Блокчейн — одна из самых надежных технологий на планете

Цифровой океанHi-Tech

Цепная реакция

Блокчейн — одна из самых надежных технологий на планете. Его нельзя выключить и практически невозможно взломать. «Цифровой океан» разобрался, как работает блокчейн на примере первой и главной цепочки блоков — биткойна

Текст Сергей Апресов

Блоки

Биткойн и другие криптовалюты работают на технологии блокчейн. Это слово переводится как «цепочка блоков». В каждом блоке содержится информация о переводе: кто, когда, кому и в каком количестве передал деньги. Но кроме финансовых данных в блоке есть еще две строчки: хеш-сумма предыдущего блока и новая хеш-сумма.

Слово hash в переводе с английского означает «фарш» — тот самый, который нельзя провернуть назад. Производством «фарша» занимается функция свертки, которая умеет превращать данные любого объема в строку относительно небольшой длины. К примеру, можно пропустить четыре тома «Войны и мира» через функцию свертки и получить на выходе 20 символов. Это и есть хеш-сумма, или просто хеш. Если изменить в романе хоть одну букву, хеш станет другим.

Хеш-функции используются для контроля сохранности данных. К примеру, если вам по сети прислали роман «Война и мир» и хеш-сумму к нему, компьютер может легко «пробежать» текст и проверить, соответствует ли он хешу. И если не соответствует, значит, по пути файл повредился или кто-то намеренно внес в него изменения.

Подытожим. Блок — это кусочек информации, который содержит хеш предыдущего блока, информацию о финансовой транзакции и новый, свой хеш. Блоки выстраиваются друг за другом, образуя большую «бухгалтерскую книгу» — блокчейн.

Схема: цепочка блоков

Защита от взлома

Блокчейн надежно защищен от взлома. Во-первых, если злоумышленник попытается переписать информацию внутри одного из блоков, цепочка разорвется. У взломанного блока изменится хеш, и следующий блок к нему уже не подойдет, ведь он содержит старый хеш предыдущего блока. Если открыть следующий блок и переписать в нем «входной» хеш, то «выходной» тоже изменится. Получается, единственный способ изменить блок в цепочке — переписать и все последующие блоки за ним.

Но и это не поможет, потому что кроме «во-первых» есть еще «во-вторых». Блокчейн — это пиринговая система, как BitTorrent*. Она не имеет единого центра — сервера, который можно было бы взломать или отключить. Копии блокчейна содержатся на всех компьютерах, подключенных к сети. Выходит, чтобы приписать себе биткойн-другой, необходимо «задним числом» переписать множество блоков почти на четырех миллионах компьютеров.

* BitTorrent — протокол для обмена файлами через интернет. Пользователи сети BitTorrent скачивают фрагменты нужных файлов с компьютеров таких же пользователей, а не со специальных серверов.

И первое, и второе гипотетически возможно, если злоумышленник сумеет получить контроль больше чем над половиной компьютеров в сети. Такой механизм взлома называется атакой 51 %.

Майнинг

Итак, в сети Биткойн почти 4 млн равноправных компьютеров. И когда кто-то отправляет кому-то монеты, все эти компьютеры принимаются делать блоки и вычислять хеши. Но в блокчейн нужно записать всего один блок, и только один компьютер удостоится этой чести. Это своего рода лотерея, которая проходит по определенным правилам.

Хеш-сумма — это буквально сумма, то есть число. И особенность хеш-функции такова, что на один и тот же роман «Война и мир» можно получить бесконечное количество корректных хешей. Сама сеть Биткойн постоянно устанавливает некий «целевой хеш» — произвольное число. Первый компьютер, которому удастся «выбить» хеш меньше целевого, получает право записать блок в цепочку. А его владельцу достанется награда — определенная сумма новых биткойнов. Процесс создания блоков с целью получить вознаграждение называется майнингом.

Алгоритм вычисления хеш-функции специально устроен так, чтобы посчитать хеш было сложно. На то есть две причины. Первая — защита от взлома. Если бы хеш вычислялся быстро, злоумышленник мог бы легко переписать все блоки, следующие за фальшивым.

