Bitcoin блокчейн – : , , ,

prostocoin.com

Bitcoin in a nutshell — Blockchain / Habr

Blockchain — это технология, на базе которой построен Bitcoin. И если пару лет назад вся слава доставлась криптовалюте, то сегодня все чаще можно слышать смелые фразы вроде: «Forget Bitcoin, Long Live Blockchain». Активно развиваются платформы вроде Ethereum, IPFS или Overstock, которые рассматривают блокчейн не как инструмент для создания еще одной платежной системы, а как совершенно обособленную технологию, сравнимую по своей инновационности разве что с Интернетом.

В этой главе я расскажу вам, что из себя представляет блокчейн Bitcoin. Даже по сравнению с Ethereum, это жуткий анахронизм, но понимание принципов его работы вам сильно поможет, если вы решите разобраться с более сложными проектами.

Book

Table of content

1. Blockchain for dummies
2. Structure
3. Merkle tree
4. Timestamp
5. Raw block
6. Links

Blockchain for dummies

Сам по себе блокчейн — это крайне простая штука. Его проще всего проиллюстрировать на примере книги бухгалтерского учета, в которую записываются все транзакции в сети Bitcoin. Более того, такая книга присутствует у каждого участника сети, а значит любой, при желании, может проверить, была та или иная транзакция в реальности или нет.

И если блокчейн целиком — это книга, то отдельные блоки можно представлять как страницы, на которых «записываются» транзакции. Кажый блок «ссылается» на предыдущий и так до самого первого блока (genesis block). Именно это и создает такую интересную особенность блокчейна, как неизменяемость. Нельзя взять и изменить блок #123 так, чтобы этого никто не заметил. Потому что блокчейн устроен таким образом, что это повлечет изменение блока #124, потом #125 и так далее, до самого верха.

Structure

Привычным движением руки открываем спецификацию протокола и смотрим на структуру блока.

• version — версия блока
• prev_block — хэш предыдущего блока (parent block)
• merkle_root — если упрощенно, то это хэш всех транзакций в блоке
• timestamp — дата и время создания блока
• bits, nonce — про эти параметры я подробно расскажу в главе Bitcoin in a nutshell — Mining
• txn_count, txns — число транзакций в блоке и их список

Первые шесть параметров (все кроме txn_count и txns) образуют заголовок блока (header). Именно хэш заголовка называют хэшем блока, то есть сами транзакции непосредственного участия в хэшировании не принимают.

Вместо этого они заносятся в особую структуру — дерево Меркла, про которую я расскажу ниже.

Merkle tree

Technical side

Дерево Меркла — это структура данных, также известная как бинарное дерево хэшей. В случае Bitcoin оно строится следующим образом:

1. Сначала считаются хэши всех транзакций в блоке

   hash_A = SHA256(SHA256(A))
   
   

2. Потом считаются хэши от суммы хэшей транзакций hash_AB = SHA256(SHA256(hash_A + hash_B))

   
   

3. Точно также считаем хэши от суммы получившихся хэшей hash_ABCD = SHA256(SHA256(hash_AB + hash_CD)) и далее по рекурсии. Лирическое отступление — так как дерево бинарное, то на кажом шаге должно быть четное число элементов. Поэтому если, например, у нас только три транзакции, то последняя транзакция просто дублируется:

   

   
   
4. Процесс продолжается до тех пор, пока не получится один единственный хэш — он и называется merkle_root (третье поле в header блока)

Ниже приведена реализация дерева Меркла, можете проверить ее на каком-нибудь блоке.

import hashlib

# Hash pairs of items recursively until a single value is obtained
def merkle(hashList):
    if len(hashList) == 1:
        return hashList[0]
    newHashList = []
    # Process pairs. For odd length, the last is skipped
    for i in range(0, len(hashList)-1, 2):
        newHashList.append(hash3(hashList[i], hashList[i+1]))
    if len(hashList) % 2 == 1: # odd, hash last item twice
        newHashList.append(hash3(hashList[-1], hashList[-1]))
    return merkle(newHashList)

def hash3(a, b):
    # Reverse inputs before and after hashing
    # due to big-endian / little-endian nonsense
    a1 = a.decode('hex')[::-1]
    b1 = b.decode('hex')[::-1]
    h = hashlib.sha256(hashlib.sha256(a1 + b1).digest()).digest()
    return h[::-1].encode('hex')

