Какво е „блокчейн“?

Ако напоследък гледате новините, може би сте чували за нещо, наречено блокчейн. Това е концепция, която прави данните изключително сигурни за специфични приложения. Вероятно сте го чули във връзка с Bitcoin, но има приложения далеч отвъд любимите криптовалути на всички. Ето кратко обяснение как работи.

Всичко започва с шифроване

За да разберете блокерите, трябва да разберете криптографията. Идеята за криптографията е много по-стара от компютрите: тя просто означава пренареждане на информацията по такъв начин, че да имате нужда от определен ключ, за да го разберете. Простата играчка за декодер, която сте намерили в кутията на зърнените култури на Kix, е форма на най-основната криптография - създавате ключ (известен също като шифър), който замества писмо с номер, предава съобщението чрез ключа и след това дава ключът към някой друг. Всеки, който намери съобщението без ключа, не може да го прочете, освен ако не е „напукан“. Военните използваха по-сложна криптография дълго преди компютрите (машината Enigma кодира и декодира съобщения по време на Втората световна война, например)..

Съвременното криптиране обаче е изцяло цифрово. Днешните компютри използват методи на криптиране, които са толкова сложни и толкова сигурни, че би било невъзможно да се нарушат чрез проста математика, направена от хора. Технологията за компютърно криптиране обаче не е перфектна; тя все още може да бъде „напукана“, ако достатъчно интелигентни хора атакуват алгоритъма, а данните все още са уязвими, ако някой от собственика намери ключа. Но дори шифроването на потребителско ниво, подобно на 128-битовото криптиране на AES, което сега е стандартно за iPhone и Android, е достатъчно, за да държи заключените данни далеч от ФБР.

Блокчейнът е съвместна, сигурна информационна книга

Обикновено шифроването се използва за заключване на файлове, така че те могат да бъдат достъпни само за определени хора. Но какво, ако имате информация, която трябва да бъде видяна от всички като например счетоводната информация за правителствена агенция, която трябва да бъде публична по закон - и все още трябва да бъде сигурна? Имате проблем: колкото повече хора могат да виждат и редактират информация, толкова по-малко е сигурна.

Blockchains бяха разработени, за да отговорят на нуждите на сигурността на тези специфични ситуации. В блокчейн, всеки път, когато информацията е достъпна и актуализирана, промяната се записва и проверява, след което се запечатва чрез криптиране, което не може да се редактира отново. След това наборът от промени се запазва и се добавя към общия запис. Следващият път, когато някой направи промени, той започва отначало, запазвайки информацията в нов „блок“, който е криптиран и прикрепен към предишния блок (следователно „блокова верига“). Този повтарящ се процес свързва първата версия на информационния набор с последната, така че всеки да може да види всички направени промени, но може да допринесе и да редактира най-новата версия.

Тази идея е устойчива на метафори, но представете си, че сте в група от десет души, които сглобяват комплект LEGO. Можете да добавите само по едно парче в даден момент и изобщо не може да премахнете никакви парчета. Всеки член на групата трябва да постигне съгласие по-конкретно къде отива следващото парче. По този начин можете да видите всички парчета по всяко време, обратно на първото парче в проекта, но можете да променяте само последното парче..

За нещо по-подходящо си представете съвместен документ като електронна таблица в Google Документи или Office 365. Всеки, който има достъп до документа, може да го редактира и всеки път, когато го направи, промяната се запазва и записва като нова електронна таблица, след това се заключи в историята на документа. Така че можете да се върнете стъпка по стъпка чрез направените промени, но можете да добавяте информация само към най-новата версия, а не да променяте предишните версии на електронната таблица, които вече са заключени..

Както вероятно сте чували, тази идея за сигурна, постоянно актуализирана „книга“ се прилага най-вече към финансовите данни, където има най-голям смисъл. Разпространените цифрови валути, като Bitcoin, са най-често използваните блокчеини - всъщност, първата е направена за Bitcoin и идеята се разпространява от там.

Техническите неща: стъпка по стъпка, блок по блок

Как всичко това всъщност се играе на компютър? Това е комбинация от криптография и партньорска мрежа.

Възможно е да сте запознати със споделянето на файлове между peer-to-peer: услуги като BitTorrent, които позволяват на потребителите да качват и изтеглят цифрови файлове от различни места по-ефективно, отколкото от една връзка. Представете си „файловете” като основни данни в блокчейн и процеса на изтегляне като криптография, която я поддържа актуализирана и защитена.

Или, за да се върнете към нашия пример в Google Документи по-горе: представете си, че съвместният документ, по който работите, не се съхранява на сървър. Вместо това, той е на компютъра на всеки човек, който постоянно проверява и актуализира взаимно, за да се увери, че никой не е променял предишните записи. Това го прави децентрализиран.

Това е основната идея зад blockchain: това са криптографски данни, които непрекъснато се използват и осигуряват едновременно, без централизиран сървър или хранилище, с запис на промени, които се включват във всяка нова версия на данните.

