Как создать блокчейн? Руководство для начинающих

Cоздание блокчейна открывает множество возможностей в цифровом мире. В основе технологии блокчейн лежит способность революционизировать наше взаимодействие со всем, от цифровой валюты до недвижимости. Но как же создать блокчейн? Что для этого делать?

В этом руководстве будут рассмотрены тонкости разработки блокчейнов: от выбора правильного языка программирования до выбора между существующими платформами блокчейнов, такими как Ethereum или Hyperledger Fabric.

Создание блокчейна с нуля — трудоемкое, но полезное занятие, включающее такие решения, как выбор доказательства работы, доказательства доли или доказательства прошедшего времени в качестве механизма консенсуса.

Научившись создавать блоки, внедрять цифровые подписи и писать исходный код, можно раскрыть потенциал децентрализованных приложений. Независимо от того, хотите ли вы внедрить инновации в цифровые транзакции или изменить рынок недвижимости, освоение разработки блокчейна является важным первым шагом на пути к воплощению вашего видения в жизнь.

Блокчейн — это современная технология, которую многие считают предназначенной исключительно для криптовалют. На самом деле она может внедряться в некоторые другие области, такие как образование, мода или медицина. При этом, чтобы максимально эффективно ее использовать, необходимо понять ее работу и процесс создания. 

Что такое блокчейн?

Блокчейн — это неизменяемый цифровой реестр, в котором хранятся данные и транзакции в сети компьютеров. Это цепочка связанных блоков, где каждый блок записывает выполненную транзакцию. Каждый блок зависит от другого блока, что делает блокчейн цельной цепочкой и, следовательно, неизменяемой и надежной системой.

Блокчейн имеет несколько особенностей. Конечно, пользователи сети блокчейна могут проверять транзакции данных, выполняемые в той же сети. Блокчейн способен обеспечить отслеживание людей, совершивших сертифицированные транзакции.

Таким образом, эта технология позволяет децентрализовать потоки транзакций, вести учет данных, проверять исполнение контракта и применять гарантийные процессы в цифровых и торговых базах данных. Блокчейн также предлагает возможность майнинга криптовалют для их онлайн-распространения.

Как работает блокчейн?

Блокчейн работает как децентрализованный реестр, основательно меняя способы хранения и проверки данных в сети. Вот анализ того, как это работает:

Цепочка блоков

Блокчейн — это, по сути, серия блоков, связанных друг с другом. Каждый блок, аналогичный таблице в базе данных, содержит такие данные, как транзакции, одноразовый номер, целевой бит, сложность, временные метки и идентификаторы блоков. В отличие от традиционных баз данных, эти блоки нельзя ни обновлять, ни удалять.

Неизменяемый реестр

Информация внутри этих блоков, включая крипто-хеши текущего и предыдущего блоков, а также дерево Меркла (структура, которая суммирует все транзакции в блоке), криптографически запечатана. Это делает блокчейн неизменяемым реестром, гарантируя, что после записи данных их невозможно будет изменить.

Распределение по узлам

Эта цепочка блоков распределяется по различным узлам (компьютерам или майнерам) в сети через одноранговую (P2P) сеть. Каждый узел содержит копию всей цепочки блоков, обеспечивая децентрализацию.

Защита данных

Данные в блокчейне защищены с помощью крипто-хеширования и цифровых подписей. Крипто-хеширование это преобразование входных данных (или «сообщения») в строку байтов фиксированного размера, которая обычно представляет собой хэш. Цифровые подписи обеспечивают подлинность и целостность данных.

Механизм консенсуса

Чтобы новые блоки были добавлены в блокчейн, они должны быть проверены с помощью алгоритма консенсуса. Этот алгоритм может варьироваться: распространенными методами являются Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS) и другие, такие как PBFT (практическая византийская отказоустойчивость»). Эти механизмы необходимы для поддержания целостности сети и консенсуса состояния блокчейна.

