Что такое блокчейн и как он работает: где применяется

Когда слышишь слово «блокчейн», в голове чаще всего всплывают биткоин и криптобиржи. Но технология, лежащая в основе первой криптовалюты, давно шагнула за пределы торговли монетами — её используют банки, логистические компании и государственные реестры. Разбираемся, как устроен блокчейн на самом деле и почему его иногда сравнивают по значимости с изобретением интернета.

Схема: как транзакция становится частью блокчейна

Кратко

• Блокчейн — это база данных, которая хранится не на одном сервере, а одновременно у множества независимых участников сети.
• Каждый новый блок данных математически связан с предыдущим через хеш — это делает подделку прошлых записей практически невозможной без контроля над большинством сети.
• Технология применяется не только в криптовалютах: смарт-контракты, отслеживание цепочек поставок, цифровые реестры прав и NFT — тоже блокчейн.
• В России оборот цифровых финансовых активов регулирует отдельный закон, а традиционные ценные бумаги по-прежнему централизованно учитывает Национальный расчётный депозитарий (НРД).

Что такое блокчейн простыми словами?

Блокчейн — это способ хранить данные в виде цепочки блоков, каждый из которых защищён криптографической связью с предыдущим, причём одновременно на множестве независимых компьютеров. Проще говоря, это распределённый и практически неизменяемый журнал записей, который не принадлежит ни одной компании или человеку. Название технологии дословно переводится как «цепочка блоков» — и это точное описание её устройства.

Как устроена цепочка блоков

Каждый блок содержит набор данных — например, список транзакций — и хеш, уникальный цифровой отпечаток, который однозначно связывает блок с предыдущим. Если кто-то попытается изменить данные задним числом, хеш блока изменится, а вместе с ним нарушится связь со всеми последующими блоками. Подделку становится видно почти мгновенно — достаточно сравнить цепочку с копией у любого другого участника сети.

1. 1Пользователь создаёт транзакцию
2. 2Узлы сети проверяют её по правилам протокола
3. 3Проверенные транзакции собираются в новый блок
4. 4Блок получает хеш и присоединяется к цепочке
5. 5Копия обновлённой цепочки расходится по всем узлам

Что защищает данные в блокчейне от подделки

В отличие от обычной базы данных, которая хранится на сервере одной компании, копия блокчейна одновременно находится на множестве независимых узлов по всему миру. Любое изменение должно быть подтверждено большинством участников по заранее заданным правилам консенсуса. Чтобы подделать данные, нужно не взломать один сервер, а одновременно получить контроль над большей частью всей сети — а это дорого и практически невыполнимо для крупных публичных блокчейнов.

Зачем нужна децентрализация

Главная идея децентрализации — убрать необходимость доверять единому посреднику: банку, платформе или государственному органу. Вместо этого доверие строится на математике и открытом коде, которые может проверить любой участник сети. Это особенно ценно там, где стороны сделки не знают и не доверяют друг другу напрямую — например, при трансграничных переводах или сделках с малознакомыми контрагентами.

Как узлы сети договариваются: proof-of-work и proof-of-stake

Чтобы все узлы признавали одну и ту же версию цепочки, используется механизм консенсуса — набор правил, определяющих, какой блок добавить следующим. В proof-of-work («доказательство работы») узлы соревнуются в решении вычислительной задачи, тратя электроэнергию и оборудование. В proof-of-stake («доказательство доли») право добавить блок зависит от количества монет, которые участник заблокировал в качестве залога, а не от вычислительной мощности.

Именно на proof-of-stake перешла сеть Ethereum, отказавшись от энергоёмкого майнинга в пользу механизма со стейкингом. Подробнее о том, чем эта сеть отличается от биткоина, — в материале «Что такое Ethereum и чем он отличается от биткоина».

Где применяется блокчейн, кроме криптовалют

• Смарт-контракты — программы, которые автоматически исполняют условия сделки без посредника; на них построена значительная часть приложений в сети Ethereum.
• Стейблкоины вроде USDT — токены, привязанные к курсу доллара, которые выпускаются и обращаются поверх нескольких блокчейн-сетей, а не в виде отдельной монеты со своим блокчейном.
• Отслеживание цепочек поставок — компании фиксируют в блокчейне этапы пути товара от производства до прилавка, чтобы подтвердить подлинность.
• Цифровые реестры прав, включая NFT — невзаимозаменяемые токены, которые удостоверяют право на конкретный цифровой или физический актив.
• Голосования и системы учёта, где важны прозрачность и невозможность задним числом изменить результат.

Пример USDT показывает, что не любая криптовалюта — это отдельный блокчейн: стейблкоин технически представляет собой токен, выпущенный поверх уже существующей сети, например как ERC-20-токен на Ethereum, и использует её инфраструктуру для переводов и подтверждения транзакций.

Чем публичный блокчейн отличается от приватного

Приватные и разрешённые (permissioned) блокчейны жертвуют частью децентрализации ради скорости, приватности данных и соответствия внутренним регламентам. Поэтому такие решения чаще используют компании и государственные структуры для внутреннего учёта, а не как замену криптовалютам.

Какие у блокчейна есть ограничения

У технологии есть и обратная сторона. Обработка транзакций в крупных публичных сетях зачастую медленнее и дороже, чем в централизованных системах — банковский процессинг справляется с гораздо большим потоком операций, чем большинство публичных блокчейнов. Кроме того, та же неизменность данных, которая защищает от подделок, мешает, если нужно исправить ошибочную операцию: откатить или отменить уже подтверждённую запись в публичной цепочке практически невозможно.

