Що таке блокчейн? Як він працює?

Уявіть собі колекцію книг, кожна з яких розповідає безперервну історію з тими самими персонажами і сюжетами. Ці книги є в кожній книгарні чи бібліотеці по всьому світу, а історія, яку вони розповідають, загальновідома.

А тепер уявіть, якби хтось вирішив переписати уривок з однієї книги у своїй місцевій бібліотеці. Ця зміна була б окремою, оскільки в кожній іншій бібліотеці та книгарні є оригінальний текст. Змінений текст у цій єдиній книзі відрізнявся б і не міг залишитись непоміченим читачами, оскільки він суперечить багатьом іншим екземплярам, які залишились незмінними в інших місцях.

Технологія блокчейн (blockchain) працює подібним чином. Це як серія книг для цифрової інформації, що зберігає дані в «блоках». Ці блоки впорядковані в «ланцюжок» у кожній «бібліотеці» на комп’ютері і є частиною мережі блокчейн. Будь-яка спроба змінити інформацію в одному блоці відразу помітна в порівнянні з незмінними блоками на всіх інших комп’ютерах мережі. Ця архітектура забезпечує високий рівень безпеки для записів, контрактів і будь-якої форми даних, які важливі для приватних і публічних транзакцій. Подібно до широкого розповсюдження нашої гіпотетичної серії книг, робота блокчейну вимагає консенсусу для будь-яких змін. Лише після згоди кожного учасника до ланцюжка можна додати нову «редакцію» — або блок даних. Це призводить до створення надійної та прозорої системи, де втручання не просто складно, його легко виявити, що робить блокчейн надійним охоронцем цифрової інформації.

Як працює блокчейн?

Розбираючись у тому, як функціонує блокчейн, ми відкриваємо поєднання кількох технологій, які створюють інноваційну систему. Давайте розглянемо ці технології та їх взаємодію.

Технологія розподіленої книги (DLT - Distributed Ledger Technology)

Це складна система, у якій кожен учасник мережі має доступ до технології розподіленої книги, яка діє як авторитетний реєстр усіх транзакцій. Конструкція цієї книги гарантує, що кожна транзакція відбувається лише один раз. Це спрощує процес, уникаючи надлишкових завдань, які часто зустрічаються у звичайних бізнес-мережах.

Незмінні записи

Після реєстрації транзакції в спільній книзі вона стає постійною — жодні зміни чи маніпуляції неможливі. Якщо транзакцію зареєстровано неправильно, єдиним виходом є введення нової, виправляючої угоди, яка стоїть поруч із оригінальною, причому обидві будуть відкрито зареєстровані та доступні для спостереження.

Розумні контракти

Уявіть цифровий контракт, який виконується сам, коли виконуються певні умови. Ці смарт-контракти — це протоколи, записані в блокчейні, які автономно здійснюють транзакції, якщо задовольняються заздалегідь визначені критерії, тобто без посередників.

Покроковий опис того, як працює блокчейн

Ініціація транзакції

Користувач ініціює транзакцію, яка може включати криптовалюту, контракти, записи або іншу інформацію.

Створення блоку

Потім транзакція групується з іншими угодами для створення блоку даних. Цей блок містить інформацію про транзакцію, включаючи дату, час і суму транзакції, а також цифрові підписи залучених сторін.

Перевірка транзакції

Перш ніж блок можна буде додати до блокчейну, транзакція повинна бути перевірена мережею. Це робиться за допомогою механізму консенсусу, наприклад доказ виконаної роботи (Proof of Work), підтвердження частки (Proof of Stake) тощо, залежно від протоколу блокчейну.

Блок хешування

Після перевірки транзакції блок отримує хеш (hash). Хеш — це унікальний ідентифікатор, згенерований математичним алгоритмом, який перетворює цифрову інформацію на ряд цифр і символів. Якщо будь-яка частина даних блоку змінена, хеш також зазнає помітної трансформації.

