Страница 2 из 15
В распределенный реестр можно добавлять данные, но невозможно их изменять или удалять. Такая невозможность достигается, в частности, применением криптографических алгоритмов, специальных алгоритмов добавления блоков в цепочку и децентрализованным хранением данных.
При добавлении блоков и выполнении операций (транзакций) используются приватные и публичные ключи. Они ограничивают пользователей блокчейна, предоставляя им доступ только к своим блокам данных.
Транзакции
Блокчейн хранит информацию об операциях (транзакциях) в блоках. При этом старые, уже выполненные транзакции невозможно откатить или изменить. Новые транзакции хранятся в новых, добавленных блоках.
Таким образом в блокчейне может быть записана в неизменном виде вся история транзакций. Поэтому блокчейн может быть использован, например, для надежного хранения банковских операций, сведений об авторском праве, истории изменений владельцев объектов недвижимости и т.п.
Блокчейн Ethereum содержит так называемые состояния системы. По мере выполнения транзакций состояние изменяется от начального до текущего. Транзакции записываются в блоки.
Публичные и приватные блокчейны
Тут нужно отметить, что все сказанное верно только для так называемых публичных сетей блокчейн, которые не могут контролироваться никакими отдельными физическими или юридическими лицами, государственными органами или правительствами.
Так называемые приватные сети блокчейн находятся под полным контролем их создателей, и там возможно все, например, полная замена всех блоков цепочки.
Практические применения блокчейна
Для чего может пригодиться блокчейн?
Если кратко, блокчейн позволяет безопасным образом проводить операции (сделки) между не доверяющими друг другу персонами или компаниями. Записанные в блокчейн данные (транзакции, персональные данные, документы, свидетельства, договоры, накладные и т.п.) невозможно подделать или заменить после записи. Поэтому на базе блокчейна можно создавать, например, доверенные распределенные реестры различного рода документов.
Конечно, вы знаете, что на базе блокчейнов создаются криптовалютные системы, призванные заменить обычные бумажные деньги. Бумажные деньги еще называют фиатными (от Fiat Money).
Блокчейн обеспечивает хранение и неизменность транзакций, записанных в блоки, поэтому его и можно использовать для создания криптовалютных систем. Он содержит всю историю передачи крипто-средств между различными пользователями (аккаунтами), причем любая операция может быть отслежена.
Хотя операции внутри криптовалютных систем могут быть анонимными, вывод криптовалюты и обмен ее на фиатные деньги обычно приводит к раскрытию личности владельца криптовалютного актива.
Так называемые смарт-контракты, представляющие собой программное обеспечение, работающее в сети Ethereum, позволяют автоматизировать процесс заключения сделок и контроль их выполнения. Особенно это эффективно, если оплата по сделке проводится криптовалютой Ether (эфир).
Блокчейн Ethereum и смарт-контракты Ethereum, написанные на языке программирования Solidity, могут использоваться, например, в таких областях:
• альтернатива нотариальному заверению документов;
• хранение реестра объектов недвижимости и сведений об операциях с объектами недвижимости;
• хранение сведений об авторских правах на объекты интеллектуальной собственности (книги, изображения, музыкальные произведения и т.п.);
• создание систем независимого голосования;
• сфера финансов и банковская деятельность;
• логистика в международных масштабах, отслеживание перемещения грузов;
• хранение персональных данных как аналог системе удостоверений личности;
• безопасные сделки в коммерческой области;
• хранение результатов медицинских обследований, а также истории назначенных процедур.
Проблемы с блокчейном
Но, разумеется, не все так просто, как могло бы показаться!
Есть проблемы с верификацией данных перед их добавлением в блокчейн (например, не поддельные ли они?), проблемы в безопасности системного и прикладного ПО, применяемого для работы с блокчейном, проблемы с возможностью использования методов социальной инженерии для похищения доступа к кошелькам с криптовалютой и т.п.
Опять же, если речь идет не о публичном блокчейне, узлы которого разбросаны по всему миру, а о приватном блокчейне, принадлежащем персоне или организации, то уровень доверия здесь будет не выше, чем уровень доверия к этой персоне или этой организации.
Также следует учитывать, что данные, записанные в блокчейн, становятся доступны для всех. В этом смысле блокчейн (особенно публичный) не подходит для хранения конфиденциальной информации. Однако тот факт, что информацию в блокчейне невозможно изменить, может помочь предотвратить или расследовать различного рода мошеннические действия.
Децентрализованные приложения Ethereum будут удобны, если платить за их использование криптовалютой. Чем больше людей, владеющих криптовалютой или готовых ее приобрести, тем большую популярность получат приложения DApp и смарт-контракты.
Среди общих проблем блокчейна, затрудняющих его практическое применение, можно упомянуть ограниченную скорость добавления новых блоков и относительно высокую стоимость транзакций. Но технологии в этой области активно развиваются, и есть надежды, что технические проблемы со временем будут решены.
Еще одна проблема заключается в том, что смарт-контракты блокчейна Ethereum работают в изолированной среде виртуальных машин и не имеют доступа к данным реального мира. В частности, программа смарт-контракта не может сама прочитать данные с сайтов или каких-либо физических устройств (датчики, контакты и т.п.), а также не может вывести данные на какие-либо внешние устройства. Эту проблему и способы ее решения мы будем обсуждать на уроке, посвященном так называемым Оракулам – информационным посредникам смарт-контрактов.
Также есть ограничения в области законодательства. В некоторых странах, например, запрещается использовать криптовалюту как платежное средство, но можно владеть ей как неким цифровым активом, наподобие ценных бумаг. Такие активы можно покупать и продавать на бирже. В любом случае, при создании проекта, работающего с криптовалютами, необходимо ознакомиться с законодательством той страны, под юрисдикцию которой попадает ваш проект.
Как формируется цепочка блокчейна
Как мы уже говорили, блокчейн представляет собой простую цепочку блоков данных. Сначала формируется первый блок этой цепочки, потом к нему добавляется второй и так далее. Предполагается, что данные транзакций хранятся в блоках и добавляются в самый последний блок.
На рис. 1.1. мы показали простейший вариант последовательности блоков, где первый блок ссылается на следующий.
Рис. 1.1. Простая последовательность блоков
В таком варианте, однако, можно очень легко подделать содержимое любого блока цепочки, так как блоки не содержат никакой информации для защиты от изменений. Учитывая, что блокчейн предназначен для использований людей и компаний, между которыми нет доверия, можно сделать вывод, что такой способ хранения данных для блокчейна не подходит.
Давайте займемся защитой блоков от подделки. На первом этапе мы попробуем защитить каждый блок контрольной суммой (рис. 1.2.).
Рис. 1.2. Добавляем защиту данных блоков контрольной суммой
Теперь злоумышленник не может просто так изменить блок, так как в нем находится контрольная сумма данных блока. Проверка контрольной суммы покажет, что данные были изменены.