Что такое блокчейн и как он работает

Блокчейн – это децентрализованная цифровая технология, которая представляет собой цепочку текстовых блоков, содержащих определенную информацию. Блоки подписаны электронной подписью (хэш) и связаны между собой. Каждый блок содержит не только данные о транзакции, но и информацию о предыдущем блоке, что делает манипуляции с ними крайне сложными. Проще говоря, блокчейн представляет собой учетную книгу записей обо всех операциях в цифровом поле, которые почти невозможно подделать.

Предшественником блокчейна стал протокол, разработанный американским криптографом Дэвидом Чаумом в 1982 г. Тогда многие математики пытались создать систему, в которой нельзя было бы подделать временные метки. Термин «блокчейн» появился в 2008 г. в рамках платежной системы «Биткойн», созданной неизвестным под псевдонимом Satoshi Nakamoto. Автор стремился сделать так, чтобы она не зависела от центрального сервера и могла обеспечивать финансовые операции в условиях полного недоверия всех друг к другу. Блокчейн стал решением этой задачи: он не требует посредников и работает на основе криптографии. 

С появлением первой децентрализованной цифровой валюты началась активная разработка блокчейн-технологии. В 2009 г. был запущен первый биткойн-клиент, а вместе с ним и первый блокчейн, который до сих пор используется в сети этой криптовалюты. 

Работа технологии блокчейн основана на принципе распределенного реестра блоков – текстовых файлов, связанных друг с другом в последовательную цепочку, копии которой находятся на разных серверах и компьютерах по всему миру. Таким образом каждый участник имеет реестр, содержащий информацию обо всех совершенных в сети операциях. Блоки связаны между собой в хронологическом порядке, отсюда и название: block chain, или «цепочка блоков».

Для того, чтобы добавить новую информацию в реестр, необходимо выполнить определенные криптографические вычисления, подтверждающие подлинность данных. Этим занимаются пользователи сети, получая вознаграждение в криптовалюте. Данный процесс называется майнингом. Он требует мощных компьютеров или специальных устройств (ASIC-майнеры), которые потребляют много электроэнергии, что делает майнинг достаточно затратным делом. 

Например, в Москве майнинг биткойна малоприбылен. Сейчас его хэшрейт (общая вычислительная мощность сети криптовалюты) достиг примерно 724 EH/s. Это затрудняет майнинг и снижает доходность. Так, ASIC-майнер Bitmain Antminer S21 Hydro имеет производительность около 60 TH/s на кВт/ч мощности, что приносит его владельцу 8700 руб. в месяц. При этом за электричество нужно заплатить около 6700 руб.

Слово майнинг происходит от английского mining – добыча полезных ископаемых. Однако ищут современные майнеры не медь или золото, а хэши новых блоков, которые удовлетворяют критерию сложности сети. Она пересчитывается каждые две недели так, чтобы в среднем новый блок подтверждался за 10 минут. Например, для блока 866666 хэш, удовлетворяющий критерию сложности, выглядит так:

0000000000000000000203bc24aad24178e3113cd696936d36566dbfd044cfe6.

Чтобы уложиться в 10 минут, сеть должна ежесекундно перебирать невероятное количество вариантов, почти все из которых – цифровой мусор. Но среди этого мусора с определенной периодичностью попадается бриллиант – хэш, который подписывает блок. А тот, кто его нашел, получает весомое вознаграждение.

Изначально блокчейн поддерживал только сам биткойн, однако вскоре появились способы создания и использования альтернативных токенов (единица цифрового актива). Сейчас кто угодно может создать собственную «монету» или даже целую экосистему, используя токены для самых разных целей – от финансовых операций до цифровых коллекций или голосования.

Технология имеет несколько видов с разным уровнем доступа к информации. Публичные блокчейны доступны для отправки, приема и проверки транзакций любыми пользователями. К ним относятся блокчейны популярных криптовалют. Приватные блокчейн-сети контролируются одним администратором. Он определяет, какие операции могут быть выполнены в сети. Такие блокчейны часто используются в корпоративном секторе для оптимизации бизнес-процессов.

Наконец, консорциумные блокчейны – это гибрид публичных и частных сетей. Они представляют собой закрытый клуб, члены которого имеют равные права доступа к сети. Обычно такие блокчейны используются в случаях, когда несколько организаций хотят сотрудничать в рамках одной децентрализованной платформы. Например, банки могут использовать консорциумный блокчейн для обмена финансовыми данными. 