Immutability

Теперь о том, зачем это нужно в Bitcoin. Я думаю, вы понимаете, что если изменить хотя бы одну транзакцию, то merkle_root также изменится. Поэтому такая структура данных позволяет обеспечить «неподделываемость» транзакций в блоке. То есть не может произойти следующей ситуации:

Кто-то из майнеров нашел новый блок и начал раскидывать его по сети. В это время злоумышленник перехватывает блок и, например, удаляет из блока какую-нибудь транзакцию, после чего распостраняет уже измененный блок.

Для проверки достаточно посчитать merkle_root самостоятельно и сравнить его с тем, что записан в header блока.

SPV

Но здесь можно резонно возразить, что, во-первых, такие сложности совершенно ни к чему. Достаточно просто посчитать хэш от суммы всех транзакций в блоке txns_hash = SHA256(SHA256(sum(txns))) — он точно также изменится после любых манипуляций с транзакциями. А, во-вторых, что мешает злоумышленнику подменить merkle_root в блоке? На второй вопрос отвечу сразу: на самом деле в блоке вообще нельзя ничего изменить, потому что блок тут же станет невалидным (это вы поймете после прочтения следующей главы Bitcoin in a nutshell — Mining).

А дерево Меркла нужно на самом деле для того, чтобы иметь возможность создавать SPV nodes (Simplified Payment Verification). Такие ноды синхронизируют только заголовки блоков, без самих транзакций. В результате блокчейн занимает на порядок меньше места (для красоты возьмем высоту в 500.000 блоков, размер header фиксирован — 80 байт):

500.000 * 80 / 1024 / 1024 ≈ 40 Мб

Такой блокчейн уже можно без проблем уместить на телефоне, планшете или каком-нибудь IoT. Что в перспективе должно дать большую децентрализацию, безопасность сети и так далее.

Суть упрощенной верификации платежей в следующем: пусть у вас есть SPV нода. У меня же есть весь блокчейн целиком и мне нужно вас убедить, что какая-нибудь транзакция действительно была (на картинке это транзакция K). В этом случае, мне достаточно всего лишь предоставить вам несколько хэшей: H_L, H_IJ, H_MNOP, H_ABCDEFGH, они еще называются authentication path.

После чего вы сначала считаете H_K = SHA256(SHA256(K)), потом H_KL = SHA256(SHA256(H_K + H_L)) и так до самого верха. Если в итоге вы находите у себя блок с таким же merkle_root, то факт существования транзакции считается подтвержденным.

BTW Ральф Меркл даже запатентовал свою структуру данных, о чем свидетельствует патент US4309569 A.

Timestamp

Еще один интересный вопрос. Представим, что где-то в сети появился появился новый блок и ноды начинают передавать его друг-другу. Каждая нода должна убедиться в том, что блок корректен. Для этого она:

• проверяет синтаксис и структуру блока
• проверяет на валидность каждую транзакцию в блоке
• хэширует транзакции и сравнивает merkle root
• проверяет несколько критериев, связанных с майнингом, и так далее

Но как можно проверить timestamp? Понятно, что время на разных компьютерах может различаться, так что даже если у нового блока timestamp отличается от вашего текущего времени на час вперед, это еще не значит, что блок «неправильный», может у майнера просто часы спешат.

Поэтому для проверки timestamp на валидность было придумано два критерия. Во-первых, он должен быть больше, чем среднее арифметическое timestamp-ов предыдущих 11 блоков. Это делается для того, чтобы не получилось так, что блок #123 вышел 12 марта 2011 года, а #124 — 13 февраля 1984. Но в тоже время допускается некоторая погрешность.

Во-вторых, timestamp должен быть меньше чем network adjusted time. То есть нода, при получении нового блока, интересуется текущим временем у своих «соседей» по сети, считает среднее арифметическое и если block timestamp меньше получившегося значения + 2 часа, то все в порядке.

BTW как вы видите, timestamp нового блока может оказаться даже меньше, чем timestamp более раннего блока. Это не такая уж и редкость, например #145045, #145046 и #145047.

