Правила блокчейна: что это такое и как работает

База данных в Bitcoin – блокчейн – не имеет централизованного контроля, она открыта любому участнику сети и хранится на их собственных жестких дисках. За неприкосновенность записей в ней не отвечает никто, но она жестко задается самой архитектурой распределенной базы данных. Блокчейн существует в огромном множестве копий, и чтобы изменить какую-то запись, придется скрытно проникнуть если не в каждый, то в большинство компьютеров. Эта задача практически невыполнима даже для самого алчного и технически грамотного преступника. Блокчейн – распределенная база данных, и число ее копий в Blockchain сейчас достигло многих тысяч.

Самые внимательные члены клуба уже заметили, что никаких имен и паспортных данных в блокчейне не сохраняется. И хотя любой участник сети имеет под рукой полную информацию обо всех платежах в системе (в Bitcoin – вплоть до самого первого, состоявшегося в январе 2009 года), выяснить, к кому именно относится какой-то из них, невозможно. Транзакция описывается лишь ее суммой и счетами отправителя и получателя, причем для каждого перевода можно создавать новый счет, добиваясь полной анонимности. Отсюда второе правило блокчейна –

Прежде чем внести запись о транзакции, банк удостоверяет личность плательщика по паспорту, ПИН-коду или временному паролю, который высылается по SMS. В сети Bitcoin роль уникального и (желательно) недоступного для посторонних удостоверения личности играет приватный (закрытый) ключ. Зная его и параметры транзакции, криптографический алгоритм рассчитывает цифровую подпись, для каждой операции — заново. Подпись связана с транзакцией: нельзя использовать одну и ту же несколько раз и нельзя быстро подменить запись о транзакции, иначе подпись для нее станет недействительной. Подпись и сообщение о транзакции передаются вместе с публичным (открытым) ключом — на такой же ключ получателя: публичные ключи играют в системе роль номеров счетов. При этом функции, которые рассчитывают подпись и публичный ключ, не имеют «обратной силы» и не позволяют восстановить исходный приватный ключ и получить доступ к счетам его владельца. С учетом того, что в самом блокчейне действует третье правило —

Блокчейн сохраняет не данные об остатке средств на счетах, а сведения о каждом движении валюты в системе. Теоретически, можно проследить судьбу каждого биткойна начиная с момента эмиссии. Наличие средств, необходимых для транзакции, подтверждается ссылками на предыдущие транзакции — переводы, в результате которых они появились у текущего владельца. Проверяя транзакцию, система убеждается в том, что отправителю пришло достаточное количество биткойнов: в базе блокчейна хранится вся нужная информация.

Свои копии блокчейна имеются у каждого, они синхронизированы друг с другом. После установки и скачивания базы система дотошно проходит все записи до одной, удостоверяясь в том, что каждому «выходу» соответствуют нужные суммы «входящих» транзакций, будь то перевод с других счетов, из других валют или свежепоявившиеся в системе биткойны. Ведь еще одно правило этого мира —

Внесение новых записей в «великую книгу» блокчейна требует отдельного контроля. Эту задачу выполняют особые участники сети. Получая за это небольшое вознаграждение — сейчас оно составляет порядка 12,5 ВТС, — они проверяют и записывают информацию о последних транзакциях, добавляя новые блоки (block) в цепочку (chain) блокчейна. Желающих подзаработать в системе предостаточно, а чтобы решить, кому из них достанется честь обновить базу и получить награду, на их компьютерах запускается программа для «майнинга» — «добычи» биткойнов.

Задача майнера похожа на решение кроссворда – для того чтобы потом из отдельных букв угаданных слов сложить один кодовый пароль. Вещь несложная, но отнимающая время, а главное – позволяющая легко проверить правильность решения кроссворда. Так действует программа, рассчитывая хэш-функцию из короткого набора случайных символов и нового блока, который должен быть добавлен в цепочку.

На выходе это дает хэш – строку определенной длины и определенного вида (например, 000000000000002b7382ed13a4...). Само вычисление не слишком сложно, поэтому система автоматически повышает сложность, устанавливая разное количество нулей, которые требуется получить в начале хэш-функции. Так поддерживается постоянная скорость расчетов – повышаясь, если майнеры установят дополнительные вычислительные ресурсы для работы, или понижаясь, если мощности по какой-то причине сократятся. Поскольку результат сильно зависит от случайных символов, майнеры повторяют расчеты снова и снова, пока кто-то первым не получит хэш нужного формата. Этот участник получает право добавить блок в базу данных – и заработать заслуженные биткойны. Для прочих же участников сети все происходит незаметно и не сложнее, чем при оплате обычной карточкой. Ведь такой была и задумка –

Блокчейн открыт для доступа каждому – а значит, любой может проверить полную историю платежей между счетами. Это делает невозможным традиционные финансовые махинации, связанные с подменой истории транзакций. Кроме того, блокчейн хранится распределенно, и никакой злоумышленник не сможет просто взять и переписать состояния чужих счетов, уведя с них средства. Ему понадобится исправить сразу все существующие копии распределенной базы данных. А с тысячами защищенных компьютеров такой трюк не пройдет. Можно сказать, что эта информация сохранится навечно. Ну или до тех пор, пока она будет полезна хотя бы одному компьютеру.

Наконец, блокчейн позволяет избавиться от многих функций банков. Их ключевую роль — заверение сделок — берут на себя обычные люди, вернее, их компьютеры. Услуги этой сети ничего не стоят, и она не сбежит за океан, оставив лопнувший банк и осиротевших вкладчиков. Это как с обычной почтой: когда-то всю доставку писем проводила централизованная служба, а сегодня можно отправить сообщение в мессенджере — напрямую и моментально.

В блокчейне можно отслеживать недвижимость и землю, права собственности и медицинскую историю, коммерческие сделки и налоги. Данные не привязаны к конкретным именам (хотя могут быть), а лишь к соответствующим «счетам». Они остаются доступными, открытыми, но защищенными и анонимными.

Одна из самых ранних демонстраций применения блокчейна для нефинасовых целей — веб-сайт Proof of Existence, который позволяет на веки вечные сохранить информацию о любом документе, записав хэш цифрового документа в блокчейн. Теперь такие услуги предоставляются на коммерческой основе: существуют фирмы, готовые взять на себя хранение бизнес-документов с гарантией того, что в них не изменится ни строчки. Американский онлайн-магазин Overstock хранит в блокчейне реестр своих акционеров.

Для этого используются более сложные системы, чем Bitcoin. Некоторые из них позволяют запрограммировать «умные контракты» — это, например, когда платеж пройдет лишь после того, как сделка будет завершена или если будут выполнены какие-то другие условия. По оценкам, которые дали эксперты на Всемирном экономическом форуме, к середине 2020-х на блокчейны придется около 10% глобального валового продукта. Мир не перевернется — но станет еще немного удобнее. А если вы мне не верите, то см. правило первое.