Представим ситуацию: вы взяли срочный заказ разработать логотип для компании из Сальвадора. Заказ вы выполнили, при этом деньги за него нужны здесь и сейчас. В классической банковской системе вам пришлось бы поработать над тем, чтобы получить средства из другой страны, однако уже спустя считаные секунды вознаграждение поступило на ваш счет. И все это без задержек и конвертаций. Как такое возможно? Вас и компанию в Сальвадоре связал блокчейн.
Что такое блокчейн
Блокчейн — это цифровая «летопись», в которой события записываются в блоки и выстраиваются в неизменяемую цепочку криптографическими хешами.
В отличие от обычной базы данных, здесь данные публикуются одновременно на множестве узлов, поэтому подделать историю без согласия большинства невозможно. Этот процесс можно сравнить с бухгалтерской книгой учета, у которой каждая запись заверена нотариусом, а копии книги хранятся у тысяч участников.
Краткая история появления технологии
В 1991 году появилась первая работа по созданию криптографически защищенной цепочки блоков от Стюарта Хабера и В. Скотт Сторнетта. Они и дальше продолжали модернизировать свою систему, пока в 2008 году не случился прорыв: Сатоши Накамото опубликовал white paper криптовалюты Bitcoin. В данной публикации было описано, насколько технология блокчейна подходит для повышения цифрового доверия с учетом децентрализации системы.
Многие полагают, что биткоин и блокчейн — это одна сущность. Но это заблуждение, поскольку блокчейн является базовой технологией, которая позволяет существовать таким структурам, как криптовалюта.
Так что на вопрос «когда был изобретен блокчейн?» можно отвечать: «В 1991 году».
Возможности блокчейна
Список возможностей, которые предоставляет блокчейн, обширен. Если говорить кратко, то можно выделить следующее:
- прозрачность — все участники могут видеть все операции и их детали;
- неизменяемость — после того, как запись появилась в «книге учета», она больше не может быть изменена;
- децентрализация — нет единого органа или лица, управляющего системой, как собственно, нет и «рубильника», который может разом все отключить;
- автоматизация и экономия — смарт‑контракты сокращают бюрократию, так как отсутствуют ручные проверки операций, а также снижают операционные издержки;
- безопасность — все содержимое зашифровано.
Принцип и особенности работы
Разберем подробнее, как устроен и как работает блокчейн.
Запись транзакций
Все заявки сначала попадают в мемпул — буфер ожидания. Валидатор или майнер собирает транзакции, сортирует их и формирует заголовок и тело блока: транзакции, события смарт‑контрактов, внутренние логи и т.д. Когда черновик готов, валидатор запускает локальную проверку и рассылает блок соседям; узлы перепроверяют подписи, балансы и отсутствие двойных трат. Если все чисто, блок закрепляется в цепи.
Механизм консенсуса
Proof of Work (PoW)
Классический механизм, подразумевающий вычислительную гонку за низким хешем. PoW основан на способности пользователей сети доказать, что вычислительная задача выполнена. Чтобы ответить на математическое уравнение, используется некоторая вычислительная мощность, известная как узел, и как только уравнение решено, проверяется новый блок в цепочке.
Узел, который быстрее всего дает ответ на вычислительную задачу, создаст криптографическую цепочку между текущими и предыдущими блоками, тем самым заработав себе вознаграждение.
Это надежный механизм, но очень «прожорливый»: в 2024 г. биткоин использовал порядка 0,53 % мировой выработки энергии.
Proof of Stake (PoS)
В 2011 году был предложен новый подход для устранения неэффективности механизма консенсуса PoW и снижения объема вычислительных ресурсов. Эта концепция основана на внесении залога для получения шанса быть валидатором сделки.
Другими словами, чтобы проверить транзакции в криптосети, пользователю нужно только показать, что он владеет определенным количеством криптовалютных токенов (стейк, stake), которые являются родными для блокчейна. Чем больше стейк, тем выше вероятность, что операцию отдадут этому валидатору. При нарушении правил весь залог автоматически сжигается.
Другие алгоритмы
- DPoS (Delegated PoS) — владельцы токенов путем голосования выбирают ограниченный пул делегатов, которым доверяется валидировать транзакции и создавать новые блоки.
- PBFT — валидаторы проводят несколько раундов обмена сообщениями с остальными узлами. Как только наберется достаточное количество голосов, транзакция одобряется. Такой алгоритм идеален для приватных сетей с небольшим (~100) количеством узлов.
Связь блоков в цепочке
Подобно звеньям в цепочке хеш-указателей в блокчейне связывают блоки, в которых содержится хеш прошлого блока и хеш текущего блока. Такой принцип позволяет нам валидировать всю цепочку истории операций.