Додавання до блокчейну

Після хешування блок додається до блокчейну. Цей блок, який тепер має унікальний хеш і дотримується чіткого хронологічного порядку, приєднується до попереднього блоку ланцюжка, створюючи ланцюжок блоків у послідовному порядку.

Прозорість

Додавання блоку транслюється всім учасникам мережі, оновлюючи їх копії блокчейна.

Завершення

Транзакція завершена, і оновлений блокчейн містить прозорий запис транзакції, доступний для всіх учасників мережі.

Історія технології блокчейн

Подорож технології блокчейн почалася ще до того, як вона стала основою криптовалют. Як технологія блокчейн була концептуалізована як криптографічно захищений ланцюжок блоків дослідниками Стюартом Хабером (Stuart Haber) і В. Скоттом Сторнеттою (W. Scott Stornetta)в 1991 році. На початку їхня робота була спрямована на впровадження системи, у якій могли б підтримуватися позначки часу документа.

Генезис біткойна та застосування блокчейну в реальному світі

У 2008 році ця ідея отримала революційний поворот із появою біткойнів. Особа чи колектив, який використовує псевдонім Сатоші Накамото (Satoshi Nakamoto), представив біткойн як «однорангову електронну готівкову систему». Це стало початком першого децентралізованого блокчейну, який вирішив давню проблему подвійних витрат у системах цифрових валют без необхідності будь-якого довіреного органу чи центрального сервера.

Розширення блокчейну за межі криптовалюти

Технологія блокчейн довела свою перспективність і навіть могутність, коли з’явився біткойн, але її потенціал був значно більшим. З появою таких платформ, як Ethereum, технологія блокчейну розвинулася, щоб полегшити не лише транзакції, але й «розумні контракти» та децентралізовані програми (dApps), які впливають на різні сектори, такі як фінанси, охорона здоров’я та логістика.

Які типи блокчейн-мереж існують?

Блокчейн-мережі бувають кількох різних типів, кожен зі своїми унікальними функціями та варіантами використання. Ось основні типи блокчейн-мереж:

Публічні блокчейни

Публічні блокчейни доступні для всіх, що дозволяє будь-якій людині брати участь у діяльності мережі. Мережа зазвичай має механізм стимулювання, щоб заохотити більше учасників приєднатися. Транзакції прозорі, їх може перевірити кожен. Напрклад, Bitcoin та Ethereum.

Характеристики:

• Повністю децентралізовано.
• Без обмежень доступу.
• Як правило, Proof of Work або Proof of Stake є консенсусним механізмом.

Приватні блокчейни

Приватний блокчейн — це закрита мережа, якою зазвичай керує одна організація чи компанія. Участь лише за запрошеннями, а дозволи обмежені. Зазвичай він швидший і ефективніший, ніж публічний блокчейн, оскільки він менший, тому консенсусу можна досягти швидше.

Характеристики:

• Частково децентралізовано.
• Доступ обмежено для певних користувачів.
• Більша швидкість транзакцій завдяки меншій кількості вузлів.

Консорціум блокчейнів

Блокчейни консорціуму є напівдецентралізованими і дозволяють кільком організаціям керувати однією мережею блокчейнів. Контроль рівномірно розподіляється між заздалегідь визначеними організаціями, що призводить до вищого рівня довіри серед учасників порівняно з публічними блокчейнами.

Характеристики:

• Децентралізовано в межах членів консорціуму.
• Він не відкритий для громадськості, але мережею керує більше ніж одна організація.
• Часто швидше, ніж публічні мережі, зберігаючи при цьому більш високий рівень безпеки, ніж приватні блокчейни.

Гібридні блокчейни

Гібридні блокчейни поєднують елементи як приватних, так і публічних блокчейнів. Вони дозволяють контролювати, хто може отримати доступ до певних даних у блокчейні та які транзакції оприлюднюються. Цей тип блокчейну має на меті запропонувати збалансований підхід, який забезпечує переваги обох типів без повного розкриття загальнодоступних блокчейнів або єдиної точки контролю в приватних блокчейнах.

