Повний посібник з технології блокчейн: від основних принципів до практичного застосування

Блокчейн що таке?

Блокчейн можна просто зрозуміти як розподілений цифровий реєстр. Уявіть собі книгу обліку вхідних і вихідних грошових коштів у маленькому сейфі, але цей реєстр підтримується кількома людьми, а не контролюється однією особою чи установою.

Походження назви Блокчейн

Назва «Блокчейн» походить від його основної структури: кожна транзакція записується в один блок (Block), подібно до сторінки в бухгалтерській книзі. Коли сторінка заповнена, формується повний блок, а декілька блоків за допомогою криптографічних технологій з'єднуються в хронологічному порядку (Chain), утворюючи повну систему блокчейну.

Децентралізовані властивості

Однією з ключових особливостей Блокчейн є дистрибутивна модель обліку з багатьма учасниками. Учасники з усього світу (відомі як «майнери» або «вузли») спільно підтримують цей реєстр. Така розподілена архітектура гарантує, що навіть якщо частина вузлів виходить з ладу або дані втрачаються, вся мережа все ще може нормально функціонувати, що є способом реалізації децентралізації.

Основна концепція: Блокчейн в своїй суті є децентралізованою системою бухгалтерського обліку, що підтримується багатьма учасниками з усього світу.

Технічний склад Блокчейн

Одна Блокчейн складається з кількох Блоків, кожен Блок зазвичай містить три основні частини:

• Дані (Data): Конкретна інформація, що зберігається в Блоці, варіюється в залежності від типу Блокчейну. Наприклад, у випадку з біткоїном, у Блоці записується інформація, пов'язана з транзакціями, включаючи адресу відправника, адресу отримувача та суму переказу тощо.

• Хеш-значення (Hash Value): подібно до людського відбитка пальця, кожен блок має унікальне хеш-значення. Це хеш-значення використовується не лише для локалізації конкретного блоку та його даних, а й для перевірки, чи було змінено вміст блоку, що є ключовим елементом безпеки блокчейну.

• Хеш-значення попереднього блоку: кожен блок (крім блоку генезису) містить хеш-значення попереднього блоку. Ця ланцюгова структура робить так, що будь-яке модифікування блоку вплине на всі наступні блоки. Щоб запобігти спробам зловмисників змінити дані, багато блокчейнів використовують механізми консенсусу, такі як доказ роботи (PoW), що робить витрати на атаку значно вищими за вигоди, тим самим забезпечуючи безпечну роботу всієї мережі.

Блокчейн в механізмі роботи

Давайте зрозуміємо фактичний процес роботи Блокчейн на прикладі переказу біткойнів:

1. Ініціювання交易: Припустимо, що Сяолінь потрібно перевести 1 біткойн СяоЧжень, він у гаманці вводить: свою адресу гаманця (відправник), адресу гаманця СяоЧжень (отримувач) та суму переказу (1 BTC). Ця інформація про транзакцію розсилається по всій мережі Блокчейн.

2. Перевірка транзакцій: Майнери (вузли перевірки) в мережі здійснюють подвійну перевірку цієї транзакції:

   • Підтвердження балансу: перевірте, чи дійсно гаманець Ксюн має 1 BTC
   • Ідентифікація: підтвердження транзакції через цифровий підпис, що вона дійсно була ініційована Сяолінем

3. Блок пакування: Верифіковані транзакції потрапляють у «кандидатський блок». У мережі Біткойн приблизно кожні 10 хвилин кілька транзакцій пакуються в новий блок.

4. Підтвердження консенсусу: Після створення нового блоку він буде переданий всій мережі. Усі вузли перевірять легітимність транзакцій у блоці та правильність з'єднання хешу з попереднім блоком. Коли більше половини (понад 51%) вузлів досягнуть консенсусу, новий блок офіційно додається до блокчейну, транзакція завершує підтвердження.

Професійна порада:

• Майнери - це мережеві вузли, які використовують спеціалізоване апаратне обладнання для участі в перевірці транзакцій.
• Успішні майнери, які підтвердили транзакцію, можуть отримати винагороду від мережі Біткоїн
• Процес верифікації транзакцій у криптографії називається «майнінг» (Mining)
• Торгівля біткоїнами, як тільки вона підтверджена, є незворотною. Перед відправкою обов'язково ретельно перевірте адресу отримувача.

Типи та особливості Блокчейн

Блокчейн технології можуть формувати різні типи залежно від різних сценаріїв застосування та потреб. Кожен тип має свої переваги та недоліки, підходить для різних сценаріїв застосування.

