Текст книги "Блокчейн для бабушки за 60 минут"

Евгений Хата
Блокчейн для бабушки за 60 минут

© Е. А. Хата, 2018

© Оформление. ООО «Издательство «Пальмира», АО «Т8 Издательские Технологии», 2018

Посвящается всем бабушкам Советского Союза

Проблема денег и доверия

Я открою вам страшную тайну. Блокчейн – это деньги. И очень большие деньги.

Поэтому, чтобы понять блокчейн, нужно уяснить, что такое деньги, и какие проблемы они создали.

Как вы увидите, блокчейн – это простое решение тех проблем, которые создала текущая денежная система.

Что такое деньги?

Деньги – это метод передачи ценности от одного человека к другому, стоимость, которую затем можно обменять на товары или услуги.

Исторически деньгами служили ракушки, золото, серебро или просто записи в книге. За прошедшие годы деньги видоизменились: превратились из золотых монет в бумагу и цифровые записи в компьютере. Я уверен, что это не последняя трансформация.

Для того чтобы был спрос на деньги, они должны внушать доверие, которое базируется на трех слонах:

1. Надежное средство сбережения. Деньги должны быть редким и постоянным эквивалентом стоимости с низкой вероятностью резкого увеличения или уменьшения его количества. Это позволяет сохранять покупательную способность.

2. Транспортабельность. Деньги должны быть сравнительно легкими в передаче, то есть эффективным предметом обмена.

3. Расчетная единица. Деньги должны быть математически измеряемыми и равнозначными: один рубль не может отличаться от другого рубля.

Но главное, что все три критерия денег должны быть одобрены в обществе.

А какие самые старые и известные деньги в мире? Правильно: это золото.

Децентрализованная денежная система

Во времена золота все финансовые вопросы регулировались не централизованно, любой мог добывать золото и владеть им. Все обладали одинаковыми правами и возможностями – так денежная система стала децентрализованной.

Золото – трудно добываемый благородный металл, известный как мерило ценностей, при этом он не имеет безусловной стоимости, ибо его нельзя ни съесть, ни выпить, ни согреться им.

Золото не портится, не изменяется со временем и не может исчезнуть. Оно имеет очень высокую плотность и занимает мало места. Его можно делить и объединять, один грамм чистого золота полностью эквивалентен другому грамму золота.

Все перечисленное выше показывает, что золото приобрело свою ценность благодаря исторически сложившемуся доверию людей, поскольку из года в год оно оставалось редким, взаимозаменяемым, транспортабельным и не портящимся товаром.

Проблемы с золотом возникли, когда люди стали пользоваться золотыми монетами, а правители различных стран – чеканить свои экземпляры.

Но, как обычно и бывает, монархи начали немного воровать, уменьшая количество золота в той или иной монете, откусывая от нее кусочки, таким образом, разбавляя изначальную стоимость.

В свою очередь, мошенники стали смешивать золото с другими более дешевыми металлами. Обычному человеку было не под силу увидеть реальный состав того или иного куска металла. Полноценное золото и монеты встречались все реже, таким образом, они перестали быть хорошим средством сбережения.

Нашлись и другие недостатки: золото хоть и было транспортабельно, но все же оставалось тяжелым, да и отколоть кусочек, имеющий нужную стоимость, от драгоценного металла было проблематично – а нужно получать и давать сдачу.

Возникла необходимость искать альтернативу. Так родились банковские бумажные деньги, или долговые расписки.

Впервые в 1600-х годах Банк Амстердама позволил всем желающим хранить золото в сейфах, выписывая на него долговую расписку. Тем самым частные бумажные деньги, привязанные к золоту, стали самой технологически прорывной инициативой того времени.

Долговая расписка (IOU). Золото отдается банку на хранение, а банк выдает документ, который в дальнейшем можно исполь – зовать в реальном мире точно так же, как прежде использовали золото.

