Блокче́йн

1.

Блокче́йн (blockchain, изначально block chain) — выстроенная по
определённым правилам непрерывная последовательная цепочка
блоков (связный список), содержащих информацию. Иными
словами — это база данных, которая в прямом смысле этого слова
представляет собой непрерывную цепь из блоков и хранится
одновременно на множестве компьютеров. Новые блоки в этой базецепочке создаются постоянно. Каждый вновь созданный блок
содержит группу накопившихся за последнее время и упорядоченных записей (транзакций), а также заголовок.
Источник: http://bestinvestpro.com/blokchejn-chto-eto-ponyatnymyazykom/
Транзакции – это любые действия, которые пользователи
совершают в сети: отправка средств, регистрация прав
собственности, покупка игрового предмета и т.д. Когда транзакция
сформирована пользователем, она отправляется в так называемый
мемпул, где дожидается пока ее добавят в один из блоков и этим
подтвердят.

2.

3.

4.

Когда блок сформирован, он проверяется другими участниками
сети и затем, если все согласны, подсоединяется к концу
цепочки. Как только это произошло, внести в него изменения
уже невозможно. Помимо новой информации блок также хранит
в зашифрованном виде данные о предыдущих блоках.

5.

Основные принципы блокчейн: децентрализация и распределенность; безопасность и защищенность; открытость и прозрачность;
неизменность уже записанного.
Распределенное хранение. Любая значимая информация,
относящаяся к той или иной сфере жизни людей, где-то хранится.
Покупка дома или машины, взятие кредита, регистрация брака,
переводы денег – все данные об этих операциях фиксируются и
размещаются централизовано на серверах госучреждений или
частных компаний. Это часто приводит к злоупотреблениям – при
желании в любую базу можно залезть и внести в нее коррективы.
Вероятность, что все они будут выведены из строя, ничтожна мала,
пока хотя бы один компьютер сети работает, система, основанная на
блокчейн, существует.

6.

Безопасность. Любую централизованную базу данных можно
взломать, внести в нее изменения. С блокчейн такой номер не
пройдет. Взломать один из блоков и изменить информацию в нем
смысла нет, поскольку ломать придется все блоки, а для этого
нужны гигантские вычислительные мощности – как мы помним,
новые блоки содержат в себе в зашифрованном виде данные о
предыдущих блоках. А потому попытка взлома обязательно будет
замечена другими участниками сети. К тому же препятствием к
фальсификациям станет и мощный алгоритм шифрования с
использованием хеш-функций, а также цифровой подписи.
В подписи используется два ключа — открытый и закрытый.
Первый необходим для проверки самой подписи, второй
используется при ее создании и является секретным. Ключи
обеспечивают доступ участникам к той или иной информации.
Хеш-функция выглядит, как последовательность случайных цифр и
букв. Именно она и обеспечивает неизменность всех записанных
данных.

7.

Открытость. Вся база находится в публичном доступе, а потому
посмотреть данные того или иного блока может любой желающий.
Например, один пользователь перевел другому 10 тысяч долларов –
при желании узнать об этом может каждый. Вопрос в другом, кто и
кому перевел деньги – остается тайной. Эта информация доступна
непосредственным участникам обмена, если они сами не пожелают
ее обнародовать.
Взаимодействие без посредников Важный момент, нам постоянно
необходимо иметь дело с посредниками – финансовые операции
производим при посредничестве банков, платежных систем,
обменников, документы заверяем у нотариусов. Нередки ситуации,
когда деньги могут не дойти до адресата, поскольку банку не
понравится транзакция и он заинтересуется ею. Подделка
документов также не редкость. Таким образом, хоть мы и не
доверяем сполна всевозможным посредникам, однако пользоваться
их услугами вынуждены, часто на свой страх и риск, поскольку
альтернативы нет.

8.

Устройство сети. Сеть формируют пользователи, заинтересованные
в использовании того или иного вида информации. Участников
разделяют на два типа: простые пользователи; строители блоков
или, как их еще называют, майнеры, валидаторы.
Обычные пользователи отправляют в сеть новые записитранзакции. Например, пользователь Х желает перевести
пользователю Y 100 условных единиц». А майнеры из этих
транзакций уже формируют блоки. Записи подтверждаются и
вносятся в блок только если с этим согласно большинство.
Остальные игнорируются и не считаются достоверными, пока не
попадут в содержимое одного из последующих блоков.
Воспользоваться той или иной записью в блокчейне может только
владелец ключа, открывающего к ней доступ.
Есть и системы, в которых вместо традиционного майнинга по
алгоритму Proof-of-Work используются другие протоколы,
например, Proof-of-Stake, когда для подтверждения транзакций
валидаторам необходимо зарезервировать на счету определенное
количество криптомонет.

9.

