Блокчейн – что это понятным языком. Блокчейн без майнинга

Читатель TJ объясняет, что такое блокчейн, как он работает и что можно построить на основе этих идей.

В закладки

Люди, связанные с индустрией блокчейна, традиционно считают своё детище чем-то, существующим на границе технологической сингулярности, и, следовательно, слишком сложным для понимания простыми смертными. Поэтому, объясняя принципы работы, оперируют понятными гуманитарными понятиями, такими как «доверие», «уверенность» и «подконтрольность», тем самым только всех запутывая и ничего не объясняя на самом деле.

Я не разделяю этот подход. Считаю, что знание деталей технической реализации есть залог доверия к инструменту в целом, а умение воссоздать нечто подобное - лучший критерий глубокого понимания. Поэтому сегодня с вами кружок «очумелые ручки» и мы будем строить свой, простейший, концептуальный, но тем не менее полностью рабочий блокчейн. Прямо у вас на компьютере, без начальной подготовки, буквально вручную мышкой.

Я покажу, что на самом деле всё там очень просто, и доступно даже пятикласснику. Не верите? Просто читайте дальше. Но для этого сначала нужно пояснить, что такое хэш. Без этого никак, увы.

Хэш

Ключевое понятие в криптографии. Оно может означать, в зависимости от контекста, две вещи: функцию хэширования, или результат выполнения такой функции. Если совсем просто, хэш-функция - это алгоритм, который принимает на вход любые данные (файл, текст, картинка, двоичный код) и генерирует из него последовательнсоть букв и цифр фиксированной длины.

Генерирует при этом так, что одинаковые файлы всегда дают в результате одинаковый хэш, а разные - в идеале, разный (случай, когда две разных последовательности входных данных дают одинаковые хэши, называется коллизией криптографической функции и считается уязвимостью).

То есть воспринимать как игрушку, а не как средство накопления, быть готовым к обвалу в 2-10 раз меньше чем за сутки (или аналогичному взлёту, тут уж как повезёт), сглаживать риски портфелями, и так далее (да вы всё и без меня знаете, если работаете в сфере финансов или увлекаетесь игрой на бирже, а если не работаете и не увлекаетесь, лучший совет: не лезть, ждать стабилизации курса). Это не пост пиара биткоина, это ликбез по блокчейну, так что могу себе позволить сказать всё как есть, лол.

Зачем это нужно

Тут по порядку, иначе совсем запутаемся.

В: Зачем нужно разбивать цепь на блоки, если можно с сопоставимой степнью надёжности считать хэш прямо от всего большого файла?

О: Для того чтобы удобно было находить ошибки в цепи. Очень легко определить, какой блок повреждён, но невозможно выяснить, где именно закралась ошибка в огромном файле, зная только, что изменился его хэш.

В: Зачем вообще этот хэш? Разве просто передать данные недостаточно?

Процесс появления новых биткойнов – один из важнейших аспектов криптовалютной отрасли. Почему же он называется майнингом?

Многие люди привыкли к тому, что «цифровое» и «виртуальное» ничего не стоит. Ведь файлики можно просто скопировать и пользоваться. Именно стал первой технологией, которая способна сломать этот стереотип не только для обывателей, но и для самых убежденных сторонников свободного распространения ПО и контента.

В Bitcoin «защита от копирования» встроена концептуально и обойти ее гораздо сложнее, чем взломать защиту программы. Сколько бы вы ни копировали или базу данных блоков – вы получите копию одних и тех же биткойнов, которые можно потратить только один раз.

Несмотря на то, что код клиента и протокола Bitcoin полностью открыт, создание новых монет – сложный и дорогой процесс. Нельзя сгенерировать больше биткойнов, чем запланировано создателем технологии. И чтобы получить новые монеты – необходимы существенные вложения в оборудование, помещения, охлаждение и электроэнергию. Именно поэтому Биткойн называют «цифровым золотом» и изображают в виде золотых монет.

Слово «майнинг » происходит от английского «mining », что значит «добыча полезных ископаемых» и вошло в употребление именно от аналогии с добычей золота. Чем больше в сети устройств, которые занимаются майнингом, тем лучше сеть Биткойн защищёна от атак. Владельцы или операторы таких устройств называются «майнерами ». Также нередко «майнером» называют само вычислительное устройство, необходимое для вычислений в сети Биткойна.

Каждый новый блок включает в себя криптографическую подпись, сформированную на основе предыдущего. Так блоки сцепляются между собой, образуя «цепочку блоков», «блокчейн» (blockchain) . Цепочка блоков может разветвляться, но в конце концов подтверждение получает та ветвь блокчейна, над которой работает большинство майнеров. Так осуществляется саморегуляция сети.

Майнинг представляет собой процесс вычисления . Блоком (block) в сети Bitcoin называется массив данных, в который записана информация о транзакциях, которые попали в сеть после создания предыдущего блока (примерно за последние 10 минут). В Bitcoin применяется широко распространенный в Интернет . Участник сети, обеспечивший расчет криптографической подписи блока, получает вознаграждение в Bitcoin. При этом, для получения «золотого слитка» в виде драгоценной «генерирующей транзакции» ему нужно перелопатить тонны пустой породы - не подходящих к блоку хэшей.

Благодаря математической теореме из области криптографии, которая называется «доказательство работы» (Proof-of-Work, PoW ), вычисление блока зависит от такого запрограммированного параметра, как сложность (difficulty) . Сложность вычислений в сети Bitcoin изменяется через каждые 2016 блоков (около 2 недель при 10 минутах на блок) и устанавливается в зависимости от среднего времени, за которое были найдены все блоки после предыдущего пересчета.