Бумажные деньги намного легче, их было проще разменивать, а банк-эмитент мог защитить банкноты от фальсификации. Новая форма денег становилась более эффективной, что вызвало рост ее стоимости. Временами бумажные деньги стоили на 5 % больше, чем золото, которым они были подкреплены.

Однако встал вопрос доверия к новой форме денег. Потребовалось много времени, чтобы убедить людей в том, что деньги действительно подкреплены необходимым количеством золота.

С подписанием Бреттон-Вудского договора США взяли на себя обязательство принимать доллары в обмен на фиксированное количество золота, что делало экономику более стабильной, менее подверженной инфляции.

Проблема денег, обеспеченных золотом, заключается в том, что рост добычи золота составляет всего 1–2 % в год, чего недостаточно для роста мировой экономики.

В 1971 году власти США объявили о прекращении гарантированного обмена золота на доллар по фиксированной ставке. Это стало эпохальным событием в экономической истории: ведь деньги перестали иметь золотое обеспечение.

Централизованная денежная система

В случае с бумажными банкнотами у нас есть единственный орган – Центральный банк, который имеет право делать все что угодно с новыми деньгами.

Доверие к золоту трансформировалось в «централизованное доверие» к власти. Сегодня люди доверяют правительству или Центральному банку, ручающимся, что их деньги «в безопасности».

Иными словами, с приходом бумажных фиатных денег денежная система стала централизованной.

Фиатные деньги – деньги без привязки к золоту, номинальная стоимость которых устанавливается и гарантируется государством.

Как только деньги, подкрепленные золотом, перестали циркулировать, правительства различных стран получили возможность управлять инфляцией и дефля цией посредством контроля количества денег, находящихся в обращении.

Деньги стали сырьевым товаром, ценным ровно настолько, сколько люди готовы заплатить на бирже, а их стоимость начала зависеть от рынка.

Проблема бумажной валюты заключалась в том, что теперь любой Центральный банк по своему желанию мог увеличить или уменьшить количество денег в экономике. В народе это называют печатным станком, или инфляцией[1]1
  Инфляция – это процесс увеличения денежной массы и уменьшения покупательной способности денег.


[Закрыть].

Поэтому, если правительство выпускает деньги, и инфляция урезает их стоимость, то это может привести к ценовой нестабильности и как следствие – повлиять на качество денег как средства сбережения.

С появлением компьютеров стало логичным создание цифровой валюты.

У цифровых денег есть свои преимущества:

– Обмениваться числами на экране намного удобнее – по сравнению с фактическим обменом.

– Стоимость хранения и передачи гораздо ниже по сравнению с физической валютой.

– Увеличить количество цифровых денег так же просто, как добавить несколько нолей к вашему балансу на счете, а печать большого количества банкнот затратна.

– Если у вас есть стодолларовая банкнота, вы не можете мгновенно разменять ее, чтобы получить две по 50. С цифровыми деньгами требуется просто щелкнуть мышкой на экране.

– Обработка и учет осуществляются намного быстрее, чем в случае физических денег.

Точно так же легче организовать верификацию цифровых денег, поскольку обмен различными валютами происходит не на физическом, а на техническом уровне.

Во избежание мошенничества при создании цифровых денег правительство сделало систему еще более централизованной. Иначе без правительственного контроля все могли бы просто копировать и умножать деньги на своем компьютере по собственному желанию.

Проблема цифровой валюты в том, что правительства получили полный контроль над денежной системой и управляют следующими вопросами:

Иными словами, с появлением фиатных денег денежная система стала полностью централизованной.

В большинстве случаев абсолютно нормально, что центральное учреждение держит все в своих руках, но ровно до тех пор, пока люди доверяют ему, и пока оно, в свою очередь, не злоупотребляет своей властью.

Новая денежная система

Фиатные деньги обрели контроль над людьми, желающими их использовать. Центральная организация стоит выше всех и может сама определять, что вам можно делать со своими деньгами, а чего нет.

