Что такое блокчейн и как он работает (объясняем на пальцах)

Текст по мотивам книги Алексея Маркова и Алексея Антонова «Криптвоюматика. Как потерять всех друзей и заставить всех себя ненавидеть».

Блокчейн — это новая прекрасная технология, которая без шуток может полностью изменить мир. Она упразднит или трансформирует массу традиционных профессий (в менеджменте, юриспруденции, бухгалтерии, экономике и государственном управлении), а попутно создаст нам кучу новых.

Произойдет это не мгновенно и займет время (вероятно, десяток-другой лет). Однако в том, что рано или поздно это произойдет сомневаться особо уже не приходится. Слишком красива технология и слишком вкусные преимущества она дает тем, кто в ней разобрался и вовремя приспособил к делу.

Поэтому чтобы примерно представлять куда катится мир, какие сферы пока есть смысл осваивать, а из каких стоит загодя уйти, надо разобраться хотя бы в общих чертах как оно работает. И мы вам с этим постараемся помочь.

Итак, в чем преимущества блокчейна?

Это технология, которая обещает сделать взаимодействия между людьми и бизнес-процессами полностью прозрачными и безопасными. Исчезнет необходимость в огромном количестве посредников и бюрократов. Их функции сможет взять на себя алгоритм, который

а) нельзя обмануть или провести*;

б) принадлежит одновременно всем и никому, то есть в процессе работы никем не регулируется;

в) полностью прозрачен, то есть любой обмен сообщениями в системе виден одновременно всем участникам и поэтому легко может быть проверен (если даже небольшая часть сообщества видит не то, что видят остальные, транзакция не пройдет).

*Чтобы даже теоретически иметь возможность обмануть, кому-то придется держать под контролем все или подавляющее большинство компьютеров планеты.

Представьте себе, что некто Очень Большая Шишка совершает нечто предосудительное, а кто-то очень невезучий становится единственным свидетелем. Станет произошедшее известно общественности или нет целиком зависит лишь от решительности действий Шишки. Свидетеля-одиночку можно заставить молчать множеством способов.

Другая ситуация когда очевидцев много — например, дело произошло в толпе людей на Красной площади под прицелами камер, ведущих живую трансляцию в Интернет. Что бы не делал Шишка, ты, я и он, мы все видели своими глазами нечто, что скрыть не получится. И что бы нам потом не рассказывал телевизор, мы всегда можем это обсудить друг с другом и убедиться, что нет, это была не галлюцинация.

Пойдем дальше. Представьте, что нам удалось создать экономическую и деловую среду, в которой любая крошечная транзакция (покупка или продажа, отправка или получение сообщения) автоматически становится доступной всем участникам процесса. То есть даже хуже — взаимодействие в принципе не состоится пока каждый из участников системы не получит полную запись о нем вместе с полным списком всех транзакций в системе, которые были раньше.

Любой в такой среде может перепроверить любое взаимодействие внутри системы, но при этом откатить ошибочно проведенную транзакцию назад нельзя, как нельзя и внести задним числом исправления в запись о ней.

Звучит вроде бы хорошо, но как это все устроено на деле?

Чтобы разобраться с сутью того, как работает блокчейн, нужно вначале уяснить себе несколько базовых понятий.

Цифровая подпись — тут все просто: есть обычная подпись (ручкой на бумаге), а есть то же самое только для цифровых документов. И то и то позволяет однозначно идентифицировать человека, который пометил документ. Цифровую подпись подделать сильно труднее, чем написанную от руки.

Хэширование — с этим посложнее. Если с подписью понятно: когда мы видим ее, то однозначно понимаем, что автор документа (денежного перевода) именно тот, кто эту подпись оставил.

А как узнать, что сам документ не подменили? Не изменили в нем что-нибудь важное? Не приписали, например, ноликов к сумме сделки?

Для этого используются разные хитрости. Наиболее примитивная выглядит так. Можно посчитать количество буковок в документе и сообщить это число адресату. Тогда если кто-то нолик все же дописал, то он этим изменил и общее количество знаков, что будет видно сразу же при получении сообщения.