Типы систем. На технологии блокчейн строятся разные типы
систем. Есть публичные наднациональные системы, к которым
присоединиться и стать простым пользователем или майнером
может любой желающий. Администрированием такого объединения занимается само сообщество. Есть и приватные или так
называемые эксклюзивные блокчейн-сети, которые поддерживаются и контролируются своими создателями. Чтобы стать их
участником, нужно выполнить определенные условия,
установленные организаторами. Майнить новые блоки в таких
системах может четко установленный сертифицированный круг
лиц.
С помощью блокчейн вести учет, хранить данные, совершать
транзакции можно в любой сфере жизнедеятельности: финансовые
операции; сделки с недвижимостью; страхование; логистика;
нарушения ПДД; регистрация браков и многое другое. Первое
применение блокчейн на практике произошло в 2009 году, когда на
его основе была создана криптовалюта биткоин. Позднее таких
криптовалют появилось великое множество на самый разный вкус.

10.

На основе блокчейн уже создаются стартапы в сфере медицины,
защите интеллектуальной собственности, авторского права. На базе
технологии разрабатываются системы идентификации, веб-браузеры, децентрализованные облачные хранилища данных, а также
социальные сети.
Все больше на слуху так называемые умные контракты, или иначе
говоря смарт-контракты, которые работают на блокчейне и значительно упрощают процедуру подписания договоров. Впервые они
появились в сети Ethereum (Эфириума).
В этом случае нет необходимости привлекать к процессу третью
сторону, которая выступала бы гарантом соблюдения условий. Здесь
программный код на основе заранее прописанных условий
автоматически решает, что делать с тем или иным активом. Все
заинтересованные участники процесса в любой момент могут
провести аудит сделки.

11.

В международной торговле технологию впервые опробовали в
начале осени 2016 года. Тогда на платформе Wave британским
банком Barclays был проведен аккредитив на 100 тысяч долларов,
обеспечивающий экспорт предприятием из Ирландии Ornua
крупной партии молочных продуктов в адрес Сейшельской
компании. Стандартно такая сделка занимает минимум неделю,
здесь на все ушло около четырех часов.
Плюсы и минусы Технологии.Универсальная технология, применимая в разных сферах жизни, что является однозначным ее
плюсом. Кроме открытости, безопасности и защищенности,
блокчейн также: уменьшает транзакционные издержки, сокращает
время проведения сделок с нескольких дней, а то и недели,
необходимых для проверки данных и обмена документами, до
нескольких часов. Позволяет организациям, учреждениям
избавиться от лишних статей расходов.
К минусам стоит отнести масштабируемость. Сегодня блокчейн не
способен обеспечивать огромное количество транзакций за короткое время. Также ежедневно растет и вес базы, которая хранится на
компьютерах сети.

12.

К примеру, платежные системы MasterCard или Visa обрабатывают
около 45 тысяч транзакций в секунду, в то время как у биткоина их
всего 7.
Говоря о неуязвимости блокчейна эксперты указывают также на
вероятность так называемой «атаки 51%». Т.е., если группа участников сети сконцентрирует в своих руках 51% вычислительных
мощностей, она может начать действовать в своих интересах,
подтверждая только выгодные для себя транзакции. Однако для
этого потребуются настолько мощные ресурсы, что осуществить на
практике эту идею чрезвычайно сложно.
В РФ технологию собираются официально узаконить и начать
внедрять в 2019 году, приняв к тому времени необходимые
нормативно- правовые акты. Пока что крупные банки страны
совместно с Центробанком с целью повышения эффективности
финансовой системы создали платформу «Мастерчейн». Интересный проект на блокчейне действует в Москве. Платформа называется «Активный гражданин», и с ее помощью проводят всевозможные голосования, касающиеся улучшения жизни в столице.

13.

Блокчейн – это децентрализованный регистр, который хранит
постоянно дополняемый набор записей, защищенных от подделок и
и правки. Каждый пользователь может подключаться к сети,
отправлять в сеть новые транзакции, проверять их и создавать
новые блоки без чьих-либо разрешений.
Нараян Прасти. Блокчейн. Разработка приложений. СПб.:БХВПетербург. 2019.-256 c.
Регистр - список транзакций. Блокчейн состоит из блоков особым
образом соединенных в цепочку. Блок –содержит набор транзакций,
хеш предыдущего блока, метку времени, отчисления майнеру и др.
Каждый узел сети хранит полную копию блокчейна.
Для поддержания безопасности используют протоколы с
доказательством выполнения работы (proof-of-work, PoW), с
доказательством владения долей (proof-of-stake, PoS) и др. При
использовании PoW используется майнинг.

14.

Ethereum (Эфириум — децентрализованная платформа для запуска
приложений, работающих на базе смарт-контрактов (умных
контрактов). Реализована как единая децентрализованная
виртуальная машина. Был предложен основателем журнала Bitcoin
Magazine Виталиком Бутериным в конце 2013 года, сеть была
запущена 30 июля 2015 года. Контракты могут взаимодействовать
друг с другом.
Почти все приложения являются централизованными, принадлежащими разработчикам, которые могли применять пользователи.
Минусы: сетевая цензура, конкретные точки отказа, отсутствие
прозрачности. Новая технология – децентрализованные
приложения – DApps (ДП) – разновидность интернет-приложений,
основанных на одноранговой сети (peer-to peer network) и имеющих
открытый исходный код. Ни один узел не имеет полного контроля
над ДП. Отсутствует главный сервер, координирующий узлы и
принимающий решение о достоверности данных. Это решается с
помощью протоколов консенсуса, разрабатываемых для конкретной
структуры ДП.

