Блокчейн — распределённый реестр¶

Блокчейн (от англ. block chain — «цепочка блоков») — распределённый реестр (distributed ledger), в котором данные структурируются в последовательность связанных криптографическими хешами блоков, а запись ведётся множеством независимых участников сети без единого центра управления. Каждый новый блок содержит хеш предыдущего блока, что делает цепочку неизменяемой: попытка изменить данные старого блока требует пересчёта всех последующих хешей и, как правило, большинства вычислительной мощности сети. Блокчейн лежит в основе криптовалют (прежде всего биткойна), но применяется и в других областях — от логистики до государственных реестров.

¶История

Идея криптографически связанных блоков была описана в 1982 году в диссертации Стюарта Хабера и У. Скотта Сторнетты, посвящённой защите документов от подделки. В 1991 году они опубликовали метод хеширования цепочки документов с метками времени. В 1997 году Адам Бэк предложил протокол Hashcash, использовавшийся для ограничения спама и позже ставший основой механизма доказательства работы в биткойне.

В октябре 2008 года под псевдонимом Сатоши Накамото была опубликована статья «Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System», в которой впервые описано применение блокчейна для децентрализованной криптовалюты. 3 января 2009 года Накамото сгенерировал генезис-блок биткойна. В 2013 году Виталик Бутерин опубликовал белую бумагу Ethereum — платформы для смарт-контрактов, расширившей применение блокчейна за пределы криптовалют.

¶Устройство

Блокчейн состоит из узлов (нод), которые хранят полную или частичную копию реестра и обмениваются сообщениями по одноранговому протоколу. Каждый блок содержит:

• заголовок с хешем предыдущего блока, меткой времени и случайным числом (nonce);
• список транзакций, сведённых в дерево Меркла;
• собственный хеш, вычисляемый из содержимого блока.

Запись нового блока происходит по согласованному правилу. В системах с доказательством работы (Proof of Work) узел должен решить криптографическую задачу, подобрав nonce так, чтобы хеш блока удовлетворял заданному уровню сложности. В системах с доказательством ставки (Proof of Stake) право записать блок определяется размером залога участника. Альтернативные механизмы консенсуса включают делегированное доказательство ставки, доказательство авторитета и византийскую отказоустойчивость.

¶Классификация

По уровню доступа блокчейны делятся на:

• Публичные — открытые для чтения и записи, полностью децентрализованные (например, Bitcoin, Ethereum);
• Приватные — управляемые одной организацией, доступ к участию ограничен;
• Консорциумные — управляемые группой организаций (пример — Hyperledger Fabric);
• Гибридные — сочетающие элементы публичных и приватных сетей.

По назначению выделяют платформы для криптовалют, платформы смарт-контрактов и корпоративные реестры для конкретных отраслей.

¶Применение

Помимо криптовалют, блокчейн используется в финансовой сфере для расчётов и клиринга, в цепочках поставок для отслеживания происхождения товаров, в здравоохранении для хранения медицинских записей, в государственном управлении — например, для регистрации недвижимости (в России пилотные проекты внедряются в Росреестре и на уровне отдельных регионов). В России действует национальный блокчейн-проект «Цифровой рубль», пилот которого запущен Центральным банком в 2023 году. Крупнейшие российские разработчики блокчейн-платформ — «Яндекс», «Сбер» (проект «Депозитарий» на базе Hyperledger) и «Ростелеком».

¶Критика и ограничения

К основным недостаткам блокчейна относят высокое энергопотребление при доказательстве работы (сеть биткойна потребляет десятки ТВт·ч в год), ограниченную пропускную способность (биткойн обрабатывает около 7 транзакций в секунду против тысяч у Visa), стоимость хранения полной копии реестра и проблему «блокчейн-транзакций необратимы» — ошибочную отправку средств невозможно отменить. Критики также указывают на разрыв между обещаниями децентрализации и фактической концентрацией майнинга и холдингов у ограниченного числа участников.

¶Интересные факты

• Первый блок биткойна (генезис-блок) содержит строку «The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks» — заголовок газеты The Times от 3 января 2009 года.
• Статья Сатоши Накамото о биткойне на 2024 год остаётся анонимной; предположения о личности автора не подтверждены.
• В 2021 году Сальвадор стал первой страной, признавшей биткойн законным платёжным средством.

Источники:

• С. Хабер, У. С. Сторнетта. «How to time-stamp a digital document» (1991)
• Сатоши Накамото. «Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System» (2008)
• В. Бутерин. «Ethereum: A Next-Generation Smart Contract and Decentralized Application Platform» (2013)
• М. Кастор. «Blockchain: The Technology Behind Bitcoin» (MIT Technology Review)
• Документы Центрального банка Российской Федерации о пилоте «Цифрового рубля» (2023)