Характеристики:

• Контрольований доступ і свобода одночасно.
• Користувачі можуть вирішувати, які дані будуть публічними, а які залишатимуться приватними.
• Пропонує гнучкий контроль над блокчейном.

Сайдчейни, тобто бічні або паралельні блокчейни

Сайдчейни (sidechains) — це мережі блокчейнів, які працюють паралельно з основним блокчейном. Активи можна передавати між основним ланцюгом і бічним ланцюгом, що забезпечує підвищення масштабованості та ефективності. Сайдчейни працюють незалежно, маючи власні алгоритми консенсусу та параметри блоку.

Характеристики:

• Працюють незалежно від основного ланцюга, але підключені до нього.
• Він може мати інші протоколи безпеки або механізми консенсусу, ніж основний ланцюг.
• Дозволяє експериментувати, не впливаючи на основний блокчейн.

Дозволені блокчейни

Дозволені (permissioned) блокчейни — це різновид приватних блокчейнів, де доступ до мережі контролюється, але може мати певний рівень децентралізації, якщо ним керують кілька організацій. Вони часто використовуються в сценаріях «business-to-business».

Характеристики:

• Контрольований доступ і дозволи з кількома рівнями.
• Часто використовується в корпоративних середовищах для ділової співпраці.

Кожен тип блокчейн-мережі має певні програми та варіанти використання, залежно від вимог щодо конфіденційності, довіри, пропускної здатності та контролю доступу. Підприємства та окремі особи можуть вибрати відповідний тип блокчейна на основі своїх потреб у масштабованості, контролі та децентралізації.

Які переваги технології блокчейн?

Технологія блокчейн пропонує кілька ключових переваг, які спонукають до її впровадження в різних галузях, а саме:

Покращена безпека

Використання в blockchain передової криптографії робить його надзвичайно безпечним. Кожна транзакція захищена шифруванням і пов’язана з попередньою транзакцією. Крім того, оскільки інформація зберігається в мережі комп’ютерів, вона дуже стійка до злому, оскільки немає єдиної точки відмови.

Підвищена прозорість

Оскільки реєстр блокчейну децентралізований, усі учасники мережі мають доступ до спільного реєстру, а не до окремих індивідуальних копій. Збірна книга може бути змінена лише шляхом консенсусу, тобто будь-які оновлення вимагають загальної згоди між учасниками. В результаті дані в блокчейні є більш точними, послідовними та прозорими.

Покращена відстежуваність

У технології блокчейн щоразу, коли реєструється транзакція з товарами, створюється контрольний слід, який дозволяє відстежувати походження товару. Ця функція блокчейну може бути особливо корисною в таких секторах, як управління ланцюгом поставок, оскільки вона покращує відстеження товарів, запобігає шахрайству та забезпечує автентичність продуктів.

Зменшені витрати

Блокчейн зменшує залежність від третіх сторін або посередників для гарантування транзакцій. Тому що існує довіра між торговими сторами до цілісності даних блокчейну. Це дозволяє істотно знизити витрати на транзакції за рахунок відмови від різноманітних посередників.

Швидші транзакції

Традиційні банківські системи можуть бути повільними, а здійснення транскордонних транзакцій може тривати кілька днів. Блокчейни можуть швидше обробляти транзакції, оскільки вони не вимагають тривалого процесу перевірки, розрахунків і оформлення. Зрештою, єдина правдива версія вже доступна в спільній книзі.

Децентралізація

Блокчейн забезпечує децентралізований підхід до управління та операцій. Інформація не зберігається в централізованому місці, а доступна одночасно всім учасникам мережі. Ця децентралізація означає, що жоден суб’єкт не має контролю над усією мережею, що може зменшити ймовірність системних збоїв і підробки даних.

Можливість автоматизації

Технологія блокчейн дозволяє розробку смарт-контрактів, які автоматично виконують транзакції при дотриманні певних умов. Ця автоматизація може заощадити час і зусилля, а також забезпечить швидке й точне виконання завдань.

