Технологія блокчейн досі є темою, що викликає чимало запитань у багатьох людей. Дехто вважає її інноваційною, інші ж сприймають її з побоюванням, а є й такі, хто про неї навіть не чув 😊.
І це зрозуміло, адже вона ще перебуває на етапі становлення, і є багато нюансів, які потрібно вивчити та втілити в життя.
Мета цієї статті – ознайомити вас з основними аспектами технології блокчейн, принципами її роботи та її практичним застосуванням.
Для початку, уявіть, наскільки простішим може стати життя, якби ви могли миттєво відправляти кошти своїм близьким, незалежно від відстані, без сплати значних комісій банкам.
А тепер уявіть, що ви повністю контролюєте свої фінанси, і вам не потрібен дозвіл банку для перегляду або здійснення переказів. Ви можете зберігати свої гроші в цифровому форматі в особистому гаманці, не підпорядковуючись банківському контролю.
Усе це вже не є фантазією; ці можливості відкриває блокчейн, що має безліч переваг і перспектив. Саме тому люди зацікавлені у вивченні та застосуванні цієї технології. За оцінками, корпоративні інвестиції в блокчейн досягнуть позначки в 12,4 мільярда доларів до 2022 року.
Але що ж таке блокчейн насправді?
Давайте розберемося!
Що таке технологія блокчейн?
Блокчейн – це незмінний та загальнодоступний цифровий реєстр, що зберігає дані або транзакції у багатьох точках комп’ютерної мережі. У цьому реєстрі кожна підтверджена операція додається до спеціальної структури, що називається блоком. Ці блоки з’єднуються між собою за допомогою криптографії, утворюючи послідовний ланцюг.
Якщо це визначення здалося вам занадто складним, давайте розглянемо технологію блокчейн у простішому форматі.
Блокчейн – це різновид бази даних, де інформація (записи) зберігається в електронному вигляді.
Блок = місце зберігання записів
Ланцюжок = з’єднання між записами
Таким чином, ланцюг взаємопов’язаних блоків, що містять записи, і є блокчейном.
Хоча усі блокчейни є базами даних, не кожна база даних є блокчейном. Ключова відмінність полягає у способі зберігання даних.
Блокчейн проти бази даних
База даних накопичує великі обсяги інформації та впорядковує її у вигляді таблиць, дозволяючи користувачам легко та швидко змінювати дані. Великі бази даних використовують потужні сервери для зберігання та обробки масивів інформації. Зазвичай база даних належить конкретній компанії або особі, яка контролює доступ до неї.
Блокчейн, з іншого боку, збирає дані в блоки з обмеженою ємністю. Коли блок заповнюється, він приєднується до наступного, створюючи ланцюг. Нові записи, що з’являються після додавання блоку, комбінуються у новий блок.
На відміну від традиційної бази даних, блокчейн не має єдиного власника; він доступний для всіх, хто має відповідні дозволи. Тому його називають децентралізованою системою, адже немає центральної структури для управління блокчейном. Блокчейн також відомий як технологія розподіленого реєстру (DLT), яка дозволяє користувачам обмінюватися даними або здійснювати транзакції без посередників.
Технологію блокчейн винайшов анонімний суб’єкт, відомий як Сатоші Накамото (особа або група осіб), у 2008 році. Вона була розроблена як публічний журнал транзакцій біткоїнів з метою гарантування достовірності та неможливості фальсифікації цифрових документів. Це вирішує проблеми подвійних записів і дозволяє безпечно виконувати операції з активами без залучення третіх сторін, таких як банки чи державні установи.
Ця технологія працює в мережі Інтернет і включає різні компоненти, зокрема бази даних, комп’ютери, програмні застосунки тощо.
Наприклад, компанія може використовувати блокчейн для обліку всіх своїх транзакцій. Бухгалтерський облік передбачає подвійний запис операцій, що може бути складним для перевірки іншими сторонами. Ці записи також легко підробити, наприклад, змінити, видалити або додати нову інформацію, що робить їх ненадійними.