145044: 2011-09-12 15:46:39     
145045: 2011-09-12 16:05:07 
145046: 2011-09-12 16:00:05 // ~5 minutes before prior block
145047: 2011-09-12 15:53:36 // ~7 & ~12 minutes before 2 prior blocks
145048: 2011-09-12 16:04:06 // after 2 prior blocks but still before 145045

Raw block

Если у вас до сих остались какие-то вопросы по структуре блока, то предлагаю вам посмотреть на них в «сыром» виде. Самый очевидный способ это сделать — запустить на пару часов bitcoind --daemon, а потом исследовать уже скачанные блоки. Но, во-первых, не у всех есть время / желание синхронизировать блокчейн. Во-вторых, в Bitcoin блоки хранятся в крайне специфической базе данных LevelDB, еще и довольно странным образом. А так как книга расчитана не только на опытных разработчиков, то я пойду уже проверенным путем и снова использую протокол в его первозданном виде.

Для получения блока отправим сообщение getdata, в котором укажем type : MSG_BLOCK и hash : 000000000003ba27aa200b1cecaad478d2b00432346c3f1f3986da1afd33e506 — это хэш блока #100.000. Весь код целиком можете посмотреть здесь.

def getdataMessage():
    block_hash = '000000000003ba27aa200b1cecaad478d2b00432346c3f1f3986da1afd33e506'

    count = struct.pack("<B", 1)
    inventory = struct.pack("<L", 2) # type : MSG_BLOCK
    inventory += block_hash.decode('hex')[::-1]

    return count + inventory

Links

habr.com

Блокчейн простыми словами. Blockchain технология, транзакции

20 Дек 2017

В этой статье мы разберем, что такое Блокчейн простыми словами. Blockchain технология используется в системе Биткоин в качестве записи транзакций. Блокчейн это инновационная технология по учету любых данных, массово используется в работе криптовалют. Внедрение технологии Блокчейн происходит во многих сферах, в том числе, и на государственном уровне. В статье мы рассмотрим основы технологии Блокчейн, ее использование и применение на практике. Многие слышали о криптовалюте, Биткоине и Блокчейн. Но большинство не понимает принципы работы как самой технологии Блокчейн, так и Биткоина в частности. Поскольку Blockchain и Bitcoin тесно взаимосвязаны, мы постараемся объяснить, как работает технология простым и доступным языком. Купить Биткоин быстро, легко и по самой выгодной цене можно на бирже криптовалют Exmo:

Блокчейн это открытая децентрализованная база данных, где каждый участник системы имеет полный доступ ко всей информации. Блокчейном не может управлять какой-то конкретно человек или государство, так как все данные хранятся на компьютерах всех участников системы. Данные в Blockchain невозможно подделать, так как учет данных ведут все участники системы. Блокчейн это новый способ распределения и учета абсолютно любой информации. На данный момент применение технологии Blockchain максимально реализовано в транзакциях Биткоина и других криптовалют.Применение Блокчейна возможно в различных сферах: юриспруденция, бухгалтерия, земельный кадастр, медицина, банковские переводы, в общем, везде, где необходим честный и прозрачный учет данных. По сути, Blockchain это новая технология, которая способна искоренить коррупцию в нашем мире. Давайте рассмотрим конкретный пример, как при помощи Blockchain ведется учет данных и чем эта система так уникальна.

Новостная хроника пропитана скандалами, в которых недвижимое имущество, например квартира, сегодня принадлежит одному человеку, а уже завтра владелец кто-то другой. Что происходит? В текущей системе центральный орган владеет всей информацией. Можно пойти в этот орган, договориться с ним (к примеру, дать взятку) и переписать имущество на себя. Управляющий орган заменит в учете данных информацию, отобрав тем самым у законного владельца права на имущество. Система работает таким образом, что подделать или заменить любые данные очень просто. Естественно, это вызывает злоупотребления.Такая ситуация в принципе невозможна в Блокчейне. То есть, если вам что-то принадлежит, забрать это у вас никто не сможет. Например, вам отправили тот же Биткоин, транзакцию невозможно отменить или подделать. Более того, история движения этих и всех других средств записана в Блокчейне, поэтому можно отследить путь движения Биткоинов от первой до последней транзакции, что в свою очередь полностью исключает возможность подделать что-либо.

