Что такое блокчейн?
Терминологическое пояснение: распределённые реестры и блокчейн
В научной литературе, нормативных документах и профессиональной практике термины распределённые реестры (distributed ledger technology, DLT) и блокчейн нередко используются как взаимозаменяемые, однако строго тождественными они не являются.
Технология распределённых реестров (DLT) представляет собой более широкое понятие и охватывает системы, обеспечивающие распределённую запись, синхронизацию и валидацию данных между множеством участников без использования центрального управляющего органа.
Блокчейн является частным случаем DLT, в котором данные организованы в виде последовательно связанных блоков, защищённых с помощью криптографических хэшей. Не каждый распределённый реестр является блокчейном, однако каждый блокчейн относится к классу технологий распределённых реестров.
В рамках данного учебника термин блокчейн используется при рассмотрении распределённых реестров с блочной структурой (например, Bitcoin или Ethereum), тогда как DLT применяется при обсуждении более широкого класса распределённых систем, включая неблочные архитектуры.
Определение блокчейна
Блокчейн — это разновидность распределённого реестра, в котором данные хранятся в виде последовательности взаимосвязанных блоков. Каждый новый блок содержит криптографическую ссылку (хэш) на предыдущий блок, что формирует непрерывную цепочку и обеспечивает целостность всей системы.
Ключевая особенность технологии блокчейн заключается в том, что после фиксации данных их невозможно изменить задним числом без модификации всех последующих блоков. Это свойство делает блокчейн устойчивым к подделке и несанкционированному вмешательству.
По своей сущности блокчейн является технологией хранения и верификации данных и может использоваться независимо от криптоактивов, хотя на практике чаще всего ассоциируется именно с ними.
Истоки технологии блокчейн
Первые концептуальные основы блокчейна были заложены в 1991 году в работе Стюарта Хабера и У. Скотта Сторнетты How to Time-Stamp a Digital Document. Авторы предложили использовать криптографически защищённую цепочку блоков для защиты цифровых документов от подделки и изменения задним числом.
Данная работа не предполагала использования криптовалют или децентрализованных сетей в современном понимании, однако в ней была сформулирована ключевая идея связывания записей с помощью криптографических хэшей. В Whitepaper Bitcoin, опубликованном в 2008 году, данное исследование прямо упоминается.
Практическая реализация технологии блокчейн стала возможной с запуском криптовалюты Bitcoin в 2009 году после публикации Whitepaper Bitcoin в 2008 году. Целью проекта было создание пиринговой платёжной системы, функционирующей без участия централизованных посредников, таких как банки или платёжные организации.
Концепция смарт-контрактов была сформулирована ещё в 1994 году учёным Ником Сабо. В статье Smart Contracts он дал следующее определение смарт-контракта:
Смарт-контракт — это компьютеризированный протокол транзакций, который выполняет условия контракта. Общие цели разработки смарт-контрактов заключаются в том, чтобы удовлетворить общие договорные условия (такие как условия оплаты, залоговые права, конфиденциальность и даже правоприменение), свести к минимуму исключения, как злонамеренные, так и случайные, и свести к минимуму потребность в доверенных посредниках. Связанные с этим экономические цели включают снижение убытков от мошенничества, расходов на арбитраж и правоприменение, а также других транзакционных издержек.
Приведённое определение в полной мере соответствует принципам функционирования современных смарт-контрактов, которые получили широкое практическое распространение только после появления блокчейна Ethereum в 2015 году (Whitepaper Ethereum был опубликован в 2013 году).
Технология блокчейн позволила решить проблему доверия в распределённой среде, где участники сети не обязаны доверять друг другу напрямую или полагаться на центрального посредника.
Базовые принципы работы блокчейна
Блокчейн представляет собой цепочку блоков, каждый из которых, как правило, содержит:
- набор транзакций или записей данных,
- криптографический хэш предыдущего блока,
- служебную информацию, необходимую для проверки корректности блока.
Связывание блоков с помощью хэшей гарантирует, что любое изменение данных в одном блоке приведёт к нарушению целостности всей цепочки. Данный механизм лежит в основе неизменяемости записей в блокчейне. При этом важно подчеркнуть, что данные не удаляются и не перезаписываются: корректировки осуществляются путём добавления новых записей, тогда как исходная информация сохраняется в реестре на постоянной основе.
Децентрализация и распределённость
В отличие от традиционных централизованных баз данных, блокчейн не хранится в одном месте. Копии реестра распределены между множеством участников сети, называемых узлами. Каждый узел может хранить полную или частичную копию блокчейна и самостоятельно проверяет корректность добавляемых данных.
В результате блокчейны не имеют единой точки отказа. В рамках экспериментов по повышению отказоустойчивости предпринимались инициативы по размещению блокчейн-узлов за пределами Земли. В частности, узел сети Ethereum был доставлен на Международную космическую станцию в рамках миссии компании SpaceX (источник).
Неизменяемость данных
После включения блока в блокчейн содержащиеся в нём данные считаются неизменяемыми и могут быть уточнены только посредством добавления новых записей, как описано выше. Теоретически изменение ранее зафиксированной информации возможно, однако на практике оно требует контроля над значительной долей вычислительных ресурсов сети, что делает подобные атаки экономически нецелесообразными для крупных блокчейнов.
Неизменяемость данных является фундаментом доверия к технологии блокчейн.
Краткий вывод
Блокчейн представляет собой:
- технологию распределённого реестра,
- систему без центрального управляющего органа,
- механизм, обеспечивающий прозрачность и долгосрочную целостность данных.
Понимание базовых принципов функционирования блокчейна является необходимой основой для дальнейшего изучения криптоактивов, смарт-контрактов и децентрализованных финансов.