SebeRemont - Всё о ремонте и строительстве

Как работает система Биткоин? Элис и Боб помогут ответить

От автора: вы знакомы с Сатоши Накамото? Вероятно, что нет. А он лучше всех может объяснить, что такое биткоин, как работает система, и зачем она была создана. Но миру неизвестно, кто скрывается за этим именем. Потому можно полагаться лишь на знания человечества о криптографии и информации, полученной на основе использования Bitcoin.

Что такое Bitcoin

Bitcoin — это платежная система, работающая по системе P2P и основанная на криптографии. В качестве криптовалюты он выступает в виде огромного цифрового кода. Существует ошибочное мнение, что это онлайн-деньги, но не спешите с выводами.

Конечно, ему сулят замену всех валют, однако, сегодня это лишь возможность проведения анонимных расчетов. Многие называют его деньгами лишь потому что им можно оплачивать товары и услуги. Но на самом деле Bitcoin оценивают в долларовом эквиваленте. Иными словами, это просто цифровой код, за получение которого люди готовы заплатить пару сотен зеленых.

Основы работы

Поскольку Биткоин — это платежная система, то в ее основу входит осуществление транзакций. Однако переводы в этой сети имеют много особенностей. Возможно, вы уже сделали несколько сотен транзакций, но до сих пор не знаете, как это работает. Но ведь не каждый знает, как происходят переводы между банковскими счетами. Тем не менее, весь мир ими пользуется.


Технология блокчейн и криптовалюты. Быстрый старт

Получите книгу и узнайте все основы технологии блокчейн и криптовалюты за один вечер

Скачать книгу

Обратимся к Элис и Боб. Допустим, Элис нужно отправить Бобу 5 BTC. Она отправляет в сеть Биткоина информацию о том, что ее баланс должен уменьшиться на такое количество монет, а баланс Боба — увеличиться. Сотни тысяч пользователей сети копируют эту информацию и передают ее другим узлам. Таким образом, вся сеть знает, что в двух кошельках был изменен баланс. Эти данные навсегда записываются в сети, и их невозможно изменить.

При этом, баланс в сети отображается в виде ключа. Он не привязан к конкретной личности, что обеспечивает полную анонимность переводов. Добавьте к этому цифровую защиту, которая помогает избегать хакерских атак. Ничего более, сеть Bitcoin в себе не содержит. Но теперь поговорим о тонкостях.

Отличия от банка

Совокупность всех транзакций и узлов сети Bitcoin чем-то напоминает регистр банка, но есть масса важных отличий. Во-первых, работая с банком, вы знаете лишь о своих переводах. В сети Биткоина все знают обо всех транзакциях. Но как уже было сказано, нет никакой привязки к личности.

Во-вторых, контроль над всеми операциями и счетами держит банк. Иными словами, есть централизованное Лицо, которому доступна вся информация о каждом клиенте. В Bitcoin контроль над операциями держит целое сообщество. Причем, его составляют сразу все пользователи без исключений.

В свою очередь, это создает небольшой минус. Если вы каким-то образом потеряете свои средства при работе с банком, то можно будет написать жалобу или вовсе подать в суд. По итогам разбирательства вы сможете получить свои деньги и компенсацию за ущерб (если будете правы). Децентрализация сети не дает такой возможности. По идее, пришлось бы жаловаться сразу на всех пользователей. Но на что именно жаловаться? Да и вы же не знаете, кто именно скрывается за кодом кошелька.

Вы спросите, где гарантии надежности использования такой системы? Вспомните, что обозначение BTC — это криптовалюта. Поскольку в основе лежит криптография, становится понятно, что все операции защищены сложными математическими функциями. Потому эта сеть не требует того же уровня доверия, которое дает банковская система.

Детально о транзакциях

Вернемся к Элис и Боб, которые помогут объяснить, из чего состоит платеж. Итак, все узлы в сети копируют информацию о транзакции. Но если нет централизованного контроля, то как можно узнать, что Боб действительно является владельцем адреса, на который отправлены Биткоины?

Все переводы основаны на системе ассиметричных ключей. При создании кошелька генерируется приватный и соответствующий ему публичный ключ. Второй вы отправляете в сеть. Когда кто-то захочет отправить вам средства, он использует публичный ключ для шифрования платежа. Таким образом, вся сеть узнает о создании платежа.

Когда вам нужно будет получить перевод, вы используете приватный ключ. Нужно понимать, что эти два ключа всегда существуют в паре. Таким образом, когда вы получаете перевод, вся сеть понимает, что конкретный открытый ключ принадлежит конкретному кошельку. Соответственно можно знать, что Боб действительно является владельцем указанного адреса, поскольку только он мог дешифровать перевод.

