какие вопросы возникают о технологии блокчейн

Изучаем блокчейн на практике

Вы читаете эту статью потому, что, как и я, с горячим интересом наблюдаете за возрастающей популярностью криптовалюты. И вам хочется понять, как работает блокчейн — технология, которая лежит в ее основе.

Но разобраться в блокчейне не так-то просто, по крайней мере, по моему опыту. Я корпел над заумными видео, продирался через туториалы и с нарастающей досадой отмечал недостаток иллюстрирующих примеров.

Я предпочитаю учиться в процессе работы. При таком раскладе мне приходится отрабатывать тему сразу на уровне кода, что помогает закрепить навык. Если вы последуете моему примеру, то к концу статьи у вас будет функционирующий блокчейн и ясное понимание, как это все работает.

Но для начала…

Напомню: блокчейн — это неизменяемая, последовательная цепочка записей, которые называются блоками. Они могут заключать в себе транзакции, файлы и, в принципе, любые другие виды данных. Главное здесь — что они связаны друг с другом посредством хэшей.

Если вы не совсем понимаете, что такое хэш, вам сюда.

На кого рассчитано это руководство? На тех, кто без проблем может читать и писать несложный код на Python и в общих чертах представляет, как работают HTTP запросы — мы будет общаться с нашим блокчейном через HTTP.

Что будет нужно для работы? Проверьте, чтобы у вас был установлен Python 3.6+ (вместе с pip). Также вам нужно будет установить Flask и прекрасную библиотеку Requests:

Ах да, еще вам понадобится HTTP клиент, например, Postman или cURL. Тут подойдет любой.

Где можно посмотреть то, что получится в итоге? Исходный код доступен здесь.

Шаг первый: Делаем блокчейн

Откройте свой любимый текстовый или графический редактор, мне вот, например, нравится PyCharm. Создайте новый файл под названием blockchain.py. Мы будем работать только в этом файле, а если запутаетесь, всегда можно подсмотреть в исходный код.

Сначала мы создаем новый класс, конструктор которого создаст исходный пустой список (где и будет храниться наш блокчейн) и еще один — для транзакций. Вот как выглядит структура класса:

Класс Blockchain отвечает за управление цепочкой. Здесь будут храниться транзакции, а также некоторые вспомогательные методы для добавления в цепочку новых блоков. Давайте распишем эти методы.

В каждом блоке содержится индекс, метка времени (в Unix), список транзакций, доказательство и хэш предыдущего блока.

Вот пример того, как может выглядет отдельный блок:

Теперь идея цепочки должна быть очевидна — каждый блок включает в себя хэш предшествующего. Это очень важно: именно так обеспечивается неизменность цепочки: если хакер повредит какой-либо блок, то абсолютно все последующие будут содержать неверные хэши.

Понятно? Если нет, остановитесь и дайте себе время усвоить эту информацию — именно в ней состоит базовый принцип блокчейна.

Добавляем транзакции в блок

Нам нужно каким-то образом добавлять в блок новые транзакции. За это отвечает метод new_transaction(), работает он достаточно просто:

Когда new_transaction() добавляет новую транзакцию в список, он возвращает индекс блока, куда она была записана, следующему, с которым будет осуществляться майнинг. Позже это пригодится следующему пользователю, добавляющему транзакцию.

Помимо создания блока genesis в конструкторе, мы также распишем методы new_block(), new_transaction() и hash():

Вышеприведенный код, вероятно, в пояснениях не нуждается — я добавил кое-где комментарии и докстринги, чтобы было понятнее. С представлением блокчейна мы практически закончили. Но сейчас вы, должно быть, задаетесь вопросом, как происходит процесс создания, встраивания и майнинга блоков.

Разбираемся с доказательством работы

Алгоритм доказательства работы служит для создания новых блоков в блокчейне (это процесс еще называется майнингом). Цель доказательства работы — вычислить нужное значение, чтобы решить уравнение. Это значение должно быть сложно рассчитать (с математической точки зрения), но легко проверить любому участнику системы. В этом заключается основная идея доказательства работы.

