Начало работы: как работает биткойн?

Начало работы: как работает биткойн?

Биткойн
7 декабря, 2020 от Crypto Valve
303
Если вы уже знаете, «что такое биткойн» , пора узнать, как он работает. Хотя на первый взгляд все может выглядеть очень похоже для конечного пользователя, внутри централизованные системы сильно отличаются от децентрализованных систем. Однако, прежде чем мы ответим на вопрос «как работает биткойн?» В целом, нам необходимо ответить на несколько вопросов: что наиболее важно в случае денежной системы; денежное обращение; и эволюция
Начало работы: как работает биткойн?

Если вы уже знаете, «что такое биткойн» , пора узнать, как он работает. Хотя на первый взгляд все может выглядеть очень похоже для конечного пользователя, внутри централизованные системы сильно отличаются от децентрализованных систем. Однако, прежде чем мы ответим на вопрос «как работает биткойн?» В целом, нам необходимо ответить на несколько вопросов:

  • что наиболее важно в случае денежной системы;
  • денежное обращение;
  • и эволюция и развитие двух вышеуказанных пунктов.

Поколение I – ракушки, монеты, банкноты

биткойн доллар

В случае с банкнотами или монетами все просто. Передавая банкноту другому лицу, мы отказываемся от прав на нее на основании устного соглашения. Обратной стороной такой системы является то, что кто-то нечестный после совершения транзакции может просто свернуть с нашими купюрами, после чего не останется даже следа. Также гораздо сложнее мгновенно отправить банкноты или монеты в другую страну – денежные переводы занимают несколько дней и стоят до нескольких % от суммы перевода. Хранение банкнот или монет также сопряжено с риском и может быть повреждено или украдено. Низкая стоимость подделки банкнот или монет также является большой и серьезной проблемой. 

Поколение II – Электронный банкинг

как работают биткойн-электронные деньги

Интернет-революция позволила нам относительно быстро и эффективно отправлять деньги теоретически в любую точку мира. При онлайн-переводе банк переводит наши средства на счет получателя, взимая комиссию за посредничество. В случае международных переводов комиссии могут быть значительными, а время таких переводов неудовлетворительно.

Еще одним недостатком такой системы является то, что наши деньги контролируются банком – это означает целый ряд возможных ошибок, вызванных человеческим фактором. Это банк, который списывает средства с нашего счета и добавляет их на другой, поэтому мы зависим от третьих лиц. В этой системе также есть возможность отозвать перевод (возвратный платеж), что иногда приводит к мошенничеству. При продаже того или иного товара у нас не всегда есть 100% гарантия того, что полученный нами перевод не будет отозван отправителю.

В этой системе безопасность наших средств зависит от банков, которые, конечно же, покрыты гарантийными фондами (до определенных сумм), что создает впечатление безопасности. К сожалению, это не всегда так, о чем свидетельствуют, например, жители Кипра, у которых правительство буквально воровало деньги с вкладов, чтобы поддержать тяжелое положение банков. В декабре 2013 года власти Европейского Союза согласовали правила, касающиеся помощи или ликвидации банков, испытывающих финансовые трудности. Новые правила позволяют им использовать средства, накопленные на наших депозитах. Есть еще много ситуаций, в которых банк может вмешаться в наш баланс. Например, банк может заблокировать наши средства в результате простого подозрения и презумпции совершения правонарушения или передать их, например, судебному приставу. Кроме того, перед лицом кризисов Европейский Союз Соединенные Штаты и все другие страны мира могут попытаться спасти экономику по самой низкой линии сопротивления. Этот метод, конечно же, представляет собой дополнительную печать денег и, таким образом, снижение покупательной стоимости валюты в обращении –инфляция .

Кто смотрит в чей кошелек?

Банковская система структурирована таким образом, что соответствующие государственные органы и учреждения имеют представление о том, что мы делаем с нашими деньгами: что, когда и где мы их тратим, что мы на них покупаем, от кого мы получаем и куда переводим. В то время, когда государственный надзор достиг наивысшего уровня в истории, такая особенность банковской системы может рассматриваться многими как неблагоприятная или даже ограничивающая их свободу. 

