Статті

Блокчейн: що це, де використовується та як пов’язаний з базами даних

Блокчейн стрімко змінює світ технологій та управління даними. Хоча він асоціюється переважно з криптовалютами, його застосування охоплює й інші галузі, де вагому роль грають прозорість і безпека даних. 

У цьому матеріалі ми розглянемо, що таке блокчейн, як він працює і в чому його відмінність від традиційних баз даних.

Що таке блокчейн?

Блокчейн — це децентралізована система, що зберігає записи про власність цифрових активів і постійно зростає. Простими словами, це ланцюжок блоків, кожен з яких містить набір підписів, транзакцій та унікальний ідентифікатор з попереднього блоку — хеш. Ці властивості роблять блокчейн захищеним від редагування без згоди всіх учасників мережі.

Серед переваг блокчейну — розв’язання проблеми довіри між учасниками, тому що кожен з них має доступ до повної історії транзакцій. Це унеможливлює створення підробки або зміни даних, тому блокчейн не потребує посередників або третьої сторони.

Першу концепцію блокчейну описали в 1991 році криптограф Стюарт Хабер і фізик Скотт Сторнетта у статті «Як поставити позначку часу в цифровому документі». Це дослідження акцентувало на створенні незмінних публічних, але криптографічно зашифрованих цифрових даних. Вчені описали механізм, який дозволяє генерувати тимчасові мітки, підтримуючи цим неушкодженість записів, щоб не допускати маніпуляцій з інформацією в майбутньому. 

На реалізацію цього концепту Хабера і Сторнетта надихнуло усвідомлення, що цифровізація стрімко наближається, а цифрові записи можна легко переробляти. Щоб уникнути цього, вони почали шукати, як реалізувати криптографічні методи в ланцюжку блоків, щоб убезпечити цифрові документи від підробки даних. Проте на той момент їхня розробка не набула широкого розголосу.

Вчені здобули визнання вже після того, як так званий Сатоші Накамото створив першу криптовалюту — Bitcoin.

Структура блокчейну

На складові частини можуть впливати вимоги і варіанти використання, проте, як правило, блокчейн складається з наступних сутностей.

• блоки — це набір даних, що додатково містять інформацію про транзакції та хеш. У блоці також є посилання на хеш попереднього блоку, таким чином і створюється блокчейн. Цей ланцюжок зберігається у різних місцях водночас;
• транзакції — записи про обмін цінностями між сторонами. Транзакції групуються у блоки і додаються в ланцюжок;
• вузли або ноди — комп’ютери, на яких працює програмне забезпечення, що необхідне для роботи блокчейну. Вузли створюють нові блоки, підтверджують чи скасовують транзакції, передають дані та зберігають копії ланцюжка блоків;
• алгоритми консенсусу — принципи роботи блокчейну, які відповідають за безпеку мережі та узгодженість даних між нодами. Завдяки цьому системі непотрібні посередники і сховища для зберігання даних. Алгоритми також підтверджують правильність інформації у кожному блоці;
• хеш-функції —  криптографічні алгоритми, які перетворюють дані на рядки символів фіксованої довжини. Використовують для створення унікального хеша для кожного блоку;
• криптографічні підписи — математичні функції, що використовуються для перевірки справжності транзакції. 

Блокчейн і база даних

Блокчейн порівнюють з базою даних, бо обидві сутності зберігають інформацію. Проте вони відрізняються за принципами організації та обробки даних. Розглянемо ці відмінності детальніше.

Структура даних

Традиційна БД зберігає інформацію у вигляді таблиць з рядками та стовпцями, щоб дані можна було легко знайти і відредагувати. У блокчейні інформація зберігається у ланцюжку блоків, кожен з яких містить дані та посилання на попередній блок. Відповідно, змінити інформацію у блоці неможливо без модифікації усіх наступних блоків.

Можливість редагування

Як вже згадувалось вище, бази даних створюються таким чином, щоб було легко змінити інформацію. Цим часто користуються бізнеси, яким потрібно регулярно актуалізувати інформацію. У блокчейні ж редагування — скоріше рідкість, а всі нові дані додаються окремими блоками. Така структура підходить для продуктів, де важлива прозорість та можливість відстежувати дії.

Централізація

БД переважно централізовані, тобто всі дані зберігаються на одному сервері чи на декількох серверах однієї організації. Таке розміщення дозволяє швидко переглядати та обробляти дані, але робить їх вразливими до атак. 

Блокчейн, навпаки, є децентралізованою системою, де дані копіюються і зберігаються на багатьох вузлах. Це робить блокчейн більш захищеним від сторонніх модифікацій та атак, адже якщо навіть один вузол вийде з ладу, інформація все одно залишиться цілісною.

Швидкість

У базах даних процеси можуть відбуватися швидко, менше ніж за секунду, що важливо для доступу до великого обсягу інформації. Для блокчейну ситуація протилежна: через свою складну структуру він працює повільніше і потребує більше часу для обробки кожної транзакції. А якщо дані у блокчейні редагуються, цей процес мають підтвердити всі учасники ланцюжка.

Де використовується блокчейн?

Блокчейн-технології можуть використовуватися у багатьох сферах, де важливу роль грають безпека, прозорість і можливість відстежити дані. 

• Криптовалюта і фінанси

Класична сфера для блокчейну, який використовувався для створення криптовалют Bitcoin, Ethereum тощо. Децентралізованість блокчейну дозволяє проводити транзакції між користувачами без посередників, як, наприклад, банки чи інші фінансові установи. Таким чином фінансові операції стають прозорішими і не вимагають додаткових комісій.

• Логістика

У цій сфері блокчейн допомагає відстежувати товари на всіх етапах: від виробництва до отримання кінцевим споживачем. Це допомагає виявити підробки, зменшити втрати продукту і ефективно керувати запасами на складах. Компанії також можуть слідкувати не тільки за локацією вантажу, а і його умовами зберігання, якщо під’єднати до системи датчики IoT.

• Медицина

Блокчейн можна використовувати для безпечного зберігання медичних даних і обміну між лікарями і пацієнтами. Особисті дані пацієнтів можна безпечно передавати в інші медичні заклади без загрози витоку інформації. Також блокчейн може бути залучений для відстеження розповсюдження ліків, щоб мати можливість гарантувати їхню справжність.

• Ідентифікація

Можна створювати децентралізовані системи ідентифікації, щоб користувачі зберігали свої дані у безпеці та могли контролювати доступ до них. Це актуально для захисту особистих даних в інтернеті та запобігає крадіжці цифрової ідентичності.

• NFT

Блокчейн також використовують для створення унікальних цифрових активів — невзаємозамінних токенів, що відомі під назвою NFT. Вони підтверджують право власності на цифрові об’єкти — зображення, відео або віртуальні предмети. З використанням NFT творці контенту можуть монетизувати свою роботу, а власники — офіційно володіти цифровим об’єктом і перепродавати його на децентралізованих платформах.

Післяслово

Блокчейн поступово стає важливою частиною сучасних технологій завдяки своїм можливостям. Він змінює уявлення про зберігання, поширення і керування інформацією, створюючи нові стандарти надійності. Хоча блокчейн ще має певні обмеження, його вплив і потенціал далі зростають, а сфери застосування лиш розширюються.