Урок за блокчейн: Учете с примери

Какво е Blockchain?

Blockchain е верига от блокове, съдържаща информация. Техниката е предназначена да маркира цифрови документи с дата и час, така че никой да не може да ги датира със задна дата или да ги манипулира. Блокчейн технологията решава проблема с двойния запис, без да разчита на централен сървър, поради което е в основата на голяма част от съвременната дигитална икономика.

- blockchain използва се за сигурно прехвърляне на вещи като пари, имущество и др.tracts, без да е необходим посредник от трета страна, като например банка или правителствена агенция. След като данните бъдат записани в блокчейн, става изключително трудно да се променят.

Блокчейн е софтуерен протокол, подобен на начина, по който работи SMTP за имейл. Блокчейн мрежите обаче не могат да работят без интернет и понякога се наричат ​​метатехнология, защото влияят на други технологии. Пълният стек включва база данни, софтуерно приложение, мрежа от свързани компютри и механизъм за консенсус.

Понякога терминът се отнася конкретно до Bitcoin Блокчейн или Ethereum Блокчейн, а понякога и към други виртуални валути, цифрови токени или корпоративни разпределени регистри. Във всеки случай основната идея е споделен, само добавящ се запис, който се репликира между много участници.

Какво НЕ Е Blockchain

Преди да се потопим по-дълбоко, е полезно да изясним няколко упорити погрешни схващания:

• Блокчейн не е Bitcoin, но това е технологията зад него Bitcoin.
• Bitcoin е цифровият токен, а блокчейнът е регистърът, който съхранява track от това кой притежава тези токени.
• Не можеш да имаш Bitcoin без блокчейн, но можете да имате блокчейн без Bitcoin.
• Блокчейнът не винаги е анонимен. Повечето публични вериги са псевдонимни, което означава, че адресите са видими, дори когато истинските самоличности не са.

Blockchain Archiтекстура

Сега нека изучим архитектурата на блокчейн, като я разделим на основните ѝ компоненти.

Какво е блок?

Блокчейнът е верига от блокове, които съдържат информация. Данните, съхранявани в един блок, зависят от вида на блокчейна.

Например, Bitcoin Блокът съдържа информация за подателя, получателя и броя на прехвърлените биткойни.

Bitcoin Блок

Първият блок във веригата се нарича Генезис блокВсеки нов блок е свързан с предишния блок, образувайки веригата.

Разбиране на SHA-256 хеша

Всеки блок има и хеш. Хешът може да се разбира като пръстов отпечатък, който е уникален за всеки блок. Той идентифицира блока и цялото му съдържание и винаги е уникален, точно както пръстовия отпечатък. След като блокът бъде създаден, всяка промяна вътре в блока ще доведе до промяна на хеша.

Какво е SHA-256 хеш

Следователно хешът е много полезен, когато искате да откриете промени. Ако пръстовият отпечатък на блок се промени, той вече не представлява същия блок.

Всеки блок съхранява:

1. Дата
2. Хашиш
3. Хеш на предишния блок

Разгледайте примера по-долу, където имаме верига от три блока. Първият блок няма предшественик, така че не съхранява хеш на предишен блок. Блок 2 съдържа хеша на блок 1, а блок 3 съдържа хеша на блок 2.

Всеки блок съдържа хеша на предишния блок. Това е техниката, която прави блокчейна толкова сигурен. Ето как работи.

Да предположим, че атакуващ променя данните във блок 2. Хешът на блок 2 също се променя. Но блок 3 все още съхранява стария хеш на блок 2, което прави блок 3 и всеки блок след него невалиден, защото хешовете на предишния блок вече не съвпадат.

Следователно, промяната на един единствен блок може бързо да направи невалиден всеки следващ блок.

Механизми за консенсус: Доказателство за работа и Доказателство за залог

Хешовете са отличен механизъм за предотвратяване на подправяне, но съвременните компютри могат да изчисляват стотици хиляди хешове в секунда. За минути, атакуващ може да подправи блок и след това да преизчисли всички хешове на другите блокове, за да направи веригата да изглежда отново валидна.

За да се спре това, блокчейните използват механизъм за консенсус. Двете най-разпространени семейства са Proof of Work и Proof of Stake.