Технология Блокчейн и Биткоин

Сейчас рассмотрим устройство работы Блокчейна с технической стороны. Blockchain (от английского «block» — блок, «chain» — цепь) это цепь блоков, содержащих какую-либо информацию, в которой каждый блок соединен с предыдущим. Новый блок всегда добавляется в конец цепи. Принцип работы Блокчейна построен на двух основных правилах: открытость и защищенность. Вся информация в блоках открыта для любого желающего, соответственно, все данные легко проверяется, что исключает возможность обмана. Защищенность системы обеспечивается за счет шифрования, которое работает при помощи криптографических ключей (ключ открывает доступ к данным, но кому именно принадлежат этот ключ, неизвестно). Вот так просто реализован открытый и защищенный способ хранения и обмена Биткоинами, то есть деньгами, в Блокчейн.Простые участники, которые отправляют друг другу Биткоины, создают новые записи в блоках. Новые блоки создаются посредством майнинга. Участники, генерирующие блоки в Blockchain называются майнерами. Сам процесс майнинга, то есть создания блоков для записи транзакций, достаточно тяжелый и энергозатратный. В награду за один созданный блок майнер получает определенное количество Биткоинов (сейчас это 12,5 Bitcoin).

Блокчейн транзакции

Как работают транзакции в Blockchain на примере Биткоина. Участник оправляет Биткоины со своего кошелька на кошелек другого участника. Затем майнеры проверяют и включают эту и другие транзакции в блок. После чего происходит ее подтверждение. За проверку и подтверждение транзакций майнеры берут определенную комиссию. Размер комиссии и время получения Биткоинов напрямую зависит от загруженности сети.Неподтвержденные транзакции Blockchain. Блок в Блокчейне имеет ограниченный размер, всего один МегаБайт. Поэтому, в ближайший блок попадают транзакции с наибольшим размером комиссии. Если вы укажите маленькую комиссию, ваша транзакция может не подтверждаться достаточно долгий промежуток времени, до нескольких суток. Также, при указании отправителем маленькой комиссии, транзакция может зависнуть и не подтвердиться. В этом случае отправленная сумма вернется на счет отправителя через определенное время. Отменить неподтвержденную транзакцию в Blockchain и самостоятельно вернуть ее невозможно.После первого подтверждения транзакция становится завершенной. Информация о ней записывается в общую историю транзакций, обновляя тем самым сам очередной блок в Блокчейн. После шести подтверждений сети получатель видит платеж в своем кошельке и может использовать полученные средства на свое усмотрение.

Как работает Blockchain

Работа сети интернет очень схожа с механизмом работы Blockchain. Главная цель интернета объединить как можно большее количество людей. Чем больше компьютеров подключено к сети, тем более ценен интернет. Так же работает система Блокчейн. Каждое звено сети Blockchain работает на благо системы, чем больше этих звеньев, тем надежнее и доверительнее сеть. Почему? Дело в том, что каждое звено сети верифицирует транзакции.

Пример. Я одолжил денег у друга Васи. Перед походом в кино я отдал Васе деньги, с нами были друзья Павел и Денис. Когда Вася начнет говорить, что деньги я не отдал, у нас есть Павел и Денис, которые могут подтвердить, что я отдал долг. В данной ситуации у нас нет моего слова против слова Васи, у нас есть еще два участника, которые могут подтвердить, что это действие было произведено.

Блокчейн работает аналогично. Система принципиально отличается от всего, что было раньше тем, что нет центра. Нет одного человека, который может заявить за откат или взятку «Нет, все-таки Вася не получил деньги». В Блокчейн все звенья цепи и блоки транзакций равносильны, поэтому только когда все участники системы подтвердят или отменят факт проведения транзакции, она будет считаться завершенной. Вот так работает Blockchain.

В системе Блокчейн деньги это информация, в которой содержится полная история движения средств, например, от начала поступления денег в государственный бюджет до момента их распределения. То есть, каждый может контролировать, на что потрачены бюджетные деньги. Но Блокчейн это не только деньги. Технологию можно внедрить повсеместно и во все сферы жизни. Точно так же, можно будет отследить историю продуктов в магазине и узнать, является ли, например, помидор органическим или тепличным, где он выращен, в какой почве рос, как транспортировался и так далее. Согласитесь, это делает мир более открытым и честным.