Така че имаме три елемента, които трябва да разгледаме в тази връзка. Първо, мрежата от потребители с равноправен достъп, която съхранява копия на блоковата запис. Второ, данните, които тези потребители добавят към най-новия „блок“ от информация, позволяващи да бъдат актуализирани и добавени към общия запис. Три, криптологичните последователности, които потребителите генерират, за да се споразумеят за последния блок, заключвайки го на място в последователността от данни, които формират записа.

Това е последният къс, който е тайният сос в сандвича. Използвайки дигитална криптография, всеки потребител допринася за мощността на компютъра си, за да помогне за решаването на някои от тези сложни математически проблеми, които поддържат записа сигурен. Тези изключително сложни решения, известни като "хеш" - решават основни части от данните в записа, като например коя сметка е добавяла или изваждала пари в счетоводна книга и къде са отишли тези пари. Колкото по-плътни са данните, толкова по-сложна е криптографията и толкова по-голяма е необходимата преработваща сила за нейното разрешаване. (Това е мястото, където идеята за "добив" в Bitcoin влиза в игра, между другото.)

Така че, за да обобщим, можем да мислим за блокчейн е част от данните, която е:

Постоянно се актуализира. Потребителите на Blockchain могат да имат достъп до данните по всяко време и да добавят информация към най-новия блок.
Разпределени. Копия от данните за blockchain се съхраняват и осигуряват от всеки потребител и всички трябва да се споразумеят за нови допълнения.
Потвърден. И двете промени в нови блокове и копия на стари блокове трябва да бъдат съгласувани от всички потребители чрез криптографска проверка.
Secure. Нарушаването на старите данни и промяната на метода за осигуряване на нови данни се предотвратява както от криптографския метод, така и от нецентрализираното съхранение на самите данни..

И вярвайте или не, става още по-сложно от това… но това е основната идея.

Блокчейнът в действие: Покажи ми (цифровите) пари!

Така че нека разгледаме пример за това как това се отнася за криптовалута като Bitcoin. Кажете, че имате един Bitcoin и искате да го похарчите за нова кола. (Или велосипед, или къща, или малка до средна островна нация - колкото и една Bitcoin струва тази седмица.) Вие се свързвате с децентрализирания блок Bitcoin с вашия софтуер и изпращате заявката си за прехвърляне Bitcoin на продавача на колата. След това транзакцията ви се предава на системата.

Всеки човек в системата може да го види, но самоличността и самоличността на продавача са само временни подписи, малки елементи от огромните математически проблеми, които формират сърцето на цифровата криптография. Тези стойности са включени в уравнението на blockchain, а самият проблем е "решен" от членовете на мрежата за генериране на криптографски хешове..

След като транзакцията бъде потвърдена, един Bitcoin се премества от вас на продавача и се записва в последния блок във веригата. Блокът е завършен, запечатан и защитен с криптография. Започва следващата серия от транзакции и blockchain расте по-дълго, съдържащ пълен запис на всички транзакции всеки път, когато се актуализира.

Сега, когато мислите за блокчейн като „сигурен“, важно е да разберете контекста. Индивидуалните транзакции са сигурни, а общият запис е сигурен, стига методите, използвани за осигуряване на криптографията, да останат „неразрушени“. наистина ли ФБР не може да го направи само с изчислителни ресурси.) Но най-слабата връзка в блокчейна е, добре, ти.

Ако позволите на някой друг да използва личния ви ключ за достъп до веригата, или ако го намерят, просто като хакнете в компютъра си, те могат да правят допълнения към блоковата верига с вашата информация и няма начин да ги спрете. Ето как Биткойн се „открадва” в силно разгласени атаки на основните пазари: компаниите, които оперираха на пазарите, а не самата Bitcoin блокчери, бяха компрометирани. И тъй като откраднатите биткоини се прехвърлят на анонимни потребители, чрез процес, който се проверява от блокчейна и се записва завинаги, няма начин да се намери нападателя или извличане на Bitcoin.

Какво друго може да направи Blockchains?

Технологията Blockchain започна с Bitcoin, но това е толкова важна идея, че не остава там дълго. Система, която се актуализира постоянно, достъпна за всеки, проверена от нецентрализирана мрежа и невероятно сигурна, има много различни приложения. Финансовите институции като JP Morgan Chase и австралийската фондова борса развиват блокови системи за защита и разпространение на финансови данни (за конвенционални пари, а не за криптовалута като Bitcoin). Фондация "Бил и Мелинда Гейтс" се надява да използва blockchain системи за предоставяне на безплатни, разпределени банкови услуги на милиарди хора, които не могат да си позволят редовна банкова сметка.

Инструменти с отворен код като Hyperledger се опитват да направят blockchain техники достъпни за по-широк кръг от хора, в някои случаи да го направят, без да се нуждаят от чудовищни суми за обработка, необходими за осигуряване на други проекти. Съвместните работни системи могат да бъдат проверени и записани с техники на блокчейн. Почти всичко, което трябва да бъде постоянно записвано, достъпно и актуализирано, може да се използва по същия начин.

Снимка: posteriori / Shutterstock, Люис Це Пуй / Шуттерсток, Зак Копли