Що таке блокчейн і де у 2023 році застосовується ця технологія
Криптовалютний ринок схожий на традиційні фінансові ринки — біржі, кредити, депозити, перекази, але це тільки зовнішня схожість. В основі криптовалют, пов’язаних із ними сервісів та активів лежать інші технології, і найважливіша з них — блокчейн. Саме з розуміння блокчейну, як технічної основи криптовалют починається розуміння всього ринку, тож сьогодні розберемо, що таке блокчейн, як він працює та які в нього перспективи розвитку.
Поняття блокчейн для новачків
Блокчейн (blockchain) — це розподілена база даних, яка містить інформацію про всі транзакції, проведені учасниками системи. Уперше технологію блокчейн було реалізовано в платіжній мережі Bitcoin.
Основна відмінність блокчейна від інших технологій розподіленого зберігання даних зашифрована в його назві: block — блок, і chain — ланцюг. Із цих елементів складається архітектура бази:
- Блок — це “пакет” інформації. Для криптовалютних блокчейнів такою інформацією є дані про транзакції. Усі інформації блоку перетворюються на рядок коду, який містить інформацію про попередній блок.
- Ланцюг — це послідовність цих самих блоків. Кожен наступний блок пов’язаний із попереднім. Слідуючи від блоку до блоку можна переглянути всі транзакції, тобто буквально відстежити кому користувач переказав актив, і хто цей актив переказав йому.
Уся ця послідовність блоків зберігається в розподіленій мережі. Це означає, що замість єдиного сервера існує мережа з декількох вузлів (нод), і кожен із цих вузлів зберігає копію бази даних.
Усі копії постійно синхронізуються, тому навіть якщо хакер отримає доступ до одного вузла і внесе зміни до бази даних, то під час наступної синхронізації ці зміни буде відхилено, оскільки вони не відповідають інформації в інших копіях.
Говорячи про блокчейн, ми насамперед думаємо про криптовалюти, але цю технологію використовують багато приватних компаній для побудови корпоративних рішень. Наприклад, JPMorgan запустив свій блокчейн і навіть проводив у ньому транзакції. Тому блокчейни ділять на:
- Публічні — це і є блокчейни криптовалют. Публічні блокчейни децентралізовані, вони не мають єдиного центру управління та ухвалення рішень, а всі вузли, з яких вони складаються, є одноранговими — рівними.
Така мережа працює за заздалегідь запрограмованим алгоритмом і будь-хто охочий може стати її частиною, встановивши застосунок-ноду і завантаживши копію бази даних на свій пристрій. Дані в публічному блокчейні видно всім охочим. Ось тут можна подивитися транзакції в мережі Ethereum.
- Приватні — це блокчейни, які використовуються приватними компаніями або групами компаній. Такий блокчейн централізований і тільки власник вирішує, хто може стати вузлом, додавати, зберігати і переглядати дані. Приблизно за таким принципом працюють CBDC – цифрові валюти, які випускають Центральні банки.
Оскільки нас цікавлять публічні блокчейни, то вся інформація нижче стосуватиметься саме їх. Приватні мережі працюють за правилами, встановленими власником і можуть відрізнятися від того, що прийнято називати блокчейном на криптовалютному ринку.
Як працює блокчейн
Ми вже знаємо деякі особливості архітектури блокчейна, тобто розуміємо, як виглядає база даних. Але як вона формується? Розберемо алгоритм запису транзакції в блокчейн, на прикладі мережі Bitcoin:
- Користувач ініціює транзакцію — відправляє певну кількість BTC через свій гаманець іншому користувачеві.
- Дані про те, хто, кому і скільки відправив, потрапляють у мем-пул блокчейна. Мем-пул — це буфер, де зберігаються транзакції, які очікують підтвердження
- Коли транзакція “дочекалася” своєї черги, її надсилають майнери — спеціальні ноди, які мають право перевіряти інформацію, що додають у блокчейн
- Майнери перевіряють відповідність транзакції за правилами блокчейна, а потім хешують дані про неї. Хешування — це коли вся інформація перетворюється на один рядок коду з букв і цифр. Цей рядок формується з дотриманням набору правил, який називається алгоритмом хешування (для біткоїна це SHA-256)
- Хеш (рядок) транзакції відправляється в блок до інших транзакцій. ~ кожні 10 хвилин майнери перетворюють рядки всіх транзакцій блоку в один загальний рядок — хеш блоку
- Щойно хеш блоку знайдено, він записується в копію бази даних того майнера, який його створив. Під час наступної синхронізації інші копії додадуть цей блок до своїх локальних баз і транзакцію буде підтверджено.