Как блокчейн регулируется в России

Оборот цифровых финансовых активов (ЦФА) в России регулирует федеральный закон, вступивший в силу в начале 2021 года; за соблюдением правил следит Банк России, который ведёт реестр операторов информационных систем и операторов обмена цифровых активов. Минфин участвует в разработке дальнейших норм регулирования рынка цифровых активов и цифровой валюты.

При этом традиционные ценные бумаги в России по-прежнему централизованно учитывает Национальный расчётный депозитарий (НРД), а торги проходят на Московской бирже (MOEX) — то есть классическая инфраструктура рынка ценных бумаг устроена принципиально иначе, чем распределённый реестр блокчейна. Если вас больше интересуют публичные компании, связанные с цифровыми технологиями, отслеживать их можно через скринер акций на long-short.ru.

Кто придумал блокчейн и когда он появился

Идея цепочки блоков старше биткоина. Ещё в 1991 году криптографы Стюарт Хабер и Скотт Сторнетта описали способ ставить на цифровые документы метки времени так, чтобы каждая новая запись криптографически ссылалась на предыдущую — подменить документ задним числом становилось невозможно. Не хватало только механизма, который позволил бы множеству незнакомых друг с другом участников договариваться без центрального арбитра.

Этот механизм появился 31 октября 2008 года, когда под псевдонимом Сатоси Накамото был опубликован документ «Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System». В нём цепочка блоков впервые соединилась с proof-of-work и денежным вознаграждением для тех, кто поддерживает сеть. 3 января 2009 года был добыт первый, генезисный блок биткоина — с него ведёт отсчёт работающий блокчейн. В 2015 году запустилась сеть Ethereum, которая добавила к распределённому реестру полноценные смарт-контракты, а вместе с ними — токены, DeFi и NFT.

1991

первая работа о цепочке записей с метками времени

2008

опубликован white paper биткоина

2009

добыт генезис-блок сети биткоина

2015

запуск Ethereum со смарт-контрактами

2021

в России вступил в силу закон о ЦФА

Ключевые даты в истории блокчейна

То есть блокчейн — не изобретение одного человека и не «технология криптовалют»: это сборка из криптографии, распределённых систем и экономических стимулов, причём каждая часть существовала и раньше. Как эта конструкция выглядит на конкретных примерах, разбирается в материале «Что такое блокчейн: простыми словами на примерах».

Как посмотреть транзакцию в блокчейне самому

Проверить запись в публичном блокчейне может любой человек и без особых прав: для этого существуют обозреватели блоков (block explorer) — сайты, которые показывают содержимое цепочки в читаемом виде. Достаточно вставить в поиск хеш транзакции или адрес кошелька, и откроется её карточка. Это самый простой способ убедиться, что перевод действительно ушёл в сеть, а не «завис» на стороне сервиса.

• Что видно всем: хеш транзакции, адреса отправителя и получателя, сумма, комиссия сети, номер блока и время его добавления.
• Число подтверждений — сколько блоков добавлено поверх вашего. Именно поэтому биржи зачисляют перевод не мгновенно, а после нескольких подтверждений: чем их больше, тем труднее отменить запись.
• Статус «в ожидании» (pending) означает, что транзакция создана, но ещё не попала в блок — часто из-за слишком низкой комиссии.
• Чего в блокчейне нет: имён, паспортных данных и номеров телефонов. Адрес — это псевдоним, а не анонимность: связать его с конкретным человеком можно по внешним данным.

Размер комиссии зависит от сети и её загрузки — как он считается, подробно разобрано в материале «Что такое комиссия за газ в блокчейне». А на том, что все записи публичны, построена целая дисциплина — ончейн-анализ: по открытым данным цепочки аналитики отслеживают крупные переводы и активность сети.

Блокчейн и биткоин — это одно и то же?

Нет, это не одно и то же: биткоин — это криптовалюта, а блокчейн — технология, на которой она построена. Блокчейн можно использовать и без криптовалют вовсе, например для внутреннего учёта в компании или отслеживания цепочек поставок.

Можно ли взломать блокчейн?

В теории — да, но для крупных публичных сетей это крайне дорого и практически неосуществимо, поскольку атакующему нужно получить контроль над большей частью вычислительной мощности или застейканных монет всей сети одновременно. На практике чаще происходят взломы не самого блокчейна, а отдельных сервисов вокруг него — бирж, кошельков и приложений, поэтому именно им стоит уделять основное внимание с точки зрения безопасности.

Нужно ли разбираться в блокчейне, чтобы инвестировать в криптовалюту?

Глубоко разбираться в технической стороне блокчейна необязательно, но полезно понимать базовые принципы — что стоит за словами «децентрализация», «стейблкоин» или «смарт-контракт», — чтобы трезво оценивать риски конкретного актива. Прежде чем вкладывать средства в любой актив, полезно также прикинуть долгосрочную доходность разных сценариев, например с помощью калькулятора сложного процента.

Что делать дальше

Если тема блокчейна и цифровых активов интересна не только с технической, но и с инвестиционной стороны, вот с чего можно начать:

• Изучите базовые термины — консенсус, смарт-контракт, стейблкоин — прежде чем оценивать конкретные проекты.
• Добавьте интересующие вас акции технологических и финтех-компаний в список наблюдения, чтобы не терять их из виду.
• Используйте скринер акций, чтобы находить публичные компании, связанные с блокчейн-технологиями и цифровой инфраструктурой.
• Не полагайтесь только на техническую сторону вопроса — оценивайте и регуляторные риски, особенно если речь о криптоактивах.

Материал носит информационный характер и не является индивидуальной инвестиционной рекомендацией.

Подробнее о том, как устроена самая известная блокчейн-сеть, читайте в материале «Что такое биткоин простыми словами», а обзор технологического сектора — в разделе «Технологии».