Александр Цихилов - Блокчейн. Принципы и основы

подключиться к центральному серверу, где хранятся данные клиента или его

активы. Однако в случае, если центральный сервер поставщика услуг по какой-

то причине отключится, мы не сможем воспользоваться данной услугой, и нам

придется ждать, пока сервер восстановит свою работоспособность. В данном

случае мы сталкиваемся с главной проблемой централизованных систем —

наличием «точки отказа». Отказ в обслуживании может быть результатом

действия различных факторов: технологических проблем в виде выхода

оборудования из строя, ошибок в программном обеспечении, злоупотреблений

внутри структуры самого поставщика услуг, различных внешних хакерских атак

или действия компьютерных вирусов. Не последнюю роль могут играть также

результаты репрессивного воздействия государственных силовых или

регулятивных структур на территории юрисдикции, где физически расположен

поставщик услуг.

Все эти факторы, результатом влияния которых становится отказ в

обслуживании, заставляют задуматься о том, каким образом можно

технологически или организационно избежать подобных ситуаций. Ответом на

этот вопрос стало возникновение технологии блокчейн, основанной на

построении децентрализованной системы для хранения и обмена данными, что исключает все негативные факторы, естественным образом возникающие

при централизации сервисов. На смену сетевой топологии «звезда», лучи

которой от всех узлов-пользователей в обязательном порядке сходятся к

центральной точке — узлу-серверу, пришла форма организации сети, в

которой понятие «центральный сервер» отсутствует как таковое, а все

взаимодействие осуществляется между узлами-клиентами напрямую между

собой. Такие сети еще называют «одноранговыми» или «пиринговыми». Все

узлы в подобной сети в большинстве случаев равноправны, и каждый из них

может выполнять как клиентские, так и серверные функции. Подобная

децентрализованная топология сети устраняет фактор «точки отказа», повышая степень надежности и работоспособности системы до величин, близких к абсолютным.

Однако у читателей может возникнуть вполне резонный вопрос: если серверы

в сети как таковые отсутствуют, то каким образом в подобной системе хранятся

общие данные, как они распространяются по сети и каким образом они

защищены от несанкционированного доступа или модификации? А также каким

образом подобные системы обслуживаются и развиваются, если все участники

сети имеют равные права? Технология блокчейн обеспечивает решение

большинства из этих вопросов. Данные реплицируются (копируются) между

всеми узлами системы. Защиту от изменений или от несанкционированного

доступа к данным обеспечивают математические алгоритмы асимметричной

криптографии. Вся система функционирует на базе заданного набора правил, с

которыми соглашаются все участники системы. В случае если необходимо

внести значимые изменения, решение принимается общим голосованием

участников системы.

Следует отметить, что администрирование децентрализованных систем на

порядок сложнее, чем централизованных. Но это стоит рассматривать как

плату за те преимущества, которые дает децентрализация. На текущий момент

решены далеко не все проблемы, которые могут возникнуть при управлении

децентрализованными системами. И мы еще неоднократно вернемся к

обсуждению этой проблематики в последующих главах.

Хеширование информации

Инструмент хеширования данных является важной и неотъемлемой частью

технологии блокчейн. Хеширование используется для создания адресации в

блокчейн-системах, для формирования цифровой электронной подписи

сообщений, а также для добычи криптомонет (так называемого «майнинга») в

некоторых блокчейн-проектах, базирующихся на принципе «доказательства

работы». Прежде чем рассматривать вышеупомянутые элементы блокчейн-

систем, нам потребуется разобраться с тем, что же все-таки такое

хеширование данных и на основе каких принципов эта процедура работает.

Начнем с определения. Хеширование — это метод преобразования набора

данных произвольного размера в стандартизированную строку фиксированной

длины при помощи специального алгоритма. То есть если взять какой-то набор

данных, например, весь текст этой книги, то можно создать его цифровой

отпечаток длиной, скажем, десять символов. При этом мы должны определить

точный алгоритм преобразования входных данных и использовать его без

изменения для любых других данных произвольного размера, получая на

выходе стандартную строку в десять символов. Еще говорят, что в таком

случае используется «детерминированный алгоритм», потому что он всегда

выдает предопределенный результат. Фактически получаемый результат

должен стать уникальным отображением преобразуемых входных данных. Для

этого мы должны создать такой алгоритм преобразования, который ни при

каких обстоятельствах не допустит получения одинакового результата

преобразования для разных входящих наборов данных. То есть не создаст так

называемых «коллизий». При этом малейшее изменение во входных данных, даже изменение одного их бита, должно видоизменять результирующий хеш на

выходе до неузнаваемости. Вот пример работы одного из самых простых

алгоритмов хеширования (SHA-1), где прообразами хешей являются два

варианта написания английского слова «децентрализация», при этом во

втором слове изменена всего лишь одна буква: Как видно из полученных результатов, второй хеш не имеет ничего общего с

первым, хотя разница в исходных прообразах минимальна. Читатель, вероятно, задастся вопросом: а зачем вообще это все нужно? На самом деле

хеширование — это исключительно полезная функция, которая довольно

широко применяется в компьютерных технологиях.

Представим себе ситуацию, что нам необходимо передать по каналам связи

значительный объем данных, в которых при передаче по тем или иным

причинам могут возникать помехи и искажения. Как нам проверить, дошли ли

до конечного получателя данные в исходном виде? Пока мы не сравним

каждый бит исходной информации с полученным, мы не сможем с

уверенностью сказать, что передача данных прошла без ошибок. А что, если по

пути следования в данные вмешался кто-то посторонний и намеренно исказил

информацию? А как быть, если объем информации измеряется гигабайтами?

Процесс сравнения двух огромных информационных блоков может занять

значительное время. Не проще ли к передаваемому блоку данных приложить