Это стало очевидно, когда люди заметили, что их деньги, которые лежат на банковских счетах, в действительности им не принадлежат и могут быть безвозвратно потеряны.

Поэтому многие задались вопросом: возможно ли создать цифровую денежную систему со всеми вытекающими преимуществами, но без централизации?

Такая система могла бы:

1. Быть абсолютно открытой для всех желающих.

2. Не ограничивать транзакции.

3. Быть доступной в режиме 24/7.

4. Подчиняться четким правилам, которые всегда можно посмотреть.

А как насчет доверия? Ради него мы и используем центральную власть. Но что если бы был способ решить проблемы доверия математически?

В течение достаточно долгого времени люди пытались создать децентрализованную цифровую денежную систему – без центрального управляющего органа.

В 2008 году некто Сатоши Накомото создал такую систему.

Блокчейн и криптошифрование

Для создания математического доверия в 2008 году человек (или группа людей, никто не знает наверняка) по имени Сатоши Накамото решил сразу несколько проблем. Первой стала проблема двойного расхода.[2]2
  Ссылка на исходный Whitepaper (https://bitcoin.org/bitcoin.pdf).


[Закрыть]

Проблема двойного расхода

Двойное расходование – это повторная продажа одних и тех же активов.

Проблему двойного расхода криптовалюты лучше всего показать на примере.

Представьте себе сохраненный файл или фотографию. Сколько раз вы можете скопировать их? Практически бесконечное количество раз. И это будет почти бесплатно, если не учитывать стоимость электроэнергии.

Цифровая валюта – это строчка из цифр и букв. Поэтому скопировать и создать ее не составляет труда. Вы можете оставить себе криптовалюту даже после покупки какого-нибудь товара и продолжить нею пользоваться.

В этом и заключается проблема двойного расхода цифровых денег.

В централизованной финансовой системе банк заботится о том, чтобы потратить одну и ту же купюру два раза было невозможно.

Но если мы хотим придумать децентрализованное валютное решение, нужно найти способ избежать двойных расходов децентрализованно.

Инновационная идея Сатоши заключалась во введении системы блокчейна, чтобы избежать обмана без какой-либо центральной организации.

Блокчейн – это полная история транзакций децентрализованной системы, которую невозможно изменить, так как настоящую информацию хранят все участники децентрализованного сообщества одновременно!

Блокчейн состоит из цепочки блоков, которые хранят и автоматически обновляют информацию о транзакциях в реальном времени: как своеобразная книга учета, а блоки – как страницы с уже заполненной информацией. Эта информация принимается сообществом как правда и хранится на компьютере у каждого из участников.

Такая архитектура позволяет избежать двойного расхода, так как иначе истории транзакций участников отличались бы.

Вместо центральной организации, диктующей, что есть «правда», сообщество решает все вопросы без посредников в виде банка или другой финансовой организации. Сеть полностью децентрализована, цифровые активы не могут быть заморожены или конфискованы.

Криптовалюта – это любая цифровая валюта основанная на технологии блокчейна.

Блокчейн-деньги в свою очередь применяет криптографические принципы для шифрования как гарантию безопасности – отсюда и название валюты.

В криптовалюте все правила и положения записаны в математический алгоритм, который управляет децентрализованным сообществом блокчейна.

По сути, криптовалюта – это валюта, определяющаяся криптографическими методами и доверием сообщества, которое ее создало и продвигает.

Криптография – это наука, обеспечивающая секретность сообщения. Основные требования к зашифрованной информации: конфиденциальность, невозможность ее отследить и целостность.

Что такое приватный ключ и публичный адрес?

Другим важным нововведением стал открытый программный продукт и система управления банковскими счетами.

Чтобы начать пользоваться новой денежной системой, в первую очередь необходимо открыть счет.

В случае с централизованной системой вы получаете номер банковского счета, на который можете получать деньги. Он уникален и не повторяется у других клиентов банка. Ведь в ином случае, если б вы дали кому-то номер своего счета для отправки средств, то другой клиент банка с идентичным номером мог бы получить такую же сумму.

