Все, что вам нужно знать об архитектуре блокчейна

Блокчейн сейчас в тренде и такая система получила массовое распространение. Но что это такое и как работает эта технология? Узнайте все, что нужно знать об этой системе, возможностях и доступных компонентах.

Что это такое?

Это база данных, которая хранит зашифрованные блоки с информацией, а затем связывает их в цепочку. Эта система была представлена 30 лет назад группой экспертов и была разработана для маркировки цифровых документов по времени, чтобы любой участник сети мог датировать или редактировать их.

Однако технология блокчейна практически не использовалась до тех пор, пока более десяти лет назад она не была использована для выпуска крупнейшей виртуальной монеты под названием BTC.

Это распределенная система, которая полностью доступна для всех сторон. Важно отметить, что как только информация интегрирована в блокчейн, участники не могут ее редактировать. Давайте обсудим блоки и то, как они работают.

Каждый блок в блокчейне содержит часть информации, хэш самого блока и хэш предыдущего блока. Данные, хранящиеся в блоке, зависят от типа блокчейна. Например, широко распространенной и известной системой является Биткоин. В нем накапливается вся информация о клиентах и количестве активов.

Каждый блок также имеет уникальный хэш. Хэш идентифицирует блок и все его содержимое и всегда является «уникальным», примерно как отпечаток пальца. Как только блок создан, вычисляется его хэш. Редактирование чего-либо внутри блока приведет к изменению хэша. Таким образом, если хэш блока изменяется, это уже не тот же элемент.

Третий элемент внутри каждого блока — это хэш предыдущего блока. Это эффективно создает цепочку блоков, и именно данная технология делает блокчейн таким безопасным и надежным.

Таким образом, изменение одного блока приведет к повреждению всех следующих блоков и сделает их недействительными. Но использования хэшей недостаточно, чтобы избежать подделок. Современные технологии позволяют вычислять огромное количество хэшей в секунду. Это означает, что вы можете эффективно вмешиваться в блок и пересчитывать все хэши других блоков, чтобы снова сделать ваш блокчейн активным.

Цепочки блоков реализуют «доказательство выполнения работы», чтобы замедлить разработку новых блоков. В случае Биткоина требуется около десяти минут, чтобы рассчитать необходимое доказательство работы и интегрировать новый блок в цепочку. Этот механизм не позволяет подделывать блоки, потому что, если вы отредактируете один блок, вам придется пересчитать PoW для всех следующих блоков. Трудо- и энерго- затратность такого редактирования цепочки делает процесс подделки технически неосуществимым.

Безопасность системы зависит от сповобов использования хэширования и проверенных механизмов работы. Кроме того, он распространен и не содержится в одной или нескольких системах.

Вместо того, чтобы использовать единую организационную структуру для мониторинга цепочки, блокчейн использует сеть P2P, в которую может войти любой желающий (при условии, что блокчейн является общедоступным). Когда кто-то присоединяется к этой блокчейн-сети, он получает полную копию системы. Затем этот узел может использовать копию блокчейна, чтобы убедиться, что все работает правильно.

Теперь давайте посмотрим, можно ли интегрировать новый блок в систему. Этот новый блок пересылается на все узлы сети. Затем каждый узел проверяет блок, чтобы убедиться, что он настоящий. Как только его уникальность подтверждена, каждый узел включает этот блок в свою собственную экосистему. Узлы в сети в конечном итоге достигают консенсуса: они приходят к соглашению о том, какие узлы являются активными и неактивными.

Блоки, которые были изменены, будут исключены другими узлами системы. Вы не сможете изменить его, потому что вам придется взять под контроль более половины сети.

Из чего состоит система?

Блокчейн — это открытая система, в которой каждая транзакция подтверждена и авторизована. Блокчейн разрабатывается как децентрализованная сеть из миллионов электронных машин, обычно называемых узлами. Это распространенная архитектура базы данных, в которой каждая часть играет роль сетевого администратора, добровольно входящего в экосистему. Консолидированных данных нет, и они постоянно пересматриваются пользователями. Так что взломы маловероятны.

Архитектура поддерживает расширяющийся диапазон упорядоченных записей, известных как блоки. Каждый блок имеет метку времени, и он прикреплен к предыдущему элементу.