Многогранность блокчейна позволяет применять технологию на стыке сразу нескольких сфер деятельности. Финансовый сектор был одним из первых, кто оценил его потенциал. Сегодня блокчейн позволяет проводить быстрые и дешевые финансовые операции, обеспечивая высокую степень защиты и прозрачности. Это сокращает издержки и упрощает многие процессы в отрасли. Банки используют блокчейн для упрощения международных платежей и операций с ценными бумагами. Например, в 2017 г. JP Morgan успешно провел тестирование системы межбанковских платежей на основе блокчейна, к которой позже присоединились 75 финансовых организаций по всему миру.

Криптовалюты, основанные на блокчейне, также становятся все более популярными. Биткойн, эфириум и другие монеты широко используются для инвестиций, покупок в зарубежных интернет-магазинах. А в Сальвадоре с 2021 г. биткойн и вовсе стал государственной валютой.

Так называемые цифровые валюты центральных банков (CBDC) также  основаны на технологии блокчейн. Но это скорее не публичный блокчейн, а приватный, где администратором является Центральный Банк. Это вызывает критику подобных систем, так как администратор может в любой момент заблокировать любую транзакцию.

Блокчейн способен значительно оптимизировать процессы в логистике и поставках. Он позволяет отслеживать движение товаров по всей цепочке в режиме реального времени, что сокращает бумажную работу, ускоряя и удешевляя процесс. Кроме того, блокчейн может обеспечить достоверность информации о товарах. Например, в сельском хозяйстве – подтвердить происхождение продукции, условия ее хранения и транспортировки. Это особенно актуально для продуктов питания, требующих соблюдения определенных температурных режимов или для товаров с сертификатом органической продукции. 

Технология блокчейн в России начала развиваться относительно недавно, но ее потенциал уже оценили как крупные корпорации, так и государственные структуры. Некоторые российские компании начали тестировать блокчейн в своих бизнес-процессах. Например, «Газпром-нефть» стала использовать технологию для оптимизации логистики. А в 2021 г. компания успешно завершила испытания собственной цифровой платформы Smart Fuel, позволяющей производить моментальную оплату авиазаправки, что сокращает время взаиморасчетов между поставщиком топлива и авиакомпанией.

Блокчейн также активно начинает применяться в банковской сфере. Например, ВТБ стал учредителем блокчейн-оператора, призванного развивать технологии распределенных реестров в России, и запатентовал технологию создания расчетных и платежных систем. Сбербанк занимается исследованием существующих и разработкой новых продуктов и решений в области блокчейна и технологий распределенного реестра, в том числе для упрощения операций с ценными бумагами.

Центральный Банк РФ тоже заинтересовался технологией блокчейн и запустил несколько пилотных проектов. Один из них – использование блокчейн для контроля операций с ценными бумагами, другой – тестирование платформы цифрового рубля, запуск которой может привести к появлению более быстрых, дешевых и безопасных финансовых операций. Эксперты Центробанка считают, что цифровой рубль и другие инструменты на основе блокчейна могут принести большой экономический эффект. Кроме того, в России уже действуют законы, позволяющие выпускать различные цифровые инструменты на основе блокчейна. Рынок этих инструментов может достигнуть 500 млрд руб. уже через три года.

«Блокчейн – перспективная технология XXI в. Правда, она очень дорогая, – говорит генеральный директор компании-разработчика искусственного интеллекта «А-Я эксперт», преподаватель Института интеллектуальных кибернетических систем НИЯУ МИФИ Роман Душкин. – Где возникает необходимость в этой технологии? Конечно, в финансовых отношениях, где криптовалюта или в более широком понимании – токен, является естественной прикладной реализацией изначальной идеи, заложенной в блокчейне. Она представляет собой создание частных денег или цифровых активов и использование их как средства обеспечения транзакций в товарно-денежных отношениях». Ни для чего другого, по мнению Душкина, блокчейн не требуется: «Telegram, который сегодня есть в кармане почти у каждого пользователя смартфона, тоже внедрил эту технологию, чтобы осуществлять финансовые транзакции. Любой желающий сейчас может открыть меню приложения и увидеть там свой виртуальный кошелек, в котором можно хранить разные цифровые валюты, в первую очередь это, конечно же, TON, но также и другие токены, в том числе BTC и USDT».

«Стоимость транзакции в блокчейне не зависит от суммы передаваемых ценностей. Также в блокчейне нет границ. В этом и состоит его главное преимущество: трансграничные платежи становятся практически бесплатными, – поясняет Душкин. – Однако стоит иметь в виду, что если раньше блокчейн переводы не были прозрачными ни для спецслужб, ни для регулятора, ни для кого-либо еще, то сейчас все изменилось и отследить блокчейн транзакции стало намного проще. Для приватных переводов теперь используются другие блокчейны, например Монеро (XMR). В технологической гонке по использованию этих технологий в своих интересах выиграет то государство, которое быстрее всех интегрирует Telegram-блокчейн или любую web 3.0 технологию в свою финансовую систему и найдет правовые основания и механизмы для этого».