Стоимость денег, их количество в обращении, право владеть ими и распоряжаться ими, а также их движение в нынешней системе зависит от банков и правительств. Мы говорим о человеческом факторе и небольшой группе людей, которые полностью контролируют один из самых важных аспектов нашей жизни – финансы. Это способствует злоупотреблениям, коррупции, несправедливости, социальному контролю и т.д.

3-е поколение – Биткойн (и другие криптовалюты )

Начало работы: как работает биткойн?

Биткойн решает большинство проблем предыдущих систем. Биткойны можно мгновенно отправить в любую точку мира, где есть Интернет (или мобильная сеть) , без комиссий и без посредников. Владение нашими деньгами больше не зависит от банков и правительств. В случае перевода мы не поручаем деньги третьим лицам, поэтому никто не имеет на него никакого влияния и не может манипулировать им или определять его статус. Биткойн нельзя подделать или перепечатать.

Биткойн лишен человеческого фактора, все делается по заранее определенным правилам, демократически принятым большинством пользователей системы.

В биткойнах все операции являются публичными, но мы не знаем, кто их выполнял и кому они принадлежат.

При создании нового адреса не нужно указывать личные данные. Ни одно официальное лицо также не может заблокировать этот адрес и помешать нам получить доступ к нашим BTC . Таким образом, Биткойн обеспечивает гораздо большую анонимность, конфиденциальность и чувство безопасности, чем ранее упомянутые системы. Столкнувшись с таким количеством возможностей, естественно возникает вопрос: «Как работает Биткойн?»

Блокчейн – книга транзакций биткойнов

Начало работы: как работает биткойн?

Предположим, каждая транзакция в сети bitcoin записывается в реестр. Если мы отправляем кому-то Биткойны, в этой книге есть запись, в которой говорится, что Биткойны из нашего кошелька вычитаются, а затем назначаются на адрес назначения.

Если все транзакции в сети биткойнов записываются в открытую бухгалтерскую книгу, легко подсчитать, у кого и сколько биткойнов должно быть на счету. Наглядный и упрощенный пример книги:

  1. У Яцека в кошельке 25 биткойнов;
  2. Яцек отправляет Марку 3 биткойна;
  3. Яцек отправляет Адаму 2 биткойна;
  4. Марек отправляет Гжесику 2 биткойна;
  5. Гжесик отправляет Яцеку 1 биткойн.

Основываясь на этой демонстрационной книге расчетов, мы можем точно подсчитать, сколько биткойнов у человека. У Яцека 21, у Адама 2 BTC, у Марека 1 и у Гжесека по 1 биткойну. То же самое и с блокчейном биткойнов. Баланс нашего счета рассчитывается на основе книги транзакций. Достаточно того, что мы знаем закрытый ключ к нашему адресу, который идентифицирует нас в этой книге.  

Вопрос в том, чем он отличается от электронного банкинга, который, в конце концов, работает аналогичным образом?

Сверху похожи, снизу совсем другие

Мы не смогли бы ответить на вопрос «как работает Биткойн?», Не углубившись в эту тему. Однако давайте начнем с небольшого обзора свойств централизованных систем, используемых традиционно банками. Здесь банки хранят свои бухгалтерские книги. Следовательно, они могут перезаписывать, переписывать, изменять и манипулировать записями по своему желанию. Как сторонний наблюдатель, мы никогда не можем гарантировать, являются ли текущие данные историческими или они просто изменены. В случае с биткойнами текущие копии расчетной книги доступны всем пользователям сети. Эта сеть состоит из сотен тысяч компьютеров, на которых установлен традиционный биткойн-клиент. Любой, кто является пользователем системы и имеет собственный биткойн-кошелек, хранит такую ​​копию реестра у себя. Несанкционированные или санкционированные изменения в этом виде бухгалтерской книги требуют одновременного внесения их на всех остальных экземплярах. Каждая операция будет занесена в бухгалтерскую книгу раз и навсегда, без возможности изменения. Единственный вариант – добавить новые транзакции в децентрализованную бухгалтерскую книгу, то есть в систему блокчейн. 