Но ведь умный злоумышленник может учесть и это обстоятельство. Перепишет документ так, чтобы количество символов осталось неизменным и контрольная сумма, вычисленная по предыдущей методике, останется той же.

На этот случай придумана специальная процедура, которая называется хэширование. Это гораздо более сложный алгоритм, который учитывает любые возможные изменения содержания отсылаемого сообщения. На выходе получается хэш — строчка символов, которая и удостоверяет что документ (сообщение) никем не редактировалось по дороге к адресату.

Больше всего это из реальной жизни это напоминает заполнение полиса ОСАГО об аварии. Там внизу нужно отметить сколько всего квадратиков заполнено галочками (типа «я выезжал со стоянки», «я стоял на светофоре»). Это чтобы кто-то после получения подписанной копии не натыкал новых, нужных ему вариантов происшествия. Только криптографическая проверка гораздо круче.

Хэш обладает двумя суперспособностями. Он никак не зависит от размера документа. Даже огромные документы получат хэш длиной в несколько десятков символов. А еще по этой строчке нельзя восстановить каким было изначальное сообщение (разве что полным перебором всех вариантов, что займет чертову уйму времени и нам пригодится чуточку позже).

Итак, мы разобрались с основами и готовы идти дальше.

Представим себе школьный класс. В котором есть классная доска.

На ней все одноклассники записывают в условных единицах кто у кого что купил, сколько кому должен, кто кому вернул, кто от кого их получил. Все с подписями. Все видно всем. Как результат имеем полную прозрачность всех сделок. Полноценная виртуальная валюта!

Если кто-то попробует утверждать, что ничего в долг не брал или брал, но не столько — доказательства у одноклассников перед глазами. Любые попытки что-то исправить в предыдущих записях видны всем (по условиям никто не может проникнуть в класс в одиночку).

А потом приходит учитель и со словами «Да вы тут совсем распоясались, поди и клей друг другу толкаете втихаря?» стирает все с доски мокрой тряпкой к такой-то матери.

Естественно, школоте такой поворот событий не нравится.

Итак, доской пользоваться нельзя. Одной общей бумажкой — тоже, потому что тот, кто ее у себя хранит, легко может наисправлять в ней чего захочет.

Ладно, пусть тогда у каждого будет личная бумажка, на которой один к одному записано все, что когда-то было на доске! Одноклассники регулярно встречаются на переменках, вносят изменения и сверяют записи, чтобы убедиться что никто никого не обманывает и копии бумажек у всех идентичны.

Как понять, что у Васи есть деньги для передачи Маше? Надо перечитать весь журнал и выяснится, что Петя передал Васе 25 рублей на той неделе, а месяц назад тоже самое сделал Паша. Значит у Васи теперь есть 50 рублей. Списываем их с его счета и вносим на Машин. Заверяем Васиной подписью и дописываем хэш (контрольное число, если кто забыл).

Выглядит хлопотно и долго? Так у каждого школьника есть компьютер, который делает все вышеперечисленное автоматически и очень быстро.

Совокупность записей на одной странице бумажки назовем блоком, допишем в конец листка хэш этого блока, чтобы не приходилось каждый раз перепроверять хэш каждой сделки, а только общий хэш страницы. Начинаем вести записи в новой страничке-блоке.

Ключевой момент: в создаваемый новый блок автоматически включается и хэш предыдущего. Так цепочка становится неразрывной и уже никто никогда не сможет вклинить лишнюю страничку между этой и предыдущей. По мере того, как цепочка удлиняется, шансы расшифровать и видоизменить что-то в более ранних блоках и так ничтожные снижаются до вообще астрономически невероятных. Криптографическая защита каждого нового хэша как бы добавляется к сумме всех хэшей всех блоков. Чем больше звеньев в цепи, тем меньше шансов расшифровать и изменить те, что созданы раньше. Криптографическая стойкость системы как бы аккумулируется с каждым новым блоком-страничкой.