Вторая причина связана с тем, что биткойн — это деньги. Если «печатать» их слишком много, они обесценятся. Сеть постоянно варьирует целевой хеш так, чтобы новые биткойны рождались примерно раз в 10 минут. Когда на рынок приходят новые майнеры и подключают более мощные компьютеры, целевой хеш уменьшается, и получить награду становится сложнее.

Доказательство работы

Высокая сложность вычисления хеш-функции надежно защищает блокчейн от взлома, а заодно обеспечивает ценность валюты ограниченным вычислительным ресурсом компьютеров. Поэтому этот механизм, получивший название Proof of Work (доказательство работы), сегодня используется в большинстве криптовалют. Но у него есть очевидный недостаток: миллионы машин расходуют электричество и коптят небо, не производя никакой полезной работы. Поэтому у Proof of Work появились конкуренты.

Новая криптовалюта Chia использует сразу два механизма: Proof of Space (доказательство дискового пространства) и Proof of Time (доказательство времени). Пользователи жертвуют свободным местом на жестких дисках, размещая на них большие массивы информации — к сожалению, бессмысленной. Процесс создания этих массивов называется плоттингом, он довольно ресурсоемкий и требует быстрых твердотельных накопителей, которые к тому же стремительно выходят из строя. Зато сами плоты можно хранить на любых дисках. Сеть задает целевой хеш, и пользователь, чей массив позволит «выбить» наиболее близкую хеш-сумму, получает награду. Так работает механизм Proof of Space, который не требует большого расхода электричества и вычислительных мощностей.

Механизм Proof of Time связан с простыми вычислениями, которые, однако, должны происходить синхронно на разных машинах. Результат опирается в большей степени на случайность, чем на вычислительную мощность.

Глоссарий: Главные слова

Хешрейт — показатель вычислительной мощности оборудования, который измеряется в H/s (хешей в секунду). Например, хешрейт видеокарты NVIDIA Geforce RTX 2060 при добыче криптовалюты Etherium — около 30 MH/s.

Сложность майнинга — характеристика сети, которая показывает, сколько хешей нужно вычислить всем подключенным устройствам, чтобы появилась новая монета. Измеряется в H/s (хешей в секунду).

Халвинг — периодическое двукратное уменьшение вознаграждения майнера за запись блока. В сети Биткойн производится через каждые 210 тыс. блоков, чтобы не допустить инфляции криптовалюты.

Перспектива: Делайте ставки

Механизм Proof of Stake (доказательство доли владения) обсуждается в криптосообществе как наиболее перспективная альтернатива Proof of Work. Он вообще не предполагает ни майнинга, ни привязки ценности валюты к какому-либо техническому ресурсу. Подтверждение блоков и распределение наград разыгрывается случайным образом между участниками, которые внесли депозит. С увеличением депозита шанс получить вознаграждение увеличивается. Но если участник выполнил свою работу недобросовестно и подтвердил фальшивый блок, его «ставка» сгорает. Так система страхует себя от взлома.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Био-механизм Био-механизм

Пауки, пожалуй, самые высокотехнологичные существа на планете

Вокруг света
Окаменелости со свалки Окаменелости со свалки

На полигоне в Испании палеонтологи извлекают на свет остатки древних существ

National Geographic
Неизбежный крах Неизбежный крах

Почему автопром не переживет массового распространения электромобилей

Forbes
Вокруг гномы и карлики: психическое заболевание с очень странными галлюцинациями Вокруг гномы и карлики: психическое заболевание с очень странными галлюцинациями

Знаешь историю про Гулливера? Возможно, Джонатан Свифт её не выдумал

Cosmopolitan
На кемадеро в санбенито На кемадеро в санбенито

Инквизиция на долгое время стала чуть ли не символом Испании

Дилетант
Привычка к лучшему Привычка к лучшему

Легендарный парижский гранд-отель, ставший героем фильма Вуди Аллена

GQ
Дмитрий Бертман: Дмитрий Бертман:

Режиссер Дмитрий Бертман — о работе в театре, "Геликон-опере" и спектаклях

Караван историй
«Я поздно обрела дочь»: история материнской нелюбви «Я поздно обрела дочь»: история материнской нелюбви

64-летняя Инесса рассказывает, как менялось ее общение с дочерью

Psychologies
Как похудеть, не убиваясь в спортзале: нейрофитнес и другие методики для ленивых Как похудеть, не убиваясь в спортзале: нейрофитнес и другие методики для ленивых

Сегодня можно тренироваться, почти не затрачивая на это сил!

