Что такое «блокчейн»?

Если вы недавно смотрели новости, возможно, вы слышали о чем-то, что называется блокчейном. Это концепция, которая делает данные сверхбезопасными для определенных целей. Вы, наверное, слышали это в связи с Биткойном, но у него есть приложения, выходящие далеко за рамки любимых криптовалют. Вот краткое объяснение того, как это работает.

Все начинается с шифрования

Чтобы понять блокчейны, вам нужно понять криптографию. Идея криптографии намного старше, чем компьютеры: она просто означает перестановку информации таким образом, что вам нужен определенный ключ для ее понимания. Простая игрушка-кольцо с декодером, которую вы нашли в своем ящике с хлопьями Kix, является формой самой базовой криптографии: создайте ключ (также известный как шифр), который заменяет букву цифрой, пропустите ваше сообщение через ключ и затем введите ключ к кому-то еще. Любой, кто найдет сообщение без ключа, не сможет прочитать его, если только он не «взломан». Военные использовали более сложную криптографию задолго до компьютеров (например, Enigma Machine кодировала и декодировала сообщения во время Второй мировой войны).

Современное шифрование, тем не менее, полностью цифровое. Современные компьютеры используют методы шифрования, которые настолько сложны и безопасны, что их невозможно взломать простой математикой, сделанной людьми. Однако технология компьютерного шифрования не идеальна; он все еще может быть «взломан», если достаточно умные люди атакуют алгоритм, а данные все еще уязвимы, если кто-то, кроме владельца, найдет ключ. Но даже шифрование на уровне потребителя, такое как 128-битное шифрование AES, которое теперь является стандартным для iPhone и Android, достаточно, чтобы держать заблокированные данные подальше от ФБР..

Блокчейн - это защищенный регистр данных для совместной работы

Шифрование обычно используется для блокировки файлов, поэтому доступ к ним могут получить только определенные люди. Но что, если у вас есть информация, которую должен видеть каждый, например, учетная информация для государственного органа, которая должна быть публичной по закону и при этом должна быть защищенной? Там у вас есть проблема: чем больше людей могут видеть и редактировать информацию, тем менее она защищена.

Блокчейны были разработаны для удовлетворения потребностей безопасности в этих конкретных ситуациях. В блокчейне, каждый раз, когда к информации обращаются и обновляют, изменения записываются и проверяются, затем закрываются шифрованием, и их невозможно редактировать снова. Набор изменений затем сохраняется и добавляется к общей записи. В следующий раз, когда кто-то вносит изменения, он начинается заново, сохраняя информацию в новом «блоке», который зашифрован и присоединен к предыдущему блоку (отсюда «цепочка блоков»). Этот повторяющийся процесс связывает самую первую версию набора информации с самой последней, так что каждый может видеть все внесенные изменения, но может только вносить и редактировать последнюю версию.

Эта идея устойчива к метафорам, но представьте, что вы в группе из десяти человек, которые собирают набор LEGO. Вы можете добавить только одну часть за раз, и не можете вообще удалять какие-либо части. Каждый член группы должен договориться о том, куда пойдет следующая часть. Таким образом, вы можете увидеть все фрагменты в любое время, вплоть до самого первого фрагмента в проекте, но вы можете изменить только последний фрагмент..

Для чего-то более уместного, представьте совместный документ, например электронную таблицу в Google Docs или Office 365. Каждый, кто имеет доступ к документу, может редактировать его, и каждый раз, когда это происходит, изменение сохраняется и записывается как новая электронная таблица, затем заблокирован в истории документа. Таким образом, вы можете шаг за шагом вернуться к внесенным изменениям, но вы можете только добавить информацию в последнюю версию, но не изменять предыдущие версии электронной таблицы, которые уже были заблокированы..

Как вы, наверное, слышали, эта идея безопасной, постоянно обновляемой «бухгалтерской книги» в основном применяется к финансовым данным, где она имеет смысл. Распределенные цифровые валюты, такие как Биткойн, являются наиболее распространенным использованием блокчейнов - фактически, самая первая была создана для Биткойн, и идея была распространена оттуда.

Технический материал: шаг за шагом, блок за блоком

Как все это на самом деле играет на компьютере? Это сочетание криптографии и одноранговой сети.

Возможно, вы знакомы с одноранговым обменом файлами: такими сервисами, как BitTorrent, которые позволяют пользователям загружать и скачивать цифровые файлы из разных мест более эффективно, чем по одному соединению. Представьте «файлы» как основные данные в блокчейне, а процесс загрузки - как криптографию, которая обновляет и обеспечивает безопасность.

Или вернемся к нашему примеру с Google Docs: представьте, что документ для совместной работы, над которым вы работаете, не хранится на сервере. Вместо этого он находится на компьютере каждого человека, который постоянно проверяет и обновляет друг друга, чтобы убедиться, что никто не изменил предыдущие записи. Это делает его «децентрализованным».

Это основная идея блокчейна: это криптографические данные, которые постоянно доступны и защищены одновременно, без какого-либо централизованного сервера или хранилища, с записью изменений, которые включаются в каждую новую версию данных..

