Что такое блокчейн

Блокчейн простыми словами — это общая база записей, копия которой хранится у тысяч независимых участников сети. Новые записи добавляются пачками, «блоками», и каждый блок связан с предыдущим, образуя цепочку. Изменить старую запись незаметно нельзя: это сломает всю цепочку после неё, и остальные участники сразу увидят расхождение.

Удобно представить общую тетрадь, которую ведёт весь класс. У каждого ученика своя копия, новые строки дописываются только по общему правилу, а вырвать страницу или исправить цифру тайком не получится — остальные сверят свои тетради. В криптовалютах такая тетрадь хранит, кто кому и сколько монет перевёл.

Из чего состоит блок?

Каждый блок содержит три главные вещи: список транзакций, служебные данные (например, время создания) и хеш предыдущего блока. Хеш — это короткий «цифровой отпечаток» данных. Его получают специальной функцией, и даже изменение одной запятой в исходных данных даёт совершенно другой отпечаток.

Поскольку каждый блок хранит отпечаток предыдущего, блоки сцеплены, как звенья. Если кто-то исправит транзакцию в старом блоке, его хеш изменится, ссылка в следующем блоке перестанет совпадать, и цепочка «порвётся». Чтобы скрыть подделку, пришлось бы пересчитать все последующие блоки быстрее, чем остальная сеть создаёт новые.

Первый блок биткоина, так называемый генезис-блок, был создан 3 января 2009 года. С тех пор цепочка непрерывно растёт, и каждый новый блок по-прежнему ссылается на свой предшественник. Как всё начиналось, рассказано в статье история биткоина.

Как блокчейн работает простыми словами: путь одной транзакции

Проследим, что происходит, когда вы отправляете монеты. Процесс одинаков по смыслу для большинства сетей, хотя детали отличаются.

1. Кошелёк формирует транзакцию и подписывает её вашим приватным ключом. Подпись доказывает, что распоряжается монетами владелец, но сам ключ при этом не раскрывается.
2. Транзакция рассылается узлам сети — компьютерам, которые хранят копию блокчейна и проверяют правила.
3. Узлы проверяют подпись и то, что у отправителя достаточно средств, после чего транзакция ждёт в очереди неподтверждённых.
4. Участник, создающий блок, включает её в новый блок вместе с другими транзакциями. Пользователи, готовые заплатить комиссию выше, обычно проходят быстрее.
5. Блок распространяется по сети, все узлы проверяют его и добавляют к своей копии. Транзакция получила первое подтверждение.
6. С каждым следующим блоком отменить её становится всё труднее, поэтому для крупных сумм сервисы ждут несколько подтверждений.

Почему комиссия меняется и от чего она зависит, разобрано отдельно в статье комиссии в сетях.

Как участники договариваются, кто пишет следующий блок?

В сети нет главного администратора, поэтому нужен общий механизм, который решает, чей блок принимается. Его называют алгоритмом консенсуса. Два самых известных — доказательство работы и доказательство доли владения.

Proof of Work: доказательство работы

В биткоине используется Proof of Work. Майнеры перебирают огромное количество вариантов, пока не найдут хеш, удовлетворяющий условию сети. Кто нашёл первым, добавляет блок и получает награду. Сложность подстраивается так, чтобы новый блок появлялся примерно раз в 10 минут. Подделать историю здесь означает обогнать вычислительную мощность большей части всей сети, что крайне дорого.

Proof of Stake: доказательство доли владения

В Proof of Stake право создать блок получают валидаторы, которые заблокировали в сети свои монеты в качестве залога. Если валидатор нарушает правила, он может потерять часть залога. Такой подход не требует энергоёмких вычислений; по нему с 2022 года работает Ethereum, запущенный в 2015 году.

Блокчейн — это то же самое, что биткоин?

Нет. Биткоин — это первая криптовалюта, а блокчейн — технология, на которой она построена. Сейчас существуют сотни блокчейнов с разными правилами: одни созданы только для переводов, другие, как Ethereum или Tron, позволяют запускать смарт-контракты — программы, которые выполняются автоматически по заданным условиям. На таких контрактах работают токены, например стейблкоины.

Одна и та же монета может существовать в нескольких блокчейнах. Например, стейблкоин USDT выпускается в разных сетях, и адреса в них выглядят по-разному: в Tron начинаются с «T», в Ethereum — с «0x». Перевод в чужую сеть может закончиться потерей средств, подробнее об этом — в статье чем отличаются TRC20 и ERC20.

Полезно различать и типы сетей. Публичный блокчейн открыт всем: любой может запустить узел и проверить историю. Частный блокчейн ведёт ограниченный круг организаций, и доверие там опирается на них, а не на открытость.

Чего блокчейн не умеет

Блокчейн гарантирует, что запись не изменили после добавления, но не проверяет, правдива ли она изначально. Если вы сами отправили монеты мошеннику, транзакция будет корректной, и отменить её никто не сможет: в сети нет кнопки «вернуть платёж». Поэтому безопасность пользователя начинается до блокчейна — с защиты ключей и внимательности к адресам.

Ещё одно ограничение — пропускная способность. Каждый узел проверяет все транзакции, поэтому сеть обрабатывает их медленнее централизованной платёжной системы, а при высокой нагрузке растут комиссии. Это плата за то, что сеть работает без посредника, которому нужно доверять.