Незмінність

Незмінність у блокчейні гарантує, що після запису транзакції її неможливо змінити або видалити. Це має вирішальне значення для цілей аудиту та забезпечує високий ступінь цілісності даних як остаточного запису подій.

Ці переваги виводять блокчейн за межі його початкового застосування в криптовалюті й дозволяють використовувати його в таких галузях, як управління ланцюгом поставок, охорона здоров’я, фінанси та нерухомість та інших.

Які галузі використовують блокчейн?

Як ми вже згадували раніше, блокчейн можна використовувати в широкому діапазоні галузей, змінюючи їхню роботу шляхом підвищення ефективності, безпеки та довіри. Ось список таких галузей:

Фінанси та банківська справа

Блокчейн, можливо, найбільше використовується у фінансовому секторі для таких криптовалют, як біткойн. Однак його застосування набагато ширше, включаючи полегшення транскордонних платежів, створення систем розрахунків у режимі реального часу та забезпечення відповідності через прозоре ведення записів.

Управління ланцюгом поставок

Компанії використовують блокчейн для створення прозорого, захищеного від підробки запису руху товарів. Ця видимість допомагає забезпечити автентичність, запобігти шахрайству та зменшити затримки в логістиці з відправленнями та доставкою.

Охорона здоров'я

Записи пацієнтів можна зашифрувати та зберігати в блокчейні, що гарантує безпеку та незмінну історію даних про здоров’я окремих людей. Це забезпечує конфіденційність і дає постачальникам медичних послуг швидкий і точний доступ до історії пацієнта.

Нерухомість

Блокчейн може оптимізувати операції з майном шляхом безпечного запису, зберігання та передачі актів на нерухомість і прав власності. Це зменшує шахрайство, усуває паперову роботу та спрощує процес.

Виборча система

Пропонуючи захищені та прозорі налаштування для відбору, запису та підрахунку голосів виборців, блокчейн може потенційно усунути фальсифікації виборів і підвищити явку виборців.

Інтелектуальна власність і роялті

Художники, музиканти та автори творів мистецтва можуть використовувати блокчейн, щоб підтвердити право власності на свою інтелектуальну власність і автоматизувати виплату роялті за допомогою смарт-контрактів.

Енергетичний сектор

Блокчейн допомагає ефективно відстежувати та керувати розподілом енергії, часто в проектах, пов’язаних з одноранговою торгівлею енергією та відновлюваними джерелами енергії.

Юридична галузь

Розумні контракти на основі блокчейну можуть оптимізувати виконання договірних умов, зменшуючи потребу в посередниках, таких як практикуючі юристи та служби депонування.

Роздрібна торгівля та електронна комерція

Блокчейн використовується для перевірки автентичності продуктів, керування ланцюгами поставок і запобігання проникненню підроблених товарів на ринок. Крім того, криптовалюти на основі блокчейну все частіше приймаються як форма оплати.

Освіта

Академічні дані можна перевіряти та зберігати в блокчейні, що полегшує роботодавцям перевірку освітньої підготовки потенційних працівників.

Автомобільна промисловість

Автовиробники досліджують блокчейн для різноманітних варіантів використання, починаючи від відстеження ланцюга поставок і закінчуючи безпечним обміном даними транспортного засобу для підключених автомобілів і автономних транспортних засобів.

Сільське господарство

Фермери можуть використовувати блокчейн для відстеження виробництва, зберігання та транспортування сільськогосподарської продукції, забезпечуючи якість харчових продуктів і зміцнюючи довіру споживачів.

Прийняття блокчейну в цих галузях все ще знаходиться на різних стадіях. Тим не менш, спільним є прагнення до підвищення довіри, підзвітності та ефективності транзакцій і ведення записів. Потенціал блокчейна величезний, і в міру його розвитку очікується, що він буде запроваджуватись у ще більше аспектів бізнесу та повсякденного життя.

Як бізнес і повсякденне життя використовують переваги блокчейну?

Технологія блокчейн дає багато переваг як для бізнесу, так і для повсякденного життя, змінюючи спосіб проведення транзакцій, встановлення довіри та обмін інформацією. Ось кілька ключових переваг.