Компоненты блокчейн-архитектуры

Вот основные компоненты блокчейн-архитектуры:

Узел — электронная система (каждый узел имеет автономную копию всей системы)

Блок — Запечатанный отсек для данных, содержащий:

•     хэш-код из предыдущего блока в строке блоков
•     собственный хэш-код, который распознает блок
•     набор транзакций с отметками времени

Транзакция — запись данных, проверенная участниками, которая служит практически неизменным подтверждением подлинности финансовой транзакции или контракта

Майнеры — узлы, которые проверяют блоки перед добавлением их в систему

Цепочка — порядок единиц, известных как блоки

Консенсус (протокол) — набор правил и соглашений для выполнения операций.

Типы

Частный

Частная архитектура блокчейна предоставляет доступ к материалам только определенной группе участников (организациям или людям). Такие блокчейн-архитектуры создаются фирмами с целью повышения общей выгоды или эффективности. Их надежность обеспечивается общими целями участников и алгоритмами консенсуса «доказательство ставки» (POS) и «Византийская отказоустойчивость» (BFT).

Частная архитектура блокчейна отделяет основной протокол блокчейна от уровня смарт-контрактов. Используя частный блокчейн, вы можете открыть программируемую область, известную как смарт-контракт, а также онлайн-рынки.

Общественный

Публичная архитектура блокчейна работает на основе алгоритмов консенсуса proof of work (PoW) и использует соответствующие протоколы. Публичный блокчейн не нуждается в каком-либо разрешении, так как он имеет открытый исходный код. Вы можете определить новые блоки с их существующим состоянием, так как исходный код открыт. Вы также можете загрузить код блокчейна и проверить транзакции в сети.

Это делает возможными транзакции по всей экосистеме. Публичная архитектура блокчейна обеспечивает прозрачные, но нераскрытые или псевдо-анонимные операции. Блокчейны Ethereum, Bitcoin, а также Litecoin являются общедоступными.

Консорциум

И последнее, но не менее важное: система консорциума. В этом типе блокчейн-архитектуры любой участник может присоединиться и просмотреть ее, но изменять или добавлять информацию можно только с разрешения других сторон. Такие блокчейны используются фирмами для повышения лояльности своих клиентов. Он заслуживает доверия благодаря наличию доверия среди пользователей и тем же алгоритмам консенсуса POS и BFT.

В зависимости от типа структуры блокчейна и ее контекста, эта экосистема может быть более централизованной или децентрализованной. Это относится к дизайну архитектуры блокчейна и к тому, кто управляет технологией распределенного реестра. Частный блокчейн централизован, так как им управляет команда с высокой степенью конфиденциальности. Напротив, публичная версия является открытой и широко распространяемой.

В публичном блокчейне все записи доступны для всех, и любой может принять в нем участие. Но этот вид блокчейна менее эффективен, так как для принятия каждой новой записи в архитектуре блокчейна требуется значительное количество времени.

Что касается его производительности и времени, затраченного на обработку каждой операции в публичном блокчейне, он также не является экологически чистым. Наибольшая вычислительная мощность является обязательной по сравнению с частной архитектурой блокчейна.

Плюсы

Надежность

В традиционном процессе транзакции участвует третья сторона. Например банк, платежная платформа или банковская карта. Таким образом, они взимают дополнительную комиссию за обработку каждой транзакции. Главное преимущество технологии блокчейн здесь в том, что каждая совершенная транзакция является публичной. Общая стоимость транзакций также снижается, пользователи проводят операции с минимальной комиссией.

Узлы распределенной сети технологии блокчейн проверяют каждый этап транзакции и устраняют необходимость в вмешательстве третьей стороны. Процесс, при котором майнеры постоянно проверяют все виды транзакций 24/7, называется майнингом.

Таким образом, технология блокчейна никогда не перестает отслеживать детали транзакций и практически не поддается мошенничеству. Исключение посредников снижает риски, связанные с использованием одной фирмы-посредника, а также снижает затраты.

Мгновенные платежи по сниженным ценам

Переводы, осуществляемые с помощью блокчейна, осуществляются быстро, но с меньшими затратами. Традиционные бумажные операции без особых усилий заменяются единым ведением учета блокчейна. Это достигается благодаря общей надежности и прозрачности системы, даже без вмешательства третьих сторон.

Здесь нет места для сложной бумажной работы, а транзакции обрабатываются просто и почти не имеют погрешностей. Виртуальные активы помогают оптимизировать процессы быстрее и с минимальными затратами.

Стабильность

Одним из главных плюсов системы является ее устойчивость. Фирмы могут полагаться на блокчейн-системы. Они обеспечивают более высокий надежности. Как только данные загружены в цифровой реестр, у вас нет возможности исключить или отредактировать их.