Но сложность - еще не самое главное препятствие на пути к богатству. Каждые четыре года вознаграждение за блок уменьшается вдвое. На старте системы в 2009 году за каждый созданный блок майнеры получали 50 BTC, а сейчас награда составляет 25 BTC. Следующее уменьшение награды ожидается в первой половине 2017 года. Точная дата не может быть вычислена, так как зависит от динамики изменения сложности добычи.

Для чего Биткойну нужны майнеры

Майнинг – основа целостности и надежности системы Bitcoin или любой другой криптовалюты. Работа майнеров обеспечивает все основные функции сети:

• Подтверждение сделок (транзакций);
• Защиту сети от внесения ложной информации (поддельных транзакций и блоков);
• Защиту сети Биткойн от разного вида атак;
• Поддержку децентрализации сети Биткойн.

Альтернативы

После появления ASIC-майнеров многочисленные форки начали использовать устройства, уже не нужные Биткойну. Один из самых распространенных альтернативных алгоритмов хэширования - Scrypt - очень долго оставался убежищем для владельцев ферм из видеокарт. Но в 2014 году и для него появились чипы ASIC. К этому времени подоспел целый "зоопарк" - Scrypt-N, Scrypt-Jane, X11, X13, X15, Cryptonote, Groestl, Quark и другие. Многие альткойны и сейчас вполне прибыльно майнить на процессорах ПК или видеокартах.

Существуют цифровые валюты, использующие другую теорему, она называется «доказательство хранения», (Proof-of-Stake, PoS). В отличие от «доказательства работы» (Proof-of-Work), которое использует сеть Биткойн, валюты на основе PoS не требуют постоянно растущей вычислительной мощности. Им для функционирования блокчейна нужны только программы-кошельки, постоянно запущённые на компьютерах пользователей, а майнинг происходит за счёт длительности хранения монет. Некоторые форки представляют собой различные гибриды технологий PoW и PoS.

Есть и более экзотические варианты. Например, набирает популярность новый вид майнинга, при котором криптовалюта (Burst и аналоги) начисляется за использование места на жёстком диске или другом носителе. Эта технология называется "доказательством вместимости" (Proof-of-Capacity, PoC). Носители данных сейчас бурно развиваются и этот бизнес тоже имеет перспективы. Такие децентрализованные хранилища могут быть полезны, например, для дешевого распределенного хостинга сайтов или больших массивов не очень ценных данных – таких, как коллекции изображений, фотографий, музыки или видео.

Будущее майнинга

При создании новых, более быстрых чипов будут использоваться такие технологии, как оптроника, фотоника, сверхпроводимость и квантовые вычисления. Экономически, майнинг биткойна более всего оправдан в Исландии, где можно получать энергию за счёт геотермальных источников, а охлаждение рядом с Полярным кругом предоставляет сама природа. Может быть, возникнут майнинговые фермы в Сахаре и на Тибете, где для вычислений и охлаждения будет использоваться утилизация энергии Солнца. В далёкой перспективе, хорошим регионом для майнинга станет побережье Северного Ледовитого Океана и Антарктида. Энергию для расчётов там можно получать за счёт приливных электростанций, охлаждая чипы наружным воздухом.

А возможно, уже через несколько лет возьмут верх более экономичные виды майнинга, такие как Proof-of-stake и Proof-of-Capacity или будут изобретены новые. Тогда огромные фермы, пожирающие мегаватты электроэнергии, уйдут в прошлое. Но сама идея децентрализованных финансовых систем уже заслужила доверие и будет развиваться независимо от того, каким образом будет обеспечиваться их надежность.

В этом посте вы узнаете как работает биткойн, что такое майнинг, блокчейн и криптовалюты на простых примерах, понятных каждому. Итак, поехали!

Вы наверняка слышали новости про взрывной рост какой-нибудь из криптовалют. Например, Bitcoin за 2017 год подорожал в 5 раз, а вторая по популярности криптовалюта – Ethereum (Эфир), которую, кстати, придумал русский программист Витайлий Бутерин, — подорожала в 33 раза.

Но как работают эти деньги, чем они обеспечены и почему так быстро растут?

Для начала стоит понять, что это не те же деньги, которые лежат у вас на карте. Идея криптовалюты потому и считается революционной, что банки для нее не нужны. Деньги идут напрямую от продавца к покупателю, а обслуживают эту систему сами пользователи.

Bitcoin, Эфир, Лайткоин и прочие койны — это различные виды криптовалюты, которые неразрывно связаны с таким понятием, как Blockchain (дословно в пер. с англ. Цепочка блоков).

Блокчейн — это технология на которой работают криптовалюты.

Если коротко, то блокчейн — это цепочка блоков транзакций в распределенном реестре.

Пока не очень понятно, да?

И это неудивительно, ведь блокчейн разрабатывался 10 лет самыми умными программистами и понять его так сразу не получится. Банкиры даже собирают отдельные конференции, чтобы обсудить этот феномен.

Для объяснения того как работает блокчейн и криптовалюты простыми словами, было придумано много аналогий. Новую технологию объясняют на примере цифровой истории болезни или идеального нотариуса.

Но самое лучшее, понятное определение будет таким:

Итак представьте, что вы решили завести дневник, в котором будете записывать все свои действия.

Мой дневник:

• 1. Позавтракал
• 3. Пожарил яичницу
• 4. Съел яичницу
• еще много всего
• 255. К вечеру дал Андрею в долг 500 рублей

Пока дневник со мной, проблем не возникает. В любое время могу ткнуть Андрея носом и показать, во сколько и когда я ему занимал денег.

