Глибоке розуміння блокчейну: від базових принципів до практичного застосування

Що таке блокчейн?

Багато людей відчувають незнайомство з блокчейном, але його основна концепція зовсім не складна. Уявіть собі книгу обліку, яку ведуть кілька людей спільно, а не банківська установа або окрема організація. Це і є найпростіше описання блокчейну.

Чому його називають «блокчейн»? Тому що кожна транзакція записується у блок, подібно до сторінки в книзі обліку. Коли сторінка заповнюється, утворюється цілісний блок, а багато таких блоків, з’єднаних у часі за допомогою криптографічних алгоритмів, утворюють незламний ланцюг — блокчейн.

Найважливішою характеристикою є децентралізація. Традиційний облік ведеться однією організацією, а блокчейн-облік — спільно людьми (названими «майнерами» або «нодами»), які мають відповідні інструменти. Це означає, що навіть якщо один з вузлів виходить з ладу або припиняє роботу, система може продовжувати функціонувати. Такий розподілений спосіб ведення обліку значно знижує ризик єдиної точки відмови.

Коротко: блокчейн — це розподілена система обліку, яку спільно захищають і підтверджують кілька сторін.

З чого складається блокчейн?

Кожен блокчейн складається з кількох взаємопов’язаних блоків. Розглянемо три основні компоненти одного блоку:

Дані (Data) — це основний вміст, який потрібно зафіксувати у блоці. У мережі Біткоїн дані містять інформацію про відправника, отримувача, суму переказу тощо.

Хеш-значення (Hash Value) — його можна порівняти з «відбитком пальця» блоку. Кожен блок має унікальне хеш-значення. Якщо будь-які дані в блоці змінюються, хеш-значення також змінюється, що дозволяє виявити будь-яке підроблення.

Хеш попереднього блоку — це ключ до зв’язку ланцюга. Починаючи з першого блоку (генезіс-блоку), кожен новий записує хеш попереднього. Якщо зловмисник спробує підробити будь-який проміжний блок, всі наступні втрачають валідність. Щоб запобігти цьому, у блокчейні застосовуються механізми консенсусу, наприклад, доказ роботи (PoW), що робить атаку надто дорогою і економічно невигідною, забезпечуючи цілісність системи.

Як працює блокчейн на практиці?

Розглянемо найпростіший сценарій — переказ. Припустимо, Віктор хоче переказати 1 біткоїн Олені.

Перший крок: ініціація транзакції

Віктор використовує гаманець, вводить адресу отримувача (Олена), адресу відправника (свій гаманець) і суму (1 BTC). Транзакція поширюється по всій мережі блокчейну і очікує обробки.

Другий крок: перевірка майнерами

Майнерські вузли перевіряють два ключові питання: чи дійсно у Віктора є 1 біткоїн? Чи ініціював транзак саме він (через цифровий підпис)? Після підтвердження транзакція потрапляє до черги на пакування.

Третій крок: формування блоку

За механізмом PoW майнери приблизно кожні 10 хвилин формують новий блок із кількох підтверджених транзакцій.

Четвертий крок: консенсус мережі

Новий блок поширюється по всіх вузлах мережі. Кожен перевіряє легальність транзакцій і правильність зв’язку хешів. Коли понад 51% вузлів погоджуються з валідністю блоку, він офіційно додається до ланцюга, і транзакція завершена.

Порада: успішне підтвердження транзакції майнерами дає їм нагороду (наприклад, у вигляді комісій за транзакції). Це і є процес «майнінгу».

Три основні типи блокчейнів

Блокчейни бувають різними за структурою. Залежно від рівня доступу та учасників, їх поділяють на три основні типи:

Кожен тип має свої переваги і недоліки, вибір залежить від конкретних потреб.

Основні переваги блокчейну

✓ Висока безпека

Транзакції у блокчейні захищені криптографією і після підтвердження не можуть бути змінені, вони зберігаються назавжди. Навіть адміністратор системи не може видалити запис.

✓ Повна відстежуваність

Кожна транзакція записується у незмінну базу даних, що дозволяє повністю відслідковувати рух коштів і історію кожної операції, що дуже корисно для аудиту та відповідності.

✓ Висока ефективність роботи

Розподілений облік швидко підтверджує транзакції і дозволяє здійснювати низькозатратні міжнародні платежі та розрахунки без посередників.

✓ Висока точність транзакцій

Усі операції у блокчейні підтверджуються кількома вузлами, що зменшує людські помилки. Крім того, кожен актив має незалежний запис історії, що ускладнює подвійне витрачання.