Баланс

У вас уже есть гарантия, что Боб подлинный владелец кошелька, и только он мог получить средства по конкретной транзакции. Но как знать, что у Элис действительно было на счету 5 BTC? Для этого нужно разобраться в алгоритме ведения баланса и принципе израсходованных/неизрасходованных транзакций.

Отправляя средства, Элис не просто отчисляет конкретную сумму со своего кошелька. В нем есть история транзакций, используя которую, оформляется перевод. Допустим, у нее есть 10 BTC, а нужно отправить 5. Из истории она достает три ранее полученных перевода, каждый по 2 BTC. Таким образом создается платеж на 6 BTC, который отправляется в сеть, но в самом переводе указано лишь 5 BTC.

То есть, Элис использует ранее подтвержденные сетью транзакции для создания новой. Если они подтверждены, значит сети известно, что у Элис действительно есть такая сумма на счету.

Предыдущие транзакции называются входами, и при проверке узлы ссылаются на них, чтобы убедиться, что получателем была именно Элис. Выходом является конкретная сумма перевода (5 BTC). После того как Боб получит платеж, автоматически создается еще один вход на 1 BTC, который в виде сдачи отправляется Элис. Его можно будет использовать для создания новых платежей.

Но как узнать, что транзакция, на которую ссылается Элис, еще неизрасходованная? Для этого сеть обращается к предыдущим переводам в сети. Ведь именно они хранят информацию о том, использовалась ли транзакция для создания выхода на конкретном кошельке.

Можно ли доверять предыдущему переводу? Нет. А десяти или сотне таким ссылкам? Тоже нет. Для подтверждения нужно проверить все, вплоть до самой первой транзакции. Об этом ниже.

Анонимность

Один из самых важных элементов. Благодаря этому Bitcoin и ценится как платежная система. Но как это работает? Транзакции ведь осуществляются в сети, а человечество уже привыкло, что любое действие в сети оставляет минимальный отпечаток личности.

Но здесь снова нужно вспомнить об ассиметричных ключах. Чтобы стать участником сети, не нужно где-либо регистрироваться. Нужно лишь стать узлом (синхронизироваться с сетью, используя кошелек) и сгенерировать для себя эти ключи.

Вы спросите, разве факт генерирования не фиксируется где-нибудь на сервере? Нет, потому что такового сервера нет. Вспомните, что Bitcoin сеть децентрализована. Информация о появлении новой пары ключей появляется, когда вы получаете первый перевод на новый открытый ключ. При это никто так и не узнает, кому именно он принадлежит, а до приватного добраться вообще невозможно.

Более того, вы можете сгенерировать новую пару будучи офлайн. Достаточно отключить Интернет и зайти в приложение. Это еще раз подтверждает тот факт, что ключи не хранятся на централизованном сервере.

Наиболее интересен факт, что для каждой транзакции можно генерировать новую пару ключей. Ведь для дешифровки все равно используется приватный ключ, которым владеете только вы, потому нет риска потери средств. Вы думаете, что так может быть создано две одинаковых пары и еще кто-то сможет получить доступ к вашим средствам?

Это примерное количество возможных Биткоин-адресов. Согласно расчетам, на Земле находится около 7.5 миллионов триллионов песчинок. Теперь представьте себе, что каждая из них является отдельной землей с таким же количеством песчинок. Общее количество адресов все равно останется больше. Получается, что в теории конечно возможно создание двух одинаковых пар ключей. Однако на практике такого не случится.

Все построено на Blockchain

Позже вы узнаете о надежности этой сети. Но чтобы понимать, чем она обеспечена, нужно разобраться в Блокчейне, на котором и построена вся система. Он являет собой цепочку последовательных блоков, в котором записываются транзакции по мере их подтверждения.

Блок состоит из транзакций. Когда он заполняется, нужно находить следующий блок. Иногда случается так, что одновременно решается два блока. В таком случае, каждый идет по своей цепочке, однако, проблема решается, когда будет найден следующий блок. Вся сеть сразу же переходит на самую длинную цепочку, и блокчейн стабилизируется.

Таким образом, невозможно выделить параллельную линию блокчейна, поскольку невозможно постоянно решать несколько блоков одновременно. В итоге, в конце цепи всегда будут одинаковые блоки.

Что же произойдет, когда из двух одновременно решенных блоков второй пропадет? Транзакция из него вернется в мемпул и будет записана в следующий блок после очередного подтверждения. Благодаря этому исключается вероятность, что перевод не будет оформлен, однако иногда это может затянуться по времени.

Мемпул — это что-то вроде облака, в котором хранятся все неподтвержденные транзакции. Когда Элис отправляет в сеть информацию о переводе, она оказывается в мемпуле. Уже здесь ее может увидеть каждый. Также становится доступна информация о подтверждении. После этого она записывается в последний блок из цепи.

