Термин блокчейн относится не к одному объекту, а к совокупности разнородных технологий, которые имеют некоторые общие характеристики.
Фактически, блокчейны сами по себе являются подклассом более крупной категории распределенных систем, определенной как технология распределенного реестра.
Базовая анатомия блокчейна - это, по сути, структура данных, известная как связанный список, но с несколькими важными настройками, обеспечивающими неизменность и децентрализацию.
Связанный список - это линейный набор элементов, каждый из которых указывает на следующий. Связь между его элементами достигается с помощью типа данных с именем указатель, который является ссылкой на ячейку памяти объекта.
Что такое блокчейн?
Блокчейн - это список с обратной связью, элементы которого можно рассматривать как блоки. Каждый из его блоков ссылается на свой предыдущий блок через хеш-указатель до блока генезиса, который является первым блоком в наборе элементов, составляющих цепочку блоков.
Хеш - это результат криптографической хеш-функции, которая принимает входные данные любого размера и возвращает выходные данные фиксированной длины. Такая функция имеет три основных свойства: она детерминирована - один и тот же ввод всегда будет давать один и тот же вывод - она устойчива к предварительному изображению - возвращенный вывод не раскрывает никакой информации о вводе - и, наконец, он устойчив к столкновениям. - маловероятно, что два разных входа вернут один и тот же результат-.
Понимание этих криптографических свойств - это не просто крайняя формальность, но очень важно иметь твердое представление о том, как гениальная конструкция блокчейна может произвести революцию в целых отраслях финансового ландшафта в мире, который все больше становится управляемым данными. день.
Это смесь структуры связанного списка и криптографии, которая вызывает в воображении одно из фундаментальных свойств блокчейна: неизменность.
Поскольку хэш каждого блока вычисляется из его собственных данных, а данные каждого блока содержат хеш данных предыдущего блока, если злоумышленник попытается изменить данные, содержащиеся в одном из блоков, это изменит всю цепочку хешей. . Одно из свойств хеш-функции делает так, что даже малейшее изменение во входных данных функции детерминированно возвращает совершенно другой результат. В нашем примере злоумышленник после изменения данных внутри целевого блока и его текущего хэша блока должен впоследствии повторно вычислить хэши всех последовательных элементов, начиная с целевого блока. Поскольку процесс генерации действительного хэша, который соответствует критериям конкретного протокола блокчейна, требует больших вычислительных затрат, воссоздание согласованной цепочки блоков непосильно даже для самых хитрых злоумышленников. Критерии, определяющие сложность вычисления хэша блока, строго зависят от конкретного консенсусного протокола реализации блокчейна и могут довольно широко варьироваться: общедоступные блокчейны, которые представляют собой открытые сети анонимных или псевдонимных субъектов, имеют более требовательные к вычислениям критерии, которые в паре с экономическими стимулами, сделайте их разработанными для обеспечения неизменности даже против самых хорошо финансируемых моделей угроз. С другой стороны, частные и консорциумные блокчейны, которые состоят из сетей с ограниченным доступом с идентифицируемыми пользователями, имеют менее сложные критерии генерации блоков, поскольку они должны сталкиваться с менее опасным спектром моделей угроз.
Несмотря на различия в реализации, все блокчейны по сути представляют собой одну и ту же структуру данных: одноранговый список с обратной связью на основе одноранговых криптографических отпечатков пальцев, который представляет собой реестр записей. В отличие от традиционных связанных списков, где можно удалять элементы, цепочка блоков представляет собой структуру данных только для добавления, что делает ее защищенной от несанкционированного доступа и неизменной.
Блокчейны и распределенные реестры
Технические основы структуры данных в основе блокчейна также определяют его как очень специфический тип распределенного реестра. Распределенные реестры обладают теми же основными характеристиками, что и блокчейн, - неизменяемость, устойчивость к цензуре, полная контролируемость и децентрализованное хранилище, - но могут значительно отличаться по реализации структур данных. Другие структуры данных, которые используются для моделирования реализации различных типов распределенных регистров, включают деревья и графы.
Общедоступные, консорциумные и частные блокчейны: степени децентрализации
В экосистеме блокчейнов одним из основных критериев для различения различных типов блокчейнов и определения таксономии является степень их децентрализации.
Их реализации могут быть разделены на публичные и частные, и каждое из этих разделений может быть либо без разрешения, либо с разрешением. Это позволяет создавать архитектуры, уровень децентрализации которых не является двоичным, а находится в диапазоне от распределенного до полностью децентрализованного.
Понятия публичный и частный относятся к открытости сети, в то время как концепции без разрешений и с разрешениями относятся к уровню привилегий пользователя. Модульное сочетание этих функций, особенно общедоступных на сетевой стороне и разрешенных с точки зрения привилегий пользователей, определяет категорию блокчейнов консорциума.