Чтобы стало яснее, давайте рассмотрим очень простой пример.

Допустим, хэш некоторого числа X, помноженного на другое Y, должен оканчиваться на 0. Соответственно, hash(x * y) = ac23dc. 0. Для этого упрощенного примера установим x = 5. Прописываем все это на Python:

Правильный ответ здесь: y = 21; именно при таком значении получается хэш с 0 в конце:

В биткойне алгоритм доказательства работы называется HashCash и не особенно отличается от простенького примера, приведенного выше. Это уравнение, которые майнеры наперегонки пытаются разрешить, чтобы создать новый блок. В целом, сложность определяется тем, сколько символов нужно вычислить в заданной последовательности. За верный ответ майнеры получают вознаграждение в виде одной монеты — в ходе транзакции.

Проверить их решение для системы не составляет труда.

Пишем простое доказательство работы

Теперь давайте пропишем подобный же алгоритм для нашего блокчейна. Условия возьмем в духе вышеприведенного примера:

Найдите число p, которое, будучи хэшировано с доказательством предыдущего блока, дает хэш с четырьмя нулями в начале.

Мы можем варьировать сложность этой задачи, меняя количество нулей в начале. Но четырех вполне достаточно. Вы можете сами убедиться, что один-единственный дополнительный нолик значительно замедляет процесс поиска решения.

Работа над классом почти завершена и теперь мы готовы начать взаимодействие с ним при помощи HTTP запросов.

Шаг второй: Блокчейн как API

Здесь мы будем использовать Python Flask — микрофреймворк, который облегчает процесс соотнесения конечных пунктов с функциями Python, что позволяет нам осуществлять диалог с блокчейном по Сети при помощи HTTP запросов.

Создаем три метода:

Наш «сервер» сгенерирует один-единственный узел сети в блокчейн-системе. Давайте напишем немного шаблонного кода:

Краткие пояснения к тому, что мы добавили:

Строка 15: Инстанцирует узел. Подробнее о Flask можно почитать здесь.
Строка 18: Создает произвольное имя для узла.
Строка 21: Инстанцирует класс Blockchain.
Строки 24-26: Создает конечную точку /mine, то есть запрос GET.
Строки 28-30: Создает конечную точку /transactions/new, то есть запрос POST, так как именно туда мы и будем отсылать данные.
Строки 32-38: Создает конечную точку /chain, который возвращает блокчейн целиком.
Строки 40-41: Запускает сервер на порту 5000.

Конечный пункт для транзакций

Вот как будет выглядеть запрос на транзакцию. Именно это пользователь отсылает на сервер:

Метод класса для добавления транзакции в блок у нас уже есть, поэтому дальше все легко. Давайте напишем функцию для добавления транзакции:

Конечный пункт для майнинга

Именно в этой конечной точке творится вся магия, но ничего особо сложного в нем нет. Она должна делать три вещи:

Обратите внимание, что в качестве получателя созданного блока указан адрес узла. Большая часть того, что мы тут делаем, сводится к взаимодействию с методами нашего класса Blockchain. По завершению этого шага основная работа закончена, можно начинать диалог.

Шаг третий: Диалог с блокчйном

Для взаимодействия с API в рамках системы можно использовать старый-добрый cURL или Postman.

Давайте попробуем создать блок, отправив запрос GET по адресу localhost:5000/mine:

Теперь создаем новую транзакцию, отправив запрос POST, содержащий ее структуру, по адресу localhost:5000/transactions/new:

Если вы работаете не с Postman, вот как сформулировать аналогичный запрос в cURL:

Я перезапустил сервер и создал еще два блока, чтобы в итоге получилось три. Давайте изучим получившуюся цепочку через запрос localhost:5000/chain:

Шаг четвертый: Консенсус

Все это очень здорово. У нас есть простой блокчейн, который позволяет осуществлять транзакции и создавать новые блоки. Но блокчейн имеет смысл только в том случае, если он децентрализован. А если сделать его децентрализованным, как мы вообще можем гарантировать, что везде будет отображаться одна и та же цепочка? Это называется проблемой консенсуса. Если мы хотим, чтобы в системе было больше одного узла, придется ввести алгоритм консенсуса.