Сама процедура открытия банковских счетов в некоторых странах непростая. Как результат, по подсчетам экономистов, более 2 миллиардов человек по всему миру не имеют доступа к банковскому обслуживанию. Еще одна проблема – возможность блокировки или заморозки банковского счета.

В децентрализованной системе такого произойти не может, поскольку отсутствует центральный орган, контролирующий открытие счетов, а значит, и руководящий ими. Никто не может отказать вам в доступе или что-либо от вас потребовать. Но как в таком случае избежать ситуации появления двух и более человек в системе, обладающих одним и тем же «счетом»?

Решить проблему повторения адресов удалось благодаря криптографии, а именно – приватному ключу и публичному адресу.

Приватный ключ – секретная информация, дающая право доступа к средствам кошелька.

Поскольку в блокчейне нет централизованной базы, при регистрации вы не сами выбираете себе идентификатор – он выдается в виде случайного числа, так называемого приватного ключа, который является набором букв, цифр или случайных слов. В случае биткоина, самой распространенной криптовалюты, вы получите ключ из диапазона от 0 до 2А256. Общее количество ключей – число, состоящее из единицы и 80 нулей.

Количество возможных вариаций настолько большое, что вы можете создать столько счетов, сколько атомов находится в видимой части Вселенной.

Обычно приватный ключ отображается в шестнадцатеричной форме, состоящей из 64 цифр / букв.

Приватный ключ нужен для того, чтобы передавать деньги, точно так же, как вам нужен пароль, чтобы войти в аккаунт электронной почты и отправить письмо. Но в случае криптовалюты появляется существенное различие: так называемый публичный адрес своего счета указываете не вы, он высчитывается математически с помощью приватного ключа.

Публичный адрес – математически сгенерированный криптографический хеш открытого ключа для проведения операций с криптовалютами.

Просто представьте, что в Яндекс Почте вам нужно только придумать пароль, а адрес автоматически генерируется из него. В биткоине это реализуется с помощью эллиптической криптографии, а также функций SHA 256 и RIPEMD 160.

Что касается этих математических функций, то главный нюанс состоит в том, что практически невозможно подобрать «пароль» (приватный ключ), если вы знаете только «адрес почты» (публичный адрес). Но при этом очень просто и быстро можно получить публичный адрес, если вы знаете свой приватный ключ.

Попробуем объяснить это упрощенно. Представьте, что приватный ключ – это случайное число, а связанный с ним публичный адрес – это его квадрат. Например, если приватный ключ равняется 8, то публичный адрес был бы 8 в квадрате, или 64. Да, большинство из нас может провести такие вычисления самостоятельно на листе бумаги. Но давайте попробуем пойти в обратную сторону. Каково это – подбирать корень числа, состоящего из 50 или больше цифр. Возвести в квадрат – дело пяти секунд, но обратная операция займет у вас много времени.

Я напомню, что возведение в квадрат было просто упрощенным примером, поскольку на самом деле в криптовалютах этот процесс в бесконечное количество раз более сложен.

Даже если бросить ресурсы всех компьютеров на выполнение этой задачи, Вселенная прекратит свое существование прежде, чем они найдут решение.

Приведу другую аналогию: что более безопасно – хранить свои миллиарды долларов в сейфе, местоположение которого известно всем, и нужно лишь взломать систему безопасности, либо же иметь бесконечное количество совершенно открытых сейфов?!

Что значит open source?

Open source, или открытый источник, означает, что полный код программы, или блокчейна, общедоступен, и его в любой момент могут посмотреть все желающие.

Это дает возможность взаимопроверки, консультаций по вопросам улучшения, а также предупреждает появление ошибочных или мошеннических сервисов.

В случае блокчейна и криптовалют для открытого и полноценного сообщества открытый источник критически важен.

