Книга: Блокчейн от А до Я. Все о технологии десятилетия

Принцип функционирования

Принцип функционирования

Блокчейн биткойн опирается на криптографический протокол, в частности, для того чтобы:

• с одной стороны, решить проблему, называемую «двойной расход», которая до сих пор мешала появлению такого рода валют (А дает Б, убедившись, что он не дал параллельно С);

• с другой стороны, гарантировать невозможность подделать идентификаторы заинтересованных сторон и ценность биткойнов, содержащихся в электронных кошельках.

Функционирование блокчейна биткойн можно разделить на следующие четыре этапа:

• два участника договариваются о сделке;

• с помощью блокчейна сделка шифруется и утверждается на основе консенсуса (подтверждение выполненной работы / майнинг, см. ниже);

• далее сделка вписывается, а затем блокируется в последнем блоке блокчейна;

• на последнем этапе цепочка блоков реплицируется на всех узлах (участниках) сети.

Доступ к сети

Биткойн – это одноранговая сеть: участники образуют одноранговую сеть, общаясь посредством Интернета. Когда новый компьютер пытается подключиться к сети, его первая задача – найти другие подключенные к ней компьютеры.

После того как компьютер будет подключен, второй шаг – скачать базу данных всех операций, осуществлявшихся с момента запуска проекта, транзакций, заключавшихся в передаче определенного количества биткойнов с одного счета на другой.

Учетная запись идентифицируется биткойн-адресом, который схематически аналогичен номеру счета в банке.

Помимо пунктов обмена валюты, существуют и другие решения, например, платформы для депонирования, односторонние торговые точки и физический обмен в автоматах.

Транзакции

Чтобы стать законной, каждая транзакция должна быть подписана (в криптографическом смысле этого термина) при помощи асимметричного шифрования или шифрования с двойным ключом (открытым и закрытым).

На входе транзакция получает ссылку на предыдущую транзакцию, которая подтверждает тот факт, что упомянутые в сделке средства реальны, а на выходе она производит один или несколько биткойн-адресов с соответствующими приписанными к ним суммами. Входы и выходы любой транзакции всегда сбалансированы.

Тем не менее, эта новая транзакция не сразу определяется как допустимая, так как она должна сначала быть включена в реестр сделок (блоков), который состоит из набора блоков транзакций. Транзакции, переданные в незакодированном виде, признаются действительными при помощи соответствующих закодированных подписей, которые визируют сделку. В настоящее время ежедневное количество таких сделок быстро растет. Например, в июне 2016 года ежедневный объем подобных сделок составлял около 200 тысяч, а в конце ноября 2016 года их число дошло почти до 300 тысяч.

С другой стороны, с позиции числа транзакций в секунду блокчейн биткойн менее эффективен, чем более привычные технологии. Это нередко объясняется тем, что сеть биткойн ограничена в силу своей конструкции. Она способна обработать максимум около семи транзакций в секунду, в то время как максимальная мощность платежной сети Visa составляет 56 тысяч транзакций в секунду.

Кошелек или бумажник

Блокчейн биткойн устроен принципиально иначе, чем банковские учреждения, в которых клиент может иметь несколько счетов со всеми сведениями, касающимися истории каждого счета. Блокчейн хранит след каждой сделки, но в нем нет баланса счета пользователей. Следовательно, действуя подобным образом, восстановить ваши данные невозможно.

Пользователи владеют кошельком или бумажником, который содержит «адреса», связанные с парой ключей, работающих с помощью системы асимметричного шифрования (открытый ключ / закрытый ключ). Обратите внимание, что закрытый ключ хранится в кошельке, а открытый ключ записывается в блокчейне и, следовательно, неприкосновенен. Поэтому, как и в реальной жизни, не следует терять свой кошелек…

Стоимость биткойна

Стоимость биткойна плавает и определяется экономической ситуацией и валютным рынком. Правила организации денежной эмиссии определяются только компьютерным кодом свободного программного обеспечения биткойн.

При создании блокчейна биткойн его создатель Сатоси Накамото записал в протокол (набор правил, которые определяют работу сети), что будет создан всего 21 миллион биткойнов. Этот потолок был установлен в либертарианском духе для предотвращения инфляции стоимости биткойна.

Вот несколько биткойн-единиц:

• 1 биткойн = 1000 миллибиткойнов;

• 1 биткойн = 1000 000 микробиткойнам или битам;

• 1 биткойн = 100 000000 сатоси.

В результате количество биткойнов ограничено 21 миллионом единиц, и каждый биткойн делится до восьмого десятичного знака. Таким образом, наименьшая сумма, которая может быть передана, – 0,00000001 (10-8) биткойна – она названа в сообществе биткойн «сатоси» в честь изобретателя этой валюты.

Обратите внимание, что в период с 3 января 2009 года, когда впервые были задействованы 50 биткойнов в транзакции, фиксирующей временное происхождение всех последующих операций, до конца ноября 2017 года стоимость биткойна выросла почти с 0 до более 8000 долларов США.

Биткойн: майнинг или консенсус

В блокчейне биткойн, чтобы добавить транзакцию и создать новые биткойны, вы должны задействовать консенсус. Это называется майнинг.

Этот процесс предполагает, что отдельные люди будут вознаграждены сетью за свои услуги. Майнеры обрабатывают транзакции и обеспечивают безопасность сети с помощью специализированного оборудования, а в обмен получают новые биткойны.

Таким образом, некоторые пользователи (узлы) используют свои вычислительные мощности (CPU[22]) для того, чтобы верифицировать, сохранять и обеспечивать безопасность транзакций в блокчейне.

Можно определить этот механизм как своего рода «победитель получает все» – это означает, что при каждой сделке тысячи майнеров запускают вычисления, но только один находит решение, которое делает ее действительной.

Таким образом, чтобы быть утвержденным и зарегистрированным в сети, каждый блок должен быть результатом машинного и алгоритмического консенсуса, и этот процесс называется proof of work (PoW), или подтверждение выполнения работы. Для сведения: сложность меняется каждые 2016 блоков.

Сеть пытается назначить сложность таким образом, чтобы всемирной вычислительной мощности требовалось ровно 14 дней, чтобы сгенерировать 2016 блоков. Поэтому сложность растет вместе с мощностью сети.

Майнинг – это протокол (алгоритм[23]) распределенного и децентрализованного консенсуса, заключающийся в дешифровке данных или математических вычислений (именно поэтому и говорят о криптовалюте или криптодевизах, так как для того, чтобы их произвести, необходимо пройти процесс дешифровки).

В этот момент нашей демонстрации важно уточнить, что майнеры участвуют не только в верификации транзакций.

Проблема энергопотребления

Биткойн потребляет много энергии. Механизму консенсуса, proof of work (доказательству выполнения работы), который наиболее часто используется в существующих системах, для работы требуется очень много электроэнергии; самая важная сеть, биткойн, будет потреблять столько же электроэнергии, сколько, к примеру, потребляет Ирландия.

В течение нескольких лет целый ряд исследователей, а также журналисты и критики блокчейна биткойн, убежденные банковским лобби, заявляли, что майнинг биткойнов является безумной тратой энергии[25]. А что в действительности?

Оглавление книги