Обчислення, які проводять майнери, вимагають потужного обладнання з високим енергоспоживанням і такий спосіб підтвердження транзакцій називається Proof-of-Work (доказ роботи).
Існує також альтернативний алгоритм перевірки транзакцій — Proof-of-Stake (доказ частки). У PoS-блокчейнах дані в базу додають не майнери, а валідатори. Їм не потрібно проводити складні обчислення, але, щоб отримати право перевіряти транзакції, вони повинні внести певну кількість криптовалюти як заставу.
Де використовується блокчейн
Блокчейн — це універсальна технологія, яка може замінити будь-яку з наявних баз даних, але наведені вище особливості структури та принципи роботи роблять його ідеальним рішенням для:
- Платіжних операцій. Криптовалюти — це платіжні мережі, вони дають змогу користувачам безпечно переказувати один одному цифрові активи, а їхнє обслуговування коштує дешевше, ніж банківських систем переказів на кшталт SWIFT.
- Смарт-контрактів. Такі мережі як Ethereum дають змогу не просто записувати дані про транзакції, а створюють віртуальне середовище для виконання складних автоматичних алгоритмів — смарт-контрактів.
Смарт-контракт включає послідовність дій і працює за принципом “якщо, то”. Якщо користувач переведе на такий-то гаманець 1 ETH, то йому треба видати таку-то суму USDT (так працюють смарт-контракти платформ децентралізованого кредитування). На смарт-контрактах засновані всі DeFi-майданчики.
- Публічних реєстрів. Деякі країни тестують блокчейн як основу для ведення загальнодоступних земельних реєстрів, реєстрів прав на нерухоме майно та інших відкритих баз даних
- Підтвердження прав власності та авторських прав. З появою невзаємозамінних токенів (NFT), користувачі отримали можливість внести в блокчейн цифрові предмети мистецтва, колекційні предмети та інші унікальні цифрові активи разом з інформацією про творця і власника. Ці дані не можна підробити або змінити, тому вони значно ефективніші та безпечніші за наявні системи патентів і реєстрів.
Сфера застосування блокчейна може включати різні продукти, які вимагають налагоджених систем передачі цифрових активів, прозорих і публічних даних або децентралізованої інфраструктури. Один з останніх прикладів — GameFi: ігри, які створюються у вигляді dApps (децентралізованих додатків) і використовують в ігровому процесі токени та NFT.
Як записати на блокчейн зовнішні дані
З криптовалютою все порівняно просто — платіжна мережа оперує даними, які в ній заздалегідь закладені та запрограмовані. Але, що робити, коли потрібно взаємодіяти з інформацією із зовнішнього світу? Блокчейн — це закрита мережа, вона не може зчитувати дані з інтернет-серверів або інших джерел. Цю проблему вирішують Оракули.
Оракули — це спеціальні ноди, які отримують інформацію про зовнішній світ, перетворюють її на доступну для блокчейна форму і передають смарт-контракту. Найвідомішою мережею Оракулів є ChainLink.
Навіщо це взагалі потрібно?
- Візьмемо як приклад один із популярних DeFi-сервісів — платформу кредитування. На ній користувачі можуть взяти кредит під заставу криптовалюти.
- Тепер уявімо, що користувач хоче позичити USDT під заставу ETH. Сервіс повинен дотримуватися певного коефіцієнта забезпечення, тобто сума кредиту безпосередньо залежить від суми застави. Як майданчику дізнатися, який курс USDT до ETH?
- Для цього він звертається до Оракула, який збирає дані з кількох спотових бірж і передає їх на смарт-контракт кредитора.
- На основі цього курсу платформа вираховує, скільки може видати USDT в обмін на наданий ETH.
З проблемою додавання зовнішньої інформації стикаються тільки публічні блокчейни, оскільки вони не можуть вносити зміни в мережу довільно. Приватні блокчейни можуть змінювати на свій розсуд формат і зміст внесеної інформації.
А чи такий безпечний блокчейн
Самі по собі блокчейни стійкі до злому і втручань ззовні. Це зумовлено як архітектурою самої бази даних, так і надійними алгоритмами консенсусу, які не дають змоги змінити інформацію несанкціоновано. Однак публічні блокчейни потенційно вразливі до деяких типів атак:
- Атака 51% — коли зловмисник захоплює 51+% потужності мережі, він може контролювати, яку інформацію вносять до блокчейну, і змінювати її на свій розсуд. Реалізувати атаку 51% у мережах на кшталт Bitcoin складно через кількість майнерів і їхню розосередженість, але чим менша мережа, тим більше вона вразлива перед атакою 51%.
