Как работает блокчейн: простое объяснение для новичков

13 января 2025 Блокчейн — слово, с недавнего времени ставшее одним из символов инновационных технологий в IT и финансовых революций. Его часто сравнивают c гигантской бухгалтерской книгой, но, в отличие от традиционных систем, информация в блокчейне распределяется между большим количеством участников сети.

Не волнуйтесь, если вы простой «чайник» в мире IT — в этой статье мы будем разбираться, как устроен блокчейн и где используют технологии, разработанные на его основе. Постараемся рассказать ясно, кратко и понятно.

Технология блокчейн — что это

Наверное, вы уже не раз слышали слово «блокчейн». Блокчейн (blockchain) — это распределённая база данных или цифровой реестр, обеспечивающий безопасное и прозрачное хранение данных. Основная его идея — информация записывается в блоки, которые впоследствии связываются между собой в цепочку. В каждый вновь создаваемый блок записываются данные и уникальный криптографический хеш предыдущего — это исключает возможность изменения данных в блоке без изменения всей цепочки.

Кратко о ключевых характеристиках блокчейна:

Децентрализация. Данные не хранятся на одном сервере, они дублируются в сети компьютеров (узлов) — это уменьшает риск потери информации и взломов системы.
Безопасность. Данные защищены криптографическими методами от несанкционированных изменений и подделок.
Прозрачность. Все участники сети могут видеть записи в реальном времени — это способствует взаимному доверию сторон.

Основное его применение сегодня — криптовалюты. Но и в других сферах — от финансовых услуг и логистики до здравоохранения и управления данными — эта технология постепенно находит новые области и предметы применения децентрализованных приложений и смарт-контрактов. Системы, использующие блокчейн, в ближайшем будущем могут изменить многие отрасли и направления деятельности.

Image by freepik.

Как устроена работа блокчейна

Простыми словами — блокчейн состоит из цепочки блоков, содержащих сведения о транзакциях. В каждый новый блок вносятся хэш предыдущего, временная метка и данные самой транзакции — этим обеспечивается хронологический порядок и неизменность информации. Для создания нового блока нужен консенсус большинства участников сети, после его достижения блок добавляется к общей цепочке. Все участники видят одни и те же данные — это исключает возможность манипуляций.

Из каких элементов состоит блокчейн

Обычно выделяют:

Блоки — базовые строительные элементы блокчейна. В каждом из них — информация о завершённой транзакции и хэш предыдущего блока — так называют уникальный цифровой отпечаток данных, гарантирующий их целостность.
Цепочка — каждый из блоков связан с предыдущим. Так обеспечивается последовательность, целостность и неизменность данных.
Узлы — компьютеры, подключенные к блокчейну и участвующие в его работе. На узлах хранятся копии блокчейна и проверяются транзакции.
Консенсусный механизм — говоря кратко, именно благодаря ему достигается безопасность и надежность системы в целом. Все или большинство участников сети должны согласиться с добавлением нового блока, прежде чем он окажется в общей цепочке.

Эти элементы образуют фундамент технологии, обеспечивающий безопасность, прозрачность и неизменяемость данных.

Как создаются новые блоки

Создание новых блоков в блокчейне — это процесс, обеспечивающий обновление и поддержание целостности сети. Кратко о его основных этапах:

Сбор транзакций. Узлы сети (или майнеры) собирают неподтверждённые транзакции, отправленные пользователями, и помещают их в так называемый «пул транзакций».
Формирование блока. Узел, который будет создавать новый блок, выбирает из пула транзакций те, которые он считает наиболее подходящими. Применительно к криптовалютам — обычно это транзакции с наибольшими комиссиями, поскольку майнеры заинтересованы в максимизации своей прибыли.
Вычисление хеша. После формирования блока узел вычисляет хеш для нового блока. Для этого используется криптографическая функция, которая принимает данные блока и возвращает уникальный хеш. Процесс обычно сводится к нахождению значения, соответствующего определённым критериям сложности (например, начинается с определённого числа нулей).
Консенсус и проверка. Как только узел находит подходящий хеш, он рассылает новый блок остальным участникам сети для проверки. Другие узлы проверяют, что все транзакции в блоке действительны и что хеш блока соответствует требованиям консенсуса.
Добавление блока в цепочку. В случае, если результат проверки устраивает участников, он присоединяется к существующей цепочке. Все узлы обновляют свои копии блокчейна, чтобы зафиксировать произошедшие изменения.
Вознаграждение. В нескольких словах: узел, успешно создавший блок, получает вознаграждение — это может быть как фиксированная сумма (например, в сети биткойна), так и комиссионные платежи за транзакции, включенные в блок.
Повторение процесса. После добавления нового блока процесс начинается заново. Узлы продолжают собирать транзакции и вновь формировать блоки, поддерживая работу сети.