Доказателство за работа (PoW) е изчислителна загадка, чието решаване изисква значителни усилия, но резултатът е бърз за проверка. В случай на Bitcoin, средно отнема около 10 минути, за да се изчисли необходимото доказателство за работа (proof of work), за да се добави нов блок към веригата. Ако хакер иска да промени блок 2, ще трябва да преработи доказателството за работа за този блок и всеки следващ блок.

Доказателство за залог (PoS) е по-новият подход, използван от Ethereum, Солана, Cardanoи повечето съвременни вериги от ниво 1. Валидаторите заключват или залагат местни токени, за да спечелят правото да предлагат и валидират блокове. Ethereum завършиха Сливането през септември 2022 г., заменяйки Proof of Work с Proof of Stake и намалявайки енергийния отпечатък на мрежата с приблизително 99.95 процента.

Независимо дали една верига използва PoW или PoS, комбинацията от хеширане и консенсус е това, което държи блокчейна сигурен.

Разпределена P2P мрежа

Блокчейните също така се защитават, като са разпределени. Вместо да използват централизирана единица за управление на веригата, блокчейните използват разпределена peer-to-peer мрежа, към която всеки може да се присъедини. Когато участник влезе в мрежата, той получава пълно копие на блокчейна и всеки компютър се нарича възел.

Когато потребител създаде нов блок, този блок се излъчва до всеки възел в мрежата. Всеки възел проверява блока, за да се увери, че не е бил променен. След проверката всеки възел добавя блока към собственото си копие на веригата.

Възлите в мрежата създават консенсусТе се споразумяват кои блокове са валидни и кои не. Възлите ще отхвърлят блокове, които изглеждат подправени.

За да се справи успешно с блокчейн, нападателят ще трябва:

1. Подправяйте всеки блок на веригата.
2. Преработете доказателството за работа или вземете отново необходимия дял от валидатора за всеки блок.
3. Поемете контрол над повече от 50 процента от peer-to-peer мрежата.

Тази комбинация е практически невъзможна в голяма публична верига, поради което блокчейните се считат за толкова сигурни.

Как работи блокчейн технологията?

Процес на транзакция в блокчейн

Типичната блокчейн транзакция следва четири стъпки на високо ниво.

Стъпка 1) Потребител заявява транзакция. Транзакцията може да включва криптовалута, смарт конtracтс, записи или друга информация.

Стъпка 2) Заявената транзакция се излъчва към peer-to-peer мрежа от възли.

Стъпка 3) Мрежата от възли валидира транзакцията и статуса на потребителя, използвайки известни консенсусни алгоритми, като например Proof of Work или Proof of Stake.

Стъпка 4) След валидиране, транзакцията се обединява с други в нов блок, който след това се добавя към съществуващата верига по начин, който е постоянен и непроменим.

Защо ни е нужен блокчейн?

Ето някои от най-важните причини, поради които блокчейн технологията е станала толкова популярна.

Устойчивост: Блокчейните използват репликирана архитектура. Веригата продължава да работи, дори когато много възли излязат офлайн или бъдат атакувани, защото повечето възли все още имат валидно копие.

Намаляване на времето: Във финансовата индустрия блокчейн технологията позволява по-бързо сетълмент на сделки, тъй като премахва дългия процес на проверка, сетълмент и клиринг. Един договорен регистър се споделя между всички заинтересовани страни.

Надеждност: Блокчейн технологията сертифицира и проверява самоличността на заинтересованите страни. Това премахва дублиращите се записи, намалява оперативните разходи и ускорява транзакциите.

Непроменяеми транзакции: Чрез регистриране на транзакциите в хронологичен ред, блокчейн технологията удостоверява непроменимостта на всички операции. След като блок бъде добавен към веригата, той не може да бъде премахнат или променен тихомълком.

Предотвратяване на измами: Споделената информация и мрежовият консенсус предотвратяват загуби, причинени от измами или злоупотреби. В индустриите, базирани на логистиката, блокчейн технологията функционира като система за наблюдение в реално време, която намалява разходите.