Саме тут блокчейн може стати у пригоді, забезпечуючи захист транзакцій за допомогою криптографії. Він пропонує надійний спосіб зберігання транзакцій у блоках.
З яких елементів складається блокчейн?
Структура блокчейна складається з різних рівнів, таких як інфраструктура, апаратне забезпечення, дані, мережеві вузли, верифікація, розподіл інформації та програми. Розглянемо деякі з його компонентів.
Блок
Як уже зазначалося, блокчейн – це ланцюг різних блоків, які містять інформацію або записи. Зміст кожного блоку залежить від типу блокчейна. Наприклад, у банківському блокчейні блоки міститимуть інформацію про номер рахунку, ім’я власника, назву відділення тощо.
Перший блок у ланцюжку називається блоком генезису. Усі блоки містять достовірні записи, зашифровані та хешовані. Кожен блок має унікальний криптографічний хеш і хеш попереднього блоку, що пов’язує їх між собою, утворюючи ланцюг. Цей процес ітерації перевіряє цілісність попередніх блоків за допомогою цифрових підписів.
Хешування
Хеш подібний до відбитка пальця, унікального для кожного блоку. Це код, що створюється за допомогою математичної функції, яка перетворює цифрові дані на довгий рядок символів. 64-значне шістнадцяткове число ідентифікує кожен блок та його вміст, і будь-які зміни в блоці змінять його хеш. Блокчейн використовує алгоритм Secure Hash Algorithm (SHA) 256 для хешування, що є корисним для виявлення будь-яких змін, внесених у транзакції. Завдяки цьому усі блоки містять хеші попередніх блоків, що робить систему безпечнішою.
Отже, якщо зловмисник змінює дані в блоці, його хеш також зміниться, а наступний блок все ще матиме старий хеш скомпрометованого блоку. Таким чином, усі наступні блоки стають недійсними, що легко відстежити.
Активи
Активи можуть бути як матеріальними, так і нематеріальними. Матеріальні активи – це фізичні об’єкти, такі як земля, будівлі, обладнання тощо, а нематеріальні – це об’єкти, що не мають фізичної форми, як-от інтелектуальна власність, авторські права, патенти тощо. Цікаво, що гроші можуть бути як матеріальними, так і нематеріальними.
Розподілена однорангова (P2P) мережа
Кожна транзакція в блокчейні працює в розподіленій одноранговій (P2P) мережі, яка не має центрального органу для управління даними. Це дозволяє будь-кому (за наявності доступу) приєднатися до блокчейну, і кожен комп’ютер, доданий до мережі, є вузлом.
Коли користувач створює новий блок, він відправляється кожному учаснику мережі, і кожен вузол має перевірити новий блок, щоб переконатися у його достовірності. Після підтвердження кожен вузол додає новий блок безпосередньо до свого блокчейну.
Усі вузли в мережі досягають консенсусу, підтверджуючи правильність блоків і відхиляючи фальшиві.
Типи блокчейнів
Існує кілька типів блокчейнів, що використовуються в різних цілях. Основні типи:
Публічні блокчейни
Блокчейн створює відкриту децентралізовану мережу з багатьох комп’ютерів, до якої кожен може отримати доступ для перевірки точності транзакцій. Це дозволяє користувачам створювати нові блоки, переглядати всю інформацію в блокчейні та перевіряти дані.
Оскільки ці мережі є відкритими та потребують високого рівня безпеки, вони використовують такі механізми, як підтвердження участі (Proof of Stake) або підтвердження роботи (Proof of Work). Майнери, які підтверджують транзакції, отримують за це фінансову винагороду. Публічні блокчейни переважно використовуються для майнінгу та обміну криптовалютами.
Приклади: блокчейни Bitcoin, Litecoin та Ethereum.
Приватні блокчейни
Приватні блокчейни є централізованими, контролюються конкретною особою або організацією, яка визначає, хто може отримати доступ до мережі, стати вузлом і перевіряти записи. На відміну від публічних, приватні блокчейни не є відкритими та пропонують обмежений доступ. Для приєднання до приватного блокчейну необхідно отримати дозвіл адміністратора.