Механизм создания новых блоков гарантирует, что каждая транзакция надежно зафиксирована и доступна для проверки всеми участниками сети.

Связь блокчейна и биткоина

Слово «биткоин» в последнее время упоминается достаточно часто. Это название первой криптовалюты, использующей блокчейн в качестве основы. Биткоинами возможно оплатить товары и услуги, не обращаясь к традиционным финансовым учреждениям.

В чем преимущества технологии блокчейн

У технологии есть ряд достоинств:

Децентрализация. Данные распределены между узлами — сеть устойчива к сбоям и независима от внешнего управления.
Безопасность. Хеширование и консенсус защищают от мошенничества и подделки данных.
Прозрачность. Все транзакции заносятся в блокчейн и доступны участникам сети — так обеспечивается прозрачность и отслеживаемость операций.
Неизменяемость. Однажды записанные данные не могут быть изменены или уничтожены — так обеспечивается целостность информации.
Эффективность. Технология блокчейн даёт возможность автоматизировать многие процессы, упростить их и ускорить выполнение.

Недостатки блокчейна

Наряду с достоинствами кратко отметим и определённые недостатки:

Проблемы с масштабированием. Блокчейны могут работать медленно при обработке большого количества транзакций — из-за этого они не всегда подходят для масштабных приложений.
Сложность. Понимание, внедрение и применение этой технологии требуют специфических знаний и навыков от разработчиков и участников сетей.
Энергопотребление. Для создание новых блоков (майнинга — применительно к криптовалютам) зачастую необходимы значительные энергетические ресурсы — это может отрицательно воздействовать на окружающую среду.

Что такое блокчейн-платформа

Блокчейн-платформа — это основа для развёртывания и развития блокчейнов.

Она предоставляет инструменты и сервисы для разработки приложений и управления ими. Например, Ethereum и Binance Smart Chain — платформы, поддерживающие создание и использование смарт-контрактов.

Виды сетей в блокчейне

Есть разные типы сетей, отличающиеся друг от друга своей структурой и функциями. Рассмотрим кратко их основные особенности.

Публичные

В публичных блокчейнах любой человек может участвовать в работе сети, майнить блоки и создавать транзакции. Например, биткоин и Ethereum — это публичные блокчейны.

Частные

В частных блокчейнах доступ к сети ограничен группой людей или предприятий. Частные сети применяют для управления внутренними процессами или для развёртывания приложений с ограниченным доступом.

Консорциумы

Блокчейны консорциума — гибридная разновидность, где участвуют несколько организаций, совместно управляющих сетью. Используются для создания приложений, где доступ к информации определяется участниками сети.

Где применяется технология блокчейн

Технология, изначально созданная для работы сетей криптовалют, сегодня применяется в самых различных сферах. Возможности blockchains год от года продолжают расширяться и предлагают новые решения для старых проблем. В предлагаемом обзоре кратко рассмотрим некоторые направления.

Криптовалюта

Технология блокчейн послужила основой для криптовалют — цифровых (виртуальных) валют, использующих криптографию для обеспечения своей безопасности. Криптовалюты функционируют на децентрализованных платформах — это обеспечивает их независимость от центральных банков и правительств. Рассмотрим основные аспекты технологии в контексте криптовалют:

