BLOCKCHAIN LAB

скачать книгу бесплатно

BLOCKCHAIN LAB
Михаил Глэйзер

Привет! Приглашаем школьников и их родителей в захватывающее путешествие по миру блокчейна. Это не просто технология, это идея, которая меняет наше представление о взаимодействии и хранении информации. Скорее всего ты удивишься, узнав, что блокчейн не равно биткоин, а атака 51% это не про вторжение инопланетян. В конце этого веселого и красочно иллюстрированного путешествия такие слова, как децентрализация, протокол консенсуса, хэширование и майнинг уже не будут казаться тебе инопланетной речью. Первая часть серии коротких книг о блокчейне в простой и доступной для школьников форме раскрывает вопросы децентрализации, сути блокчейна, базовых математических основ технологии, истории возникновения, а также основных протоколов консенсуса блокчейна. Книга содержит близкие и понятные школьникам примеры из жизни, наглядные схемы и красочные иллюстрации, большая часть которых, выполнена в стиле комиксов с помощью нейросети, что сделает чтение весьма увлекательным.Приятного чтения!

Михаил Глэйзер

BLOCKCHAIN LAB

ЧТО ТАКОЕ БЛОКЧЕЙН?

1) Привет, блокчейн! Кто он и почему такой крутой?

2) Хотите купить пиццу за биткоины? Это круто, но блокчейн – это не только про крипту.

3) Заглянем внутрь: децентрализация и распределенность – ключевые слова.

4) Как блокчейн хранит информацию: блоки и цепи – как Lego, только в мире цифр.

5) Подводим итоги и смотрим примеры

3, 2, 1 … ПОЕХАЛИ!

Сегодня мы отправимся в захватывающее путешествие в мир блокчейна. Это не просто технология, это идея, которая изменяет наше представление о взаимодействии и хранении данных. Скорее всего ты удивишься, узнав, что блокчейн не равно биткоин.

Чтобы понять, что такое блокчейн, представьте себе огромную книгу, доступную всем, и никто не может изменить ее прошлое. Эта книга – блокчейн, где каждая страница – блок, а все страницы соединены в нерушимую цепь. Блокчейн принес огромные изменения в то, к чему мы привыкли до этого. Это фундаментальное изменение в том, как мы храним, передаем и управляем данными.

Давай разберемся, почему это так важно и как это функционирует. Для этого мы пока просто запомним два термина: Централизация и Децентрализация. Это важно поскольку в основе блокчейна лежит идея децентрализации.

СНАЧАЛА ОПРЕДЕЛИМСЯ, КАКУЮ ПРОБЛЕМУ РЕШАЕТ ТЕХНОЛОГИЯ?

Представь, что ты в магазине тебе не хватает денег на покупку газировки. Ты звонишь маме с просьбой перекинуть немного мани тебе на карточку. Мама заходит в приложение банка и через него сообщает банку, что надо перевести с ее счета на твою карту 200 рублей.

Банк проверяет есть ли на счету у мамы 200 рублей, и если есть, то переводит их тебе.

Мама звонит тебе, чтобы сообщить, что деньги перечислены. Все довольны: и ты и мама и банк.

Но давайте посмотрим что произошло? Мама и вы доверили банку управлять вашими деньгами. Ведь деньги на самом деле никто и никуда физически не относил. Банк просто сделал две записи в своей учетной книге (реестре). В одном месте он уменьшил сумму, а в другом увеличил. И эту книгу с записями о том сколько денег у вас и у мамы вы не контролируете. Это делает банк.

ЭТО ЦЕНТРАЛИЗОВАННАЯ СИСТЕМА

В ней для установления доверия между людьми нужен посредник, третья сторона. В нашем примере это Банк.
И если вдруг окажется, что мама скажет, что перечислила тебе 200 рублей, а ты решишь сказать, что пришло только 100, то тебе и маме придется обратиться в Банк, который и установит правду.
Как скажет банк, так и будет.

А что произойдет, если кто-то сможет получить доступ к реестру банка и заменить запись в нем, вписав вместо твоего свое имя? Правильно – ты не купишь газировку, потому что деньги будут перечислены не тебе, а злоумышленнику. В этом риск централизованной системы. Если ее взломать, то можно исправить все записи и сделать так, как нужно кому-то. Или вдруг сам банк решит, что-то поменять в своем реестре и тогда ты тоже ничего не сможешь сделать, ведь ты не контролируешь эти записи.

Это касается не только банков.

Например оценки за уроки. Каждый учитель ставит вам оценку и вносит ее в журнал (сейчас уже электронный журнал, но суть та же). А значит, чтобы доказать. что ты круглый отличник тебе нужно обратиться к директору школы, у которого хранится журнал. И только он сможет подтвердить так ли это. А если журнал украли и подделали, то вместо 5 в четверти вам светит неуд и никакого мороженого и компьютерных игр в наказание.

И что же делать?

Можно не перечислять деньги, а носить их наличными, но это очень неудобно. Можно просто удалить реестр, но тогда мы не будем знать у кого сколько денег на счетах. А можно просто убрать посредника. Для этого нужна система в которой будет реестр, но его будут вести сами юзеры и при этом они будут доверять этому реестру, чтобы не получилось, что ты перечисляешь деньги своей подруге Юле, а хулиган Колька из параллели скажет, что это для него.