Приклад: віртуальні валютні біржі B2B, наприклад Hyperledger.
Консорціумні блокчейни
Ці блокчейни керуються групою компаній або організацій, а не однією особою. Вони більш децентралізовані, ніж приватні блокчейни, що забезпечує вищий рівень безпеки. Доступ до них обмежений, і існуючі вузли визначають процес консенсусу.
Консорціумні блокчейни використовуються для ініціювання, отримання та перевірки транзакцій, тоді як вузли-учасники мають право ініціювати або приймати транзакції. Тут користувачі можуть передавати цифрові активи з одного блокчейна в інший, покращуючи ефективність та масштабованість.
Приклад: блокчейни консорціуму застосовуються в банківській сфері та платіжних системах, зокрема Quorum та Corda.
Гібридні блокчейни
Гібридні блокчейни поєднують елементи приватних і публічних мереж. Вони можуть бути як централізованими, так і децентралізованими, дозволяючи організаціям створювати приватні блокчейни на основі дозволів разом із загальнодоступними. Таким чином, організації можуть контролювати доступ до даних у блокчейні та визначати, яка інформація має бути загальнодоступною.
Приклад: гібридні блокчейни використовуються в галузях нерухомості та роздрібної торгівлі, наприклад IBM Food Trust.
Як відбувається транзакція в блокчейні?
Ось типовий алгоритм транзакції в блокчейні:
Крок 1: Запит на транзакцію
Користувач ініціює транзакцію, пов’язану з нерухомістю, банківськими операціями, криптовалютою, записами, контрактами тощо.
Крок 2: Розповсюдження
Запит на транзакцію передається через однорангову мережу до вузлів, розташованих по всьому світу.
Крок 3: Перевірка
Вузли в мережі перевіряють транзакцію за допомогою алгоритмів і розв’язуючи складні рівняння. Якщо вони підтверджують легітимність транзакції, записи заносяться до блоків.
Крок 4: Додавання блоків до блокчейну
Після завершення транзакції, новостворений блок з’єднується з попереднім за допомогою криптографії та шифрування. Він має власний хеш-код і містить хеш-код попереднього блоку. Як тільки блок заповнює відведений простір, починається заповнення наступного блоку, що приєднується до попереднього, утворюючи довгий ланцюг транзакцій. Цей процес є незмінним і прозорим для всіх учасників блокчейну.
Як блокчейн забезпечує безпеку транзакцій?
Блокчейн використовує різні методи для забезпечення безпеки транзакцій, зокрема криптографію, хешування, підтвердження роботи тощо. Ось деякі з них:
Незмінність
Незмінність блокчейну означає, що ніхто не може змінювати дані, внесені до нього. Це можливо завдяки унікальним хеш-кодам кожного блоку та посиланнями на попередній блок. Криптографічні хеш-коди не є зворотними. Якщо у транзакційних даних є помилка, ви можете внести новий запис для виправлення, при цьому відображатимуться обидва записи. Отже, виключається ймовірність помилок або подвійних записів.
Хронологічна структура
Кожен блок у блокчейні зберігається в хронологічній послідовності, тобто вони завжди приєднуються в кінець ланцюга. Кожен блок має власний хеш і хеш попереднього блоку. Це правило діє у всьому блокчейні, який може містити тисячі блоків. Тому важко змінити записи, повернувшись назад.
Навіть якщо комусь вдасться змінити один блок, доведеться зробити це для всіх інших, що вимагає значних зусиль, ресурсів, обчислювальної потужності та часу. Це дає користувачам час перевірити блок і виявити злом. Ціна такого злому може бути дуже високою і, здебільшого, неефективною.
Підтвердження роботи (PoW)
Хоча хешування є ефективним методом для запобігання втручанню, зловмисники можуть зламати блокчейн за допомогою потужних комп’ютерів для зміни блоку та перерахування наступних блоків, щоб зробити весь ланцюг дійсним.