Сигурност: Атакуването на традиционна база данни означава сваляне на конкретна цел. С разпределени Ledger Технологията е такава, че всяка страна притежава копие на оригиналната верига, така че системата остава работеща, дори ако много възли се повредят.

Прозрачност: Промените в публичните блокчейни са видими за всички, което създава силна прозрачност и прави транзакциите одитируеми.

Сътрудничество: Блокчейн технологията позволява на страните да извършват директни транзакции помежду си, без да е необходимо посредничеството на трети страни.

децентрализация: Стандартните правила управляват как всеки възел обменя информация за блокчейна, така че всички транзакции се валидират и добавят в последователен ред.

Версии на блокчейн

Нека разгледаме основните епохи в развитието на блокчейн технологията.

Версии на блокчейн

Блокчейн 1.0: Валута

Внедряването на разпределените Ledger Технологията доведе до първото очевидно приложение, а именно криптовалутата. Тя позволи финансови транзакции, базирани на блокчейн технологията, предимно за валута и плащания. Bitcoin е най-яркият пример в този сегмент.

Блокчейн 2.0: Умна измамаtracts

Следващата вълна въведе интелигентни консумативиtracts, малки програми, които живеят в блокчейна. Те се изпълняват автоматично и проверяват предварително определени условия, като например улесняване, проверка или прилагане на споразумение. Умни конзолиtracЧесто заместват или поне автоматизират части от традиционните системи за комуникация.tracTS.

Блокчейн 3.0: DApps

DApp е съкращение от децентрализирано приложение. Бекенд логиката на DApp работи в децентрализирана peer-to-peer мрежа. DApp може да има фронтенд, написан на всеки стандартен език, който извиква неговия блокчейн-базиран бекенд, подобен по концепция на традиционно уеб или мобилно приложение.

Блокчейн 4.0: Интеграция на предприятия и изкуствен интелект

Най-новата вълна се фокусира върху мащабируемост на корпоративно ниво, оперативна съвместимост между веригите и интеграция с изкуствен интелект. Примерите включват токенизирани активи от реалния свят, Layer 2 rollup-ове на... Ethereum, цифрови валути на централните банки и използване на блокчейни за записване на проверим произход на данни за обучение на ИИ и резултати от модели.

Варианти на блокчейн

Обществен

В публична блокчейн мрежа, регистрите са видими за всички в интернет. Всеки може да провери и добави блок от транзакции, а мрежата обикновено предлага стимули под формата на токени на участниците. Bitcoin намлява Ethereum са публични вериги.

частен

Частният блокчейн се намира в рамките на една организация. Той позволява само на определени хора в тази организация да проверяват и добавят блокове за транзакции, докато достъпът за четене може да бъде ограничен при необходимост.

консорциум

В консорциална блокчейн мрежа, само група от оторизирани организации могат да проверяват и добавят транзакции. Регистърът може да бъде отворен или ограничен до избрани групи. Консорциалните блокчейни са често срещани в индустрии като банково дело, корабоплаване.ping, и здравеопазване.

Случаи на използване на блокчейн

Блокчейн технологията вече се използва в широк спектър от сектори, както е показано в таблицата по-долу.

Сектор	употреба
пазари	Billнаблюдение и пренос на данни Управление на квотите в мрежите на веригата за доставки Токенизирани активи от реалния свят
Правителство	Транснационални персонализирани услуги за управление Гласуване и емитиране на облигации от типа „peer-to-peer“ Digiтизация на конtracи доказателство за собственост при прехвърляния Регистър и самоличност Телеадвокатска услуга IP регистрация и обмен Данъчни бележки, нотариални услуги и регистрация на документи
Интернет на нещата (ИН)	Селскостопански и дронови сензорни мрежи Интелигентни домашни мрежи Интегрирана инфраструктура за интелигентен град Самоуправляващи се превозни средства Персонализирани роботи и дронове Digiасистенти
3драве	Управление на данни Универсални електронни медицински досиета Количествено определени общи данни за себе си Анализ на големи потоци от здравни данни Digiпортфейл за здраве и интелигентна собственост Здравни жетони и личностно развитие.tracts
Наука и изкуство	Суперкомпютри Анализ на тълпата Ресурси от типа „peer-to-peer“ Digiпроизход на произведения на изкуството и колекционерски предмети
Финанси и счетоводство	Digiплащане в обща валута Плащания и преводи Децентрализирани капиталови пазари Междуотделно счетоводство Клиринг, търговия и деривати Букиping