Проверка блока

Этот процесс, часто называемый майнингом (в PoW) или форжингом (в PoS), включает в себя согласие узлов на достоверность транзакций и блоков, которые их содержат. Успешная проверка приводит к добавлению нового блока в блокчейн.

Как создать собственный блокчейн

Есть два варианта создания блокчейна.

Первый и более простой подход предполагает использование готовых блокчейн-платформ с открытым исходным кодом, таких как Ethereum, Fabric, EOS или Cardano. Используя эти платформы, можно создавать распределенные приложения, альткойны, проекты децентрализованного финансирования (DeFi) и невзаимозаменяемые токены (NFT), без необходимости разбираться со сложностями основного механизма.

Если этот подход не соответствует вашим конкретным потребностям, то можно создать блокчейн с нуля. Можно раздвоить открытый исходный код существующего блокчейна, а затем изменить или улучшить его. Например, разработчики создали Litecoin и Bitcoin Cash путем раздвоения Bitcoin. Этот метод, хотя и более сложен и требует много времени, предлагает большую возможность настроек и контроля, что требует значительных усилий и сильной команды разработчиков.

Как создать блокчейн: пошаговое руководство для начинающих

Создание блокчейна использует одноранговую технологию, технические характеристики, необходимые для уникальных адресов учетных записей, и различные методы владения закрытым ключом. Что касается его программирования, то этот процес можно структурировать в несколько этапов.

Выбор платформы

Первое, что нужно сделать при внедрении блокчейна, — это выбрать платформу для использования. Большинство компаний, приступающих к реализации проекта блокчейна, выбирают среду с открытым исходным кодом, предлагаемую Ethereum, которая представляет собой сеть блокчейнов.

Клиентские среды Ethereum основаны на распространенных языках, таких как C++, JavaScript, Go или Python. Таким образом, выбор платформы будет сводиться к установке выбранного клиента на персональный компьютер.

Инициализация блокчейна

Во-вторых, все сводится к инициализации блокчейна. Этот шаг состоит из ручного определения первого блока путем создания файла JSON. Этот блок должен содержать все характеристики цепочки.

Таким образом, важными параметрами, которые необходимо учитывать, являются случайное значение, используемое крипто-хешем, уровень требований, связанных с криптографической обработкой, и продолжительность проверки между двумя последовательными блоками.

Как только файл будет правильно завершен, клиент сможет создать файл блокчейна и инициализировать его. При этом команды будут повторяться столько раз, сколько будет узлов в сети.

Выбор хорошего консенсусного протокола

Здесь все сводится к проверке и защите содержимого блоков с помощью протокола консенсуса. Последнее зависит от того, является ли блокчейн общедоступным или частным. Таким образом, из-за большого количества участников и множества узлов, существующих в публичном блокчейне, концепция доказательства работы (PoW) является наиболее подходящим протоколом.

С другой стороны, в частной конфигурации более доступны протоколы консенсуса, такие как доказательство доли (PoS) или подтверждение полномочий (PoA). При этом выбранный протокол, а также количество узлов вводятся в файл конфигурации, который запускается в командной строке.

Исполнение первого «смарт-контракта»

На самом деле создание блокчейна не представляет никакого интереса, если оно не позволяет запускать на нем «смарт контракт». Смарт-контракт выполняется автоматически при достижении заранее определенного порога, такого как дата или четко определенное событие.

В Etherum эталонным языком, используемым для разработки смарт-контракта, является Solidity. Это простой язык, похожий на среду программирования с понятиями класса, атрибута и функции. Также следует отметить, что «смарт-контракт» не спроектирован как веб-приложение. Его выполнение требует более глубокого знания блокчейна и его ограничений.

Отладка блокчейна

Отладка — последний шаг в создании блокчейна — решающий этап, к которому не следует относиться легкомысленно. В отличие от программ, работающих на компьютере, блок проходит по всем узлам.

Завершение работы сети должно привести к соответствующей обработке. Этот процесс делает отладку блокчейна довольно сложной, поскольку поиск выполняется в режиме ошибок.