Щоб уникнути цього, блокчейн використовує Proof of Work – механізм, який сповільнює створення нових блоків. Це складна обчислювальна задача, що вимагає значних зусиль для її розв’язання. До того ж, розв’язання займає більше часу, ніж перевірка результатів. Отже, розв’язання задачі підтвердження роботи та додавання нового блоку стає набагато складнішим, ніж зміна блоку та решти ланцюга. Саме так доказ роботи забезпечує безпеку блокчейнів.
Часто люди плутають PoW та PoS, тож розглянемо це питання детальніше.
Підтвердження частки (PoS)
Proof of Stake використовує криптографічні алгоритми для перевірки транзакцій. Наприклад, у майнінгу підтвердження здійснює обраний валідатор, залежно від кількості монет, які він має, що і є його часткою.
Користувачі не займаються видобутком і не отримують винагороди, а створюють блоки. Учасники процесу отримують монети, і ті, хто має більшу частку, мають більшу потужність майнінгу. Це збільшує їх шанси бути обраними валідатором.
Переваги та недоліки блокчейну
Переваги 👍
Основні переваги блокчейну:
Точність
Усі транзакції перевіряються тисячами вузлів у мережі блокчейн. Це достатньо надійний механізм для усунення помилок та забезпечення високої точності даних. Навіть якщо помилка стається, інші комп’ютери швидко її виявляють. Для того, щоб помилка була прийнята, щонайменше 51% комп’ютерів у мережі повинні зробити ту саму помилку, що практично неможливо, особливо у таких великих мережах, як біткоїн.
Децентралізація
Блокчейн не контролюється жодним центральним органом; натомість він є децентралізованим. Це означає, що мережа з тисячами комп’ютерів має до нього доступ, і немає жодної особи або організації, яка б керувала ним. Будь-яка зміна в блокчейні одразу відображається на кожному вузлі з відповідними дозволами в мережі.
Економічність
Блокчейн не потребує залучення третіх сторін для затвердження транзакцій, а отже, зменшує витрати на їх обробку. Наприклад, банки чи платіжні системи стягують комісію за обробку транзакцій. Отже, підприємства, які здійснюють платежі за допомогою технології блокчейн, як-от біткоїн, можуть значно заощадити кошти.
Швидкість
Традиційні банківські системи потребують значного часу для обробки платежу. Крім того, фінансові установи працюють лише в певні години та дні. Отже, відображення суми на вашому рахунку може зайняти кілька днів. Блокчейн, на відміну від цього, працює 24/7/365, і транзакції можуть займати лише кілька хвилин. Це також вигідно для міжнародних платежів.
Незмінність
Усі записи є незмінними в блокчейні завдяки надійному механізму шифрування, криптографічного хешування та хронологічного зв’язування блоків. Зміна або видалення даних є неможливим.
Безпека
Після додавання транзакції до блокчейну, тисячі потужних комп’ютерів перевіряють достовірність запису перед його додаванням до блоку. Технологія блокчейн використовує складні обчислення та алгоритми для перевірки, та присвоює унікальний хеш кожному блоку для його ідентифікації.
Навіть якщо зловмисник щось змінює, це одразу стає видимим для всіх вузлів, які виявляють помилку і роблять блок, і наступні блоки за ним, недійсними. Таким чином, забезпечується високий рівень безпеки.
Прозорість
Більшість блокчейнів, як-от публічні блокчейни, є програмним забезпеченням з відкритим кодом. Це дозволяє кожному отримати доступ до коду та аудиторам для перевірки безпеки. Будь-хто в мережі може запропонувати оновлення або зміни, і якщо більшість користувачів погоджується, їх можуть застосувати. Таким чином, блокчейн забезпечує більшу прозорість, ніж традиційні системи. Також ви можете залишатися анонімним, щоб захистити свою конфіденційність.
Недоліки 👎
Незаконна діяльність
Незважаючи на високий рівень безпеки та конфіденційність, блокчейн часто використовується для незаконної діяльності та торгівлі. Є багато випадків крадіжок і зломів, пов’язаних з валютами та послугами, заснованими на блокчейні.