Безопасность

В отличие от банковских переводов, данная система не имеет порядка создания транзакций. Потому создается впечатление, что существует огромная дыра в надежности системы, а значит использовать ее нет смысла.

Ведь так Элис может создать транзакцию для Боба, а после этого создать еще одну с тем же входом для отправки на свой кошелек, однако, с другой меткой времени. Пока будет проверяться правильный перевод для Боба, те же самые входы уже буду проверены и отправлены снова к Элис.

Многие думают, что заклеить эту дыру можно, договорившись о порядке осуществления транзакций. Однако при этом пропадет анонимность. Потому было найдено другое решение.


Технология блокчейн и криптовалюты. Быстрый старт

Получите книгу и узнайте все основы технологии блокчейн и криптовалюты за один вечер

Скачать книгу

Алгоритм подтверждения можно назвать некой вычислительной гонкой. Как было упомянуто выше, в системе побеждает самая длинная цепь. Допустим, Элис все же создала две таких транзакции. Проверкой первой будет заниматься сеть. Тогда осуществлять проверку второй нужно будет самой Элис.

Получается, что она должна в одиночку создать более длинную цепь блоков, дабы ее мошенническая транзакция оказалась правильной, а перевод Бобу считался неверным. Конечно, если у нее получится это сделать, тогда Боб лишится своих средств. Но реально ли это?

Как уже было сказано, сеть защищена сложными математическими функциями. Каждый новый блок содержит в себе информацию предыдущего и собственную хеш-сумму. Она состоит из 32 символов и является совершенно непредсказуемой, потому нельзя ее просчитать. Единственный способ — угадать путем перебора всевозможных вариантов.

Перебор осуществляется благодаря использованию вычислительной мощности компьютера. Соответственно, чем больше эта мощность, тем быстрее будет открыт блок. Над транзакцией работает вся сеть, потому решение происходит относительно быстро (в среднем, 10 минут).

Элис в таком случае нужно обогнать всех участников, выдав хотя бы на 1% больше мощности. Но стоит учитывать, что пользователей невероятно много. Это десятки тысяч компьютеров. Потому невозможно в одиночку создать источник, который будет выдавать большую производительность. Соответственно, нельзя самостоятельно создать большую цепь.

Благодаря такому алгоритму обеспечивается безопасность системы и гарантия проведения платежей. Он исключает вероятность обмана и двойной траты. То есть, единожды использованная транзакция не будет основой входа повторно.

Защита от взлома

Весь блокчейн невозможно взломать. Но теоретически можно изменить информацию хотя бы одного блока. Тем не менее, этого тоже не произойдет. Все снова упирается в то, что система обслуживается сразу всеми участниками.

Допустим, есть 100 блоков, а Элис решила подменить 70-й. Она не сможет внести свою информацию, потому что тогда нужно изменять 69-й и 71-й блоки. Ведь в 70 хранятся данные предыдущего. Следующий блок начинается с данных, которые состоят в 70.

То есть, каждый блок неразрывно связан, и для изменения одного придется менять все остальные. При попытке подмены хотя бы одного байта остальные узлы сразу же восстанавливают его. Получается нужно ломать все узлы.

Однако их очень много, потому снова нужно затратить огромное количество ресурсов. Соответственно, сколько бы Элис ни получила за взлом сети, она потратит намного больше на его осуществление. При этом, очень низкая вероятность, что она достигнет успеха.

Ходит мнение, что можно взломать самый первый блок транзакций. Опять-таки, его данные уже записаны во втором блоке и так далее. Это говорит о том, что снова нужно будет ломать всю сеть. Выше уже было сказано, что это попросту убыточно. Как минимум по этой причине никто не станет таким заниматься.

Откуда берутся Bitcoin

Еще один вопрос, который не дает всем покоя. Если криптовалюта децентрализована, нет ее эмитента, тогда как вообще появляются новые монеты?

Некий Сатоши Накамото (основатель системы) при создании ограничил общее количество Bitcoin в 21 миллион. Кроме этого было установлено, что за решение блока пользователь получит награду в виде Биткоинов. Так в сети появляются новые монеты.

Однако не стоит думать, что майнинг и есть добыча новых монет. Монеты уже созданы и выдаются как награда. Процесс майнинга подразумевает именно нахождение новых блоков и запись транзакций из мемпула в Blockchain.

Тогда как появились первые Bitcoin, если не была создана ни одна транзакция? Тот самый Сатоши Накамото создал задачку с открытым ключом. Однако дешифровать его мог совершенно любой человек, независимо от привязки к приватному ключу. Так появились первые BTC, которые впоследствии запустили череду транзакций.