Если вы когда-то переводили деньги за границу или получали их, вы знаете, насколько большие проценты снимаются с вашей оплаты. Это очень несправедливо. И с этим ничего нельзя было сделать. Пока не появился Биткоин. Для того, чтобы перевести Bitcoin родственнику или другу за границу, нужно заплатить такую же комиссию, как если переводить деньги внутри страны. Расстояние больше не имеет никакого значения. То, на чем обычно спекулировали банки: огромные оплаты самих переводов, этого больше нет. Биткоин ведет мир к финансовой глобализации!

Биткоин самая прозрачная валюта. Бытует мнение, что Биткоин анонимен, на самом деле это не так. Биткоин не задумывался, как способ сокрытия денег от налогов или что-то подобное, наоборот, криптовалюта ведет нас в другой, более отрытый мир. Если внедрить технологию блокчейн, на которой работает Биткоин, в экономику страны, можно отследить, как именно используются налоги на нужды граждан государственным аппаратом. Вы не просто будете отчислять налог в казну государства, а сможете проследить абсолютно всю историю движения как ваших, так и всех налоговых отчислений. Согласитесь, при такой системе коррупция потерпит окончательное фиаско.

Сама технология Блокчейн и криптовалют во главе с Биткоином работают на расширение рынка потребления. Биткоин имеет все шансы завоевать наш мир и стать нашим будущим. Уже сейчас Биткоин прочно закрепился в нашей повседневной жизни и положительно влияет на качество обмена валют между людьми.

Блокчейн кошелек

Чтобы иметь возможность хранить, отправлять и получать платежи, участник должен открыть личный кошелек на официальном сайте блокчейн инфо. Процесс создания кошелька на Blockchain подробно разобран в статье: «Как создать Биткоин кошелек на Блокчейн». Обязательно ознакомитесь с данным материалом и откройте свой Blockchain кошелек. С его помощью вы сможете оправлять деньги в любую точку мира максимально быстро и без посредников.

Преимущества и плюсы технологии Блокчейн. В системе Blockchain нет конкретного органа, который что-то регулирует. Каждый участник системы является ее полноценным звеном и регулятором в одном лице. Невозможно подделать то, чем в системе обмениваются участники, будь то деньги, материальные активы, имущество, интеллектуальные права и так далее. То есть, если я отправил Биткоин, я не могу пойти и с кем-то договориться об отмене данной транзакции. Каждый участник видит размер транзакции, адрес получателя и историю движения этих Биткоинов в системе. То есть, любой желающий, может отследить, откуда у того и иного Блокчейн адреса появились Биткоины на счету.

Надеюсь, вы уже понимаете, насколько огромный прорыв в 2008 году сделал человек или группа людей под псевдонимом Сатоши Накомото, который выложил Blockchain в открытый доступ. Блокчейн это революция в обмене и хранении информации. С его помощью можно избавиться от посредников, которые могут нас обмануть, подделав жизненно необходимую для нас информацию. Например, в нынешней системе могут подделывать документы, от чего человек может сесть в тюрьму. Если же заменить текущею систему учета на Blockchain, обмана станет намного меньше, что улучшит нашу жизнь.

Я искренне уверен, что в ближайшем будущем Блокчейн станет чем-то обыденным, тем, чем мы будем пользоваться каждый день. Технология Blockchain способна кардинально изменить нашу жизнь, как в свое время это сделал интернет. Вступайте в клуб крипто энтузиастов сейчас, пока еще не все поняли перспективность технологии. Ценность Блокчейн подтверждается постоянным ростом спроса и стоимости Биткоина и криптовалют. Купить Биткоин и популярные криптовалюты по самому выгодному курсу можно на бирже Exmo:

Опубликовано в Как заработать на криптовалюте пошаговая инструкция
Советую посетить следующие страницы:
✓ Криптовалюта что это простыми словами
✓ Инвестиции в криптовалюту
✓ Рейтинг бирж криптовалют. Топ 10 Биткоин бирж список
✓ Топ 10 самые популярные и перспективные криптовалюты
✓ Как правильно торговать на бирже криптовалют пошагово
✓ Все статьи блога Busines-Expert

busines-expert.com