Но что если в какой-то момент дневник окажется у Андрея и он заменит строчку 255 на “Играл с котиком”.

Мой дневник:

• 1. Позавтракал
• 2. Пролистал новости в социальных сетях
• 3. Пожарил яичницу
• 4. Съел яичницу
• Еще много всего
• 255. Играл с котиком
• 256. И напоследок сходил в магазин

Теперь я не смогу предъявить Андрею претензии за 500 рублей.

После этого я решаю засекретить записи в своем дневнике, чтобы подменить их было сложнее. Для этого я использую специальную программу, которая с помощью алгоритма превращает мой текст в набор непонятных символов или как его называют Хэш.

Например, я вожу слово “Завтрак”, а она выдает мне этот хэш, стоит мне добавить пробел к записи “Завтрак”, и я получу уже совершенно другое значение.

После каждой записи в дневнике я буду вставлять хэш который получится если скормить программе новый текст записи и прошлый хеш.

Теперь записи в моем дневнике выглядит вот так:

У каждой из них есть хеш, который генерируется от новой записи из старого хэша.

Из предыдущей записи получается следующий хеш, а из следующей записи и предыдущего хэша — новый. Хеш-запись это и есть блок в цепочке. Блоки, по сути, выступают подтверждением выполненных действий. Получается, что самые старые записи подменить уже невозможно, так как для этого придется переделать всю цепочку блоков .

Так работает Blockchain, только блоки хеширования в нем содержат намного более объемные данные, и чтобы обрабатывать их требуются огромные вычислительные мощности, которые предоставляют майнеры, но о них чуть позже.

Для простоты понимания посмотрите это короткое видео длительностью всего 42 секунды.

А затем взгляните на эту схему, она на английском, но тем не менее, визуально все очень понятно изображено. Все транзикции в мире собираются в блоки, хешируются миллионами компьютеров (майнерами) и добавляются в цепочку блоков, как записи в нашем дневнике, после этого получатель получит биткойны, которые ему отправили. Вся цепочка блоков хранится в базе данной, она ведется на каждом компьютере, который участвует в майнинге. На данный момент база данных со всей цепочкой блоков занимает более 200 Гб места на диске.

Чтобы объяснить это простыми словами, представьте себе генеалогическое древо, где записаны все ваши предки. Вот вы в самом верху, а все эти ветви - это ваши бабушки и дедушки. А теперь представьте, что будет если изменить какую-нибудь деталь биография вашего прапрадеда, жившего в 19 веке.

Допустим, когда он шел по Петербургу в 1867 году, как обычно, лил дождь и поэтому у него было плохое настроение. И вот из-за своего плохого настроения он захотел пнуть голубя, который просто сидел на дороге и никому не мешал. Но когда он взмахнул ногой, то поскользнулся и упал, испачкав себе костюм. С голубем то все в порядке, но, когда ваш прапрадедушка увидел вашу прапрабабушку, он не подошел к ней познакомиться, стесняясь своего грязного костюма.

А это значит таким, каким вы знаете себя сейчас, вас уже не будет!

То же самое происходит в блокчейне и любое малейшее изменение старой записи приводит к изменению всей цепочки.

Конечно, можно долго подбирать такой хеш, чтобы он сочетался с новым текстом записи, и подмена осталась незамеченной, но копия этого дневника есть у миллиона человек, поэтому делать это не имеет смысла. Запись просто будет отвергнута из-за несоответствия у миллионов других пользователей.

Биткоины хранятся на миллионах компьютеров одновременно, все транзакции доступны каждому участнику в НЕзашифрованном виде. То есть всегда видно кто кому сколько денег отправил, но самих владельцев кошельков идентифицировать невозможно.

Этот механизм отлично решает сразу две задачи, делая систему надежной и анонимной одновременно.

Если сказать простыми словами, то получается идеальная бухгалтерия, которую никто в одиночку с любым существующим набором ресурсов не сможет взять под контроль. В мире нет таких вычислительных ресурсов, которые могли бы изменить цепочку в миллионах компьютерах одновременно. Блокчейн намеренно усложнен.

При этом нигде нет записи о том сколько именно биткоинов хранится на отдельно взятом кошельке.

Например, видно, что на адрес по одной транзакции поступило два биткоина, затем по другой транзакции 5, а третья транзакция отправила с первого адреса 4 биткоина.

В чем главная ценность биткойна и блокчейна

Теперь вы знаете что представляет собой технология Blockchain и как она работает. Но в чем же заключается её ценность, почему биткойн и блокчейн стал так популярен?

Ответ очень прост, это революционное платежное средство с блестящей идеей, которая понравилась людям по всему миру. И вот в чем она заключается: для расчетов в биткойне не нужны посредники в виде банка и государства.

Расчеты производятся напрямую между участниками (владельцами биткойн кошельков), блокчейн саморегулирующийся, все переводы хранятся в открытом виде у самих пользователей, но подменить и подкорректировать их невозможно, потому что их хеши перестанут совпадать, к тому же, как вы помните, база данных блокчейна хранится у миллионов пользователей.

Какие преимущества дает блокчейн

1. Комиссию назначают сами отправители денег, и она намного меньше, чем в банке;
2. Международные переводы намного быстрее и дешевле;
3. Нет контролирующего органа, от которого зависит судьба вашего счета;
4. Нет инфляции и другого влияния государства на денежную массу.

