Введение в технологию Блокчейн

Можем ли мы создать криптовалютносту, которая работает как ScroogeCoin во многих отношениях, но не имеет какой-либо центральной доверенной власти?

Для этого нам нужно выяснить, как все пользователи системы могут согласовать одну опубликованную блок-цепочку как историю всех транзакций, которые когда-то произошли.

Они должны все договориться о том, какие операции действительны, и какие транзакции действительно произошли.

Они также должны иметь возможность назначать идентификаторы децентрализованным способом.

Наконец, производство новых монет должно контролироваться децентрализованно.

Если мы сможем решить все эти проблемы, тогда мы сможем построить валюту, которая будет похожа на ScroogeCoin, но без центральной власти.

Фактически, это будет система, очень похожая на биткойн.

Как биткойн обеспечивает децентрализацию

Децентрализация – это важная концепция, которая не является уникальной для Биткойна.

Вопрос конкурирующих парадигм централизации и децентрализации возникает во множестве различных ИТ технологий.

Чтобы лучше понять, как это работает в биткойне, полезно понять центральный конфликт – противоречие между этими двумя парадигмами – в других контекстах.

Например, с одной стороны, у нас есть Интернет, децентрализованная система, которая исторически конкурировала с информационными сервисами America Online и CompuServe.

Или есть электронная почта, которая по своей сути является децентрализованной системой, основанной на открытом стандарте Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), а с другой стороны есть закрытые системы обмена сообщениями, такие как ВКонтакте, Facebook или LinkedIn.

Наконец, есть социальные сети – централизованные системы, такие как ВКонтакте, Facebook и LinkedIn, и распространенной децентрализованной альтернативы у них нет.

Надо учитывать, что децентрализация или централизация не реализуются полностью.

Почти ни одна система не является чисто децентрализованной или чисто централизованной.

Например, электронная почта, в своей сути, представляет собой децентрализованную систему на основе стандартизованного протокола, SMTP, и любой, кто желает, может управлять собственным сервером электронной почты.

Тем не менее, развитие рынка сервисов электронной почты привело к его монополизации, и небольшое число централизованных поставщиков веб-почты стали доминирующими.

По аналогии, в то время как протокол Bitcoin является децентрализованным, такие сервисы, как обмен биткойнами, где вы можете конвертировать Биткойн в другие валюты, программное обеспечение для кошельков или программное обеспечение, которое позволяет людям управлять своими биткойнами могут быть централизованы или децентрализованы в различной степени.

Имея это в виду, давайте разделим вопрос о том, как протокол Bitcoin достигает децентрализации на пять более конкретных вопросов:

1. Кто хранит книгу транзакций?

2. Кто имеет власть утверждать действительность транзакций?

3. Кто создает новые биткойны?

4. Кто определяет, как изменяются правила системы?

5. Как биткойны получают обменную стоимость?

Первые три вопроса отражают технические подробности протокола биткойнов, и именно эти вопросы мы в первую очередь разберем.

Различные аспекты биткойна отражают разную степень централизации / децентрализации.

Одноранговая сеть является практически децентрализованной, так как любой может запустить узел биткойна.

Вы можете подключиться к сети и легко загрузить клиент Bitcoin и запустить узел на вашем ноутбуке или на вашем ПК.

В настоящее время существует несколько тысяч таких узлов.

Биткойн-добыча технически также открыта для всех, но для этого требуются очень высокие затраты.

Из-за этого существует высокая степень централизации или концентрации в экосистеме добычи биткойнов. Многие в сообществе биткойнов считают это совершенно нежелательным.

Еще один аспект – это обновление программного обеспечения, на котором работают узлы Bitcoin, и это влияет на при изменении правил системы.

Существует множество совместимых реализаций протокола. Но на практике большинство узлов используют эталонную реализацию, разработчикам которого доверяет сообщество, и эти разработчики обладают большой властью.

Распределенное согласование

Давайте рассмотрим децентрализацию в Биткойне на техническом уровне.

Ключевой термин, который здесь возникнет, это консенсус и, в частности, распределенный консенсус.

Основная техническая проблема, которая возникает при создании распределенной системы цифровых денег – это достижение распределенного консенсуса.

Консенсус – это процесс получения согласованного результата группой участников, например, утверждение транзакций в распределённых системах.

Распределенный консенсус имеет различные применения, и он десятилетиями изучался компьютерной наукой.

Традиционное мотивирующее использование консенсуса – это обеспечение надежности в распределенных системах.

Для достижения надежности в распределенных системах необходимы протоколы, которые позволяют системе, как единому целому, функционировать, невзирая на отказ ограниченного числа ее компонентов.

Ключевым моментом здесь является не то, о чем договариваются процессы, а тот факт, что они все должны прийти к одинаковому результату.

Интуитивно понятно, что такое распределенный консенсус, но полезно рассмотреть техническое определение распределенного консенсуса, так как это поможет нам определить, соответствует ли определенный протокол этим требованиям.

Предположим, что у нас есть n узлов, каждый из которых имеет входное значение.

И некоторые из этих узлов неисправны.

Распределенный консенсусный протокол имеет следующие два свойства:

Он должен завершиться с согласованным значением на всех корректных узлах.

И это значение должно быть предложено корректным узлом, то есть оно само должно быть корректным.

Что это означает в контексте Биткойна?