В этой системе нам не нужно доверять банкам или правительствам, мы доверяем криптографии , математическим законам и силе сети биткойнов. Вычислительная мощность сети биткойнов в несколько сотен раз превышает общую мощность 500 самых быстрых компьютеров в мире, принадлежащих правительству США, Китая, НАСА или другим научным и военным учреждениям. Кроме того, мощность сети биткойнов растет с каждым новым устройством, подключенным к ней.

Децентрализованная книга счетов также известна как блокчейн. Блокчейн Биткойн может быть проверен кем угодно в любое время, например здесь . Просто введите любой адрес, и у нас будет доступ ко всем транзакциям, в которых этот кошелек участвовал как отправитель или получатель. Клиринговая книга состоит из блоков, то есть отдельных транзакций, сгруппированных вместе, и в каждом блоке хранятся пользовательские транзакции, совершенные в течение определенного периода времени. 

На этом этапе, если кто-то задаст вам вопрос «Как работает Биткойн?», Вы могли бы ответить так: биткойн основан на распределенной книге, копия которой находится на каждом устройстве, подключенном к сети. Благодаря тому, что биткойн использует сеть p2p , нам не нужно полагаться на какого-либо посредника, так как все определяется заранее определенным кодом и математическими расчетами. Биткойн работает децентрализовано и, следовательно, чрезвычайно прозрачен, так как любой может отследить путь каждого BTC в обращении в любое время.

Право собственности на наши биткойны

свидетельство о праве собственности на биткойн

Право на наши биткойны – это то же самое, что иметь закрытый ключ , который должен знать только владелец кошелька, на котором они хранятся. Закрытый ключ – это разновидность цифровой подписи. На этом этапе мы начнем исследовать более технологичную сторону вопроса «как работает Биткойн?» 

Каждая цифровая монета связана в системе с открытым ключом ECDSA ( Elliptic Curve Cryptography ). Когда кто-то переводит биткойны на адрес другого пользователя, создается транзакция, в которой открытый ключ нового владельца связывается с определенным количеством биткойнов. Затем транзакция подписывается закрытым ключом. Таким образом, никто не может отправить наши биткойны без нашего разрешения – без знания закрытого ключа это невозможно.

Остается вопрос, как получатели переводов находятся в сети биткойнов? Биткойн использует хеш-функцию RIPEMD-160 в публичной части ключа ECDSA, который служит уникальным адресом, по которому отправляются биткойны. Адрес хранится в системе кодирования Base58 , это публичный адрес, поэтому его можно распространять среди пользователей сети. Важно отметить, что любой может сгенерировать любое количество таких адресов, на которые он будет принимать биткойны.

Биткойн-сеть и блоки с транзакциями

сеть биткойнов

Сеть Биткойн – это сеть p2p, поэтому она состоит из узлов, то есть компьютеров, на которых работает традиционный клиент Биткойна. Эти узлы подключаются к другим узлам в сети, распределенной через Интернет. Что происходит, когда к сети присоединяется новый узел, т.е. Кто-то устанавливает новый биткойн-кошелек или перезапускает старый.

Во-первых, он получает блокчейн от своих сверстников (узлов, к которым он подключился). В случае нового клиента это все блоки, созданные в сети. В случае, если клиент не использовался в течение некоторого времени, он загрузит только те блоки, которые были созданы, когда кошелек был неактивен. Каждый блок состоит из заголовка, который позволяет отличить его от других блоков, и содержит список транзакций, выполненных пользователями в данный момент. Во-вторых, он синхронизирует информацию о времени, которая позже используется для подписи блоков с помощью временных меток. Это записи, содержащие время Unix, что дополнительно затрудняет управление блокчейном и повышает его безопасность.

Сама цепочка блоков сформирована следующим образом: блок «n» указывает на блок «n-1», включая хеш-функцию содержимого блока «n-1». Блок включает в себя хеш-функцию блока «n-2», поэтому хэш последнего блока в цепочке зависит от хеш-функции каждого предыдущего блока в цепочке.
Аббревиатуру блока №5 можно описать как функцию:

hash (blok4 + hash (blok3 + hash (blok2 + hash…))).