Например, если в каком-либо блоке произошло изменение, его хеш тоже изменится. Разница в хешах позволяет всем узлам определить подозрительный блок и не валидировать его и все последующие в этой цепи.
Безопасность данных
Блокчейн позволяет обеспечить высокий уровень безопасности транзакций. При этом существуют различные атаки, использующие блокчейн:
- Сибил‑атака — формат атаки с наводнением поддельных аккаунтов. Но поскольку в блокчейне используется механизм консенсуса, который привязан к ресурсу (вычислительная мощность или стейк), данный тип атаки становится несостоятельным.
- 51 %‑атака — для такой атаки необходимо взять под контроль более половины от всей вычислительной мощности. Теоретически такая атака возможна, но на практике совсем невыгодна. Для BTC это примерно $10–12 млрд капитальных затрат.
Основные элементы блокчейна
Отдельный блок
Блок — это контейнер, сформированный из двух частей: заголовка (header) и тела (body).
В заголовке указываются:
- версия протокола;
- метка времени (timestamp);
- nonce — одноразовое число, которое майнер/валидатор подбирает, пока хеш блока не попадет в требуемый диапазон;
- хеш предыдущего блока — значение криптографической функции прошлой операции, которое формирует цепь, где каждое звено связано с предыдущим;
- merkle‑root — корневой хеш дерева транзакций. Благодаря ему достаточно пары хешей, чтобы доказать присутствие операции;
- показатель сложности или stake‑weight — нужен алгоритму консенсуса для проверки честности работы.
В тело попадают список транзакций и другие вспомогательные данные: события смарт‑контрактов, gas-size, внутренние логи и при необходимости подписи межшардовых сообщений.
В Ethereum один блок в среднем весит 86 КБ, но несет сотни операций, потому что хранит ссылки на другие данные.
Цепочка блоков
Генезис‑блок — это первый блок. Остальные добавляются один за другим строго по порядку. Иногда сеть на секунды расходится, и появляются две параллельные цепочки — такое явление называют форком. В открытых сетях остается та ветка, в которой участники затратили больше вычислений (PoW) или заложили больше монет (PoS).
Распределенный реестр
Распределенный реестр — это та самая цифровая «книга учета», общая база, целиком дублируемая на множестве узлов этой сети. Как только в реестр добавляется новый блок, каждый узел загружает его, проверяет подписи и правила консенсуса, а затем добавляет в свою локальную копию. Это позволяет обеспечить децентрализованность системы. При этом есть разные опции хранения реестра:
- Full‑node хранит полную историю, может пересчитать цепь с нуля.
- Archive‑node дополнительно сохраняет все промежуточные состояния.
- Light‑клиент качает лишь заголовки и запрашивает нужные транзакции.
Так пользователи выбирают баланс между доверием и затрачиваемыми ресурсами.
Смарт‑контракты
Сами по себе смарт-контракты можно описать простым условием «если случилось А, то выполнить Б». но на языке блокчейна. На практике под событием А может быть пополнение депозита, выпуск NFT, распределение дивидендов и так далее. И все эти действия автоматизированы, поскольку все смарт-контракты — это программы, для которых разработчики писали код.
Одним из важных элементов исполнения смарт-контрактов является gas-model. Если кратко, то это размер платы за исполнение смарт-контракта, вычисленный по объему газа, затраченного на выполнение операции, и рыночной стоимости этого газа. Но газ здесь не природный, а виртуальный — своеобразная метафора.
Криптография и шифрование
Как уже говорили, все содержимое в блокчейне зашифровано, а также повсеместно используются криптографические функции.
- Хеш‑функции — SHA‑256 (BTC), Keccak‑256 (ETH). Нужны для хеш-указателей (hash pointers) и Merkle‑root .
- Цифровые подписи — ECDSA, EdDSA. Гарантируют, что перевод подписан владельцем ключа.
- Zero‑Knowledge Proofs — zk‑SNARK, zk‑STARK. Позволяют без раскрытия данных доказать правильность вычисления.
- Homomorphic Encryption — технология, которая позволяет выполнять вычисления на зашифрованных данных, но при этом результат будет тот же, что и при работе с расшифрованными данными.
