Что такое блокчейн: просто о сложном

Часто в одном ряду со словом «биткоин» стоит еще одно — блокчейн. Так называют технологию, которая лежит в основе криптовалюты. Однако сфера ее возможного применения гораздо шире. Есть мнение, что эта технология перевернет мир и станет таким же значимым открытием, каким в свое время стал интернет. И все-таки, что же такое блокчейн, о котором сегодня там много говорят?

История о дневнике

Растолковать суть blockchain в двух словах невозможно. Наиболее наглядной является аналогия с дневником, в котором владелец записывает все свои действия. Этот пример позволяет «на пальцах» объяснить суть технологии, которой многие приписывают великое будущее.

Итак, Человек начал вести дневник, описывая в нем все, что он делает. Записи имеют примерно такой вид:

1. Выпил чашку кофе.
2. Погулял с собакой.
3. Купил продукты.
4. Сходил в кино с друзьями.

Теперь, позабыв о чем-то важном, Человек посмотрит в свой дневник и без проблем воспроизведет события.

Однажды Человек дал в долг своему Приятелю тысячу рублей. Конечно же, в своем дневнике он сделал об этом запись. Теперь он не забудет о долге сам, а Приятель не сможет от него отвертеться, ведь все записано.

Но Приятель оказался вдвойне нечестным. Во-первых, он решил долг не возвращать. Во-вторых, зная, что Человек ведет дневник, он выкрал его, подделал запись и вернул на место. И в итоге вместо «Дал Приятелю в долг 1000 рублей» в дневнике записано «Сходил на прогулку с собакой».

Когда Человек напомнил Приятелю о долге, тот заявил, что ничего такого не было. Человек заглянул в свои записи и был сильно удивлен, поскольку упоминания о выдаче займа Приятелю он не нашел. Но все же он вынужден был признать, что ошибся.

Защита записей

Спустя какое-то время Человек выяснил, что Приятель его обманул, подделав страницу в дневнике. Это привело его к мысли, что записи нужно защищать от подобного вероломного вмешательства. Причем таким образом, чтоб изменение одной записи влекло неизбежное изменение остальных.

Человек перенес свои записи на компьютере. Для защиты он стал применять специальную программу, которая использует технологию шифрования на основе подсчета хеш-функции. Говоря простыми словами, после применения шифра любая фраза превращается в длинный набор символов.

При этом к каждой последующей записи прибавлялась предыдущая в зашифрованном виде. Теперь страница дневника приобрела такой вид (хеш взят условно, его длина сокращена для упрощения):

1. b4609d (начальный хеш).
2. Дал в долг Приятелю 1000 рублей b4609d (хеш 7e974).
3. Купил продуты 7e974 (хеш 702ff).
4. Погулял с подругой 702ff (хеш 769ef).

Суть в том, что хеш первой строки добавляется в конец фразы во второй строке, затем подсчитывается хеш полученного выражения. Он добавляется к фразе из строки 3, и вновь считается хеш. И так далее, до конца страницы. Когда сделана последняя на странице запись, подсчитывается очередной хеш и записывается в начало новой страницы.

Что будет, если запись о долге в строке 2 изменить на: «Выпил кофе»? Ее хеш будет другим и не совпадет с тем, что указано в строке 3. А если теперь изменить строку 3, то ее хеш не совпадет с данными в строке 4. И так далее по цепочке. Получается, что изменение одной строки без переписи всех последующих невозможно. Теперь нечистому на руку Приятелю было бы очень непросто изменить запись в дневнике.

От простого к сложному

Однако при большом желании есть возможность обойти и такую защиту. Чтобы изменить запись в строке 2, нужно пересчитать и перезаписать хеши всех последующих строк. Это несложно, если строк не так много. Когда их сотни и тысячи, то процесс потребует серьезных вычислительных мощностей, но теоретически возможно и это.

Чтобы усилить защиту, Человек доработал технологию шифрования. В конце каждой записи должно ставиться число таким образом, чтобы хеш строки заканчивался на «00». Злоумышленник сможет определить это число только путем подбора, что серьезно осложняет вмешательство в записи — компьютеру потребуется сделать очень много операций.

Со временем Человек открыл бизнес и стал делать записи обо всех хозяйственных операциях в журнале, который вел по принципу своего личного дневника. Потом у него появились партнеры, каждый из которых получил такой же журнал и право делать в нем записи. Информация во всех журналах синхронизировалась через интернет: если запись сделал один из пользователей, она появилась в журналах у всех остальных. Но лишь в том случае, если проходила проверку по хешу.

Теперь если кто-то захотел бы подделать запись, ему нужно было бы не только подобрать хеши этой и последующих строк, но и заменить их в журнале у каждого пользователя.

При чем тут блокчейн

Система размещения записей по технологии, которая описана выше, по сути, и представляет собой блокчейн. Конечно же, в ее доработанном варианте — со сложным шифрованием и тиражированием записей на сотни тысяч компьютеров по всему миру.

Блокчейн дословно означает «цепочка блоков» — в примере это журнал. Каждый блок представляет собой набор информации об операциях. То есть блок — это страница журнала. Блок имеет ограниченный объем, и когда он переполняется, создается новый — открывается следующая страница для записи информации. Для создания блока требуется вычислить хэш, причем на практике это происходит по алгоритму, гораздо более сложному, чем в примере. При этом каждый последующий блок через хеш связан с предыдущим — «отцепить» его и изменить локально не получится.

Информация о прошлых блоках хранится не в каком-то едином центре, а на компьютерах у множества пользователей системы. Это гарантирует невозможность изменения прошлых записей. При этом сведения открыты и могут быть проверены любым, кто того пожелает. И ни один регулирующий орган не может закрыть эту информацию, изменить либо запретить к ней доступ.

Итак, блокчейн представляет собой способ надежного хранения информации о совершенных операциях, которая не может быть изменена. При этом нет какого-то единого центра, где размещаются данные, или организации, которая бы контролировала эту информацию.

Перспективы

Поначалу блокчейн прочно ассоциировался с биткоином. Но сегодня признано, что перспективы применения технологии гораздо шире.

Представим, что blockchain использует финансовая компания, которая раздает деньги под проценты. Записи о займах делаются в журнале, каждая надежно защищена алгоритмом на основе вычисления хэша, а сам журнал скопирован на миллионы устройств. Никаких вариантов откреститься от долга у заемщика не будет, ведь на стороне финансовой компании будет множество свидетельств — записей в журналах пользователей.

Другое применение технологии в финансовой сфере — осуществление денежных переводов. Сейчас для этого клиент контактирует с банком, и последний может одобрить либо же отклонить его транзакцию. При внедрении блокчейн никакие регулирующие институты не понадобятся — взаимодействие будет происходить между пользователями напрямую. Платежные сервисы, работающие по этой технологии, существуют и успешно работают.

Блокчейн можно применять не только в финансах, но и в иных областях. На его основе создаются юридические проекты, системы по защите авторских прав, анонимному онлайн-голосованию. Технологию начинают применять в энергетике, управлении данными, цифровой идентификации и некоторых других сферах.