Вважається, що PoW-мережі більш стійкі до цієї атаки, ніж PoS, оскільки кількість валідаторів в останніх на порядок нижча за кількість майнерів. Але досі в жодній PoS-мережі ця загроза не була реалізована.
- Атака Сівілли — щоб транзакція потрапила в блокчейн, вона повинна отримати підтвердження від декількох вузлів. У мережі Bitcoin транзакція не потрапляє в блок, поки не отримає хоча б 6 підтверджень. Ноди, яким розсилають запити на підтвердження, обирають випадково, але якщо загальна кількість нод невелика, існує ймовірність, що зловмисник може контролювати всі вузли, яким прийшов запит на підтвердження, та включити в блок транзакцію, що порушує правила.
Атаку Сівілли легше реалізувати в мережах із невеликою кількістю вузлів, тому PoW-блокчейни вважаються безпечнішими і в цьому плані. Але, знову ж таки, у жодній великій мережі ще не було успішно проведено атаку Сивілли.
- Квантові комп’ютери — квантові комп’ютери можуть стати потенційною загрозою для криптовалют. Їхня висока обчислювальна потужність у теорії дає змогу підібрати приватні ключі до гаманців користувачів, що наявні комп’ютери не можуть зробити технічно. Але поки квантових комп’ютерів немає в широкому доступі — це тільки гіпотетична загроза.
Насправді, блокчейн — це найбезпечніша частина криптовалютного ринку. На рівні користувача небезпеки з’являються під час взаємодії з “посередниками”: хакер може зламати сервер провайдера гаманця, біржа може заблокувати рахунок, користувач може дати доступ до шкідливого смарт-контракту, але це все не має стосунку до безпеки самого блокчейна.
Усі зломи в криптовалюті відбуваються на рівні користувача, чи то окремий гаманець, чи то цілий DeFi-майданчик, але не на рівні блокчейна.
Перспективи розвитку блокчейна
Блокчейн — фундамент і базова інфраструктура для більшості Web 3 проєктів, тобто для інтернет-ресурсів, додатків і цифрових продуктів наступного покоління. Технологія блокчейн дає змогу реалізувати основні цінності Web 3:
- децентралізованість;
- рівноправність усіх учасників;
- стійкість до цензури.
Тож у найближчій перспективі саме Web 3 революція може стати локомотивом розвитку та поширення блокчейну. Однак для масового прийняття блокчейн-мереж належить вирішити низку проблем:
- Відсутність стандартизації — досі не існує єдиних стандартів для токенів, протоколів хешування та алгоритмів передачі інформації. На ринку величезна кількість блокчейнів і кожен з них підходить до вирішення технічних питань по-своєму, що фрагментує всю галузь, а без єдиних стандартів блокчейн не стане “новим інтернетом”.
- Складність на рівні користувача — для використання блокчейнів і dApp користувачам потрібно створювати гаманці зі складними адресами, запам’ятовувати seed-фрази і підтверджувати кожну свою дію транзакцією. Досвідченим криптанам це не здається складним, але це набагато складніше, ніж використовувати Facebook або PayPal.
- Низька пропускна здатність і масштабованість мереж — блокчейни, що набули масового поширення, мають обмежену пропускну здатність: Ethereum навіть на PoS обробляє до 15 транзакцій за секунду. А нові рішення, все ще недостатньо надійні (Solana) або перебувають на стадії розробки (Aptos).
- Брак регулювання і низька безпека продуктів — DeFi-майданчики зламують, CeFi-компанії стають банкрутами. За відсутності регулювання інвестори залишаються беззахисними, що відштовхує багатьох користувачів.
Через споживання великої кількості енергії обладнанням для майнінгу, “зелені” виступають проти Proof-of-Work блокчейнів, що теж впливає на масове прийняття технології. Але, з урахуванням загального тренду відмови від PoW на користь PoS, більшість мереж можна назвати еко-френдлі.
Хороша новина в тому, що регулятори і розробники шукають рішення перерахованих вище проблем, тому в найближчі роки, найімовірніше, ми побачимо розширення сфери використання блокчейнів і трансформацію криптовалютного ринку. Інтерфейси стануть простішими і зручнішими, блокчейни швидшими та дешевшими, а інвестиції та використання криптовалют безпечнішими.
Буде корисно новачкові