Децентрализация. В отличие от фиатных валют, которые выпускаются и контролируются центральными банками, выпуск и перемещения каждой криптовалюты управляются блокчейном — от этого они мало подвержены манипуляциям и цензуре.
Безопасность и анонимность. Каждая транзакция, записанная в блокчейн, защищена хешированием — её практически невозможно подделать или модифицировать. Кроме того, многие криптовалюты предлагают анонимность пользователей — используя их, возможно проводить финансовые операции, не раскрывая их участников.
Транзакционные комиссии. Небольшие комиссии в сравнении с традиционными финансовыми системами. Это существенно для международных переводов, где платежи за операции могут быть значительными.
Смарт-контракты. Блокчейнами некоторых криптовалют, например, Ethereum и Cardano, поддерживаются смарт-контракты — самовыполняющиеся контракты с условиями, закреплёнными в коде. Применяя смарт-контракты, возможно автоматизировать многие процессы и в ряде случаев отказаться от посредников при их исполнении.
Инвестиции и спекуляции. Многие люди покупают криптовалюту в надежде на её рост — для этого создан рынок трейдинга. Однако нужно отметить значительные риски инвестиций в криптовалюты из-за волатильности цен.
Финансовая инклюзия. Простыми словами — это доступ к финансовым услугам тем людям, которым недоступны традиционные банковские системы или пользоваться ими затруднительно. Особенно актуальна в развивающихся странах.
Токенизация активов. Используя технологии блокчейна, возможно токенизировать реальные активы (недвижимость, искусство и т. д.) — этим улучшается их доступность для торговли и инвестиций.
Прозрачность и учет. Транзакции в публичных блокчейнах могут быть проверены любым желающим. Возможность отслеживать движение средств помогает борьбе с мошенничеством и отмыванием денег.
Развитие DeFi (децентрализованных финансов). Идеи, заложенные в понятие криптовалюты, стали основой для развития DeFi — экосистемы финансовых приложений, работающих на базе блокчейна. Говоря кратко, DeFi предлагает пользователям возможность относительно простыми способами зарабатывать проценты на своих активах, занимать средства и обменивать валюту без участия традиционных финансовых учреждений.

Криптовалюты — один из самых заметных примеров использования технологии блокчейн. Они изменяют представление о деньгах, финансах и инвестициях, формируя новые возможности, подходы к экономике и слова в нашем лексиконе Несмотря на определённые риски и вызовы, связанные с их использованием, потенциал блокчейна в сфере криптовалют остаётся огромным и продолжает развиваться.

Идентификация личности

Возможность создания безопасных, простых и прозрачных систем идентификации, основанных на блокчейне, актуальна для предотвращения мошенничества и утечек данных.

Платёжные средства

Блокчейн предоставляет возможность проводить платежи быстро и безопасно, не нуждаясь в посредниках.

Онлайн-голосование

На основе технологии блокчейна возможно создание простых, безопасных и прозрачных систем онлайн-голосования, гарантирующих конфиденциальность голосов и исключение манипуляций с ними.

Смарт-контракты

Смарт-контракты — это ещё одно приложение блокчейна. Автоматизация выполнения контрактных условий значительно упрощает взаимодействие между сторонами бизнеса. Например, при купле-продаже недвижимости смарт-контракты могут обеспечить автоматическую передачу прав на собственность.

Смарт-контракты находят применение в различных сферах:

Финансовые услуги. Кредитование, страхование и другие финансовые операции.
Недвижимость. Упрощение процесса покупки и аренды недвижимости посредством автоматизации сделок.
Цепочки поставок. Обеспечение отслеживаемости товаров на всех этапах их движения.
Голосование. Обеспечение честности выборов через анонимное голосование на основе блокчейна.
Игровая индустрия. Создание децентрализованных игр с использованием токенов и активов на основе блокчейна.

В конечном итоге смарт-контракты могут существенно изменить способы ведения бизнеса.

Реестр недвижимости

Реестры недвижимости, созданные на основе блокчейна, позволяют отслеживать владельцев недвижимости, упрощают процесс передачи собственности и предупреждают мошеннические действия.

Заключение

Отметим, что блокчейн — не только технология, это целая экосистема, меняющая правила игры в цифровом мире. Его возможности применения безграничны, и понимание его работы открывает новые перспективы для бизнеса и личных финансов. Мы надеемся, что наше простое объяснение уровня «для чайников» помогло вам разобраться в сложной теме и вдохновило на её дальнейшее изучение, а слова «майнинг», DeFi и «смарт-контракт» — перестали быть непонятными и загадочными. Блокчейн — это будущее, и вы теперь на шаг ближе к нему.

Автор: Евробайт