Новые финансы: блокчейн, DeFi, Web3 и криптовалюты - Пётр Юрьевич Левашов Страница 13

• полные узлы;

• облегченные узлы;

• майнинговые узлы;

• узлы-валидаторы;

• мастерноды.

Полные узлы хранят полную копию блокчейна, включая все транзакции и блоки. Они проверяют новые транзакции и блоки, гарантируя их подлинность путем их сверки с правилами сети. Полные узлы также передают подтвержденные транзакции и блоки другим узлам сети, способствуя общей безопасности и стабильности блокчейна.

Облегченные узлы, или узлы SPV (Simplified Payment Verification), хранят только часть блокчейна (например, заголовки блоков и соответствующие данные о транзакциях) и полагаются на полные узлы для проверки транзакций и других данных. SPV менее ресурсоемкие, чем полные узлы, и хорошо подходят для устройств с ограниченными возможностями хранения и обработки данных, таких как мобильные телефоны и IoT-устройства.

Майнинговые узлы, также известные как майнеры, участвуют в процессе создания новых блоков и обеспечения безопасности сети с помощью механизма консенсуса, такого как PoW или PoS. Помимо подтверждения транзакций и блоков, данные узлы соревнуются в решении сложных математических задач, требующих значительных вычислительных ресурсов. Первый узел, решивший задачу, создает новый блок, который затем добавляется в блокчейн. В качестве вознаграждения за свои усилия майнеры получают вновь добытую цифровую валюту и/или комиссионные за транзакции.

В блокчейн-сетях, использующих альтернативные механизмы консенсуса, такие как PoS, DPoS или PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance), узлы-валидаторы заменяют майнинговые узлы в обеспечении безопасности сети и поддержании консенсуса. Они отвечают за проверку транзакций, предложение новых блоков и голосование по обоснованности предложенных блоков. Валидаторы, как правило, обязаны заблокировать или «оставить в залог» определенное количество собственной цифровой валюты, что гарантирует их приверженность безопасности и стабильности сети.

Некоторые сети блокчейн, такие как Dash, используют двухуровневую архитектуру, которая включает в себя мастерноды (masternode, или «главный узел») в дополнение к обычным узлам. Мастерноды выполняют специализированные функции, такие как облегчение частных транзакций, мгновенные транзакции и голосование по вопросам управления. Чтобы стать «главным», участник должен заложить значительное количество собственной цифровой валюты сети.

Узлы являются основой любой сети блокчейн, обеспечивая ее децентрализацию, безопасность и прозрачность. Поняв суть различных типов узлов и их роли, вы сможете разобраться во внутренней работе блокчейна и оценить потенциал этой технологии в различных областях применения.

Публичные и частные блокчейны: примеры использования и различия

Технология блокчейн развилась в две основные категории: публичные и частные блокчейны. Каждый тип имеет свои уникальные особенности, преимущества и сценарии использования. Понимание различий между публичными и частными блокчейнами поможет вам определить, какой тип наиболее подходит для ваших нужд.

Публичный блокчейн – это открытая децентрализованная сеть, в которой может участвовать любой желающий без ограничений. Пользователи могут просматривать, записывать и проводить аудит транзакций в блокчейне. Публичные блокчейны защищены с помощью механизмов консенсуса, таких как PoW или PoS, которые поощряют честное участие, предлагая вознаграждение тем, кто вносит вклад в безопасность сети.

Ключевые особенности публичных блокчейнов:

• открытость и общедоступность – любой человек может присоединиться к сети и участвовать в ней без какого-либо разрешения;

• децентрализованность – ни один центральный орган не контролирует сеть, а решения принимаются на основе консенсуса;

• прозрачность – транзакции видны всем участникам сети, что обеспечивает подотчетность и доверие;

• неизменность – после добавления данных в блокчейн их практически невозможно изменить или удалить, что обеспечивает надежную и защищенную от взлома запись транзакций;

• безопасность – механизмы консенсуса, криптография и экономические стимулы помогают защитить сеть от злоумышленников.

К публичным блокчейнам можно отнести Биткоин, а также Ethereum, Litecoin.

Варианты использования публичных блокчейнов:

• цифровые валюты;

• децентрализованные приложения (DApps);

• децентрализованное финансирование (DeFi);

• управление цепочками поставок;

• системы голосования.

Частная сеть блокчейн – это эксклюзивная централизованная сеть, где доступ и участие предоставлены избранной группе пользователей, как правило, организации или консорциуму. Частные блокчейны предлагают преимущества технологии блокчейн, такие как неизменность и прозрачность, сохраняя при этом контроль над сетью и ее участниками.