Иными словами, в самом первом блоке была создана транзакция на 50 BTC (именно такой была первая награда), и она знаменует начало эры криптовалют. Вероятнее всего, если найти источник первой транзакции, то можно узнать, кто скрывается за именем Сатоши. Но это невозможно, поскольку сеть анонимна.

Делая лирическое отступление, можно сказать, что если он создал такую систему, то, вероятно, хорошенько позаботился о том, чтобы на его имя невозможно было выйти, используя самую первую транзакцию. Более того, в тот момент никого это не интересовало. Сейчас же этот источник, вероятно, вовсе не используется, потому имя создателя системы останется в тайне.

Какая выгода от майнинга

Как вы поняли, есть некие майнеры, которые обеспечивают работу сети. Но ведь они вкладывают много ресурсов, какой от этого прок? Первый пункт — это награда за решение блоков. Сегодня она составляет 12.5 BTC, что равно примерно 120 тысячам долларов.

Первая награда составляла 50 BTC. Становится понятно, что она уменьшается, поскольку эмиссия ограничена. По приблизительным расчетам последний Биткоин будет выплачен в 2140 году. Какой тогда профит от майнинга?

Кроме установленной сетью награды, пользователи оплачивают комиссию за переводы. Сегодня она мизерная или вообще отсутствует. Любой майнер не сильно беспокоится этим, поскольку главная цель — награда за блок. Когда они станут дешевыми, майнеры не будут браться за бесплатные транзакции. Как следствие, вырастет стоимость комиссий.

Если же пользователи откажутся платить, к примеру, 3 BTC за отправку 1, система просто прекратит свою работу.

Почему система столь ценна

Просто потому что человечество сделало ее ценной. Люди просто готовы обменивать товары и услуги ради большего числа напротив своего имени и уверены, что этого хотят остальные. Ведь так и есть. Многие не знают, что такое Bitcoin, но каждый хочет его заполучить.

Все эти цифровые коды, процесс майнинга, транзакции и числа в Биткоин-кошельках ценны лишь потому, что люди считают их таковыми. Также, как и с обычной валютой. Многие просто оценили идею Биткоина. Несколько рекламных ходов, парочка провоцирующих скандалов и пожалуйста: в конце 2017 года BTC стоил 20 тысяч долларов.

Несмотря на последующее падение курса, отпечаток в истории сделан, и теперь почти каждый хочет завладеть хотя бы 1 BTC.

Плюсы и минусы

Система Биткоин предлагает множество преимуществ. Вам обеспечивается полная анонимность при отправке или получении средств. Кроме этого, переводы можно считать достаточно быстрыми, учитывая весь алгоритм действий. Да и ваш счет или одну транзакцию практически невозможно взломать, что гарантирует сохранность средств.

Однако перед системой стоит множество вызовов. Во-первых, сложность решения блоков растет из-за огромной нагрузки на сеть, потому транзакции могут затянуться. Кроме этого, многие по праву считают Bitcoin идеальной средой для ведения нелегальной активности.

То, с чем борется человечество, стало осуществлять намного проще. Кроме этого, майнинг, который является фундаментом работы системы, требует огромное количество энергоресурсов. Но даже несмотря на это система стала очень популярной и так просто с рынка не пропадет.

Перспективы системы

Кто-то прогнозирует, что она заменит обычные деньги. Другие говорят, что далекое будущее Биткоина обречено. Анализируя рынок, можно сделать вывод, что как минимум ближайшие 30 лет система точно будет существовать. Несмотря на множество негатива, Bitcoin дальше набирает популярность.

Некоторые страны запрещают его, некоторые принимают как официальное платежное средство. Кто-то ищет способы регулирования оборота. Все это говорит о том, что многие верят в его длительное использование.

Одним из ключевых моментов станет решение последнего блока. Ведь майнеры не захотят работать бесплатно, а пользователи действительно не будут платить больше, чем отправляют. Возможно, будет найден новый способ обработки транзакций. Другой вариант — это использование альтернативных источников энергии, которые позволят майнить очень дешево или вовсе бесплатно.

Так или иначе, сегодня еще слишком рано утверждать что-то конкретное. Можно лишь наблюдать за развитием событий и строить свои догадки. Что вы думаете по этому поводу? Какова вероятность, что Bitcoin станет основной заменой реальным деньгам?


Технология блокчейн и криптовалюты. Быстрый старт

Получите книгу и узнайте все основы технологии блокчейн и криптовалюты за один вечер

Скачать книгу

«Читать Еще»
(Похожие материалы)

О технологии блокчейн простыми словами

Эпоха интернета принесла нам новое явление, известное как криптовалюта. При этом многие все еще не имеют даже примерного представления о том, что это ...

Блокчейн и финтех

10 242 0