Роль реєстрів у блокчейні: розкриття технології розподілених реєстрів

У світі криптовалют довіра не походить від центрального органу чи банку — вона базується на прозорості. Кожна транзакція, яку реєструє криптовалюта, така як Bitcoin (BTC), публікується у постійному, спільному списку, званому розподіленим реєстром. Це принципово відрізняється від роботи традиційних фінансів. Без такої прозорої системи не було б можливості перевірити, чи не маніпулюють мережею віртуальних валют або не здійснюється подвійне витрачання монет.

Краса технології розподіленого реєстру виходить за межі крипто. Передові організації у сферах фінансів, ланцюгів постачання та управління даними досліджують, як ця архітектура може модернізувати їхні операції. З прискоренням впровадження розуміння роботи реєстрів у блокчейнах стає необхідним для кожного, хто цікавиться майбутнім цифрових активів і децентралізованих систем.

Що саме таке реєстр у блокчейні?

Уявіть реєстр як детальний запис того, хто і що відправив кому і коли. У традиційних фінансах банки зберігають ці записи приватно. У мережах блокчейна реєстри розподілені — тобто тисячі комп’ютерів (званих «нодами») мають ідентичні копії і разом підтверджують кожну транзакцію.

Ключова різниця полягає у тому, як організовані транзакції. Реєстри у блокчейнах розташовують транзакції у послідовні «блоки», які зв’язуються між собою хронологічно, починаючи з перших транзакцій мережі (так званий «генезис-блок»). Кожен новий блок посилається на попередній за допомогою криптографії, створюючи нерозривний ланцюг.

Коли ви виконуєте криптовалютну транзакцію, відбувається таке: ноди мережі поширюють дані транзакції, перевіряють їхню легітимність і публікують у спільному реєстрі. Усі учасники можуть бачити, куди йдуть кожна монета і весь її історичний шлях. Ця радикальна прозорість і робить віртуальні валюти довіреними без потреби у банку.

Технологія розподіленого реєстру vs. блокчейн: у чому різниця?

Це поширене джерело плутанини: чи є DLT і блокчейн одним і тим самим? Не зовсім.

Технологія розподіленого реєстру — це ширша програмна основа, яка дозволяє мережам незалежних комп’ютерів записувати, ділитися та підтверджувати транзакційні дані без центрального органу. Блокчейн — це один із конкретних типів DLT, що дотримується суворих правил: транзакції мають бути організовані у лінійний, зв’язаний послідовний ряд зашифрованих блоків, і дані не можна змінювати після запису.

Однак не всі розподілені реєстри слідують моделі блокчейна. Існують альтернативні структури DLT, наприклад, орієнтовані ациклічні графи (DAG). Ці системи використовують децентралізовані мережі нод так само, як і блокчейни, але обробляють транзакції інакше. У DAG ноди не обов’язково чекають повної валідації блоку перед обробкою нових транзакцій. Вони посилаються на попередні дані і використовують унікальні алгоритми для досягнення консенсусу — все це без жорсткої послідовності підтверджень блоків, як у блокчейнах.

Висновок: блокчейн — це підмножина DLT. Усі блокчейни — це розподілені реєстри, але не всі розподілені реєстри — це блокчейни.

Як насправді працюють розподілені реєстри?

Магія криптовалют полягає у поширенні (або «розподілі») копій транзакційного реєстру між усіма учасниками. Але наявність кількох копій сама по собі недостатня — ноди мають надійні способи спілкуватися між собою і колективно підтверджувати нові транзакції у реальному часі.

Більшість мереж блокчейна досягає цього за допомогою двох важливих компонентів: технологій шифрування і алгоритмів консенсусу. Вони працюють разом, щоб гарантувати, що до реєстру додаються лише валідні транзакції і всі ноди залишаються синхронізованими.

Алгоритми консенсусу: правила для децентралізованих мереж

Алгоритм консенсусу — це, по суті, протокол, який ноди дотримуються для підтвердження і фіксації транзакцій. Це «система згоди», яка гарантує, що всі ноди приймають одну й ту саму версію правди.

Доказ роботи (Proof-of-Work, PoW) — це оригінальний метод консенсусу, широко застосовуваний у Bitcoin. У системах PoW ноди змагаються у розв’язанні складних математичних задач. Перша нода, що розв’язує задачу, додає наступний блок транзакцій до реєстру і отримує криптовалютні нагороди — цей процес називають «майнінгом». У мережі Bitcoin майнери отримують BTC за кожен блок приблизно кожні 10 хвилин. Хоча цей процес енергомісткий, PoW довів свою високий рівень безпеки і ефективності за понад десять років.

Доказ ставки (Proof-of-Stake, PoS) пропонує інший підхід. Замість змагання через обчислювальну потужність, валідатори «ставлять» криптовалюту на лінії, щоб отримати право підтверджувати транзакції. Алгоритм обирає валідаторів через регулярні інтервали для пропозиції нових блоків, зазвичай віддаючи перевагу тим, у кого більший стейк. PoS використовує набагато менше енергії, ніж PoW, і при цьому забезпечує подібний рівень безпеки. Мережі, такі як Ethereum (ETH), перейшли на PoS після років роботи з PoW.