Важни реални случаи на използване на блокчейн

1. Дубай: Умният град

През 2016 г. офисът на Smart Dubai въведе блокчейн стратегия. Използвайки тази технология, предприемачите и разработчиците могат да се свързват с инвеститори и водещи компании. Целта е да се внедри блокчейн система, която да поддържа много индустрии и да помага Дубай да се превърне в най-щастливия град в света. Ако искате да изградите кариера в тази област, можете да научите повече за... как да станете разработчик на блокчейн.

2. Стимулиране на задържането на клиенти

Incent е услуга за задържане на потребители, базирана на блокчейн технология. Това е програма за лоялност, която генерира токени за бизнеси в рамките на свързана мрежа. Токените се обменят незабавно и могат да се съхраняват в цифрови портфейли на телефон или да бъдат достъпни през браузъра.

3. Блокчейн за хуманитарна помощ

През януари 2017 г. Световната продоволствена програма на ООН стартира проект, наречен „Градивни блокове“ в региона Синд в Пакистан. Чрез използване на блокчейн технологията, бенефициентите получаваха пари и храна, а всяка транзакция беше регистрирана в блокчейн, за да се гарантира сигурност и прозрачност.

4. Централна банка Digiвалути

Държави, включително Китай, Бразилия и Европейския съюз, провеждат пилотни проекти за цифрови валути на централните банки, използващи блокчейн или вдъхновена от блокчейн инфраструктура. Тези проекти целят да модернизират плащанията, като същевременно запазват контрола върху политиката на централните банки.

Bitcoin Криптовалута: Най-популярното приложение на блокчейн

Какво е Cryptocurrency?

Криптовалутата е средство за размяна, подобно на традиционните валути като щатския долар, но е предназначено за обмен на цифрова информация чрез принципите на криптографията. Криптовалутата е цифрова валута и се класифицира като подмножество на алтернативни и виртуални валути.

Криптовалутата е инструмент на приносител, базиран на цифрова криптография. Притежателят на валутата е собственик и не се съхранява друг запис за самоличността на собственика. През 1998 г. Вей Дай публикува B-Money, анонимна разпределена електронна система за пари, която вдъхновява по-късни дизайни.

Какво е Bitcoin?

Bitcoin беше стартирана през 2009 г. от неизвестно лице или група, използващи името Сатоши Накамото. Bitcoin е peer-to-peer технология, която не се управлява от централен орган или банка. Издаването и управлението на транзакциите се извършват колективно от мрежата.

В момента това е доминиращата криптовалута в света. Bitcoin е с отворен код и е предназначена за широката публика, което означава, че никой не я притежава или контролира. Общото предлагане е ограничено до 21 милиона монети. Bitcoin остава най-голямата криптовалута по пазарна капитализация през 2026 г.

Всеки може да използва Bitcoin без да се плащат високи такси за обработка, а подателят и получателят извършват транзакции директно, без да използват трета страна.

Блокчейн и Bitcoin

Блокчейнът е технологията зад нея Bitcoin. Bitcoin е цифровият токен, а блокчейнът е регистърът, който съхранява track от това кой притежава тези токени. Не можете да имате Bitcoin без блокчейн, но можете да имате блокчейн без Bitcoin.

Други известни криптовалути включват:

• Ethereum (сега Доказателство за залог)
• Солана
• Cardano
• XRP
• Bitcoin Пари в брой
• Litecoin

Блокчейн срещу споделена база данни

Блокчейн срещу споделена база данни

параметри	Blockchain	Споделена база данни
Operaции	Само вмъкване	Създаване, четене, актуализиране и изтриване
копиране	Пълна репликация на всеки партньор	Главен-подчинен или мулти-главен
консенсус	Повечето партньори трябва да се споразумеят за резултата от транзакциите	Разпределени транзакции, използващи двуфазно потвърждаване или Paxos
Утвърждаване	Глобалните правила се прилагат в целия блокчейн	Само локални ограничения за целостта
посредничеството	Позволен	Не е позволено
Поверителност	Конфигурируем, често псевдонимизиран	Не е напълно поверително
здравина	Високо здрав	Less здрав