Общедоступные блокчейны
В общедоступных блокчейнах, которые в основном известны рынком криптовалют, любой может присоединиться, читать сеть и выполнять транзакции. Ранее мы упоминали процесс генерации блока на основе хэш-функции: такой процесс широко известен как протокол консенсуса. Блокчейны без разрешений позволяют любому, кто соответствует критериям, определенным в протоколе консенсуса, присоединиться к пулу валидаторов, который представляет собой набор пользователей, которые добавляют новые блоки данных в цепочку блоков и обновляют ее глобальное состояние. Общедоступные блокчейны без разрешения представляют собой наиболее децентрализованную реализацию и, как таковые, а также из-за их большей части анонимности, подвергаются наибольшей атаке. Чтобы противостоять этому, их протокол консенсуса соединен с механизмом предотвращения сибиллы с помощью набора экономических стимулов для поощрения честного поведения - атака Сивиллы - это злонамеренный способ обойти распределенные сети путем подделки большого количества поддельных идентификаторов.
Блокчейны консорциума
Эти накладные расходы в протоколе консенсуса делают общедоступные системы без разрешения довольно медленными, поскольку они снижают пропускную способность транзакций, то есть скорость, с которой новые блоки добавляются в цепочку. В более общем плане существует компромисс между децентрализацией и масштабируемостью.
Однако не все общедоступные блокчейны не требуют разрешения: некоторые из них позволяют только предварительно выбранному пулу участников частично или полностью контролировать процесс консенсуса. Это увеличивает масштабируемость структуры блокчейна за счет децентрализации ее сети. Эти системы определены как разрешенные, а общедоступные разрешенные блокчейны также называются блокчейнами консорциума.
Частные блокчейны
На другом конце спектра децентрализации у нас теперь есть частные блокчейны. Они тоже могут быть как без разрешения, так и без разрешения, хотя последнее встречается чаще. Их сети не могут быть присоединены без разрешения, и, в зависимости от реализации, их состояние не может быть прочитано лицами, не являющимися участниками. Их архитектура более модульная и разработана с более детальной системой разрешений, чем публичные блокчейны. Кроме того, за счет децентрализации они достигают большей масштабируемости и конфиденциальности. Все эти функции делают их более настраиваемыми в соответствии с требованиями предприятия и нормативно-правовой базой.
Фактически, как уже говорилось в нашей предыдущей статье, этот подход оказался пока излюбленным для государственных учреждений и корпораций. В целом закрытые системы репутации, в которых личности участников известны, требуют менее строгой структуры стимулов, чем анонимные сети. Тем не менее, они по-прежнему требуют криптографической проверки своих данных и проверки и противовесов между их конкурирующими сторонами, и именно здесь в игру вступают частные цепочки блоков.
Блокчейны как децентрализованные компьютеры: полнота по Тьюрингу
Вторая отличительная черта для категоризации блокчейнов - это полнота по Тьюрингу. Как мы увидим, полнота по Тьюрингу также является фундаментальным свойством языка программирования, который они поддерживают для разработки приложений на их основе.
Если, с одной стороны, блокчейн можно рассматривать как защищенную от несанкционированного доступа технологию хранения записей, с другой стороны, это также мировой компьютер, вычисления которого выполняются многими узлами по всему миру. Эти вычисления выполняются децентрализованно с помощью языка сценариев, поддерживаемого конкретной реализацией блокчейна. Полнота по Тьюрингу - это своего рода мера вычислительных возможностей и выразительности данного языка. Выразительный язык программирования способен представить через свои синтаксические конструкции широкий спектр идей и концепций. Когда язык является полным по Тьюрингу, он поддерживает итерационные конструкции, такие как циклы for, которые еще больше расширяют диапазон вычислений, которые он может представлять.
Полные по Тьюрингу блокчейны позволяют разрабатывать смарт-контракты - программы, работающие в распределенном реестре, - которые достаточно выразительны, чтобы воспроизводить сложные финансовые функции, позволяя создавать на их основе целую новую экономическую экосистему.
Здесь, в BrikkApp, мы работаем как над онлайн-агрегатором инвестиций в недвижимость, чтобы повысить прозрачность рынка недвижимости и дать инвесторам возможность принимать более обоснованные решения, так и над запланированной интеграцией блокчейна. для токенизации инвестиций в недвижимость.
В следующей статье мы подробнее рассмотрим общедоступные и частные блокчейны, сравнив Ethereum и проект Hyperledger. Следите за нашим средним аккаунтом, чтобы быть в курсе следующих публикаций!