Кожен механізм консенсусу — це компроміс між енергоспоживанням, швидкістю і безпекою. Жоден не є універсально «кращим» — вони підходять для різних цілей мережі.

Криптографічні ключі: ваш вхід до транзакцій

Кожна криптовалютна транзакція включає два криптографічні компоненти: публічний ключ і приватний ключ.

Ваш приватний ключ — це як головний пароль: хто його має, той може отримати доступ і переміщати ваші криптофондові. Ваш публічний ключ — це аналог вашого банківського рахунку: його можна безпечно поширювати, оскільки його використовують для надсилання вам криптовалюти. Математично публічний ключ виводиться з приватного за допомогою складної криптографії, але навпаки зробити неможливо — ви не можете отримати приватний ключ, знаючи публічний.

Коли ви ініціюєте транзакцію, ви цифрово «підписуєте» її своїм приватним ключем перед поширенням у мережу. Ноди перевіряють вашу підпис за допомогою публічного ключа, щоб підтвердити, що ви — легітимний власник цих коштів. Це забезпечує безпечність транзакцій без потреби у довіреній третій стороні.

Permissionless vs. Permissioned: хто може брати участь?

Не всі блокчейни працюють однаково. Різниця між відкритими і привілейованими мережами визначає, хто може стати валідатором.

Відкриті блокчейни, такі як Bitcoin і Ethereum, не вимагають спеціальної згоди. Будь-хто з необхідними обчислювальними ресурсами може запустити ноду і брати участь у підтвердженні транзакцій, дотримуючись правил мережі. Такий відкритий дизайн максимізує доступність і стійкість.

Привілейовані блокчейни обмежують участь нодів попередньо затвердженими сторонами. Навіть якщо хтось відповідає технічним вимогам, він не може приєднатися без явного дозволу контролюючої організації. Організації і уряди іноді використовують привілейовані блокчейни для отримання переваг DLT — підвищеної безпеки, прозорого аудиту, ефективного обміну даними — при цьому зберігаючи централізований контроль і доступ.

Розуміння сильних і слабких сторін DLT

Технологія розподіленого реєстру пропонує переконливі переваги порівняно з традиційними централізованими системами, але водночас створює особливі виклики для розробників.

Ключові переваги:

Відсутність єдиних точок відмови. Традиційні бази даних залежать від центральних серверів, які, якщо зламані, відкривають усі дані для крадіжки або маніпуляцій. DLT системи поширюють дані між мережею незалежних нод, що ускладнює атаки. Зміна історії транзакцій вимагала б контролю більшості мережі — що надзвичайно дорого і складно.

Прозорі та піддаються аудиту записи. Неперевершена незмінність розподілених реєстрів робить легким простеження історії активів і підтвердження транзакцій. Це прискорює процеси відповідності та аудиту. Навіть у привілейованих мережах ця перевага дозволяє організаціям зберігати бездоганні записи для регуляторів.

Глобальна доступність. У відкритих мережах достатньо мати інтернет для участі. Це демократизує розробку додатків і дозволяє масштабувати їх по всьому світу без географічних бар’єрів і посередників.

Значні виклики:

Обмеження масштабованості. З ростом активності мережі внесення змін стає все складнішим. Децентралізовані мережі вимагають широкого консенсусу перед оновленнями — процес набагато повільніший, ніж корпоративне рішення. Жорсткість алгоритмів консенсусу іноді створює вузькі місця, що обмежують пропускну здатність транзакцій.

Жорсткість протоколів. DLT системи залежать від фіксованих протоколів і механізмів консенсусу для забезпечення цілісності і безпеки. Це гарантує передбачуваність, але ускладнює швидкі інновації. Пропозиція і тестування нових функцій вимагає тривалого голосування і координації мережі, що створює перешкоди для швидкого розвитку.

Баланс між приватністю і прозорістю. Прозорість, яка робить DLT безпечним, водночас створює вразливості для приватності. Всі деталі транзакцій видно у публічних реєстрах, що ускладнює використання у чутливих сферах, таких як медичні записи або комерційні дані. Без інструментів вибірної анонімізації DLT не підходять для застосувань, що вимагають суворої конфіденційності.

Ширший вплив розподілених реєстрів

Зі зростанням кількості розробників, корпорацій і урядів, що визнають потенціал DLT, ця технологія змінює наше уявлення про зберігання, підтвердження і передачу даних. Криптовалютна сфера стала піонером цих систем, але застосування виходять далеко за межі цифрових валют.

Чи аналізуєте ви основи блокчейна для інвестицій або досліджуєте, як DLT може трансформувати вашу галузь — розуміння реєстрів і їхньої архітектури вже є необхідним знанням. Революція розподілених реєстрів уже почалася — і її наслідки для довіри, прозорості і децентралізації лише починають розгортатися.