Екологічні проблеми
Мережі блокчейн, як-от біткоїн, споживають величезну кількість електроенергії для майнінгу та перевірки транзакцій, що негативно впливає на довкілля.
Проблеми масштабованості
Хоча блокчейни є швидшими за традиційні фінансові установи, масштабованість залишається проблемою. Їх важко масштабувати на глобальному рівні, що може призвести до неефективності. Однак, зараз з’являються нові розробки для покращення масштабованості, наприклад, інноваційний рівень 2 (L2) Ethereum.
Незважаючи на це, багато хто стверджує, що переваги блокчейну переважують його недоліки. Тому ця технологія стає дедалі популярнішою в різних галузях і сферах застосування.
Блокчейн і біткоїн: у чому різниця?
Існує багато плутанини щодо блокчейну, і часто його помилково ототожнюють з біткоїном, вважаючи, що це одне й те ж.
Насправді це не так!
Блокчейн – це технологія, а біткоїн – це один із прикладів її застосування. Блокчейн дозволяє записувати та розповсюджувати дані, не дозволяючи їх редагувати, що робить його безпечним для біткоїнів та інших фінансових сервісів.
Біткоїн, у свою чергу, є цифровою валютою (криптовалютою), що побудована на технології блокчейн. Це однорангова система без посередників, яка використовує блокчейн для зберігання журналу транзакцій (або платежів). Майнінг біткоїнів і адміністрування транзакцій здійснюються в мережі колективно.
Найбільша у світі криптовалюта біткоїн (BTC) має публічний журнал з відкритим кодом. Це дозволяє надсилати й отримувати платежі в біткоїнах без залучення банку та сплати йому комісій.
Сфери застосування блокчейну
Блокчейн наразі використовується в різних галузях, забезпечуючи безпеку, прозорість, конфіденційність та інші переваги. Провідними компаніями, які вже впровадили блокчейн, є IBM, Siemens, Walmart тощо.
Розглянемо деякі способи застосування блокчейну:
Криптовалюта
Біткоїн – це не єдина криптовалюта. Криптовалюти – це цифрові валюти, що використовують криптографічні методи для безпечного зберігання записів транзакцій у реєстрі (блокчейні). Вони не видаються центральною владою, а їх контроль є децентралізованим.
Крім біткоїна, існує багато інших криптовалют, зокрема Ethereum (ETH), Litecoin (LTC), Namecoin (NME), Dogecoin (DOGE), Ripple (XRP), TRON (TRX) тощо.
Смарт-контракти
Смарт-контракти – це цифрові контракти, засновані на блокчейні, які можуть виконуватися автоматично. Це усуває необхідність у посереднику між двома договірними сторонами; блокчейн сам про це піклується. Таким чином, пропонується автоматизація транзакцій і зменшення тертя між сторонами.
Банківська справа та фінанси
Деякі банки, як-от UBS, зацікавлені у впровадженні блокчейну через високу швидкість транзакцій і низькі витрати. Також токенізуються різні активи, з’являються нові фінансові послуги, як-от первинні пропозиції монет (ICO) та пропозиції токенів безпеки (STO). Ці послуги допомагають токенізувати матеріальні активи, наприклад нерухомість.
Ланцюг поставок
Блокчейн впроваджується в таких сферах ланцюга поставок, як постачання харчових продуктів, меблів, розробка програмного забезпечення та видобуток дорогоцінних металів, наприклад алмазів.
Охорона здоров’я
За даними The Wall Street Journal, Ernst & Young використовувала блокчейн для допомоги урядам, авіакомпаніям, роботодавцям та іншим у відстеженні людей, які не мають імунітету до коронавірусу, і тих, хто пройшов тести на антитіла. Китай також використовував блокчейн для пришвидшення транзакцій медичного страхування.
Інші сфери застосування блокчейну: відеоігри, такі як CryptoKitties, P2P торгівля енергією, доменні імена, перевірка документів, відправлень і товарів.
Історія блокчейну
Блокчейн – це відносно нова технологія, але деякі елементи цієї концепції існують уже давно. Деякі значні події стали підґрунтям для створення технології блокчейн. Згадаймо коротку хронологію таких подій.