Типы и виды блокчейна
Блокчейн различается по уровню открытости, способу достижения согласия и целевому бизнес‑сценарию. Таблица ниже показывает, как эти параметры сочетаются на практике.
| Тип | Доступ | Консенсус | Сценарий |
| Публичный | Любой желающий | PoW/PoS | Криптовалюта Децентрализованные анонимные компании Децентрализованные финансовые системы |
| Частный | Только владелец | PBFT/PoA | Корпоративные реестры Бухгалтерский учёт |
| Консорциум | Несколько компаний | PBFT/Raft | Страхование Логистика |
| Гибрид | Смешанный | Двухуровневые механизмы | Государственные реестры Углеродные кредиты |
Реальные проекты
Помните, в начале статьи мы упоминали Сальвадор? Это было не просто так, ведь Сальвадор — первая страна, которая признала биткоин законным платежным средством, запустила кошелек Chivo и планирует майнинг на геотермальной энергии вулканов.
Где еще на практике, а не только тестах, используется блокчейн?
- Vechain + DNV GL — гибридный блокчейн, в котором сертификаты продуктов публичны, а коммерческие детали приватны.
- B3i (страхование) — консорциум из 20 страховщиков ведет сквозные полисы, сокращая расчет премии с недель до часов.
- Dubai Blockchain Strategy (ОАЭ) — правительство Дубая выводит земельный кадастр, лицензии и визы на гибридную сеть, чтобы полностью избавиться от бумажного документооборота к 2030 году.
- BSN (Blockchain‑based Service Network, Китай) — государственная инфраструктура, объединяющая приватные и публичные цепочки. Подключено более 4 000 коммерческих приложений в 250 городах.
- Estonia e‑ID / e‑Residency — национальная цифровая идентичность и программа электронного резидентства, работающая на цепи KSI‑Blockchain и обслуживающая 1,3 млн граждан.
- Lantmateriet (Швеция) — «пилот» регистрации сделок с недвижимостью на Corda сократил срок оформления с трех месяцев до нескольких дней.
Как еще используется блокчейн
В криптовалютах
Сеть Bitcoin. Биткоин до сих пор остается самой надежной публичной сетью: более 22 000 узлов, объем вычислений — около 950 млн. TH/s и финальность спустя шесть блоков. Но на практике микроплатежи переехали во второй слой — Lightning, где комиссии ниже цента, а подтверждение занимает миллисекунды.
Майнинг Bitcoin. Лет 10 назад для майнинга мог подойти даже домашний компьютер. Сейчас же современные майнинговые фермы состоят из мощных вычислительных ASIC аппаратов вроде Antminer S21 (200 TH/s при 3 кВт). Такие фермы расположены в регионах с дешевой гидро‑ или геотермальной энергией.
Такие пулы, как Foundry и AntPool, обрабатывают более половины хешрейта, снижая дисперсию дохода для мелких участников.
В финансах
Раньше большинство операций в финансовом секторе уходили на выходные вместе с работниками банков. Сейчас же токенизированные облигации на Ethereum, межбанковские платежи RippleNet и управление залогом с помощью Corda сократили время сделок по счетам между контрагентами с недель до часов. А в дополнение к этому открыли круглосуточную ликвидность для рынков без выходных.
В логистике и цепочках поставок
Цепочки поставок хорошо приспособились для работы с блокчейном. Например, TradeLens отслеживал 30 млн контейнеров. Все было просто: каждый этап пути — запись в цепь. Страховые споры по утерянным грузам сократились на 65%, а время на согласование документов — вдвое.
Сейчас на смену TradeLens пришел HEALE — еще одно применение блокчейна в сфере логистики.
В здравоохранении
В цепочке поставок могут фигурировать не только контейнеры, но и партии лекарств. Например, проект MediLedger помогает Министерству здравоохранения и социальных служб США отслеживать цепочку поставок лекарств: серийные номера сканируются, и результат отправляется в приватный блокчейн. Всего за минуту можно проверить информацию о легальности партии.
В голосованиях и цифровой идентификации
Блокчейн позволяет достичь прозрачности и при проведении голосования. Эстония хранит хеши бюллетеней в KSI-Blockchain. Это позволяет любому гражданину убедиться, что его голос был учтен правильно, не раскрывая, за кого он проголосовал.
Блокчейн‑протоколы
Блокчейн-протоколы содержат:
- набор правил о том, как участники достигают согласия;
- какие возможности доступны из коробки;
- какие компромиссы придется принять, выбирая между скоростью, приватностью и децентрализацией.
Ниже разберем четыре самых заметных стека: от корпоративно‑ориентированного Hyperledger Fabric до открытого Ethereum.
Платформа Hyperledger Fabric
Hyperledger Fabric — платформа с открытым исходным кодом технологии распределенного реестра (DLT) для корпоративного сектора. Она создавалась в рамках Linux Foundation, который имеет долгую успешную историю развития проектов с открытым исходным кодом.