Уже сейчас на криптовалюту можно купить очень многие вещи, начиная от продуктов питания и заканчивая путевками на отдых, все больше магазинов и организаций начинают принимать биткойн в качестве оплаты. То есть в последствии, необходимость в обычных деньгах практически полностью отпадет. Вы просто сможет получать биткойны в качестве оплаты за свой труд на обычной работе, и точно так же сможете тратить их на оплату различных товаров и услуг, откладывать, инвестировать и делать все, что можно делать с обычными деньгами, но без инфляции, огромных комиссий банков и других негативных моментов.

Вот что говорит на этот счет один из разработчиков Blockchain — Виталик Бутерин. Он плохо говорит на русском, потому что с 3х лет живет в Канаде, поэтому сфокусируйтесь на смысле сказанного, а не на формате повествования.

Как это работает на практике

Примерно разобрались как работают криптовалюты в теории, но как начать пользоваться биткоинами?

Для этого вы заводите адрес по которому можно перечислять биткойны, другими словами получаете номер кошелька.

Получение номера кошелька доступно по логину и паролю. Для этого вы регистрируетесь, к примеру, на bitgo.com и там вы уже создаете свой Bitcoin кошелек.

Главное, чтобы он содержал 33 символа и начинался с цифры 1 или 3 и не содержал символы 0, O, I.

Таких адресов (номеров кошелька) можно сгенерировать бесконечное количество и для каждой новой транзакции использовать новый. Это только повысит анонимность.

Каждому такому адресу привязан секретный ключ, это и есть ваш пароль, с его помощью вы как бы подписываете все свои операции.

Хранить адреса можно в виде специальных файлов с QR кодами, например, как этот:

В текстовых файлах.

Или записывать в специальные программы-кошельки, как BitGo и подобные.

А можно даже купить за 89 евро физический кошелек для ключей, который будет работать только при подключении к компьютеру, выглядит он как флешка.

Вы можете хранить биткоины даже офлайн, среди обычных денег, только от купюр они будут отличаться присутствием QR кода, в котором зашифрованы ключи.

Взломать такой код будет невозможно, следите только за тем, чтобы краска не высохла и документ не потерялся.

Если отправить биткоины на несуществующий кошелек, то они будут уничтожены, и, к сожалению, такое уже не раз происходило за время существования криптовалют.

Мало того, биткоины, как и обычные деньги, можно просто потерять в принципе. Вот небольшая история про это.

Британец Джеймс Хауэллс был айтишником и типичным гиком, Bitcoin он собирал с 2009 года, задолго до того, как мы с вами могли о них вообще услышать. На своем ноутбуке он накопил 7 500 (семь с половиной тысяч) биткоинов, а после благополучно об этом забыл и спустя время купил новый ноутбук, а старый просто выбросил на свалку.

После новостей о взрывном курсе биткоина, Джеймс бросился искать на свалке ключ от кошелька, ведь на его ноутбуке было двадцать миллионов долларов, но найти его так и не удалось.

На заре биткоинов люди манили его по фану и просто копили у себя на компьютерах в больших количествах, ведь в те времена биткойн практически ничего не стоил, да и оплатить им было ничего невозможно.

Как посчитали Forbes, больше 15% всех выработанных в мире биткойнов безвозвратно утеряны, их никогда больше не вернуть. Так что делайте резервные копии ключей, например, в облаке.

Что такое майнинг криптовалюты простыми словами

Система блокчейн гениальна, во-первых, она децентрализована, то есть ей не управляет какой-то один орган вроде центрального банка, ей управляют сами пользователи, но не все конечно, а те, кто хочет на этом заработать.

Такие люди устанавливают к себе специальную программу которая занимается решением крипто-задач, по сути подбирает символы простым перебором при создании нового блока. Это и называется майнингом, тем самым новым словом, которое сейчас у всех на слуху.

За майнинг майнеры получают вознаграждение от самой Bitcoin системы, и комиссию за каждую проведенную транзакцию от участников. Другими словами, майнеры так добывают биткоин.

Размер комиссии продавец и покупатель обозначают сами, то есть чем больше размер комиссии, тем быстрее майнеры обработают этот запрос. Соответственно, чем меньше комиссия, тем дольше тебе приходится ждать очереди на транзакцию.

В биткоинах не получится так быстро платить, как с обычной карты или электронного кошелька, нужно ждать некоторое время, пока пройдет ваша транзакция. Это может быть 5 минут, а может быть 30 минут, час или даже больше! Зато размер комиссии гораздо меньше чем в банках, и это все равно быстрее, чем международные переводы, к примеру.

Но из-за того, что комиссию за транзакцию назначает сам отправитель, в 2016 году произошла необычная ситуация. Кто-то по ошибке отправил 0.0001 (одну десятитысячную) биткоина с комиссией в 291 Bitcoin, это более чем 165 тысяч долларов.

Получатели такой щедрый комиссии заявили о готовности её вернуть, но отправитель так и не был найден.

На заре блокчейна добывать криптовалюту можно было на обычном процессоре компьютера, но сейчас сложность вычислений очень увеличилась и в ход пошли мощные видеокарты и даже специальные устройства — ASIC. Они во много раз выгоднее видеокарт, так как при большей мощности (скорости расчёта хеша) они потребляют гораздо меньше энергии.

Вот так выглядит домашняя майнинг ферма по добыче криптовалюты:

Все это моргает, гудит и чудовищно греется, а главное — потребляет невероятное количество энергии. Поэтому сейчас криптовалюты выгодно добывать в странах с дешевой электроэнергией, например, в Китае работают целые заводы по добыче криптовалюты.