Обмеження блокчейну

✗ Втрата ключів — неможливо відновити

Якщо користувач втрачає приватний ключ, його віртуальні активи можуть назавжди зникнути без можливості відновлення.

✗ Витрати енергії і ресурсів

Публічні блокчейни з механізмом PoW (наприклад, Біткоїн) потребують великих обчислювальних потужностей і споживають багато електроенергії, що викликає екологічний тиск.

✗ Повільна досягнення консенсусу

Приватні і консорціумні блокчейни досягають згоди швидше, але це може уповільнювати оновлення систем і розробку нових функцій.

✗ Потенційне незаконне використання

Хоча блокчейн прозорий, його можуть використовувати для нелегальних цілей, тому регулювання ще потребує вдосконалення.

Реальні сфери застосування блокчейну

Блокчейн вже перейшов від теорії до практики і демонструє потенціал трансформації у багатьох галузях.

Криптовалюти та випуск активів

Найпоширеніше застосування — криптовалюти. Біткоїн і Ethereum — цифрові активи, побудовані на основі блокчейну. Також компанії починають випускати облігації і цінні папери у блокчейні. Наприклад, у червні 2023 року China Bank International випустила структуровані цінні папери на Ethereum на суму понад 30 мільйонів доларів, що демонструє практичну цінність блокчейну у фінансових інструментах.

Відстеження ланцюгів постачання

Товари проходять через багато етапів від виробництва до споживача. Традиційно це може призводити до втрати інформації і труднощів із прослідковуванням. Блокчейн дозволяє фіксувати деталі кожного етапу. Платформа Food Trust від IBM використовує блокчейн для моніторингу всього ланцюга постачання продуктів. Тайванський бренд чаю «Wang De Chuan» записує у блокчейн інформацію про місце походження і технології виробництва, а споживачі можуть сканувати QR-код і переглядати повну історію.

Управління інтелектуальною власністю та мистецтвом

Традиційні процеси передачі прав і їх підтвердження складні і схильні до помилок. З появою NFT (незамінних токенів) ситуація змінилася. NFT поєднує унікальні цифрові активи з блокчейном, забезпечуючи точне управління правами на мистецтво, музику тощо. Наприклад, NFT-проект «Phanta Bear» від Джей Чоу дозволяє фанатам купувати NFT, що підтримують артиста і дають доступ до ексклюзивного контенту.

Управління медичними даними

У медицині блокчейн використовується для безпечного зберігання медичних карток пацієнтів. Пацієнти можуть контролювати, хто має доступ до їхніх даних. У Естонії вся система охорони здоров’я побудована на блокчейні, лікарі отримують дозвіл на доступ до записів, що запобігає підробкам. У Тайвані МОЗ досліджує можливість безпечного обміну медичними картками між лікарнями через блокчейн, щоб пацієнти не носили паперові звіти при зміні лікарів.

Децентралізовані фінанси (DeFi)

Блокчейн глибоко інтегрований із фінансовими послугами, породжуючи децентралізовані фінанси. Користувачі можуть позичати, торгувати, ставити активи у заставу на DeFi-платформах без довіри до традиційних фінансових інститутів.

Як інвестувати у блокчейн?

Сам по собі блокчейн — це технологія, і безпосередньо інвестувати у неї неможливо. Але можна вкладати у відповідні продукти або компанії, що її розробляють.

Спотова торгівля — початковий крок

Подібно до торгівлі акціями, купуєте за низькою ціною і продаєте за високою, отримуючи різницю. Наприклад, купити 1 біткоїн за 30 000 доларів і продати за 50 000 — отримати 20 000 доларів прибутку. Віртуальні активи можна зберігати у гаманці або передавати іншим.

Майнинг — підходить для професійних інвесторів

Безпосередньо брати участь у процесі майнінгу, розв’язуючи складні криптографічні задачі для отримання нагороди. Це вимагає великих вкладень у обладнання і електроенергію.

Контракти на різницю (CFD) — ефективно і гнучко

Фінансовий дериватив, що дозволяє торгувати ціновими коливаннями активів без їхнього фактичного володіння. Можна використовувати кредитне плече для збільшення прибутку, але воно також збільшує ризик збитків.

Зверніть увагу: перед будь-якими інвестиціями у блокчейн рекомендується ретельно вивчити тему, зрозуміти ризики і обирати ліцензовані платформи для торгівлі.