Hyperledger Fabric имеет модульную архитектуру, в которой нужные компоненты подключаются по мере необходимости. При этом чувствительные данные можно передавать через защищенные приватные каналы, доступные только участникам сделки. А участником сети можно стать только после авторизации через удостоверяющие центры сети. Таким образом, в сети остаются только авторизованные компании, а анонимные пиры отсутствуют. Это позволяет настроить гибкие правила подтверждения сделок: например, сделка будет действительна только если ее подпишут два банка и страховщик.
Ethereum
Ethereum появился в 2014 и быстро набрал популярность, став второй по капитализации после биткоина блокчейн-сетью. Главными особенностями можно назвать:
- Ethereum Virtual Machine — виртуальное окружение для компиляции и деплоя смарт-контрактов;
- Собственную криптовалюту Ether;
- Dapps — децентрализованные приложения, бэкенд-код которых исполняется в peer-to-peer сети;
- DAOs — децентрализованные организации, которые полагаются на использование смарт-контрактов или децентрализованные системы голосования.
С переходом в 2022 году на PoS энергопотребление сети упало на примерно 99%. Появление Layer‑2 rollups (Arbitrum, zkSync, Optimism) увеличили пропускную способность до десятков тысяч TPS, при этом снизив комиссию до нескольких центов.
Все эти особенности также позволяют быть Ethereum основной платформой для развития Web3.
Corda
Данный протокол специально разработан для финансовых систем. Модель сети — peer-to-peer, то есть данные видят только участники сделки. При этом регулятор сети может выборочно запрашивать доступ без раскрытия данных всего остального реестра сделок. Это позволяет существенно уменьшить размер данных, которые нужно хранить в сети, а контроль доступа к данным становится очень гибким.
Благодаря такой приватности платформа пользуется спросом у банков, существенно сократив время для выдачи синдицированных кредитов, или у энергетических трейдеров.
Quorum
Quorum является форком Ethereum, но с уклоном в корпоративный сектор. Подобно Corda, peer-to-peer сеть позволяет видеть детали только участникам сделки и аудиторам. В этой сети также используется механизм консенсуса IBFT-2, позволяющий провести операции менее чем за секунду, а количество TPS достаточно для работы банков. Например, J.P. Morgan использует Quorum для обмена платежными данными с более чем 400 банками.
Недостатки блокчейна
Мы подробно описали преимущества блокчейн-систем. А что насчет недостатков?
- Энергозатраты — PoW‑сети потребляют электроэнергии на уровне стран, некоторые майнинг-фермы оставляют без электроэнергии целые поселения.
- Сложность масштабирования — трудно увеличить TPS, при этом не жертвуя безопасностью. Одним из решений может послужить шардинг или использование layer-2 rollups.
- Регуляция — в зависимости от региона правила регулирования государством могут отличаться. Где-то могут быть ограничения на работу публичных сетей. Некоторые страны с предубеждением относятся к внедрению open-source технологий на уровне государственных сервисов.
- UX‑барьер — seed‑фразы, высокие комиссии и высокий порог входа могут отпугнуть массового пользователя.
Перспективы и будущее блокчейна
Несмотря на то что технологии уже более 30 лет, ее стремительное развитие началось относительно недавно. То, что мы описали, — всего лишь первые шаги на пути внедрения блокчейна в повседневную жизнь. Никогда не удастся точно предугадать, как будет развиваться технологии, но попробуем предположить основные направления.
Развитие Web3 и децентрализованных приложений
Уже сейчас децентрализованные организации управляют капиталом свыше $40 млрд, а такие социальные сети, как Lens и Farcaster, платят контент‑мейкерам токенами.
GameFi‑платформы, которые соединяют в себе децентрализованные приложения и финансовые системы, дают игрокам право владения внутриигровыми предметами.
Влияние на мировую экономику
Boston Consulting Group прогнозирует, что к 2033 году доля криптовалюты Ripple будет составлять $18,9 трлн от глобального ВВП, или около 10%. Это открывает большие возможности для таких областей, как банковский сектор, рынок недвижимости и искусства, сфера кредитования.
Возможные регуляторные изменения
Все больше стран предпринимают шаги по внедрению блокчейн в свои структуры. В будущем мы можем ожидать:
- ввод в Евросоюзе MiCA — регламента о рынках криптоактивов в ЕС;
- США обсуждают закон FIT-21, который разделяет токены на товары и ценные бумаги. К тому же США используют криптовалюту в качестве федерального резерва;
- Сингапур внедряет инициативы по использованию токенизации активов и DeFi, децентрализированных финансовых систем, в крупнейший банк Сингапура.
Все это позволяет и другим государствам обратить внимание на использование технологии блокчейн.