Ключові переваги для бізнесу:

Покращена прозорість

Розподілена книга блокчейну гарантує, що всі учасники мережі мають доступ до спільної документації, усуваючи розрізнені окремі копії. Цей уніфікований запис можна оновити лише за допомогою консенсусного процесу, який вимагає згоди всіх сторін. В результаті дані в блокчейні є більш точними, уніфікованими та прозорими.

Покращена безпека

Перед записом транзакцій потрібен консенсус. Після схвалення вони шифруються та підключаються до попередньої транзакції. Це, у поєднанні з децентралізованою природою зберігання інформації в мережі комп’ютерів, а не на окремому сервері, значно ускладнює здатність хакера маніпулювати даними транзакцій.

Зменшені витрати

Для багатьох підприємств скорочення витрат є пріоритетом. Блокчейн може допомогти скоротити витрати, усунувши посередників або третіх сторін у багатьох процесах. Наприклад, для платежів, замість того, щоб платити банку за підтвердження транзакції, ви можете використовувати блокчейн для самостійної перевірки транзакцій.

Підвищена ефективність і швидкість

Blockchain оптимізує традиційні громіздкі паперові процеси, які є повільними, чутливими до людських помилок і часто залежать від посередництва третьої сторони. Транзакції можна виконувати швидше та ефективніше, оскільки ведення записів ведеться за допомогою єдиної цифрової книги, спільної для всіх учасників, усуваючи потребу в кількох книгах і створюючи більш організовану систему.

Оптимізовані ланцюги поставок

Блокчейн пропонує точну та відстежувану бухгалтерську книгу для кожного продукту, оптимізує процеси ланцюга постачання, стримує втрати від підроблених товарів і неавторизованих продавців, підвищує прозорість і дотримання правил у виробництві, переданому на аутсорсинг, навіть підвищує статус компанії як лідера етичних виробничих практик.

Ключові переваги для повсякденного життя:

Банківська справа

За даними World Bank, блокчейн може надавати безпечні та доступні фінансові послуги тим, хто зараз не користується банківськими послугами, а це майже 1,7 мільярда людей у всьому світі. Це може дати людям можливості отримати кредити, відкрити бізнес або просто безпечно зберігати свої гроші.

Безпечна особиста інформація

Блокчейн міг би забезпечити вищий стандарт безпеки персональних даних. Номери соціального страхування, дати народження та інші конфіденційні особисті дані в такому випадку менш схильні до злому.

Право власності на цифрові активи

Ця технологія дозволяє використовувати смарт-контракти, які можуть зробити революцію в управлінні правами власності на цифрові активи, як-от музика, мистецтво, електронні книги тощо, забезпечуючи справедливу оплату для авторів.

Механізми голосування на виборах

Блокчейн можна використовувати для створення систем голосування, захищених від втручання, що може призвести до більш безпечних, прозорих і доступних виборів, потенційно підвищуючи явку виборців і довіру до виборчого процесу.

Охорона здоров'я

Блокчейн дозволяє шифрувати та записувати медичні записи в мережі з контролем доступу за допомогою закритого ключа, який гарантує, що лише авторизовані особи можуть переглядати інформацію, зберігаючи конфіденційність. Це може покращити та спростити безпечний доступ до медичних записів як для пацієнтів, так і для постачальників медичних послуг.

Нерухомість

Блокчейн міг би пришвидшити передачу прав власності на будинки та нерухомість шляхом безпечної перевірки та зберігання документів, зменшення шахрайства та забезпечення прозорості всього процесу.

У міру того, як технологія блокчейн прогресує та стає все більш передовою, її застосування, ймовірно, продовжуватиме зростати, потенційно трансформуючи кожну велику галузь і впливаючи на наше повсякденне життя безліччю способів. Ключем до його широкого впровадження буде простота використання для споживачів і можливість інтеграції з існуючими технологіями.