Ключевые особенности частных блокчейнов:

• ограниченный доступ – участие в сети ограничено авторизованными пользователями, что обеспечивает больший контроль и конфиденциальность;

• централизованность – одна организация или группа организаций управляет сетью и ее правилами;

• повышенная конфиденциальность – транзакции видны только авторизованным участникам, что обеспечивает конфиденциальность данных;

• масштабируемость – благодаря своей контролируемой природе частные блокчейны могут обрабатывать бо́льшие объемы транзакций, а также быстрее, чем публичные блокчейны;

• настраиваемость – управляющая организация (организации) может адаптировать правила и функциональные возможности блокчейна к своим конкретным требованиям.

Примерами частных блокчейнов могут служить Hyperledger Fabric, R3 Corda, Quorum.

Варианты использования частных блокчейнов:

• планирование ресурсов предприятия (ERP);

• межбанковские операции и расчеты;

• управление цепочками поставок;

• управление идентификацией;

• медицинская документация.

Следует отметить, что выбор между публичными и частными блокчейнами зависит от требований и целей конкретного проекта или организации. Публичные блокчейны обеспечивают децентрализацию, открытость и прозрачность, что делает их идеальными для приложений, требующих широкого участия и доверия. С другой стороны, частные блокчейны обеспечивают контролируемый доступ, конфиденциальность и настраиваемость, что подходит для организаций, которым необходимо защитить конфиденциальные данные и обеспечить больший контроль над своей сетью.

Распределенные банки данных и механизмы консенсуса

Доказательство работы (PoW)

Proof of Work (PoW) – это изначальный механизм консенсуса, используемый в первом блокчейне, Биткоине и некоторых других криптовалютах. Он играет важную роль в поддержании безопасности, децентрализации и надежности сети блокчейн. В этом разделе мы обсудим принципы, лежащие в основе PoW, и его последствия для криптовалютных систем.

Как уже говорилось ранее, в блокчейне на основе PoW майнеры соревнуются в решении сложных математических задач, используя свои вычислительные мощности. Первый майнер, нашедший правильное решение (также известное как nonce), получает право создать новый блок транзакций и добавить его в существующий блокчейн. После добавления нового блока другие майнеры подтверждают правильность решения и процесс повторяется для следующего блока.

В качестве компенсации за участие в процессе PoW и обеспечении безопасности сети майнеры получают вознаграждение в виде вновь добытой криптовалюты (известной как вознаграждение за блок) и комиссии за транзакции. Со временем вознаграждение за блок, как правило, уменьшается, что может привести к увеличению зависимости от комиссии за транзакции для стимулирования майнеров.

Механизм консенсуса PoW обеспечивает безопасность сети блокчейн, делая захват контроля злоумышленником дорогим и трудоемким. Чтобы изменить блокчейн или провести атаку с двойным расходованием средств, нарушителю потребуется контролировать более 50 % всей вычислительной мощности сети, что крайне маловероятно и нецелесообразно в достаточно большой и децентрализованной сети.

Одним из основных критических замечаний в адрес PoW является высокое энергопотребление. Процесс майнинга требует значительных энергозатрат, что приводит к беспокойству по поводу воздействия на окружающую среду и экологичность. Это побудило разработать альтернативные механизмы консенсуса, такие как PoS, которые направлены на достижение безопасности сети при меньшем потреблении энергии.

Хотя PoW призван способствовать децентрализации, высокая стоимость оборудования для майнинга и электроэнергии может привести к концентрации майнинговых мощностей в руках нескольких крупных игроков. Такая централизация может подорвать безопасность и надежность сети. Однако введение майнинговых пулов, в которых майнеры объединяют свои вычислительные мощности для более эффективной добычи и распределения вознаграждения, несколько снизило этот риск.

Доказательство доли (PoS)

Proof of Stake (PoS) – это альтернативный механизм консенсуса, возникший как ответ на проблемы энергопотребления и централизации, связанные с PoW. Вместо того чтобы полагаться на вычислительную мощность для обеспечения безопасности сети, PoS использует право собственности на криптовалюту в качестве основы для подтверждения транзакций и создания новых блоков. В этом разделе мы обсудим принципы PoS и его последствия для систем блокчейн.

В блокчейне на основе PoS валидаторы выбираются для создания новых блоков и подтверждения транзакций на основе залога определенного количества криптовалюты, которой они владеют. Чем больше у пользователя криптовалюты и чем больше он готов «заблокировать», тем выше вероятность того, что его выберут в качестве валидатора. Данный процесс мотивирует пользователей поддерживать и защищать сеть, поскольку они заинтересованы в ее стабильности и ценности. За участие в обеспечении безопасности сети