Таким образом, у нас есть три элемента для рассмотрения в этих отношениях. Во-первых, сеть одноранговых пользователей, которые все хранят копии записи блокчейна. Во-вторых, данные, которые эти пользователи добавляют к последнему «блоку» информации, позволяют обновлять его и добавлять в общую запись. В-третьих, криптологические последовательности, которые генерируют пользователи, чтобы согласовать последний блок, фиксируя его в последовательности данных, которые формируют запись..

Это последний кусочек секретного соуса в сэндвич-блокчейне. Используя цифровую криптографию, каждый пользователь вносит свой вклад в мощность своего компьютера, чтобы помочь решить некоторые из тех сверхсложных математических задач, которые обеспечивают безопасность записи. Эти чрезвычайно сложные решения, известные как «хэш», разрешают основные части данных в записи, например, какой счет добавил или вычел деньги в бухгалтерской книге, и куда эти деньги пошли или откуда пришли. Чем плотнее данные, тем сложнее криптография и тем больше вычислительной мощности требуется для ее разрешения. (Это, кстати, и идея «майнинга» в биткойнах.)

Итак, подводя итог, мы можем думать о блокчейне как о части данных, которая:

1. Постоянно обновляется. Пользователи блокчейна могут получить доступ к данным в любое время и добавить информацию в новейший блок.
2. распределенный. Копии данных блокчейна хранятся и защищаются каждым пользователем, и все должны договориться о новых дополнениях.
3. проверенный. Как изменения в новых блоках, так и копии старых блоков должны быть согласованы всеми пользователями посредством криптографической проверки..
4. Безопасный. Подделка старых данных и изменение метода защиты новых данных предотвращается как криптографическим методом, так и нецентрализованным хранением самих данных..

И верьте, хотите нет, это становится еще сложнее, чем это ... но это основная идея.

Блокчейн в действии: покажи мне (цифровые) деньги!

Итак, давайте рассмотрим пример того, как это относится к криптовалюте, такой как биткойн. Скажем, у вас есть один биткойн, и вы хотите потратить его на новую машину. (Или велосипед, или дом, или островное государство небольшого или среднего размера - сколько бы ни стоил один Биткойн на этой неделе.) Вы подключаетесь к децентрализованному блокчейну Биткойн со своим программным обеспечением и отправляете запрос на передачу своего Биткойн продавцу автомобиля. Ваша транзакция затем передается в систему.

Это может видеть каждый человек в системе, но ваша личность и личность продавца - это только временные подписи, крошечные элементы огромных математических задач, которые составляют суть цифровой криптографии. Эти значения включены в уравнение блокчейна, и сама проблема «решается» членами одноранговой сети, генерирующей криптографические хеши.

После подтверждения транзакции один биткойн перемещается от вас к продавцу и записывается в последний блок в цепочке. Блок закончен, запечатан и защищен криптографией. Начинается следующая серия транзакций, и блокчейн растет дольше, каждый раз обновляя полную запись всех транзакций..

Теперь, когда вы думаете о блокчейне как о «безопасном», важно понимать контекст. Отдельные транзакции безопасны, а общая запись защищена, пока методы, используемые для защиты криптографии, остаются «не взломанными». (И помните, этот материал действительно трудно сломать - даже ФБР не может сделать это с помощью одних только вычислительных ресурсов.) Но самое слабое звено в блокчейне, ну, вы - пользователь.

Если вы позволите кому-то другому использовать ваш личный ключ для доступа к цепочке, или если они найдут его, просто взломав ваш компьютер, они могут внести дополнения в цепочку блоков с вашей информацией, и их невозможно остановить. Вот как Биткойн «украден» в ходе широко разрекламированных атак на основные рынки: взломаны были компании, которые оперировали рынками, а не сам блокчейн Биткойн. А так как украденные биткойны передаются анонимным пользователям через процесс, который проверяется блокчейном и записывается навсегда, нет способа найти злоумышленника или же получить биткойн.

Что еще могут сделать блокчейны?

Технология Blockchain началась с Биткойна, но это настолько важная идея, что она надолго там не осталась. Система, которая постоянно обновляется, доступна каждому, проверена нецентрализованной сетью и невероятно защищена, имеет множество различных приложений. Финансовые учреждения, такие как JP Morgan Chase и Австралийская фондовая биржа, разрабатывают системы блокчейнов для защиты и распространения финансовых данных (за обычные деньги, а не за криптовалюту, как Биткойн). Фонд Билла и Мелинды Гейтс надеется использовать системы блокчейнов для предоставления бесплатных распределенных банковских услуг миллиардам людей, которые не могут позволить себе обычный банковский счет.

Инструменты с открытым исходным кодом, такие как Hyperledger, пытаются сделать методы блокчейна доступными для более широкого круга людей, в некоторых случаях они делают это без огромных вычислительных мощностей, необходимых для защиты других проектов. Совместно работающие системы могут быть проверены и записаны с помощью блокчейн-технологий. Почти все, что нужно постоянно записывать, получать к нему доступ и обновлять, можно использовать таким же образом.

Изображение предоставлено: posteriori / Shutterstock, Lewis Tse Pui Lung / Shutterstock, Зак Копли