Обычные люди скупают видеокарты в надежде заработать, из-за хайпа вокруг криптовалют возник дефицит игровых видеокарт GTX 1060 1070 1080. Купить их конечно можно, но не так просто. Благодаря интересу к майнингу, в последнее время выросли акции производителей видеокарт, компаний AMD и NVIDIA.

На алиэкспресс вы по-прежнему можете купить удобные для майнинга видеокарты, но вряд ли без большой фирмы вы хотя бы покроете расходы на электричество. В Китае, например, вот за эту ферму платят 80000 долларов только за электричество ежемесячно.

На биткоины можно купить все что угодно, главное, чтобы продавцы были готовы его принимать. Можно заказать себе пиццу, а можно отправиться в путешествие оплатив криптовалютой авиабилеты и номер в отеле.

Еще можно оплатить похороны в Минесоте, и даже улететь в космос на корабле компании Virgin Galactic всего за 566 биткоинов.

Конечно, благодаря анонимности платежей, криптовалюты пользуются спросом в разных незаконных схемах. Например, уже сейчас появились секс-коины, которыми можно оплатить сексуальные услуги, СannabisCoin понятно тоже для чего. Но мы не призываем их использовать и не объясняем, как ими пользоваться.

Существуют и очень даже интересные, и перспективные криптовалюты, к примеру, PowerCoin, специально созданный теми, кто продает электроэнергию. Совсем скоро ты сможешь покупать электроэнергию для своей квартиры не у государства, а у частных компаний гораздо дешевле, расплачиваясь поверкоинами. И что самое удивительное, этими частными компаниями могут быть твои же друзья, разложившие солнечные батареи у себя во дворе.

На бирже можно обменять биткоины на рубли и доллары, а в обменниках можно даже получить за них наличные деньги. Один из таких обменников недавно работал на Новом Арбате в Москве.

Но его закрыли, потому что правовой статус биткойна в мире пока еще не определен, то есть никто не понимает до конца как с этим быть в рамках государства.

В России его то собирались запрещать, то, наоборот, обсуждали его легализацию. В Японии, например, Bitcoin равен обычным деньгам, а в Германии равен электронным деньгам.

Пока правительства разных стран не знают к чему конкретно отнести криптовалюту, — к общепризнанным деньгам, к товару или нематериальным имуществом.

Стоит помнить, что курс любой из криптовалют очень нестабилен, а её ценность обеспечена не математическими вычислениями, как думают некоторые, а доверием людей и государств к блокчейну и готовностью использовать криптовалюту как платёжное средство.

Как только какая-то страна начинает говорить о легализации криптовалюты, ее курс начинает расти. То же самое происходит, когда кто-либо из крупных компаний соглашается принимать оплату криптовалютой за свои товары и услуги.

Это легко показать. Представьте, что вы открыли парк развлечений. Для того чтобы кататься на аттракционах, посетители должны купить на деньги, которые выпускает государство — жетоны вашего парка.

Пока развлечений у вас немного, жетоны ничего не стоят, а когда число аттракционов растет, посетители проявляют интерес к вашим жетонам, они даже могут обменяться ими друг с другом.

Если парк перестанет принимать жетоны, они превратятся в бесполезные билеты банка приколов.

Таких лунапарков уже много, ведь Bitcoin — не единственная криптовалюта. Ethereum, например, сейчас на втором месте по популярности, она тоже работает по системе блокчейн, однако, более продуманная, потому что работает по системе умных контрактов. Это такие договора, которые выполняются автоматически при соблюдении определенных условий. Вместе с интернетом вещей это позволяет сделать такие сумасшедшие на первый взгляд вещи, как холодильник, который автоматически оплачивает покупки, когда получает продукты, или дверь, которая не пускает вас домой если вы вовремя не заплатили за квартиру.

Блокчейн и криптовалюты, если не убьют обычные деньги, то точно изменят финансовую систему.

Государства всерьез планируют создать свою валюту на основе блокчейна, таких как криптодоллар или крипторубль.

14 октября Владимир Путин заявил о создании крипторубля. Майнить его будет невозможно, и чтобы проводить легальные операции и платить налоги придется идентифицировать пользователя, что противоречит децентрализованной системе и об анонимности придется забыть. Создание крипто рубля как бы намекает нам о том, что в будущем каждому человеку будет присвоен собственный кошелек где будут записаны все его транзакции за всю жизнь. В 15 лет купил мороженое, в 25 приобрел лодку, в 45 продал вторую квартиру. Получается человек с нужным уровнем доступа будет знать о нас всё, что противоречит понятию криптовалюты.

Но это будущее, а что же сейчас?

Спешить разово вкладывается в крипто валюты сейчас не стоит, разве что на долгосрочный период. Ведь из-за конфликтов майнеров и разработчиков, Bitcoin разделился на две криптовалюты Bitcoin и Bitcoin Gold, и пока что не совсем понятно, как в дальнейшем поведут себя две эти криптовалюты.

Пишите в комментариях, есть ли у вас Bitcoin или нет, и что вообще думаете по поводу новых денег.

Введение

В настоящее время неотъемлемой частью криптовалют на основе блочейна является майнинг (генерация новых средств). Это означает, что все участники блокчейна решают одну и ту же вычислительно сложную задачу, и майнеру , решившему ее быстрее остальных, достается вознаграждение. Такая организация процесса не учитывает вклад каждого в поддержание работоспособности системы в целом, поэтому Паскаль Форте, Диего Романо и Гиованни Шмит предложили изменить ее, используя понятие «лотерея» вместо «майнинга »

Принцип построения

Рассматриваемая модель предполагает вознаграждение участников блокчейна за поддержание работоспособности системы (в соответствии с фактической пользой), а не наличие большого количества ресурсов, позволяющих быстрее всех решить поставленную задачу.