РЕШЕНИЕ ЕСТЬ!

Это решение – блокчейн. Блокчейн – это технология хранения и обмена информацией в основе которой лежит децентрализованный реестр. Для этого нужно несколько пользователей, которые хотят не зависеть от третьей стороны стороны (посредника). И такое минимальное количество юзеров: 3 человека – для учета и содержания реестра.

ПРИНЦИП РАБОТЫ.

Давайте рассмотрим принцип работы на конкретном примере. Представь, что 10 человек решили отказаться от банков и других посредников.

Они договорились, что будут иметь информацию со всеми подробностями о том сколько на их счетах денег, но при этом не будут знать личности. Просто будут вести учет по номерам. Допустим, что у всех изначально по 100 руб. Сумма на счету это баланс. Перечисление денег от одного участника к другому называется транзакция.

ШАГ 1: ПУСТАЯ ПАПКА.

Каждый из 10 участников будет иметь пустую папку, которая будет заполняться страницами. Эта коллекция страниц формирует реестр транзакций.

ШАГ 2: ТРАНЗАКЦИИ.

Каждый сидит с пустым листом и ручкой в руке и готов записать любую транзакцию, которая произойдет внутри этой системы. И вот 1 марта 2023 года в 10:00 утра Участник #2 решает отправить участнику #5 100 рублей. Он сообщает всем об этом. А мы помним, что все знают сколько у кого есть денег на счету.

Каждый из участников системы проверяет, а имеет ли #2 достаточно денег для такого перечисления. В случае, если у номера #2 денег достаточно, то каждый делает запись у себя на странице.

Затем 2 марта в 15:30 Участник #3 перечисляет 50 руб. Участнику #8. На листе появляется новая запись.

Так все участники делают записи, пока на странице не закончится место для записи новых транзакций.

ШАГ 3: ФОРМИРОВАНИЕ РЕЕСТРА.

Предположим, что на одну страницу может поместиться 10 таких записей. Т.к. все заполняют одну и ту же информацию, место на страницах у всех закончится одновременно. Тогда страницу помещают в папку и берут новую страницу. И так повторяется все раз за разом: записали – закончилась страница – поместили в папку – начали новую страницу – и т.д.

ШАГ 4: ХРАНЕНИЕ СТРАНИЦ.

Но перед тем, как отправить страницу в папку на хранение, мы должны ее согласовать со всеми, чтобы потом ни у кого не возникало вопросов о том, что на странице что-то подправили. Для этого все ставят на страницу уникальную печать Ставя такую печать на страницу, все участники уверены, что никто не сможет изменить ее перед тем, как отправить в папку. Если все будут доверять такой уникальной печати, значит все будут доверять информации на странице с такой печатью.

Далее мы разберемся с тем что же это за волшебная печать и почему ее нельзя подделать. Пока просто будем называть это запечатыванием. Но на языке блокчейна действие называется МАЙНИНГ.

Все страницы в папке не просто сложены, а скреплены одна за другую, а еще каждая следующая страница содержит информацию о предшествующей.

Это очень важно. Ведь если кто-то поменяет страницу, то порвет связь со всеми последующими.

ПОЧЕМУ БЛОКЧЕЙН НАЗЫВАЕТСЯ БЛОКЧЕЙНОМ?

У каждого нашего пользователя есть огромная папка, в которой лежат страницы с записями о каких-то событиях (в нашем примере о платежах). Очень важно, что данную папку не контролирует кто-то конкретный. Это означает, что никто не может подменить страницы или исправить информацию на какой-то странице и при этом каждый может посмотреть записи в папке другого участника и может добавить в папку информацию если с этим согласны все остальные.

Каждое событие, каждая транзакция, каждая информация – все они записываются на страницы. Эти страницы это блоки.

Страницы (блоки) сцепляются между собой, образуя цепь блоков. Отсюда и название блокчейн (от английских слов block – блок и chain – цепь). И каждый блок содержит уникальную печать, которая подтверждает подлинность блока.

Блокчейн – своего рода бесконечная книга событий, которая не принадлежит одному человеку, а принадлежит всем вместе. Это децентрализованное хранение данных, где нет одного главного центра.

ПЕРВЫЕ ВЫВОДЫ

В централизованной системе учет информации о каких-либо операциях или учет данных пользователей осуществляет посредник, который гарантирует, дает тебе обещание, что все записи в его реестре (книге) правильные и никогда не будут изменены.

В самом основе блокчейна лежит идея децентрализации. Вместо того, чтобы иметь единую централизованную точку контроля, блокчейн распределен между множеством пользователей. Каждый пользователь имеет копию всего реестра, и изменения в такой реестр вносятся только с согласия большинства участников. Это обеспечивает высокий уровень безопасности и прозрачности.