Этот механизм приводит к тому, что, если два узла принимают указанный хэш блока в цепочке, они одновременно соглашаются со всеми другими блоками. Благодаря этому свойству невозможно подделать отдельный блок, так как это сделало бы недействительными все предыдущие блоки.

Майнинг – обслуживание сети

биткойн майнинг биткойн майнинг

Мы не смогли бы полностью ответить на вопрос «как работает Биткойн?», Не объяснив, кто и как сохраняет транзакции в блоке и строит из них блокчейн? Ответ – майнеры. Речь идет не о традиционной горнодобывающей промышленности, а о цифровом майнинге с использованием устройств с высокой вычислительной мощностью. Чтобы сеть была безопасной и правильно функционировала, ей необходимы вычислительные мощности для решения математических задач высокой сложности. Для сети должна быть проделана работа, которую вдобавок будет легко подтвердить – подтверждение работы .

Любой может стать цифровым майнером, просто имея необходимое оборудование. Именно благодаря майнерам транзакции могут выполняться в сети. За свою работу сеть награждает цифровых майнеров новыми биткойнами (на момент написания этой статьи это 12,5 BTC за блок) – так создаются новые биткойны. Как вы уже знаете из предыдущей статьи, может быть создано ограниченное количество биткойнов – до 21 миллиона. Что, если их все извлекут? Как майнеры будут вознаграждены за поддержание сети?

Все просто, сеть будет удерживать майнеров от комиссии за транзакции

Блокчейн – блокчейн

Как мы уже знаем, все транзакции, выполняемые в сети, хранятся в блоках, составляющих цепочку блоков. Задача майнера – «разбить блок», то есть решить созданную сетью криптографическую проблему на основе хеш-функции SHA-256 .

Короче говоря, это:

  1. Вычисление хеш-функции из заданного блока данных;
  2. Расчет текущей цели на основе уровня сложности, обеспечиваемого сетью, то есть меры того, насколько сложно найти новый блок;
  3. Проверка того, что значение хеш-функции для блока меньше текущей цели.

Текущая сложность копания делает практически невозможным «Соло-майнинг», поэтому цифровые майнеры подключают свои машины к шахтам, также известным как мини-пулы. Майнер (или, скорее, шахта ), который первым вычисляет правильный блок, объявляет об этом остальной части сети. Остальные сетевые узлы подтверждают этот расчет. После проверки майнер получает вознаграждение в виде определенного количества биткойнов и всех комиссий за транзакции с блока. Блок с пользовательскими транзакциями добавляется в блокчейн. Таким образом, в цепочку блоков добавляются последовательные блоки, каждый из которых связан с предыдущим. 

Биткойн-сеть – это саморегулирующаяся сеть, которая поддерживает заранее определенные параметры. Если количество майнеров или мощность майнинговых устройств увеличится, биткойны не будут добываться быстрее. Для этого используется параметр, определяющий сложность криптографической задачи, выполняемой майнерами. Сеть регулирует сложность так, чтобы блок добывался каждые 10 минут, независимо от мощности сети. Параметр сложности меняется каждые 2016 блоков. В настоящее время вознаграждение за решение блока составляет 12,5 BTC и уменьшается вдвое каждые 210000 блоков, то есть каждые 4 года.

«Как работает биткойн?» – подведем итоги

Как видите, вся система биткойнов основана на таких стабильных элементах, как вычислительная мощность, математика и криптография. В отличие от традиционных банковских или расчетных систем, человеческий фактор в сети Биткойн значительно минимизирован. Никто не может контролировать Биткойн, и никакая организация или официальное лицо не может вносить несанкционированные изменения или манипулировать ценностью того, что у нас есть в нашем кошельке. Право собственности на наши деньги гарантируется математикой, а не «нашим словом и доверием». Биткойны нельзя перепечатывать или подделывать.  

Биткойн – проект с открытым исходным кодом . Исходный код Биткойна является общедоступным, и любой может получить к нему доступ. Любые изменения в протоколе и в основном в его работе должны быть приняты большинством пользователей путем обновления программного обеспечения, то есть биткойн-клиента.