Распознаем новые узлы

Прежде чем внедрять алгоритм консенсуса, нам нужно что-то предпринять, чтобы каждый узел в системе знал о существовании соседних. У каждого узла в системе должен быть реестр всех остальных узлов. А значит понадобятся дополнительные конечные точки:

Заметьте: мы использовали set() для хранения списка узлов. Это нехитрый способ гарантировать, что при добавлении новых узлов будет соблюдаться индемпотентность — то есть сколько бы раз мы ни добавляли какой-то конкретный узел, он будет засчитан только единожды.

Внедряем алгоритм консенсуса

Как я уже упоминал, конфликт происходит тогда, когда цепочка одного узла отличается от цепочки другого. Чтобы его устранить, мы введем такое правило: прерогатива всегда у той цепочки, которая длиннее. Иными словами, самая длинная цепочка в системе рассматривается как фактическая. Используя такой алгоритм, мы достигаем консенсуса среди всех узлов системы:

Первый метод valid_chain() отвечает за проверку цепочек на валидность, проходя каждый блок и верифицируя и хэш, и доказательство.

resolve_conflicts() — метод, который прорабатывает все соседние узлы: скачивает их цепочки и проверяет их описанным выше способом. Если при этом найдена валидная цепочка длиннее, чем наша, производится замена.

Давайте введем в наш API две конечные точки, один для добавления соседних узлов, другой для разрешения конфликтов:

На данном этапе, если хотите, можете привлечь другие машины и насоздавать разных узлов для вашей системы. Или добиться того же используя разные порты на одной машине. Я создал новый узел на другом порте той же машины, и позволил исходному узлу его распознать. Таким образом, получилось два узла: localhost:5000 и localhost:5001.

В узел номер два я добавил побольше блоков, чтобы цепочка получилась однозначно длиннее. После чего вызвал GET /nodes/resolve в первом узле — и алгоритм консенсуса заменил его цепочку на цепочку второго.

Ну, вот и все. Теперь собирайте друзей и тестируйте вам блокчейн совместными усилиями.

Надеюсь, этот материал вдохновит вас на новые идеи. Лично я с большим энтузиазмом наблюдаю за развитием криптовалюты: я уверен, что блокчейн перевернет наши представления об экономике, управлении государством и хранении информации.

В будущем я планирую выпустить вторую часть статьи, где мы добавим в блокчейн механизм валидации транзакций и поговорим о том, как все это можно использовать в продуктах.

Источник

10 дурацких вопросов о блокчейн: Что это, зачем и почему?

DGL.ru собрал самые популярные вопросы о блокчейн и задал их вице-президенту Acronis Виктору Лысенко.

Блокчейн — это в Интернете?

Да, но его распространение может очень сильно повлиять как на нашу виртуальную, так и на нашу реальную жизнь. Представьте мир, в котором для продажи квартиры вам не потребуется вставать с дивана и при этом никто не сможет вас обмануть, подсунув фальшивые деньги или украв их по дороге на сделку.

Что это вообще такое? Это типа Тора или VPN?

Если максимально упрощенно, блокчейн — это база данных, содержащая в себе записи о проведенных транзакциях и хранящаяся одновременно на всех участвующих в сети компьютерах. Если в качестве типового признака брать анонимность, которая является одной из главных характеристик Тора или VPN, то да, биткойн тоже начинался с анонимных кошельков. Но в действительности это совершенно разные технологии, которые, конечно, могут использоваться вместе, чтобы максимально усложнить процесс идентификации плательщика. Но каждая из них выполняет свои функции и служит своим целям. Блокчейн – фиксация транзакций, Top и VPN для анонимизация в сети. Системы, построенные на основе блокчена могут быть как анонимными, так и персонализированными, это зависит от конкретного приложения.

Блокчейн нужен, чтобы заниматься криминалом?