Перспективи на майбутнє

Коли ми вдивляємося в горизонт технологічного прогресу, блокчейн можна порівняти з маяком трансформаційного потенціалу. Технологія не є статичною; вона використовується, швидко розвивається, усуває поточні обмеження та розширює свої можливості. Інновації на фронті блокчейну, серед інших аспектів, спрямовані на масштабованість, ефективність і взаємодію.

Однією з головних перешкод, з якими стикається технологія блокчейн, є її здатність ефективно масштабуватися та підтримувати масштабованість, оскільки мережі, такі як Bitcoin та Ethereum, шукають рішення для розміщення більшої кількості транзакцій без шкоди для безпеки чи децентралізації. Такі інновації, як шардинг, де база даних розділена для розподілу навантаження, і протоколи другого рівня, які обробляють транзакції поза основним ланцюгом, знаходяться в стадії розробки. Перехід Ethereum на консенсусний механізм proof-of-stake через оновлення Ethereum 2.0 є прикладом зусиль, спрямованих на збільшення пропускної здатності транзакцій при одночасному зниженні споживання енергії.

Інтероперабельність (interoperability) — це ще один рубіж, який обумовлюють різні блокчейн-мережі, що працюють ізольовано. Вони обмежують безперебійний обмін інформацією та цінностями в спільній мережі. Розробляються проекти зі створення протоколів, які дозволяють блокчейнам спілкуватися один з одним, фактично створюючи мережу ланцюгів, які можуть вільно та безпечно передавати дані та активи.

Конвергенція блокчейну з іншими складними технологіями, такими як штучний інтелект (AI) та Інтернет речей (IoT), віщує нову еру покращеної продуктивності та розширених можливостей. AI може покращити логіку смарт-контрактів, захист і адміністративні операції мереж блокчейну. У той же час пристрої IoT можуть використовувати блокчейн для безпечних, автономних транзакцій і обміну даними.

У міру розвитку блокчейну ми можемо передбачити, що його вплив пошириться на сфери, які традиційно не асоціюються з технологіями. Поєднання блокчейну з цими новими технологіями обіцяє майбутнє, де цифровий і фізичний світи зливаються безпечно, децентралізовано та ефективно.

Висновок

Підсумовуючи, технологія блокчейн — це набагато більше, ніж платформа для криптовалют. Це революційна система, яка забезпечує безпеку, прозорість і ефективність транзакцій у різних напрямках і різних сферах бізнесу і суспільства. Від управління ланцюгом постачання та охорони здоров’я до банківської справи та нерухомості, наслідки блокчейну широко поширені, впливаючи як на макроструктури глобальних галузей, так і на мікроаспекти повсякденного життя.

Оскільки ми продовжуємо спостерігати використання блокчейну з іншими трансформаційними технологіями, його повний потенціал ще не реалізований. Майбутнє обіцяє більшу масштабованість, взаємодію та інтеграцію, що, ймовірно, сприятиме появі нових варіантів використання цієї технології та рішень складних проблем.

Хоча блокчейн є потужним інструментом, він не є панацеєю. Для реалізації повного потенціалу необхідно вирішити такі проблеми, як регуляторні перешкоди, проблеми з навколишнім середовищем і потреба в кращому інтерфейсі користувача. Тим не менш, оскільки технологічна грамотність зростає і розвиток триває, блокчейн готовий стати невід’ємною частиною нашої цифрової інфраструктури.

Підприємства та окремі особи отримають вигоду від використання блокчейну, чи то завдяки підвищенню операційної ефективності, посиленим заходам безпеки чи просто більшому контролю над своїми даними та активами. Оскільки світ стає все більш взаємопов’язаним і цифровим, технологія блокчейн може стати основою нової ери інновацій і довіри до цифрового ландшафту.

Команда ZFORT Group працює з техлогоією блокчейн вже кілька років, ми маємо експертизу у впровадженні цієї технології у бізнес-процеси клієнтів компанії. Запрошуємо до співпраці фахівців з розробки, а також менеджерів, які зацікавлені у роботі над проектами, в які впроваджується блокчейн. Відкриті вакансії компанії. Приєднуйтесь, ми будемо раді співпраці!