Митове за блокчейн

Мит	Реалност
Решава всеки проблем	Не, това е един вид база данни със специфични компромиси
Безнадеждна технология	Може да промени доверието, а също и да го разпредели
Напълно сигурно	Фокусира се върху почтеността, а не върху поверителността
Умен сtracвинаги са законни	Те изпълняват само части от някои правни сделкиtracts
неизменен	Той предлага силна вероятностна неизменност
Винаги хаби електричество	вериги за доказване на залог като Ethereum използват много малко енергия
По своята същност немащабируем	Съвременните мрежи от слой 2 и модулните вериги се мащабират до хиляди транзакции в секунда

Приложения на блокчейн технологията

Ето някои често срещани приложения на блокчейн технологията.

• Използва се за създаване на сигурна и прозрачна цифрова книга на всички транзакции.
• Това позволява на институциите да създават защитен от неправилно използване запис на академичните постижения, достъпен за ученици и учители.
• Използва се за създаване на по-ефективна система за търговия с ценни книжа.
• Кредиторите използват блокчейн, за да изпълняват обезпечени заеми чрез интелигентни консумативи.tracTS.
• Използването на блокчейн технология за регистриране на сделки с недвижими имоти може да осигури по-сигурен начин за проверка и прехвърляне на собствеността.
• Използва се за кееping проверими атрибути за самоличност, като например дата на раждане, в публичен регистър.
• Блокчейн се използва в логистиката, за да track артикула, докато се движат през мрежата на веригата за доставки.
• Той се използва все по-често за проверка на произхода на данните за обучение на ИИ и автентичността на резултатите от модела.

Ограничения на блокчейн технологията

Блокчейнът е мощен, но не е панацея. Ето най-често срещаните ограничения, за които трябва да сте наясно.

По-високи разходи: Възлите търсят по-високи награди за завършване на транзакции на пазар, който работи на базата на търсене и предлагане.

По-бавни транзакции: Възлите приоритизират транзакциите с по-високи награди, което може да доведе до натрупване на неизпълнени задачи по време на пиково търсене.

По-малък Ledgers: Не винаги е възможно да се поддържа пълно копие на блокчейна, което може да повлияе на непроменливостта и консенсуса при леките възли.

Транзакционни разходи и скорост на мрежата: Транзакционната цена на Bitcoin е много по-висока от почти безплатните такси, рекламирани в ранните му години.

Риск от грешка: Винаги съществува риск от грешка, когато са замесени хора. Ако блокчейнът служи като база данни, всички входящи данни трябва да са с високо качество, защото грешките се разпространяват широко.

Използване на ресурсите: Всеки възел, който използва блокчейн с Proof of Work, трябва да поддържа консенсус, което използва енергия. Веригите Proof of Stake значително намалиха този отпечатък.

Съвет Blockchain

Съвет Blockchain предоставя сертификати за блокчейн, предназначени за хора, които искат кариера в областта на блокчейн. Сертификатите изискват задълбочени познания за основните блокчейн концепции и фокус върху Corda, интелигентни технологии и...tracts, Hyperledger и Quorum приложения.

Сертификатите на Blockchain Council са полезни в индустрии като дигитален маркетинг, здравеопазване и верига за доставки. Обучението и сертификатите са ценни за предприятия, бизнеси и индивидуални разработчици, които искат да приложат блокчейн към традиционни работни системи.

Сертификатите, предлагани от Blockchain Council, включват:

• Сертифициран експерт по блокчейн
• Сертифициран експерт по Corda
• Сертифицирана Corda Archiвор
• Сертифициран разработчик на блокчейн
• Сертифициран специалист по блокчейн сигурност
• Сертифициран интелигентен ContracРазработчик
• Сертифицирана Bitcoin Експерт
• Сертифицирана Ethereum Експерт

Ако искате да научите как да създадете своя собствена криптовалута, ето един безплатен урок, който си струва да разгледате: Как да създадете своя собствена криптовалута.

Въпроси и Отговори