Так как впервые о технологии блокчейн заговорили в контексте криптовалюты биткоин, которую очень часто используют в расчетах по «серым» и незаконным операциям, многими она стала восприниматься как что-то криминальное, но это не совсем верно. Блокчейн — это всего лишь технология, создания, хранения и обновления распределённых баз данных. Как и любую другую технологию, ее можно использовать как во вред, так и во благо. Можно сказать, что бурная молодость биткойна проходит и наступает респектабельный период блокчейна.

Блокчейн анонимен?

Блокчейн не может быть анонимным или персонализированным, так же как, например, трудно говорить в таких терминах о базах данных. Все зависит от того, как вы эту технологию используете. Например, из записей, сделанных в биткойн блокчейне, можно понять, что в кошельке с таким-то идентификатором есть, допустим, миллион долларов, но, кому именно он принадлежит, понять нельзя, до тех пор, пока обладатель кошелька сам не захочет об этом заявить. Но вы можете сделать систему, в которой кошельки персонализированы и пользователи идентифицированы.

Кто руководит блокчейн?

Если под руководством понимается выделение в сети блокчейн каких-то привилегированных участников, то таких не существует. Все участники сети равноправны. Если под этим понимается управление инфраструктурой и администрирование блокчейна, то тут немного сложнее: мировую блокчейн-экосистему условно разделяют на три класса:

К первому классу относятся наднациональные объединения, которые работают на публичных протоколах. Подключиться к нему может любой желающий, а администрированием системы занимается сообщество такого блокчейна.

Блокчейн-сервисы, в отличие от децентрализованных автономных организаций, имеют регистрацию в какой-либо юрисдикции и проводят операции в местной валюте.

Так как они строятся на основе публичного блокчейна, их администрированием также занято сообщество.

Приватные блокчейн-системы полностью контролируются создавшими и поддерживающими их организациями или группами организаций.

Можно ли его отключить?

Блокчейн — это распределенная база данных, которая хранится и обновляется на тысячах и десятках тысяч компьютеров. Для того, чтобы отключить ее, необходимо, чтобы все эти компьютеры единовременно были отключены. До тех пор, пока база хранится хотя бы на одном компьютере, блокчейн работает.

А если я хочу свой личный блокчейн с покером и куртизанками?

Да, при желании можно создать собственный блокчейн с правилами проведения транзакций, которые регламентируют наличие домино и куртизанок. Такие проекты, как Bitcoin и Ethereum являются проектами с открытым кодом, поэтому вы можете взять код, например, любого из них и дополнить его своими правилами с домино и куртизанками. Но можно, пойти намного дальше. Например, недавно приезжавший в Россию основатель Ethereum придумал свою систему, разглядев существенные ограничения платформы Bitcoin и придумал по сути революционное нововведение, позволяющего использовать блокчейн для очень широкого спектра приложений.

Это ведь пригодится только мелкому бизнесу и частным лицам?

Вовсе нет, согласно расчетам одного из крупнейших мировых инвестиционных банков, внедрение блокчейна в их деятельность позволит сэкономить миллиарды долларов. Среди пилотных проектов Acronis на основе блокчейн, есть три, которые направлены на корпоративный сектор. Первый пилотный проект, презентованный нами 17 мая на совместном мероприятии с Ethereum Russia, направлен на создание защищенного хранилища данных, в котором могут размещаться конфиденциальные и особо важные файлы, к каждому из которых создается «fingerprint», зарегистрированный в блокчейне Ethereum. Это позволяет обеспечить подтверждение времени и подлинности записи, размещенной в хранилище.
В рамках второго из трех пилотных проектов разрабатывается система электронного голосования на основе технологии блокчейн, которая обеспечивает верифицирование проголосовавших и прозрачность процесса голосования. Такая система будет очень востребована у крупных акционерных обществ, которые ежегодно сталкиваются с необходимостью проводить процедуры голосования своих акционеров по вопросам стратегического развития предприятия.
Третий проект связан с созданием системы верифицируемого обмена информацией о платежах между компаниями и утверждение платежей в рамках холдинговых структур.
Каждый из этих проектов направлен на крупного корпоративного заказчика, который за счет внедрения подобных систем учета и контроля может достичь существенной экономии. При этом применение описанных технологий вовсе не закрыто для малого бизнеса и частных лиц.