2008 рік
- Сатоші Накамото опублікував документ про Bitcoin – електронну систему готівки, що працює за принципом однорангової мережі.
2009 рік
- Відбулася перша успішна транзакція біткоїнів (BTC) між Сатоші Накамото та комп’ютерним науковцем Хелом Фінні.
2010 рік
- Ласло Ганицез, програміст із Флориди, здійснив першу офіційну покупку за допомогою біткоїнів, придбавши дві піци Papa John’s за 10 000 BTC, що на той час коштувало 60 доларів. Сьогодні ця сума оцінюється в 438 мільйонів доларів.
- Офіційна ринкова капіталізація біткоїна наразі становить 830 мільярдів доларів.
2011 рік
- Деякі організації, як-от Wikileaks, Electronic Frontier Foundation та інші, почали приймати біткоїни як пожертви.
2012 рік
- Розробник біткоїна Віталік Бутерін заснував журнал Bitcoin Magazine.
- У популярному телешоу “Хороша дружина” вперше згадали про блокчейн і криптовалюту. Отже, це було перше впровадження блокчейну в поп-культуру.
2013 рік
- Ринкова капіталізація біткоїна перевищила 1 мільярд доларів.
- Ціна BTC вперше перевищила 100 доларів.
- Віталік Бутерін опублікував статтю “Проект Ethereum”, в якій припустив, що блокчейн можна використовувати не тільки для біткоїна.
2014 рік
- Компанії Overstock.com, The D Las Vegas Hotel і ігрова компанія Zynga почали приймати платежі в біткоїнах.
- Платіжна система PayPal оголосила про інтеграцію зі своїми системами біткоїна.
- Понад 200 блокчейн-компаній об’єдналися у групу R3 для пошуку нових способів впровадження блокчейну у різних секторах.
- Проєкт Ethereum Бутеріна успішно залучив кошти через первинну пропозицію монет (ICO), зібравши понад 18 мільйонів доларів. Це була важлива подія в історії блокчейну, відкривши нові перспективи для цієї технології.
2015 рік
- Понад 100 000 продавців приймали платежі через BTC.
- Блокчейн-компанії NASDAQ і San-Fransico почали тестувати технологію торгівлі акціями приватних компаній.
2016 рік
- Технологічний гігант IBM оголосив про стратегію впровадження блокчейну для хмарних бізнес-рішень.
- В Японії легалізували блокчейн і криптовалюту.
2017 рік
- Ціна BTC вперше перевищила 1000 доларів.
- Ринкова капіталізація криптовалюти перевищила 150 мільярдів доларів.
- Уряд Дубая оголосив, що до 2020 року вони будуть використовувати блокчейн.
- Ціна BTC досягла свого історичного максимуму у 19 783,21 долара США.
- Джеймі Дімон, генеральний директор JP Morgan, заявив, що вірить у майбутнє з технологією блокчейн. Це дало блокчейну вотум довіри з боку Уолл-стріт.
2018 рік
- Банки Barclays та Citi почали використовувати банківську платформу на основі блокчейну, розроблену IBM.
- Facebook створив блокчейн-групу та натякнув на можливість випуску власної криптовалюти.
2019 рік
- Нью-Йоркська фондова біржа (NYSE) оголосила про створення Bakkt – компанії, що спеціалізується на цифрових гаманцях для торгівлі криптовалютами.
- Президент Китаю Сі Цзіньпін публічно підтримав технологію блокчейн, а Центральний банк Китаю заявив про розробку власної криптовалюти.
- Генеральний директор Twitter & Square Джек Дорсі оголосив про наймання інженерів для роботи над проєктами в криптоіндустрії.
2020 рік
- Купівля, продаж і зберігання криптовалют стали доступними на PayPal.
- “Пісочний долар” став першою цифровою валютою центрального банку, запущеною на Багамах.
- До кінця 2020 року біткоїн досяг позначки в 30 000 доларів.
- В умовах пандемії COVID-19 технологія блокчейн стала важливою для зберігання інформації про паці