Публічний Блокчейн (

Основні характеристики：

• Повна відкритість та прозорість, дані угод є відкритими та видимими
• Висока стійкість до підробки, дані, як тільки підтверджені, надзвичайно важко змінити
• Можна брати участь у роботі мережі без дозволу

Технічні обмеження：

• Швидкість обробки транзакцій повільніша
• Ефективність досягнення консенсусу відносно низька
• Безпека мережі залежить від розподілу обчислювальної потужності

Сфера застосування: криптовалюта, смарт-контракти, цифрова ідентифікація, відкритий обмін даними

Представницькі приклади: Біткойн )Bitcoin(, Ефір )Ethereum(, Полка )Polkadot(, Лайткойн )Litecoin(, Кардано )Cardano(, Солана )Solana(, BNB Chain

) Альянс Блокчейн ###

Основні характеристики：

• Підтримується кількома установами
• Учасники повинні отримати авторизацію
• Швидкість підтвердження транзакцій швидша, ніж у публічному блокчейні

Технічні переваги：

• Контрольованість більш сильна
• Досить висока довіра
• Ефективність транзакцій перевищує публічний блокчейн

Існуючі виклики：

• Внутрішні правила досить складні
• Галузеві стандарти ще не уніфіковані
• Модель токеноміки легко піддається впливу учасників

Сфери застосування: фінансове клірингове, управління ланцюгом постачання, страхові виплати, спільний доступ до даних між багатьма установами

Представницькі випадки: Hyperledger Fabric, FISCO BCOS, R3 Corda, Voltron

( Приватний Блокчейн )

Основні характеристики：

• Повністю контролюється однією установою
• Чітке обмеження прав на читання та запис
• Найшвидша швидкість підтвердження угод

Технічні переваги：

• Нижчі експлуатаційні витрати
• Найвища ефективність угод
• Захист приватності даних більш досконалий

Безпекові міркування：

• Ступінь централізації є вищою
• Залежати від заходів безпеки контрольних органів

Сфери застосування: управління внутрішніми даними підприємства, аудит і відстеження, внутрішній моніторинг активів

Представницький випадок: Eris Industries, KitChain, Quorum### Morgan Chase розробка (

Ядро переваг технології Блокчейн

✅ Посилення безпеки

Транзакції в Блокчейн проходять криптографічну верифікацію та назавжди записуються, формуючи незмінну структуру даних. Навіть адміністратори системи не можуть в односторонньому порядку видаляти або змінювати підтверджені записи транзакцій, що суттєво підвищує безпеку даних.

✅ Повна відстежуваність

Усі торгові записи назавжди зберігаються в розподіленому реєстрі в хронологічному порядку, що дозволяє повністю відстежувати весь процес руху активів та змін даних, підвищуючи прозорість системи та відповідальність.

✅ Підвищення ефективності торгівлі

Блокчейн технологія спростила процеси транзакцій за участю кількох сторін, особливо в таких сценаріях, як трансакції через кордон, що може суттєво знизити витрати на транзакції та підвищити швидкість розрахунків, зменшуючи проміжні етапи та витрати на тертя.

✅ Забезпечте точність даних

Дані про транзакції повинні бути підтверджені кількома вузлами перед тим, як їх запишуть, багаторазовий механізм підтвердження значно зменшує ймовірність людської помилки. Одночасно, дизайн Блокчейн виключає проблему повторної оплати активів, кожен переказ активів має чіткий і унікальний запис.

Реальні виклики технології Блокчейн

❌ Ризики управління приватними ключами

У системі Блокчейн користувачі повинні самостійно зберігати приватні ключі. Якщо приватний ключ буде втрачений або вкрадений, активи, збережені в Блокчейн, можуть бути втрачені, оскільки немає ефективного механізму відновлення.

❌ Проблема споживання ресурсів

Деякі механізми консенсусу (такі як доказ роботи) вимагають значних витрат електроенергії та обчислювальних ресурсів, що викликає суперечки щодо екологічної стійкості. Наприклад, споживання енергії в мережі Bitcoin перевищує загальне споживання електроенергії багатьох середніх та малих країн.

❌ Обмеження швидкості технологічної ітерації

Децентралізована характеристика публічних ланцюгів означає, що оновлення системи вимагає досягнення консенсусу більшістю вузлів, що робить швидкість технічних ітерацій та усунення проблем відносно повільною, що ускладнює швидку реакцію на нові виклики.

❌ Виклики регуляторної відповідності

Анонімність і трансакційні характеристики Блокчейн створюють виклики для регулювання, деякі сценарії застосування можуть бути використані для ухилення від регулювання або для здійснення незаконної діяльності, що збільшує ризики відповідності технологічних застосувань.