Короче говоря, цепочка таких блоков — это и есть блокчейн. Надежность его гарантируется криптографическими инструментамм (хэширование плюс цифровая подпись), а также тем фактом, что система не хранится у какого-то одного «особо доверенного носителя» , который доверием может и злоупотребить. Все пользователи системы равноправны, они одновременно и носители системы и гаранты ее надежности.

Осталось только решить кто заполняет страницу-блок на переменке, чтобы раздать ее остальным. Ведь если все время это будет делать один и тот же ученик, то он может, например, подлым образом не учитывать чьи-то сделки.

Задачка по выбору такого ученика решается не подкидыванием монетки, а чуть хитрее.

Например, у биткойна описанная выше «переменка» случается каждые 10 минут. Это значит, что все компьютеры в системе каждые 10 минут начинают решать задачку на нахождение «красивого» хэша с несколькими нулями впереди.

Если вы еще помните что такое хэш, то понимаете, что задача это не просто трудная, но и совершенно бессмысленная (для подтверждения подлинности хэш может быть любым, ему не надо быть красивым). Делается это с одной простой целью — найти случайного пользователя системы. Кто-нибудь найдет нужное контрольное число первым, ему система и доверит запись блока.

Сложность задачи столь высока, что решается лишь тупым перебором всех вариантов и хэшированием каждого из них. Если у кого-то компьютер помощнее, то и решение найдется быстрее. Тогда в следующий раз задачка автоматически будет усложнена таким образом, чтобы раз в 10 минут кто-то гарантировано нашел решение. Обо всем этом участники договариваются заранее.

Все желающие решать задачку называются «майнерами» (от англ. to mine — работать в шахте). За их услуги система начисляет им небольшое вознаграждение в виртуальной валюте. Так и происходит ее эмиссия. Вычислительные мощности майнеров обеспечивают функционирование криптовалюты. Ей не нужен какой-то выделенный сервер (это сразу уронит надежность системы: серверы ломаются, их владельцы могут жульничать), она существует одновременно везде и нигде конкретно.

В итоге мы получаем новую крутую систему децентрализованных операций, где всем всем доверяют, потому что могут все что угодно в любой момент проверить.

Как говорится, что написано пером, того не вырубишь топором. Только топор теперь особенный — криптографический, а его надежность подкреплена миллионами владельцев абсолютно точных копий этого реестра (так по научному называется бумажка с записями) по всему миру.

Чем больше участников системы, тем выше ее надежность, но, увы, тем медленнее она работает. За все нужно платить.

***

Где может найти применение блокчейн? Очевидно, что на нем можно построить не только криптовалюты. Это могут быть системы регистрации голосов на выборах, которые нельзя обмануть и обсчитать.

Также можно создавать цепочки «умных контрактов», когда, например, обещание отца сыну заплатить тысячу рублей за четверку по математике будет реализовано автоматически, как только система увидит четверку в соответствующей графе криптографического дневника, заверенную цифровой подписью учителя. Причем сумма будет списана со счета папы и зачислена на счет сына вне зависимости от того, как изменились за это время отношения отца и сына, не передумал ли автор контракта и вообще жив ли он.

Все это обещает нам дивный новый мир, в котором больше не будет места юристконсультам и нотариусам, бухгалтерам и налоговым инспекторам.

Конечно, у блокчейна есть и серьезные недостатки. Один мы упомянули — это страшная медлительность по сравнению с традиционными системами. Если VISA проводит десятки тысяч операций за секунду, то блокчейн-системы — единицы. Есть и другие проблемы, которые с большим или меньшим успехом решаются.

Чтобы узнать больше мы рекомендуем купить и прочитать новую книгу издательства АСТ.

***

Поставьте лайк и поделитесь текстом, если хотите видеть в своей ленте больше «ликбезов» о цифровой экономике.

Источник: zen.yandex.ru

Комментарии: