Блокчейн технологиясы (Blockchain)

Дисциплина: Информатика

Преподаватель: Тотаева А.Т.

Технология Blockchain (блокчейн)

Блокчейн қазіргі уақытта танымал. Блокчейн (Blockchain) – бұл криптовалюта негіздерінің негізі және интернет қолданушыларының 90%-ына таныс термин.

Блокчейн - бұл нақты ережелерді ескере отырып құрылған және желіде жасалған транзакциялар туралы ақпаратты қамтитын блоктардың үздіксіз тізбегі.

Көбінесе бір-біріне тәуелді емес блок тізбектерінің көшірмелері параллель орналасқан және әртүрлі компьютерлерден өңделеді.

Бұл технологияны алғаш рет 1991 жылы зерттеушілер тобы сипаттаған және бастапқыда сандық құжаттарды оларды артқы даталармен құру немесе олардың мазмұнын өзгерту мүмкіндігінсіз сақтауға арналған.

2009 жылы Сатоси Накамото блокчейнді Биткоин сандық криптовалютасын жасауға бейімдеді.

Блоктар-бұл криптографиялық түрде ұсынылған жүйе ішіндегі транзакциялар, мәмілелер және келісімшарттар туралы мәліметтер. Бастапқыда блокчейн Bitcoin криптовалютасының негізі болды (және әлі де бар). Барлық блоктар тізбектелген, яғни өзара байланысты. Жаңа блокты жазу үшін ескі блоктар туралы ақпаратты қажет.

Әрбір блок кейбір деректерден, хэштен (кодталмаған бастапқы ақпарат) және алдыңғы блоктың хэшінен тұрады.

Блок ішінде сақталған деректер блокчейннің мақсатына байланысты.

Мысалы, Блокчейн транзакция туралы мәліметтерді сақтайды: жіберуші, алушы, монеталар саны.

Блокта сонымен қатар хэш бар. Хэшті саусақ ізімен салыстыруға болады. Ол блокты және оның барлық мазмұнын анықтайды және ол әрқашан саусақ ізі сияқты бірегей. Блок құрылғаннан кейін хэш анықталады. Блоктағы кез келген нәрсені өзгерту хэштің өзгеруіне әкеледі. Егер блок хэші өзгерсе, блок енді бірдей блок емес.

Әр блоктың ішіндегі үшінші элемент - алдыңғы блоктың хэші. Бұл блокчейн тізбегін тиімді жасайды және блокчейн технологиясын құрайды. Бір блокты өзгерту одан кейінгі барлық блоктарды жарамсыз етеді.

Бірақ хэштерді пайдалану бұрмаланудың алдын алу үшін жеткіліксіз. Қазіргі уақытта компьютерлер өте жылдам және секундына жүздеген мың хэштерді есептей алады. Блокчейнді қайтадан жарамды ету үшін блокты айтарлықтай өзгертуге және басқа блоктардың барлық хэштерін қайта санауға болады.

Сондықтан бұған жол бермеу үшін блокчейн "жұмысты дәлелдеу" деп аталатын механизмді қолданады. Бұл механизм жаңа блоктардың құрылуын баяулатады.

Биткоиндер жағдайында қажетті жұмысты дәлелдеуді есептеу және тізбекке жаңа блок қосу үшін шамамен 10 минут қажет. Бұл механизм блоктарды бұрмалауды айтарлықтай қиындатады, өйткені егер сіз 1 блокты өзгертсеңіз, одан кейінгі барлық блоктар үшін жұмысты дәлелдеуді қайта есептеу қажет болады.

Осылайша, blockchain қауіпсіздігі хэшинг пен жұмысты дәлелдеуді бөлісуге негізделген.

Бірақ блокчейннің өзін қорғаудың тағы бір жолы бар және бұл децентрализация (орталықсыздандыру).

Тізбекті басқару үшін орталықтандырылған нысанды пайдаланудың орнына, блокчейн оған қосылу үшін барлығына қол жетімді тең-теңімен желіні пайдаланады.

Біреу осы желіге қосылған кезде блокчейннің толық көшірмесін алады. Қосылған түйін бұл әлі де сенімді, тізбек жарамды екеніне көз жеткізу үшін пайдаланады. Егер біреу жаңа блок жасаса, бұл блок желіге қосылған барлық түйіндерге жіберіледі. Әрбір түйін блоктың сенімді екеніне көз жеткізу үшін жаңа блокты тексереді (хэштерді тексеру). Егер бәрі жақсы болса, әр түйін өзінің блокчейн көшірмесіне жаңа блок қосады. Желідегі барлық түйіндер консенсусқа жетеді. Олар қандай блоктар жарамды екеніне келіседі.

Blockchain жұмысын Torrent-пен салыстыруға болады. Торренттердің жұмыс істеуі P2P режимінде жүреді (peer to peer – барлық қатысушылар тең болатын компьютерлік желі). Трекерден қандай да бір файлды жүктегенде, біз Орталық серверді немесе жадты пайдаланбаймыз. Файл сіз сияқты торрент қатысушысынан тікелей жүктеледі. Егер пирингтік желіде қатысушылар болмаса, онда сіз файлдарды жүктей алмайсыз. Сол сияқты блокчейнде. Барлық операциялар субъектілер арасында тікелей жүзеге асырылады. Олар барлық қатысушылардың бір желіге – Blockchain-ге қосылуына байланысты жүзеге асырылады.

Тізбектің екі түрі бар:

* Қоғамдық Blockchain - ашық, толықтырылатын мәліметтер базасы. Блокчейннің бұл түрі Bitcoin криптовалютасында қолданылады. Әрбір қатысушы деректерді жазып, оқи алады.

* Приватты немесе жеке блокчейнде деректерді жазу/оқу шектеулері бар. Басым түйіндер орнатылуы мүмкін. Жеке блокчейннің түрлері - эксклюзивті блокчейн. Мұндай тізбекте транзакцияларды өңдеумен айналысатын тұлғалар тобы белгіленеді.

Әрбір тізбек сілтемесінде белгілі бір кілт бар. Ол шифрды ашқанға дейін блок (сілтеме) жабылмайды. Бұл декодтау қалай жүреді? Криптовалютада бұл үшін майнинг жауап береді. Криптовалюта өндіретін майнерлер мұны графикалық карталар мен процессорлардың қуатымен жасайды. Олар өз кезегінде есептеу операцияларын орындайды, олардың басты мақсаты – хэш түрінде блокқа криптографиялық қолтаңбаны іздеу. Ол таңдалғаннан кейін-блок жабылады. Ал майнер бұл үшін криптовалюта түрінде сыйақы алады.

Блокчейн технологиясы және оның ерекшеліктері

Біз бұған дейін Blockchain-дегі ақпарат кез-келген адамға ашық екенін айтқан болатынбыз. Бұл дегеніміз, сіз транзакциялардың тарихын және оның жасалған жолын көре аласыз. Мәміле мөлшері туралы ақпарат та ашық. Бұл ретте адресат пен адресанттың жеке басы ашылмайды. Бұл блокчейннің айқындылығын білдіреді.

Blockchain-ге қол жеткізу бүкіл желінің сенімділігіне кепілдік беретін арнайы кілттерді қолдану арқылы жүзеге асырылады. Ол әр пайдаланушыда бар. Кілт-криптографиялық жазбалар жиынтығы. Бұл мүлдем бірегей, бұл деректерді өзгерту және хакерлік шабуылдардың мүмкін еместігіне кепілдік береді. Мұны жүзеге асыру үшін хакерлерге желінің барлық компьютерлеріне қол жеткізуі керек.

Блокчейннің жарамдылығы мен сенімділігін қамтамасыз ететін механизмдер – бұл Proof of Work немесе POW, орындалған жұмыс және Proof Of Stake немесе POS алгоритмдері, үлесті растау. Олардың арқасында блокчейнде консенсусқа қол жеткізіледі.

Proof of work алгоритмі Bitcoin блокчейнінде қолданылады. Оның жұмыс істеу механизмі кеңседегі есеп беруге ұқсас. Қызметкерлер белгілі бір тапсырманы орындағанын растайтын тексеру есептерін үнемі жасайды. Онсыз олар жалақы алмайды, өйткені олар атқарылған жұмыс фактісін растаған жоқ.

Блокчейндегі PoW жаңа блокты құру процесінде жасалған есептеулерді тексереді. Мұнда келесі модель қолданылады: блок дұрыс және жабық деп танылады, егер оның хэш мәні кеншілер іздеген қолтаңбадан аз болса. Яғни, белгілі бір криптографиялық шифр блоктың түпнұсқалығын көрсетеді. Блоктың түпнұсқалығын тексеретін" аудиторлар " - бұл түйіндер.

Қазір Bitcoin желісінде блок 10 минут ішінде жасалады. Осы кезде қолтаңба ізделеді. Қазірдің өзінде тексеру бірден жүреді. Алгоритм жиі сынға ұшырайды, өйткені оның жұмыс істеуі үшін үлкен есептеу қуаты қажет. Дәл осы себепті әмияндар арасында биткоиндерді аудару кезінде комиссия алынады. Осылайша, пайдаланылған есептеу қуаты үшін төлем жасалады.

Блокчейн қайда қолданылады?

Блокчейн барлық Bitcoin криптовалютамен бірге пайда болды. Оның функционалдығы мен "міндеттері" туралы жоғарыда айттық. Блокчейн транзакцияларды жүргізуге кепілдік береді және олар туралы барлық деректерді сақтайды.

Виталик Бутерин мен оның серіктестері алға сапалы қадам жасады. Ethereum криптовалютасының блокчейні көбінесе екінші буынға жатады. Оның өзіндік архитектуралық ерекшеліктері бар.

Егер Bitcoin блокчейні бастапқыда қаржылық операцияларды жүргізу үшін модельденген болса, онда Ethereum әзірлеушілері бағдарламаланған алгоритмдерді орындауға болатын тең-теңімен есептеу желісін жүзеге асыра алды. Олар смарт келісімшарттар немесе ақылды келісімшарттар деп аталды. Мұндай келісімшарттардың мәні олардың орындалуы белгілі бір шарттар қанағаттандырылған кезде болады.

Жылжымайтын мүлікті сатып алу туралы мәміле мысалындағы ақылды келісімшарт:

Blockchain технологиясы тек криптовалюталық транзакциялары үшін ғана емес, жалпы финтех саласы үшін де маңызды екені анық. Транзакцияларға қатысты барлық нәрсені блокчейн қолдай алады.

Blockchain-нің қаржы саласындағы болашағын әлемдегі ең ірі банктер мойындады. 2013 жылы R3 консорциумы құрылды. Оған J. P. Morgan, Goldman Sachs, Santander, IgG және басқа банктер кірді. Бұл топ банк саласында орталықтандырылмаған тізілімді тестілеумен айналысады. Жеке банктер сонымен қатар соңғы бірнеше жылда үнемі дамып келе жатқан блокчейн стартаптарына инвестиция салады.

Банктердің технологияға деген қызығушылығы олар үшін криптовалюталардың ықтимал қаупімен байланысты. Блокчейн транзакция шығындарын азайтуға, оларды қауіпсіз етуге көмектеседі. Алайда, банк саласында толығымен орталықтандырылмаған Хаттаманы жүзеге асыру оны іштен бұзады.

Блокчейннің ыңғайлылығы деректерді сақтауға және түпнұсқалығын растауға қатысты барлық мәселелерде даусыз. Бұл орталықтандырылмаған деректер жүйесі сыбайлас жемқорлықты жоя алады. Блокчейнде сіз адамдардың туған күндерін, қаржылық операцияларды, саусақ іздерін жаза аласыз. Дипломдар, төлқұжаттар, жүргізуші куәліктері сияқты құжаттар туралы ақпаратты сақтауға болады. Болашақта бұл әртүрлі алаяқтықпен күресуге көмектеседі.

Блокчейнді қаржыдан басқа өмірдің әртүрлі салаларында қолдану мысалдары:

• Жеке басын сәйкестендіру. Блокчейн технологиясы негізінде қол жеткізу құқықтарын сәйкестендіру және растау саласында қызметтер жұмыс істейді. Олар жеке куәліктің сандық аналогын жасайды. Мұндай стартаптарға HTTP, BlockVerify, Opename және басқалары кіреді.

• Авторлық құқық. Ascribe платформасы суретшілер, музыканттар, өнертапқыштар шифрланған идентификаторлар арқылы авторлық құқықты сақтай алатын толықтырылатын тізілімді пайдаланады.

• Дауыс беру. Әзірге ашық тізілім тек жеке дауыс беруде қолданылады. Алайда, Вирджиния штатының университеті блокчейнге негізделген технологияны енгізгісі келеді. Бұл бұрмалану мүмкіндігін нөлге дейін төмендетеді.

• Басқару және құқықтану. Бұл саладағы blockchain әлеуеті шексіз. Ең дұрысы, жергілікті және мемлекеттік билік өкілдерінің есептілігі, бюджет туралы деректерді сақтау жүйесі құрылуы мүмкін. Қазірдің өзінде заңгерлік және экономикалық қызметтерді біріктіретін Borderless сияқты жобалар бар.

• Музыка. Beatunes жобасы композиция орындаушыларына өз құқықтарын сақтауға және өз жұмыстарын сатуға мүмкіндік береді. Тәуелсіз музыканы таратуға және орындаушыларды насихаттауға бағытталған басқа да қызметтер бар.

• Қайырымдылық. Деректерді жазу және сақтау қабілеті бар Блокчейн қайырымдылық саласында өте тиімді. Осылайша, GiveTrack платформасы қорларға қайырымдылық және олардың шығындары туралы ашық ақпарат береді. Бұл "қайырымдылық террористерімен"күресудің тиімді құралы.

• Жылжымайтын мүлік. Блокчейнді жылжымайтын мүлік саласына енгізу оны айтарлықтай жетілдіре алады. Сатып алу-сату процесі жеделдетіледі, меншік құқығы туралы деректерді сенімді сақтау құралы пайда болады және т.б. Блокчейн технологиясы қызметтер, биржалық және қарапайым сауда саласында қолданылады. Бұл есеп беру, бір нәрсенің түпнұсқалығын тексеру, деректерді сақтау қажет болған жерде пайдалы болуы мүмкін. Әлеует шексіз.