При условии обязательного предоставления всем участникам блокчейна доказательств того, что конкретный участник действительно затратил определенное количество усилий для решения поставленной задачи, становится возможным не назначать награду решившему ее, а распределять между всеми участниками так называемые «лотерейные билеты». Каждый из участников получит их в количестве, пропорциональном проделанной работе.

Для этого необходимы:

1. Схема для публичной проверки корректности добавленного блока транзакций
2. Схема проверки факта работы отдельного участника над задачей, в том числе его объема
3. Механизм перевода объема проделанной работы в количество «лотерейных билетов»
4. Протокол для проведения и выбора победителя «лотереи»

1. Системы, предназначенные для совместного управления транзакциями , основанные на одном или нескольких ресурсах, предусматривающие также создание таких ресурсов. Такие системы требуют публичной верификации доказательства корректности находящихся внутри блоков . Такие системы, основанные на доказательстве транскрипции, получили название VT (Verifiable Transcription blockchain-based systems)
2. Системы, предназначенные для совместного решения одной или нескольких вычислительных задач. Основное требование к этим системам – возможность публичной верификации количества проделанной работы каждым из участников. Такие системы получили название VC (Verifiable Commitment blockchain-based systems)
3. Системы, сочетающие VT и VC. Они получили название VTC (Verifiable Transcription and Commitment blockchain-based systems)

Возможная реализация

Понятие связано с лотерейным протоколом, а именно – способом измерения ресурсов, затраченных отдельным участником протокола. Билеты необходимы прежде всего для того, чтобы установить, какие участники смогут принять участие в следующей раздаче билетов, но также могут использоваться и для синхронизации участников в конструкции блокчейна . Количество билетов ρ рассчитывается в зависимости от количества ресурсов, затраченных участником на решение задачи.

Одним из важных моментов в разработке системы на основе блокчейна является определение способа, в котором участники могут синхронизировать друг друга так, чтобы чередовать усилия и дать начало уникальному блокчейну . Такая синхронизация может быть достигнута за счет явного механизма «разделения времени» или, в альтернативном варианте, через неявное «среднее время выполнения работы» аналогично системе Bitcoin. Доверенную третью сторону определить достаточно сложно, поэтому следует обратиться к неявным механизмам синхронизации, вводимым через понятие билета. В самом деле, чтобы продолжить, участник в первую очередь должен иметь некоторое минимальное количество билетов, чтобы принять участие в следующем розыгрыше. Поэтому участники могут синхронизироваться относительно таких триггерных зон или, в случае VTC, булевой переменной и запросом к участнику, завершившему задачу доказательства транскрипции. Таким образом, имеем механизм синхронизации, аналогичный реализованному в Bitcoin , но тем не менее, это заставляет агентов работать быстрее при управлении транзакциями или решении задачи, присвоенной координатором. Это намного предпочтительнее, чем пустая трата большого количества времени и ресурсов.

Итак, участники могут поддерживать синхронизацию времени в пределах заданной точности и без какого-либо отрицательного влияния на масштабируемость и отказоустойчивость системы.

Доказательство транскрипции

Рисунок 1. Поток операций доказательства транскрипции для агента A j

Транскрипции могут быть использованы для отслеживания передачи разного рода ресурсов, о чем свидетельствуют многие существующие системы на основе блокчейна . Каждая новая транзакция должна быть проверена участниками для установления:

1. Идентификационных данных транзактора
2. Принадлежат ли передаваемые активы транзактору
3. Активы будут переданы только участникам, удовлетворяющим требованиям транзактора

Транскрипция заключается в работе, выполняемой участником для того, чтобы подтвердить, что транзакции , управляемые с помощью системы, являются действительными и они записаны в блокчейне с соблюдением указанных правил. Предположим, что число v транзакций в блоке является общедоступным параметром в масштабе всей системы, который может быть скорректирован в реальном времени для адаптации рабочей нагрузки на сумму глобального трафика транзакций. Поэтому v можно зафиксировать во времени аналогично порогу сложности доказательства работы в системе Bitcoin .

В дальнейшем мы будем предполагать, что сделки, объявленные в сети системы с течением времени, представляют собой защищенное от несанкционированного изменения полностью упорядоченное множество, то есть множество , для которого ни его элементы, ни порядок, в котором они появляются в множестве, не могут быть изменены лишенной полномочий стороной. Такое свойство может быть легко получено на основе следующего критерия: (а) лексикографический порядок системных идентификаторов участников, выпустивших такие транзакции и (б) значение поля задачи для любых двух или более транзакций , имеющих одного и того же транзактора. Защита от несанкционированного изменения заключается в том, что каждая транзакция криптографически подписана участником, ее выпускающим, таким образом, чтобы ее поля (включая информацию о выпуске и поля эмитента) не могут быть изменены другими сторонами.

Таким образом, каждый участник будет в состоянии сгруппировать транзакции , хранящиеся системной сетью в блоках, по v транзакций в блоке и не более.

Пусть – множество стандартных операций, собранных агентом A j путем прослушивания сети системы и упорядоченных на основе упомянутого выше критерия. Для доказательства корректности текущего блока В, который будет добавлен в блокчейн , A j выполняет следующие действия:

Поля билетов и задачи содержат функцию, что означает, что они зависят от определенной системы. Значение ρ j рассчитывают с помощью функции вознаграждения Г, а γ j – значение локального счетчика или метка времени. В системах VT значение ρ j будет равно 0, так как будет представлять собой флаг, указывающий, завершил участник A j транскрипцию или же не смог выполнять задачу. В общем же случае значение ρ j равно 1, но если системы должна предусмотреть создание определенной суммы ρ > 0 из новых активов, допускается присвоение ρ j = ρ.

Эти поля обычно используются, чтобы отслеживать момент времени γ j , в который заголовок H j выпущен участником A j . Тем не менее, это значение фактически используется для управления синхронизации между агентами только в некоторых сценариях применения, где существует источник доверенного глобального времени.

Дайджесты транскрипции D t в этом контексте играют ту же роль корневых дайджестов , что и в системе Bitcoin . Кроме того, они могут быть получены с помощью деревьев Меркле или другого алгоритма хеширования . Также D t может быть получено путем передачи упорядоченного множества на вход сохраняющей порядок функции сжатия без коллизий (например, алгоритм сжатия данных без потерь).

Поток операций доказательства транскрипции для агента A j приведен на рисунке 1.

Доказательство обязательства

Рисунок 2. Поток операций доказательства обязательства для агента A j

Обязательство C заключается в работе, выполняемой участником для того, чтобы внести свой вклад в решение вычислительной задачи системы от имени супер-агента (координатора) А*. Путь Р – вычислительная задача, которую А* должен решить, и для которой он знает оракул или доказательство О, так, что каждое частичное решение Р – или иначе – вычислительные затраты С в решении Р – может быть эффективно проверено путем оценки О(С). Тогда А* может попросить систему (то есть некоторых или всех ее участников) оказать помощь в решении Р, предоставляя участвующим в решении агентам шанс получить вознаграждения пропорционально их усилиям. Обязательство С представляет собой данные, которые служат для измерения количества работы, выполняемой каждым агентом для решения задачи Р (например, состоит из числа бит решения для Р, подмножества его решений, множества значений в задаче поиска и так далее).

В любом случае, мы будем считать, что супер-агент А* в состоянии эффективно вычислить функцию вознаграждения Г, такую, что для любого возможного значения, принятого С, Г(С) = ρ – неотрицательное целое число. В рамках системы ρ – это количество лотерейных билетов, так как это число устанавливает, сколько шансов имеет участник, выполнивший обязательство С для Р, в том, чтобы быть победителем лотерейного протокола (альтернативно, ρ может означать грант, предоставляемый победителю). Предположим, что О представляет собой верификационную систему А*, где А* может принять решение сделать ее частной или общественной, в зависимости от своих потребностей, в то время как функцию вознаграждения можно сделать доступной для всех участников, не раскрывая О. Таким образом А* может установить, должен ли он осуществлять валидацию обязательств отдельно (например, держать их в секрете), или их валидация может быть осуществлена агентами A i . В зависимости от этих двух случаев А* принимает или не принимает участие в доказательствах обязательства участников и в конструкции текущего заголовка блока .

Для того, чтобы доказать его текущее обязательство C j к решению Р, A j выполняет следующие действия:

Здесь у свидетелей W те же функции, что и в схеме доказательства транскрипции. Они могут свидетельствовать получателям, что данный агент выполнял задачу, не раскрывая ее. Свидетели – результат алгоритма цифровой подписи сообщения, полученного сопоставлением различных полей заголовка блока . Если верификация обязательства выполняется участниками, то то A j , участвующий в текущей лотерее, может отправлять пару (ρ j , W j) вместо (H j , W j). Таким образом, за счет еще одного раунда, участники могут держать в секрете свои вычисления или варианты решения, пока не потребуется определение кандидата-победителя. Конечно, возможны и другие реализации. Например, в контексте проверок, выполняемых без супер-агента, участники могли защитить их вычисления или множества решений с помощью механизма с использованием дайджеста, выбрав его как обязательство.

Поток операций доказательства обязательства для агента A j приведен на рисунке 2.

В жизни часто случается, что не хватает времени или знаний, чтобы разобраться в том, что происходит в мире технологий. Аналитический портал RuBaltic.Ru решил бросить вызов этой несправедливости и выяснить, что такое блокчейн, как этой технологией пользоваться внутри и вне квазивалютного рынка, а также разобрался с майнингом, фермами и биткоинами.

Основная сложность темы блокчейн и криптовалют как частного случая применения этой концепции заключается в формировании понимания, что это такое. Вероятно, первичный барьер восприятия связан с тем, что блокчейн (blockchain - «цепочка блоков») нельзя потрогать: сеть блоков информации существует только в интернете.

Блокчейн - это база данных общего пользования, у которой нет централизованного руководства.

Представьте таблицу с какой-либо информацией. Точная копия этой таблицы в закодированном виде размещена на тысячах или даже миллионах компьютеров по всему миру. К тому же владелец таблицы - обладатель цифровой подписи - может дополнять ее новой информацией. При внесении изменений таблица автоматически обновляется на всех компьютерах.

Цифровая подпись, в свою очередь, работает благодаря двум «ключам» - сочетанию цифр: приватному паролю, который известен только владельцу таблицы (или электронного кошелька), и паролю публичному - адресу (или номеру счета), через который владелец взаимодействует с другими пользователями сети. Любая блокчейн-система наследует описанные выше функции.

Разделяй и защищай, разделяй и сохраняй

Зачем нужны все эти сложности для хранения информации? Во-первых, информация сегодня - это ценность, которая дорого стоит. Благодаря блокчейн ваши личные данные, данные приватного характера (медицинскую книжку, к примеру), правоустанавливающие документы и, что самое главное, количество нулей на вашем счете практически невозможно подделать.