Реальні сценарії застосування Блокчейн

Блокчейн технологія вже перейшла від теорії до практики, демонструючи потенціал для змін у багатьох галузях. Ось кілька вже реалізованих прикладів застосування:

) Екосистема криптовалют

Криптовалюта є найширшим застосуванням Блокчейн. Біткойн (BTC) та Ефір ###ETH( та інші криптовалюти побудовані на технології Блокчейн, що дозволяє здійснювати передачу цінностей без посередників. З розвитком технологій екосистема криптовалют розширилася з простого зберігання вартості до більш широких сценаріїв застосування, таких як DeFi (децентралізовані фінанси).

) Управління ланцюгом постачання та відстеження

Постачальницький ланцюг передбачає складну багатосторонню співпрацю та обмін великою кількістю даних, традиційні методи можуть призвести до інформаційних островів та ускладнити відстеження відповідальності. Технологія Блокчейн пропонує рішення:

Приклад: Платформа Food Trust, розроблена IBM, використовує блокчейн для запису всього процесу переміщення продуктів харчування від ферми до столу. Тайванський чайний бренд «Ван Дечуань» застосовує технологію блокчейн для запису інформації про походження чаю, збір, обробку тощо, споживачі просто сканують QR-код, щоб переглянути повну історію продукту, що значно підвищує довіру до продукту.

( Управління інтелектуальною власністю та цифровими активами

Блокчейн надає творцям більш ефективні інструменти управління інтелектуальною власністю:

Приклад: Ненадійний токен )NFT### технології та мистецькі твори, музичні роботи поєднуються, надаючи творцям нові канали монетизації. NFT-проєкт «Phanta Bear» Джейсона Чжана дозволяє фанатам прямо підтримувати художника, отримуючи унікальні цифрові колекційні предмети та ексклюзивні права, створюючи нову модель взаємодії між художниками та фанатами.

Управління даними в галузі охорони здоров'я

Медичні дані є чутливими та потребують безпечного обміну між різними установами, Блокчейн забезпечує ідеальну технологічну основу:

Приклад: Естонія впровадила національну систему медичних записів на основі блокчейн, де здоров'я пацієнтів зберігається в блокчейні, і тільки уповноважений медичний персонал може переглядати відповідну інформацію, водночас запобігаючи змінам записів. Міністерство охорони здоров'я Тайваню також досліджує використання технології блокчейн для забезпечення безпечного обміну медичними історіями між лікарнями, щоб пацієнти не повинні були більше носити паперові звіти при переведенні в іншу лікарню.

( Інновації у фінансових послугах

Фінансова сфера є однією з найактивніших сфер застосування блокчейну:

Приклад: У червні 2023 року Bank of China International випустив структуровані цінні папери на блокчейні Ethereum на суму понад 30 мільйонів доларів США, знизивши витрати на випуск і підвищивши ефективність розрахунків. Глибока інтеграція технології блокчейн і фінансів сприяла виникненню екосистеми децентралізованих фінансів (DeFi), яка охоплює різні фінансові послуги, такі як торгівля, кредитування, страхування.

Аналіз способів інвестування в Блокчейн

Блокчейн як базова технологія не може бути об'єктом прямих інвестицій, але можна брати участь у екосистемі Блокчейн різними способами:

) Спотова торгівля криптовалютою

Спосіб дії: Схоже на традиційну торгівлю акціями, отримання прибутку від різниці цін шляхом купівлі за низькою ціною та продажу за високою. Наприклад, купуючи біткоїн за 30 тисяч доларів, а продаючи за 50 тисяч доларів, можна отримати прибуток у 20 тисяч доларів.

Підходяща аудиторія: новачки у сфері Блокчейн, інвестори, які бажають безпосередньо брати участь у ринку

Рівень ризику: середній (під впливом коливань ринку)

Порог входу: низький (можна брати участь, зареєструвавшись на основній торговій платформі)

Участь у видобутку

Спосіб дії: через професійне обладнання (майнери) надавайте обчислювальну потужність, беріть участь у верифікації транзакцій у Блокчейн, отримуйте відповідні нагороди у криптовалюті.

Підходяща аудиторія: учасники з технічним досвідом, які можуть дозволити собі високі початкові інвестиції.

Потреби врахувати:

• Вкладення в апаратне забезпечення (витрати на придбання майнінгового обладнання)
• Вартість електроенергії (довгострокові експлуатаційні витрати)
• Вимоги до приміщення (охолодження, обробка шуму)
• Уряд