В отличие от традиционных приложений, малейшие изменения в блокчейне сохраняются в нем. Затем для решения проблемы потребуется создать новый смарт-контракт. Учитывая сложность отладки блокчейна, рекомендуется пригласить эксперта для проверки смарт-контракта при создании блокчейна.

Три типа блокчейна

Технология блокчейн с ее инновационным подходом к управлению данными и безопасности существует в различных формах для удовлетворения множества потребностей и сценариев. Три основных типа блокчейнов — это частные, публичные и гибридные, каждый из которых имеет уникальные характеристики и варианты использования.

Частный блокчейн

• Использование: частные блокчейны обычно используются внутри одной организации или консорциума известных организаций. Они не открыты для публики.
• Контроль: сетью управляет одна организация или группа известных лиц. Такой централизованный контроль обеспечивает более быстрые транзакции и более эффективное управление.
• Доступ: доступ к частной цепочке блоков ограничен, и участникам требуется разрешение на присоединение.
• Конфиденциальность и безопасность: более высокий уровень конфиденциальности и безопасности, поскольку организации известны и им доверяют.
• Пример: Hyperledger Fabric — яркий пример частного блокчейна. Он часто используется на предприятиях для управления цепочками поставок, проверки личности и многого другого.
• Вариант использования: идеально подходит для предприятий, которым требуются конфиденциальные транзакции и конфиденциальность данных, например финансовые учреждения или сети цепочек поставок.

Публичный блокчейн

• Использование: общедоступные блокчейны открыты для всех, и все транзакции видны каждому участнику.
• Децентрализация: они полностью децентрализованы, и ни одна организация не владеет сетью и не контролирует ее.
• Участие: любой человек может участвовать в сети, проводить транзакции или стать майнером (в системах PoW).
• Открытость: высокий уровень открытости, поскольку все транзакции являются публичными и могут быть проверены кем угодно.
• Пример: Bitcoin и Ethereum являются наиболее яркими примерами, и позволяют осуществлять одноранговые транзакции без посредников.
• Вариант использования: подходит для сценариев, требующих открытости и доверия, таких как цифровые валюты и децентрализованные приложения (dApps).

Гибридный блокчейн

• Комбинация: Гибридные блокчейны сочетают в себе элементы как частных, так и общедоступных блокчейнов. Они стремятся использовать преимущества обоих типов, одновременно смягчая их ограничения.
• Контроль и доступ: обычно они контролируются одной организацией, но позволяют обнародовать определенные данные или транзакции.
• Конфиденциальность и открытость: гибридные блокчейны предлагают баланс между конфиденциальностью внутренних данных и открытостью определенных публичных транзакций.
• Гибкость: они обеспечивают гибкость в отношении того, кто может участвовать в сети и какие транзакции становятся общедоступными.
• Вариант использования: идеально подходит для организаций, которым нужна частная сеть для внутреннего использования, но также необходима определенная степень открытости и взаимодействия с общедоступной цепочкой блоков, например, в решениях для цепочки поставок, где определенные данные должны быть общедоступными, сохраняя при этом конфиденциальную информацию.

Варианты использования блокчейна

• Недвижимость для отслеживания собственности на землю.
• Здравоохранение для безопасной записи данных пациентов.
• Финансирование для снижения налогов, посредников, борьбы с отмыванием денег и облегчения трансграничных платежей.
• Управление цепочкой поставок для отслеживания товаров и проверки их подлинности.
• Кибербезопасность, особенно против DDOS-атак.
• Цифровая идентификация (DID), позволяющая пользователям безопасно владеть своими данными и делиться ими.
• Криптовалюты, включая Bitcoin и мем-коины, такие как Dogecoin.
• Механизмы голосования.

Главные платформы и приложения блокчейна включают Bitcoin, Ethereum, Hyperledger Fabric, EOS, Chainlink, Cardano и Dogecoin. Они демонстрируют универсальность и широкий потенциал технологии блокчейн.