15.

Каждое ДП имеет клиентскую часть (для пользователя). На РС
запускается специальный сервер узла, к которому подключается
клиент. Узлы приложения предоставляют АРI.
Недостатки ДП: трудности с обновлением и устранением ошибок; с
подтверждением личности пользователя; с разработкой(сложные
протоколы, масштабирование); ДП не должны зависеть отAPI
централизованных приложений и могут зависеть от др. ДП.
IPFS – Inter Planetary System – децентрализованная файловая
система, в основу которой положены принципы DHT distributed
hash table - и Mercle DAG- directed acyclic graph - направленный
ациклический граф. Отдельный узел не хранит все файлы, только
те, которые нужны. При хранении файла в IPFS он разбивается на
блоки по 256 Кбайт, для каждого вычисляется хэш. Узлы хранят
нужные файлы и таблицу хэшей. Существует 4 типа файлов: блоб
(blob), список (list), дерево (tree) и снимок состояния (commit). Блоб,
списки и снимки образуют Mercle DAG.
Filecoin - аналогична IPFS, но имеет внутреннюю валюту,
поощряющую узлы за хранение файлов.

16.

Namecoin – децентрализованная база данных ключ-значение. Она
поддерживает пространство имен и может применяться для
создания децентрализованной службы DNS. Для доступа к сайту
браузер должен найти IPадрес, связанный с именем домена. Ключи
представляют доменные имена .bit/
Главные узлы (до 10 одновременно) предоставляют услуги,
например, Instant Send (мгновенные транзакции), DAPI, благодаря
которому обычный пользователь может не запускать собственный
узел и др.
BigChainDB позволяет разворачивать собственные открытые
децентрализованные БД, предоставляет функции: расширенные
разрешения, запросы, линейное масштабирование, поддержку
мультиресурсов, протокол объединенного консенсуса.
OpenBazaar – ДЦ платформа для электронной коммерции
Ripple - ДЦ платформа для перевода денег, криптовалют,товаров

17.

Принципы работы Ethereum (E).
Смарт-контракты (СК) выполняются точно, как запрограммировано.
Пишутся на языках:Solidity, LLL, Serpent. Ethereum основан на
структуре данных блокчейна и протоколе консенсуса с
доказательством выполнения работы. Метод СК может быть вызван
через транзакцию или другой метод.
Для создания учетной записи E требуется пара асимметричных
ключей, которые могут шифроваться на основе разных алгоритмов.
Е использует криптографию на эллиптических кривых (ЕСС). Е
использует 256-битное шифрование.Каждая учетная строка
представлена адресом. Процедура: генерируется открытый 256-б
ключ, отбрасывается первые 96 бит, адрес кодируется в 16 строку.
Результат 40-б адрес, на который можно перевести эфир.
Транзакция – подписной пакет данных, предназначенный для
перемещения эфира с одного на другой счет. Транзакция
подписывается цифровой пописью, содержит указатель на
получателя, подпись отправителя, количество эфира для передачи.
макс. количество вычислительных шагов и стоимость.

18.

Чтобы отправить транзакцию, нужно подписать ее закрытым
ключом.
Консенсус. Каждый узел в сети Е хранит копию реестра
транзакций. Требуется механизм проверки достоверности новых
блоков.
Принцип проверки. Алгоритм похож на лотерейный. Безопасность
зависит от совокупной вычислительной мощности сети.
Майнер собирает необработанные транзакции, проверяет их и
отбрасывает некорректные. Далее создает блок с заголовком и
содержимым. Содержимое – список транзакций. Заголовок - хеш
предыдущего блока, номер блока, метку времени, целевое число
(256б) , одноразовое число (64б), адрес майнера и др.
Метка времени содержит время добавления блока. Задача – найти
одноразовое число, при котором хеш меньше целевого числа или
равен ему. После добавления блока любой узел может проверить,
правильный ли блокчейн. Сеть принимает блок, у которого больше
сложность. Отвергнутый блок – устаревший блок.

19.

Если случается конфликт между узлами, подтвердившими
подлинность блокчейна, возникает больше 1 бч, подтвержденного
несколькими майнерами, то говорят что произошло ветвление. Их
три вида:простое (regular fork), мягкое (soft fork) и жесткое (hard
fork). 1. проблема решается за счет того, что сложность одного
больше, чем у других. Вдругих случаях нужно обновление.
Первый блок называется генезисом. Он ни на кого не ссылается, не
содержит транзакций.2 узла могут установить связь, если имеют
одинаковый генезис.
Виртуальная машина Е (EVM) – среда выполнения байт-контрактов,
работает на каждом узле сети.
Газ – единица измерения вычислительных шагов.
Протоколы Whisper – децентрализованный протокол связи, помогает
узлам общаться широковещательными сообщениями, обеспечивает
связь и шифрование и
Swarm – дц платформа для хранения данных
Geth –представляет API JSON-RPC для взаимодействия с другими
приложениями (HTTP, WebSoket и др.)