Государства лицензируют блокчейн?

Если мы говорим о наднациональных объединениях, то они не базируются в какой-либо юрисдикции, а значит, не могут никак лицензироваться со стороны государства. Если блокчейн-сервисы и приватные блокчейн-сети располагаются в какой-либо юрисдикции, то их деятельность регламентируется в рамках соответствующего национального законодательства о деятельности юридических лиц.
В какой-то мере в качестве «лицензирования» блокчейн можно воспринимать инициативы отдельных государств ограничить оборот криптовалют на законодательном уровне.

Как начать им пользоваться?

Чтобы начать пользоваться децентрализованными автономными организациями и приложениями вроде Bitcoin или BitShares, необходимо лишь установить на свой компьютер специальное программное обеспечение. Для участия в блокчейнах других уровней одного желания недостаточно, необходимо так же выполнять правила, установленные организациями-собственниками таких систем.

Источник

30+ вопросов на собеседовании с разработчиками Blockchain

Блокчейн на сегодняшний день является одной из самых революционных технологий 21 века. Более того, это часто называют вторым пришествием Интернета, и, согласно прогнозам, оно нарушит и изменит наш бизнес во всем мире.

30+ наиболее часто задаваемых вопросов на собеседовании с разработчиками Blockchain.
Вот список наиболее распространенных и сложных вопросов на собеседовании для позиции разработчика блокчейна. Кроме того, мы рекомендуем IT рекрутеру не просто запомнить их, но выделить время, чтобы понять их, чтобы убедиться, что у вас есть четкое и полное понимание концепций для проведения интервью.

№2. В чем разница между блокчейн Bitcoin и блокчейн Ethereum?
Биткойн в основном представляет собой децентрализованную цифровую валюту, которую вы можете использовать в качестве средства обмена для финансовых транзакций. Это похоже на цифровой доллар.

Ethereum, с другой стороны, представляет собой бухгалтерскую технологию, которая позволяет пользователям создавать новые программы. Тем не менее, он также имеет ценность монеты, известной как Ether, которая сопоставима с биткойном и может использоваться для облегчения финансовых транзакций.

№3. Какие бывают типы блокчейна?
Вообще говоря, существует четыре различных типа блокчейна.

Публичный блокчейн: общедоступные блокчейны имеют открытый исходный код и позволяют любому участвовать в качестве разработчиков, майнеров и пользователей. Более того, они полностью прозрачны, что позволяет любому просматривать всю записанную информацию о транзакциях.
Частный или разрешенный блокчейн: как следует из названия, разрешенные блокчейны налагают определенные правила конфиденциальности. Например, пользователям требуется согласие, прежде чем участвовать в сети. Кроме того, все транзакции остаются конфиденциальными для внешнего мира и доступны только людям внутри экосистемы.
Блокчейн консорциума: блокчейн консорциума можно рассматривать как подкатегорию частного блокчейна. Кроме того, он обладает теми же достоинствами, что и частный блокчейн, но с дополнительным положением, что они управляются группой, а не одним объектом.
Гибридный блокчейн: гибридные блокчейны предлагают идеальное сочетание конфиденциальности и прозрачности, используя аспекты как частного, так и общедоступного блокчейна. Кроме того, это наиболее популярно среди компаний, поскольку они могут контролировать, какие данные они хотят сделать общедоступными, а какие данные они хотят сохранить конфиденциальными.

№5. Что такое технология распределенного реестра?
Распределенный реестр, или технология распределенного реестра, по сути, представляет собой базу данных, которая существует одновременно в нескольких местах. Более того, все данные распределяются, реплицируются и синхронизируются между этими местами. В нем нет централизованного хранилища данных или администратора.

№7. Как блокчейн может повысить доверие?
Блокчейн спроектирован таким образом, что никакая хранимая информация или записи не могут быть изменены или даже уничтожены. Кроме того, блокчейн способствует прозрачности и устраняет единый регулирующий орган. Это дает пользователям равный доступ к информации, не беспокоясь о нарушениях безопасности, поскольку все может быть изучено кем угодно.

