Как работает блокчейн и биткоин простыми словами?

Как реально работает блокчейн?

Чтобы понять как устроин блохчейн, надо разобраться с таким явлением, как цифровая подпись.

Зачем нужна подпись?
Она удостоверяет того, кто подписал документ и подпись очень сложно подделать.

Электронная подпись также.
Автор документа по ней определяется однозначно.

Далее вопрос — а как убедится, что сам документ не подменили?

Для этого нужно разобраться с термином хэширование:

(Хэш — дословно по английский — превращать в фарш)
Хэширование представляет собой преобразование любого объема информации в уникальный набор символов, который присущ только этому массиву входящей информации. Этот набор символов и будет называться хэшем.

Так вот, подпись электронная стоит, а что если в документе подминили что-то важное? Например сделали отрицательную цену на нефть?
Или приписали нолик в конце?

нам нужно проверять не только автора документа, но и содержимое документа.

Как это сделать?
Можно пересчитать все буквы в сообщении. Потом проверить это количество.
Если цифры не сходятся, значит что-то поменяли.
Круто? Нет — это легко обходится.

И тут на помощь приходит криптография!

При малейшем изменении в документе по хэшу будет сразу видно, что это не оригинал.

При этом сам ХЭШ занимает одну строчку для очень больших документов.

 У ХЭШа есть одно свойство — он односторонний:


Хэш-функция необратима и не позволяет восстанавливать исходный массив информации из символьной строки. Это можно сделать, только перебрав все возможные варианты, что при бесконечном количестве информации требует много времени и денег.

Но именно этим и занимаются майнеры! Так и работает майнинг — бессмысленный и беспощадный!
Миллиарды кубометров газа сжигаются для работы электростанциях, которые питают компьютеры электричеством, чтобы они смогли перебрать все варианты ХЭШа и получить заветный Биток.

Как работает блокчейн в физическом смысле?

Представим блокнотик, в котором написано кто кому сколько дал денег. И всё подписано.

Потом на блокнотик проливается кофе и все записи теряются.

 Всем кому должен — прощаю))

Так вот, идея блокчейна — сделать так, чтобы никто не мог стереть или уничтожить данные.

Блокнотик будет не у кото-то конкретного. У каждого блокнот будет свой. Но у всех одинаковый.

Все периодически сверяют кто сколько кому дал денег и сколько их у каждого.

Как понять, хватает ли Тиме денег на передачу Вите?

Надо перечитать весь блокнот… и станет понятно сколько у Тимы денег. Проверять конечно долго… но это делает компьютер!

Тима хочет перевести Вите 50 УЕ. Смотрим записи. Есть ли у Тимы 50 УЕ?

Вот 10 УЕ, Тима получил от Лейбы в прошлом месяце. А неделю назад Дерек перевел 40 УЕ Тиме. Значит есть!

Итого делаем новую строчку в блокноте: забрать 50 УЕ у Тимы, отдать 50 УЕ Вите.

Подписываем строчку и записываем ХЭШ странички блокнотика.

Таким образом компьютер проверит наличие УЕ и запишет сделку, только если она возможна, т. е. 60 УЕ Тима для Вите не переведет.

Совокупность таких сделок на страничке блокнота — это блок.
После, в конце страницы запишем её ХЭШ, чтобы не проверять всю страницу заново, а сверить только ХЭШ.

И начнем новую страницу блока.

Цепочка таких блоков — это чейн (цепь).

БлокЧейн — цепочка блоков.

 
Осталось последнее — а кто собственно заполняет страничку блокнота?

И с какой периодичностью?

В сети Биткоина — периодичность около 10 минут.

В это время вся сеть решают задачу по генерации красивого ХЭШа… с нулями впереди.

 
Задача это не просто трудная, но и абсолютно бессмысленная (как и инвестиции в крипту)

В реальном мире для подтверждения документа не важно как красиво выглядит ваша подпись!

Но решение задачи нужно лишь для того, чтобы определить победителя (а он будет из тех у кого денег по больше, у которого железо получше)

Сложность задачи так высока, что решается она перебором всех вариантов и хэширования каждого из них. Все участники перебирают одновременно варианты.

Если участников слишком много и новый хэш находится слишком быстро, то новая задачка выбирается потруднее (ноликов побольше)…. И наоборот.

 Т.к. хэширование выдает случайную цифру из блока данных.

Целью майнинга является подбор случайного числа таким образом, чтобы хэш хэш блока начинался с какого-то красивого значения…. Количества нулей.

 


Сложность процесса регулируется количеством нулей в начале хэша.

Все желающие решить эту задачу — это майнеры.

 А решение записывается на страницу блокнота вместе со всеми операциями.

Это делается для того, чтобы в будущем не пришел какой-то хитронутый хомяк не создал свой блокнотик и не сказал:

ребята, весь сахар мой!

Т.е. вот на самом деле правильный блокнот, там все ходы записаны. Но тогда ему придется предъявить решение всех задач сразу, а это не реально.

Почти.

Если у Хомяка под контролем >50+1 акция компьютеро-сети — это возможно.

Уже вы будете доказывать, что не верблюд.

А большинство мощностей у:


У которых очень много:

Но которые по прежнему:


Так что риски огромные!

Какие преимущества блокчейна?

1) Система где все доверяют всем.

2) Историю нельзя переписать задним числом.

3) Участников чем больше — тем лучше

4) По подписи нельзя вычислить её владельца (быстро)

5) Никто не контролирует эмиссию

6) Не нужен банк.

Но у блокчейна есть и минусы!

Например биткоин вещь сырая. Много фич. Для их исправления производятся патчи — хардфорки — обновление блокчейна путем ответвления от основной цепи «новой» ветки с обновленным кодом — Bitcoin Cash, Bitcoin Gold, Bitcoin Private, Bitcoin Diamond, Anonymous Bitcoin, BitcoinZeroX...
 

Еще проблема.

Анонимность не такая уж и анонимная.

Если все транзакции можно проверить, то вычислить источник денег не сложно. Уже есть конторы, которые этим занимаются. Среди их клиентов спецслужбы разных цивилизованных и не очень государств.

Также децентрализация не так уж и велика.

Копия реестра сделок содержится в каждом крипто-кошельке… содержалась.

Но сейчас майнеры объединены в пулы.

Для добычи 1 биткоэна требуется огромная вычислительная мощность, что …

70% всех мощностей находятся у нашего друга Винни))



А там вроде как коммунизм.

 

Также, т. к. каждый участник хранит у себя копию реестра, то …

Изначально так и задумано, но сейчас из-за того что информация дублируется в каждом кошельке, каждый новый участник должен скачать себе реестр всех сделок.

А это уже более 300 Гигабайт. И это нарастает как снежный ком!!!

 Поэтому многие пользуются легкими клиентами. Или пользуется он-лайн кошельками. Т.е. хранят деньги не у себя дома, а доверяют незнакомому дяде.

Также Блокчейн довольно медленный.

В сети биткоина сейчас проходит 5-6 операций в секунду. Подтверждение перевода приходится ждать часа 2-3.

Для сравнения — Visa может обрабатывать 24000 операций в секунду.

 Криптовалюты которые появились после биткоэна пытаются решить вышеперечисленные проблемы.

Но в основе то у них блокчейн остается со всеми вышеперечисленными недостатками!