Страница 3 из 15
Для вычисления контрольной суммы можно использовать одну из функций хеширования, такую как MD-5, SHA-1, SHA-256 и т.п. Хеш-функции вычисляют некоторое значение (например, в виде текстовой строки постоянной длины) в результате выполнения необратимых операций над блоком данных. Операции зависят от вида хеш-функции.
Даже при небольшом изменении содержимого блока данных значение хеш-функции также изменится. Анализируя значение хеш-функции, невозможно восстановить блок данных, для которого она была вычислена.
Будет ли достаточна такая защита? К сожалению, нет.
В этой схеме контрольная сумма (хеш-функция) защищает только отдельные блоки, но не всю цепочку блоков. Зная алгоритм вычисления хеш-функции, злоумышленник может легко подменить содержимое блока. Также ничто не помешает ему удалить блоки из цепочки или добавить новые.
Чтобы защитить всю цепочку в целом, можно хранить в каждом блоке вместе с данными еще и хеш данных предыдущего блока (рис. 1.3.).
Рис. 1.3. Добавляем в блок данных хеш предыдущего блока
В этой схеме, чтобы изменить какой-нибудь блок, нужно пересчитать хеш-функции всех последующих блоков. Казалось бы, в чем проблема?
В реальных блокчейнах дополнительно созданы искусственные трудности для добавления новых блоков – используются алгоритмы, требующие много вычислительных ресурсов. С учетом того, что для внесения изменений в блок пересчитать нужно не один этот блок, а все последующие, сделать это будет крайне сложно.
Вспомним также, что данные блокчейна хранятся (дублируются) на многочисленных узлах сети, т.е. используется децентрализованное хранение. А это многократно усложняет подделку блока, т.к. изменения требуется внести на все узлы сети.
Так как блоки хранят информацию о предыдущем блоке, то можно проверить содержимое всех блоков цепочки.
Блокчейн Ethereum
Блокчейн Ethereum представляет собой платформу, на базе которой можно создавать распределенные приложения DApp. В отличие от других платформ, Ethereum позволяет использовать так называемые умные контракты (смарт-контракты, smart contracts), написанные на языке программирования Solidity.
Эта платформа была создана в 2013 году Виталиком Бутериным, основателем журнала Bitcoin Magazine, и запущена в 2015 году. Все, что мы будем изучать или делать в нашем учебном курсе, имеет отношение именно к блокчейну Ethereum и смарт-контрактам Solidity.
Майнинг, или Как создаются блоки
Майнинг (mining) представляет собой довольно сложный и ресурсоемкий процесс добавления новых блоков в цепочку блокчейна, а вовсе не «добычу криптовалют». Майнинг обеспечивает работоспособность блокчейна, т.к. именно этот процесс отвечает за добавление транзакций в блокчейн Ethereum.
Люди и организации, занимающиеся добавлением блоков, называются майнерами (miner).
Программное обеспечение (ПО), работающее на узлах майнеров, пытается подобрать для последнего блока параметр хеширования с названием Nonce, чтобы получилось определенное значение хеш-функции, заданной сетью. Алгоритм хеширования Ethash, применяемый в Ethereum, позволяет получить значение Nonce только путем последовательного перебора.
Если узел майнера нашел правильное значение Nonce, то это является так называемым доказательством работы (PoW, Proof-of-work). В этом случае, если блок будет добавлен в сеть Ethereum, майнер получает определенное вознаграждение в валюте сети – Ether. На момент подготовки нашей книги вознаграждение составляет 5 Ether, однако со временем оно будет снижено.
Таким образом, майнеры Ethereum обеспечивают работу сети, добавляя блоки, и получают за это криптовалютные деньги. В интернете вы найдете массу информации о майнерах и майнинге, а мы сосредоточимся на создании контрактов Solidity и децентрализованных приложений DApp в сети Ethereum.
Итоги урока
На первом уроке вы познакомились с блокчейном и узнали, что он представляет собой особым образом составленную последовательностью блоков. Содержимое ранее записанных блоков невозможно изменить, так как для этого придется пересчитать все последующие блоки на многих узлах сети, на что нужно очень много ресурсов и времени.
Блокчейн может применяться для сохранения результатов выполнения транзакций. Его главное назначение – организация безопасного выполнения транзакций между сторонами (персонами и организациями), между которыми нет доверия. Вы узнали, в каких конкретно областях бизнеса и в каких сферах можно использовать блокчейн Ethereum и смарт-контракты Solidity. Это банковская сфера, регистрация прав собственности, документов и т.п.
Вы также узнали, что при использовании блокчейна могут возникать различные проблемы. Это проблемы верификации информации, добавляемой в блокчейн, скорость работы блокчейна, стоимость транзакций, проблема обмена данными между смарт-контрактами и реальным миром, а также потенциально возможные атаки злоумышленников, направленные на похищение криптовалютных средств с аккаунтов пользователей.
Также мы кратко рассказали о майнинге как о процессе добавления новых блоков в блокчейн. Майнинг необходим для выполнения транзакций. Те, кто занимается майнингом, обеспечивают работоспособность блокчейна и получают за это вознаграждение в криптовалюте.
Урок 2. Подготовка рабочей среды в ОС Ubuntu и Debian
Цель урока: создать узел собственного приватного блокчейна Ethereum для дальнейшей работы в рамках этого курса на сервере Ubuntu и Debian.
Практические задания: установка операционной системы Ubuntu и Debian, установка ПО geth, обеспечивающего работу узла нашего блокчейна, а также демона децентрализованного хранилища данных swarm. Вам будет нужно создать собственный приватный блокчейн Ethereum, выполнить его инициализацию. Подключившись к узлу блокчейна, вы научитесь выдавать простейшие команды в приглашении geth.
Прежде чем мы займемся изучением смарт-контрактов Ethereum, нам необходимо подготовить рабочую среду – установить операционную систему (ОС) и необходимое программное обеспечение (ПО).
Мы могли бы приступить к работе сразу в какой-либо интегрированной среде разработки (IDE, Integrated Development Environment), например, Remix или Truffle. Возможно, это был бы самый быстрый путь к изучению смарт-контрактов Solidity. Однако для того, чтобы глубже разобраться в том, как работает Ethereum, мы начнем с базовых инструментов.
Выбор операционной системы
Свой первый узел сети Ethereum мы будем делать на базе клиента Go Ethereum (https://geth.ethereum.org/). Это ПО представляет собой реализацию протокола Ethereum и реализовано на языке программирования Go и доступно в виде программы Geth. На базе Geth можно создать полнофункциональный узел сети Ethereum.
Для работы с узлом Geth можно использовать интерфейс командной строки, а также программный интерфейс (API, Application Programming Interface) JSON RPC. Используя этот интерфейс и различные фреймворки, вы сможете создавать ПО, работающее с узлами Ethereum, практически на всех современных языках программирования.
Клиент Geth может работать на платформах, где имеется Go (это, например, Linux, Mac OSX, Windows, Raspberry Pi, Android OS, iOS). На странице загрузки https://geth.ethereum.org/downloads/ доступны реализации для Linux, macOS и Windows. Также вы можете загрузить исходные коды Geth.
При работе над книгой мы использовали OC Ubuntu Live Server 18.04.2, Ubuntu 18.10 cosmic, Debian версий 9 и 10 Alfa 5, хотя Geth можно установить и на другие сборки Linux. На следующем уроке мы выполним установку Geth на OC Rasberian для микрокомпьютера Raspberry Pi 3.