№12. Являются ли данные, записанные в блокчейне, неизменными?
Да, данные, записанные в блокчейне, практически неизменяемы. Как вы знаете, данные, хранящиеся в блокчейне, называются блоками. Каждый блок связан с хеш-значением. Теперь каждый блок содержит не только свое хеш-значение, но и хеш-значение предыдущего блока. Если в блок внесены какие-либо изменения, это изменит значение хеш-функции. Следовательно, если вы хотите вмешаться в данные в одном блоке, вам придется изменить всю цепочку блоков, что практически невозможно.

№14. Что такое идентификаторы блоков?
Блок в цепочке блоков можно идентифицировать с помощью хэша заголовка блока и высоты блока.

Преимущество использования структуры дерева Меркла позволяет пользователям просто загружать цепочку заголовков блоков вместо загрузки каждой отдельной транзакции и блока. Таким образом, это делает проверку существования определенного блока внутри цепочки блоков чрезвычайно простой и удобной.

№18. Зачем блокчейну для работы токены?
Вы можете использовать монеты или токены в блокчейне для реализации изменений между состояниями. В любом случае, каждая транзакция в блокчейне относится к изменению состояния, которое вы можете представить перемещением монеты с одного адреса на другой.
Помимо этого, монеты и токены также облегчают транзакции в цепочке блоков. Каждая транзакция означает изменение состояния, которое представлено изменением данных. Теперь токены и монеты в настоящее время являются единственным способом изменить состояние блока в неизменяемой цепочке блоков.

№19. Как работает одноранговое обнаружение в сети P2P?
Когда новый узел загружается, он не имеет информации о сети, потому что в блокчейне отсутствует центральный сервер. Таким образом, разработчик должен предоставить список доверенных узлов, непосредственно записанный в код узла, который он затем может использовать для первоначального обнаружения однорангового узла.

№21. Что такое RSA?
RSA, сокращение от Rivest-Shamir-Adelman, представляет собой алгоритм для подписи данных и шифрования. Кроме того, вы можете использовать его для защиты данных, реализуя асимметричный криптографический алгоритм, который работает с двумя разными ключами, а именно с открытым ключом и закрытым ключом. Открытый ключ может быть передан кому угодно, а закрытый ключ должен храниться в секрете.

№22. Что такое SHA-256?
SHA-256 является частью SHA-2 (Secure Hash Algorithm Version 2), который является собирательным названием для различных версий хеш-функций, включая SHA-224, SHA-384 и SHA-512. Следовательно, это в основном однонаправленная криптографическая хеш-функция, которая преобразует текст любой длины в уникальную строку, содержащую 256 бит или 32 байта.

№24. Что такое двойное расходование? Как это остановить?
Двойное расходование относится к состоянию, при котором один цифровой токен расходуется несколько раз. Поскольку токены в основном представляют собой цифровые активы, состоящие из цифровых файлов, вы можете легко их клонировать. Следовательно, это может привести к множеству проблем для системы, включая инфляцию.

Как вы понимаете, это очень большая проблема для инфраструктуры блокчейна, но ее можно умело избежать. Однако блокчейн использует несколько сторон для подтверждения транзакции перед ее записью в реестр. Это делает двойные затраты на вычисления непрактичными.

№27. Что такое атака 51%?
Атака 51% на блокчейн происходит, когда группа или отдельный человек в конечном итоге контролируют более половины (или> 51%) хешрейта майнинга или вычислительной мощности. В этом случае они могут управлять системой, отклоняя и одобряя транзакции, и даже могут выполнять двойное расходование.

№28. Что такое секретный обмен?
Это один из основных способов обеспечения безопасности данных в блокчейне. Кроме того, вы можете использовать его для разделения личной информации (или любой секретной информации) на несколько единиц. После этого вы можете отправить их пользователю.
Вы можете получить исходную информацию только тогда, когда участник, у которого есть часть секрета, соглашается объединить ее с остальной частью группы. Это дает много преимуществ безопасности технологии блокчейн.

Источник