Ключевыми компонентами блокчейна являются: блоки и цепь. Блок – это как страница в нашей папке. Он содержит информацию о транзакциях или иных данных. Блок защищен особой цифровой печатью. Но вот в чем фишка: каждый новый блок содержит информацию о предыдущем блоке, создавая непрерывную цепь. Таким образом, изменение данных в одном блоке автоматически влияет на все последующие блоки, делая систему устойчивой к попыткам намеренного изменения злоумышленниками.

ПРИМЕРЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ СИСТЕМ

Школьный журнал

Представьте, что в школе есть один общий учебный журнал, в котором хранится информация обо всех учениках, их оценках, посещаемости и других важных данных. Этот журнал находится под строгим контролем учителей и администрации школы.

В такой системе все изменения, такие как запись новой оценки или отметка о посещаемости, происходят централизованно – только учителя могут вносить изменения в этот журнал. Ученики и их родители могут получать доступ к информации только через запрос к учителям или администрации.

Таким образом, управление и контроль над данными остаются в руках центральной власти – школы.

Библиотека школы

Представьте, что в школьной библиотеке есть один центральный каталог, где хранится информация о всех книгах в библиотеке. Этот каталог управляется библиотекарем, который вносит данные о каждой книге, её наличии, и местонахождении.

В такой системе ученики, желающие узнать, есть ли нужная книга, обращаются к библиотекарю или смотрят в каталог. Изменения, такие как добавление новых книг или информации о них, происходят только через управление библиотекаря.

Это централизованная система, где управление доступом к информации и её обновление полностью контролируются центральным органом – библиотекарем.

Соревнования

Представьте, что есть центральная спортивная организация, которая организует и управляет всеми соревнованиями по футболу. Эта организация решает, где и когда проводить матчи, устанавливает правила игры и определяет победителей.

В данной системе команды и игроки участвуют в соревнованиях, но все решения и координация централизованы в руках спортивной организации. Она также следит за статистикой, устанавливает рейтинги и определяет победителей в турнирах.

Это централизованная система, где власть и контроль над организацией соревнований принадлежат единому центру – спортивной организации.

ПРИМЕРЫ ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ СИСТЕМ

Собрание класса

Представь, что в твоем классе ученики решают, какие мероприятия провести в течение учебного года. Вместо того чтобы все решения принимал учитель, каждый ученик имеет право предложить и проголосовать за свою идею. У каждого ученика есть голос и возможность внести свой вклад в общее решение.

В этом случае, ученики являются децентрализованными участниками системы, потому что принятие решений распределено между всеми членами класса, а не сосредоточено в руках одного человека (учителя).

Обмен книгами

Представь, что в твоем городе есть сеть обмена книгами, где люди могут предложить свои книги для обмена и находить интересующие их произведения. Вместо централизованной библиотеки или книжного магазина, где все решения принимаются центральным учреждением, здесь каждый участник может самостоятельно добавить свою книгу на полку и выбрать, какие книги ему интересны для обмена.

Таким образом, сеть обмена книгами создает децентрализованное сообщество, где участники могут обмениваться книгами напрямую, без посредников, делая процесс обмена более гибким и доступным для всех.

КАК РАБОТАЕТ БЛОКЧЕЙН

1) Математика – царица наук и королева блокчейна

2) Влетаем в мир хэш-функций

3) Что это за зверь – майнинг

4) А что будет если изменить созданный блок?

5) “Атака 51%” – не инопланетное вторжение, а всего лишь теоретическая угроза

МАТЕМАТИКА – ЦАРИЦА НАУК И КОРОЛЕВА БЛОКЧЕЙНА.

В основе блокчейна лежат три математических принципа или концепции:

ХЭШ-ФУНКЦИЯ

Это как волшебная машина, которая превращает обычное слово или число в набор никак не связанных букв и цифр. Если хоть немного изменить первичное слово, даже одну букву, то итог сразу же становится совершенно другим. Об этом мы подробно поговорим сегодня.

ДИСКРЕТНАЯ МАТЕМАТИКА

Она используются для создания сложных цифровых ключей-паролей, которые защищают наши данные. В отличие от обычной математики, которую мы используем для счета и измерения в повседневной жизни, дискретная математика работает с наборами отдельных целых чисел. Например время мы можем считать только целыми часами 1, 2 и т.д. и не можем находится между ними, как на циферблате часов.

КРИПТОГРАФИЯ

Представьте, что вы имеете секретный язык, чтобы общаться с друзьями, и только они могут понять, что вы говорите. В блокчейне криптография помогает обезопасить информацию, сделав ее доступной только тем, кому нужно.

ХЭШ-ФУНКЦИЯ

А теперь давай посмотрим как же работает хеш-функция, поскольку это важно для понимания сути блокчейна. Кстати, ХЭШ это от английского слова HASH – превращать в фарш, мешанина. Скоро мы поймем почему это так.

Давайте представим, что у нас есть волшебная машина (что-то наподобие мясорубки, которая превращает мясо в фарш, но только работающая с информацией), которая защищена от внешнего воздействия, т.е. никто не может повлиять на ее работу.

С одной стороны (на вход) мы можем помещать коробку с каким то содержимым, а машина после некоторых действий с другой стороны (на выходе) будет отдавать нам эту коробку, но уже с другим содержимым. Эта магическая машина называется хэш-функция.