.
Corda. Готовая система для безопасного хранения и обмена активами между финансовыми организациями. Поддерживает все необходимые финансовые инструменты, включая кредиты и акции.
Hyperledger. Сопровождается проектом Linux Foundation, есть активная поддержка со стороны сообщества. Отличается наличием большого количества готовых инструментов. В частности, есть готовые фреймворки для бухгалтерии, облачных сервисов, документооборота.
Polkadot. Проект запущен Гэвином Вудом, создателем Ethereum. Позволяет быстро интегрировать разные блокчейны в единую экосистему с нужным набором функций.
Какие языки программирования используют для создания блокчейнов
Выбор зависит от функционала, который необходимо реализовать. Для создания платформы с нуля лучше подходят низкоуровневые языки программирования, которые предоставляют возможность получить доступ к аппаратной части для оптимизации работы. Это важно для создания высоконагруженных сервисов, от которых требуется стабильная работа при разных условиях.
Можно выделить две группы языков, часто используемых для создания блокчейна:
— языки общего назначения. Сюда относят Java, C#, Kotlin и Python. Универсальные инструменты с большим количеством готовых библиотек. Возможностей достаточно для создания отдельных приложений и создания платформы с нуля;
— языки, заточенные под определенный блокчейн. Крупные платформы для создания внутренних приложений часто предоставляют собственные языки программирования. Это не отдельные проекты, а модификации других языков программирования. Удаляются лишние инструменты, добавляются специализированные модули, например, для работы со смарт-контрактами. Такой подход позволяет обеспечить необходимый баланс – программисты легко адаптируются к языку программирования, при этом многие функции в нем уже встроены. К недостаткам можно отнести то, что созданное приложение может не работать на других платформах.
В качестве примера можно рассмотреть язык Solidity, предназначенный для платформы Ethereum. В качестве основы взят язык JavaScript, синтаксис очень похож. Ключевое различие: JavaScript запускается в обозревателе, а Solidity использует для работы отдельную виртуальную машину. Поэтому его редко полноценно используют вне блокчейн платформы.
Недостатки технологии
Атака 51%. Для интеграции нового блока его должны одобрить больше 50% участников. Теоретически, группа хакером может подключиться к сети и при помощи достаточно мощного «железа» добавлять новые блоки. Если система примет такой блок, его в дальнейшем можно свободно обналичить через обычную биржу.
На практике такую атаку реализовать очень сложно сразу по нескольким причинам. Даже для относительно небольших сетей сложно реализовать необходимую мощность. Для крупных сетей будет выгоднее использовать инфраструктуру для майнинга, чем для создания поддельных монет. Также злоумышленникам потребуется обойти встроенный механизм защиты. Разработчики изначально предусмотрели вероятность использования таких схем.
Необратимость транзакции. Если пользователь попался на мошенническую схему и перевел на указанный счет свои сбережения, то вернуть их он уже не сможет, это нельзя реализовать чисто технически. Более того, пока нет необходимой правовой базы для решения таких ситуаций.
Использование приватных ключей. Для доступа в кошелек используется специальный хэш-ключ, при его потере деньги вывести практически невозможно. В сети можно найти немало историй, когда владельцы крупных сумм теряли их по неосторожности.
Дорогое обслуживание. Разработка полноценного блокчейна всегда сопряжена с тратой большого количества ресурсов. При этом каждый участник должен хранить на своем ПК сотни гигабайт данных, которые необходимы для обеспечения работоспособности сети.
Перспективы
Многие эксперты уверены, что через несколько лет в блокчейне будет храниться порядка 10% мирового ВВП, тенденции к этому прослеживаются уже сегодня. В частности, прогнозируется, что NFT-токены будут активно использоваться для лицензирования цифрового контента. Государства в будущем будут использовать блокчейн в сфере недвижимости, для голосований, закупок и других сферах.