Если все компьютеры сети знают, что было, чего не было и кто чем владеет в данный момент, зачем тогда нужны госорганы, банки, контролеры или аудиторы? В том-то и дело, что не нужны…

Во-вторых, данные, размещенные в сети, невозможно потерять. Если ломается сервис или хранилище данных, если сгорает архив, а резервной копии не было, то данные можно считать безвозвратно утерянными. Но если с вашими данными работали миллионы компьютеров и «все ходы записаны», вы ничего не потеряете.

О наиболее популярном применении технологии блокчейн - криптовалютах - мы расскажем позже. Перед этим отметим, что инструменты на данной технологии уже тестируются в зарубежных странах для удостоверения личности, ведения земельного реестра, сохранения авторских прав и хранения данных пациентов медицинских учреждений.

Блокчейн и криптовалюты

Криптовалюты - это цифровые деньги, чье создание и обращение контролируется с помощью методов криптографии, то есть шифрования. В целом, вся технология блокчейн подразумевает шифрование данных - хеширование.

Первоначальное создание криптовалюты обеспечивается путем майнинга, форжинга и ICO. Наиболее популярным является майнинг, то есть добыча.

Фактически майнинг - это предоставление вычислительных мощностей системе для проведения процедур хеширования, отслеживания и запоминания проведенных пользователями транзакций за определенную и своеобразную плату от той же системы. Отметим, что на заре возникновения криптовалют добывать «монетки» можно было на обычном компьютере или ноутбуке. Но времена эти безвозвратно ушли.

Сегодня обладатели малых вычислительных мощностей все еще имеют возможность участвовать в процессе майнинга, примкнув к пулу майнеров или организовав майнинг-ферму.

Блокчейн - это вычислительные мощности в аренду

Генерация блоков в сети блокчейн определяется так называемым алгоритмом консенсуса. Алгоритм представляет собой свод правил и законов, которые регулируют работу сети.

Алгоритм консенсуса - общее название алгоритмов, применимых в работе инфраструктуры криптовалют. Наиболее известные алгоритмы - Proof-of-Work (PoW) и Proof-of-State (PoS). Всего их более 10, и программисты продолжают разрабатывать новые.

Принцип организации системы блокчейн PoW подразумевает вознаграждение пользователей за запись новых блоков. Если PoW обеспечивает майнинг, то принцип PoS - форджинг, в котором преимущество заработать новую «монету» зависит от вашего настоящего «богатства монет».

Биткоин и еще две тысячи криптовалют

На сегодняшний день, по данным специализированных сайтов, существует более 2 тысяч криптовалют. Причем 700 из них возникли только за последние 9 месяцев. Все криптовалюты обладают одной общей чертой - в их основе лежит технология блокчейн. В остальном они различаются: принципами майнинга, скоростью проведения транзакций, комиссией, способом регулирования эмиссии.

В рейтинге криптовалют сосуществуют как самостоятельные блокчейн-системы, так и автономные ветки популярных материнских проектов, так называемые «форки». От новых систем форки отличаются в основном тем, что используют блокчейн - историю родительских проектов. Популярные форки Биткоин Cash и Биткоин Gold отделились от биткоина во второй половине 2017 года.

Среди независимых от биткоина проектов чаще всего говорят об Ethereum, Litecoin, Desh, Tether и других. Сфера криптовалют активно развивается, поэтому верхушка рейтинга постоянно меняется. Но лидерство неизменно остается за первой валютной блокчейн-системой - биткоин.

Биткоин - первый среди равных

Биткоин (Bitcoin) - самый известный блокчейн-проект на алгоритме PoW. Эта криптовалюта овеяна тайной и в течение нескольких лет держит людей в серьезном напряжении, но и привлекает миллионы участников заниматься майнингом. Сегодня биткоинами пользуется больше 10 миллионов человек, курс валюты волатилен, а ее пока не готовы использовать в консервативных отраслях бизнеса.

О создателе биткоина известно только его имя. По мере развития выпуск новых криптомонет замедляется: эмиссия биткоина ограничена 21 миллионом. Это не значит, что квазивалюта станет доступна только ограниченному кругу пользователей, потому что биткоин бесконечно делим: владеть можно сотой и сотой тысячной валюты. Однако концентрация блокчейн-денег очевидна: 40% эмиссии биткоина сегодня принадлежат всего тысяче пользователей.

Почему криптовалюты стоят дорого?

Главная причина высокой стоимости популярных криптовалют - высокий и организованный спрос на квазиденьги. Ключевую роль в помощи желающим приобрести криптовалюту играют биржи. То есть «блокчейн-монеты» являются своеобразным товаром, финансовым инструментом, методом хранения или объектом инвестиций.

Приобрести криптовалюту можно через посредников в интернете. Проще всего произвести операцию в долларе, евро, йене или южнокорейской воной. Соответственно, в странах обращения этих валют инфраструктура криптовалют наиболее развита.

Также можно воспользоваться услугами электронных платежных систем. Они упрощают процедуру обмена валют и традиционных денег на криптовалюту. В России подобными операциями занимаются WebMoney и Яндекс.Деньги.

Сегодня еще нельзя сказать, что в будущем человечество станет использовать блокчейн как один из столпов своего существования и развития. Однако многие современные инженеры и экономисты уверены в успехе и полезности технологии. Поэтому знание о том, что происходит в современной прикладной науке и на биржах криптовалют, не помешает.

Также, можете посмотреть выступление доктора юридических наук, профессора менеджмента Университета Торонто Дона Тапскотта на TED, где он подробно объясняет чем важна технология блокчейн:

Подпишитесь на нас