Все детали, сохраненные в блокчейне, доступны всем участникам. Точная экосистема без бумаг обеспечивают полную прозрачность. Также легко отслеживать переводы, сделанные в рамках системы в любое время.

Нет необходимости создавать несколько распределенных реестров  для разных участников. Единая стабильная и защищенный от подделок распределенный реестр выдается участникам.

Нет места для тотального контроля

Технология блокчейн может более эффективно контролировать ключевые сервисы, управляемые существующими органами власти. Он может создавать, хранить и обрабатывать данные о каждой отдельной операции в любой момент.

Финансовые органы, как и власти, не имеют никакого контроля над криптовалютами. И главная причина этого — технология блокчейна. Как мы знаем, вмешательство властей часто приводило к краху фиатных денег, вызывая инфляцию или гиперинфляцию из-за выпуска слишком большого количества фиатных монет за короткий период.

Поскольку блокчейн не имеет центрального правительства, у властей разных стран нет шансов полностью взять его под контроль или повлиять на криптоактивы.

Улучшенная безопасность и более высокая производительность

Как упоминалось ранее, система блокчейна — более быстрая и надежная по сравнению с традиционными инструментами. Кроме того, отсутствие третьей стороны приводит к большей эффективности и скорости осуществления процессов в системе. Это позволяет клиентам пользоваться средствами и экономить время на транзакционных процессах.

Люди будут использовать блокчейны, поскольку больше не доверяют традиционным операторам финансовых транзакций.

Как только транзакция заявлена, система распространяет информацию по широкому набору открытых сетей вместо одной точки, как в традиционной системе. Это может предотвратить незаконную деятельность и киберпреступность.

Минусы

Увы, у блокчейна есть несколько минусов. Как указано в последнем исследовании, в настоящее время в отрасли происходят атаки. Узнайте о всех недостатках.

Проблемы с закрытыми ключами

Адреса состоят из отдельных закрытых ключей. Это означает, что у каждого участника есть свой закрытый ключ для совершения транзакций. Шифрование связано с блокчейном с открытым ключом и его процессами. Адрес открытого ключа предоставляется частным лицам, к которым они получают доступ с помощью своих закрытых ключей.

Если человек теряет свой закрытый ключ, процесс нарушается. Люди теряют доступ к деньгам и к транзакциям.

Это небезопасно

Мы знаем, что блокчейн обеспечивает максимальную надежность и безопасность для своих пользователей. Тем не менее, важно отметить, что он не полностью защищен, и люди все еще сталкиваются с атаками.

Угроза безопасности усугубляется скрытностью системы. Анонимность не дает идентифицировать мошенников, пытающихся совершать незаконные транзакции.

Проблемы масштабируемости

IT-эксперты и другие участники сферы отмечают, что BTC — лучшая монета на сегодняшний день. Именно поэтому технология блокчейн заслуживает внимания. Но мы должны подчеркнуть, что он обрабатывает всего семь операций за секунду.

Что касается проблем масштабируемости, важно сказать, что диапазон транзакций в каждом узле ограничен. Таким образом, иногда потребители сталкиваются с проблемами, и им приходится долго ждать завершения своих транзакций.

Если мы примем во внимание скорость транзакций блокчейна, расширение круга активных участников – не самая лучшая идея. Обычные банковские процедуры быстрее и масштабируются проще, чем блокчейн.

Нестабильность курсов

Валюты, которые используются в технологии блокчейна очень быстро меняют стоимость. Например, непредсказуемый курс BTC. Его цена меняется каждую минуту.

Одна из причин этих диких колебаний цен заключается в том, что активы, а также децентрализованная технология блокчейна – это новинка для глобальной финансовой системы. 

Это означает, что фирмы, органы власти и другие группы имеют возможность влиять на цены и вызывать серьезные колебания. Эти взлеты и падения вызывают озабоченность у потенциальных инвесторов. Таким образом, им трудно начать использовать BTC или любой другой альткоин.

Трудно изменить

В технологии блокчейна трудно добавлять или изменять детали, как только они записаны. Это тоже можно считать недостатком. Проблема в том, что вам нужно изменять и переписывать коды для изменения данных. Таким образом, этот процесс отнимает много времени.

Важно сказать, что стабильная система не так хороша, как задумывалась. Неизменные записи и сложные процессы при модификации технологии блокчейн могут оказать негативное влияние на продукт.