Cosmopolitan
Интерьер–праздник Интерьер–праздник

Уникальный по эмоциональной яркости санкт–петербургский интерьер

SALON-Interior
«Две трети городского населения могут стать счастливее». Как и почему в России занялись благоустройством набережных «Две трети городского населения могут стать счастливее». Как и почему в России занялись благоустройством набережных

Почему именно набережные сегодня становятся центром притяжения горожан

СНОБ
В Южной Сербии нашли охотничий лагерь неандертальцев В Южной Сербии нашли охотничий лагерь неандертальцев

Неандертальцы использовали пещерную стоянку для разделки крупных копытных

N+1
У берегов Сицилии обнаружили четыре древних тарана. Они помогли римлянам победить Карфаген У берегов Сицилии обнаружили четыре древних тарана. Они помогли римлянам победить Карфаген

Четыре древних бронзовых тарана достали с римских кораблей

National Geographic
Чистое место: сауна Чистое место: сауна

Саун в Финляндии больше, чем автомобилей

Вокруг света
Пропавшую 23-летнюю россиянку обнаружили прикованной наручниками в гараже Пропавшую 23-летнюю россиянку обнаружили прикованной наручниками в гараже

Громкая история, которая завершилась драматической развязкой

Cosmopolitan
Робин Уильямс Робин Уильямс

Робину Уильямсу могло исполниться 70 лет

Playboy
Мадонна: да, нет, знаю Мадонна: да, нет, знаю

Мадонна: «Мне казалось, что я ничего не стою»

Glamour
В корне проблемы В корне проблемы

Самые актуальные вопросы о красоте волос

Лиза
Хижина полярного отшельника Хижина полярного отшельника

Первая в мире «Одиночная дрейфующая полярная станция СП-2021»

National Geographic
Ледниковый период: 7 проблем со здоровьем, из-за которых ты всё время мерзнешь Ледниковый период: 7 проблем со здоровьем, из-за которых ты всё время мерзнешь

Что делать, если ты все время мерзнешь, и нужно ли идти с этой проблемой к врачу

Cosmopolitan
Витамины для мужчин: гид по продуктам Витамины для мужчин: гид по продуктам

Как выбрать необходимые витамины мужчинам

GQ
10 вопросов о здоровом сне 10 вопросов о здоровом сне

Во сколько правильнее всего ложиться в постель, как бороться с бессонницей?

Лиза
В Чили обнаружили доисторического крылатого ящера В Чили обнаружили доисторического крылатого ящера

Находка позволяет больше узнать о том, как расселялись животные в Юрском периоде

National Geographic
Почему мы выгораем? Руководство по тому, как справиться со стрессом и работой одновременно Почему мы выгораем? Руководство по тому, как справиться со стрессом и работой одновременно

Как преодолеть первые симптомы выгорания и снова полюбить свою работу

Inc.
Почему люди не задержатся на Марсе дольше 4 лет Почему люди не задержатся на Марсе дольше 4 лет

Как космическая радиация ограничивает наши возможности изучения Марса

National Geographic
На пути к На пути к

Ученые сделали еще один шаг к сверхпроводникам

Популярная механика
Чем опасны энергетики и можно ли пить их без вреда для здоровья Чем опасны энергетики и можно ли пить их без вреда для здоровья

Что в составе энергетиков, и выясняем, как справляться без них

РБК
Лирохвост идеально имитирует плач младенца: видео Лирохвост идеально имитирует плач младенца: видео

Отличить этот птичий плач от настоящего решительно невозможно

National Geographic
Ураган «Ида» обрушился на Нью-Йорк: видео Ураган «Ида» обрушился на Нью-Йорк: видео

Ураган «Ида»; стихийное бедствие оказалось крайне опасным

National Geographic
Грамота, которая нашлась дважды Грамота, которая нашлась дважды

История берестяной грамоты, найденной 70 лет назад и пропавшей на полвека

N+1
Открыть в приложении