Благодаря данной технологии система открыта на 100 %. Она позволяет любому человеку или роботу присоединиться к сообществу блокчейна.

Ничто и никто не может заблокировать вам доступ, ведь все, что нужно сделать, – это получить приватный ключ и с его помощью вычислить свой публичный адрес. Если мы вспомним о названных ранее преимуществах децентрализованной валюты, становится понятно, насколько важна эта особенность.

Итак, у каждого из участников есть один или несколько счетов для отправления и получения денег в сис теме. Следующее, что нам нужно понять, – это процесс определения правильного текущего баланса на счете. Здесь в игру вступает майнинг.

Что такое майнинг?

Майнинг – это процесс достижения общего консенсуса сообщества.

Что такое консенсус?

Консенсус – это соглашение, достигнутое по всей истории транзакций.

Под консенсусом мы подразумеваем соглашение о том, какое количество денег связано с тем или иным приватным ключом или счетом.

В централизованной системе только банк следит за тем, сколько у вас денег и сколько вы можете заплатить за тот или иной товар.

В децентрализованных системах каждый участник наблюдает за всеми остальными и подтверждает или отклоняет сделку в зависимости от того, есть у вас деньги на счете или нет.

Пользователи (или «легкие» узлы) – большинство участников децентрализованной сети. Они совершают и принимают платежи и должны отчислять майнерам малый процент (иногда комиссия бывает и нулевой) за проверку осуществляемых транзакций.

Ноды (или полные узлы) – это постоянно работающие компьютеры, узлы, перенаправляющие полученную информацию остальным пользователям, что делает ее доступной для всех, а саму систему – децентрализованной. То есть ноды обеспечивают всех одинаковой актуальной информацией об истории транзакции (блокчейне).

Майнеры – это люди или специальные компьютеры, осуществляющие проверку точности и подтверждение сделки.

Большинство людей, использующих криптовалюту, являются простыми пользователями: они отправляют, получают деньги и полагаются на майнеров и на ноды.

В результате вместо одной центральной организации мы получаем огромную группу людей, цель работы которых – поддерживать консенсус.

У технологии блокчейна есть очень изящное решение для достижения консенсуса.

Шаг 1. Когда нужно передать кому-то деньги, вы используете свой приватный ключ для «подписания» транзакции. Фактически это значит, что отправка денег происходит от одного публичного адреса к другому. Никто другой не сможет отправлять деньги, пока доступ к приватному ключу есть только у вас.

Шаг 2. Далее ваш кошелек автоматически передает информацию об этой транзакции нескольким узлам, к которым он подключен.

Шаг 3. После этого ноды передают информацию другим узлам и майнерам и так далее по цепочке. Получается экспоненциально растущая волна, которой понадобится всего несколько миллисекунд, чтобы все участники сообщества узнали о вашей транзакции.

Шаг 4. Когда майнер получает сообщение о транзакции, он проверяет наличие у вас нужного количества монет в принципе.

Поскольку каждую секунду накапливается нехилая очередь транзакций, можно дать майнерам «взятку» в виде небольшой платы, то есть поднять процент комиссии, чтобы они сначала проверили вашу операцию.

Теоретически платить эти взносы вы не обязаны, но одновременно происходит столько транзакций, что до вашей дело может так и не дойти, поскольку предпочтение всегда отдается обработке и включению в блокчейн (историю операций) тех заявок, которые приносят прибыль.

Что такое алгоритм консенсуса?

Казало бы, если все, что требуется для проведения транзакции, – это подтверждение майнеров, то почему бы просто не создать тысячи собственных майнеров? Они смогут сколько угодно подтверждать, что кто-то отправил вам миллионы долларов.

Криптовалюты разработали механизмы консенсуса, которые позволяют решать проблемы мошенничества децентрализованно.

Множество алгоритмов консенсуса находятся еще в процессе создания, а наибольшую популярность приобрел Proof of Work, или доказательство выполнения работы. Именно его следует рассмотреть более детально.