Что такое блок в блокчейне?

Привет, читатели. Ранее мы уже говорили о технологии блокчейна и неоднократно в наших обзорах вы могли встречать такие слова, как «блок», «узел», «нода» и, скорее всего, уже представляете себе о чем идет речь. Но если вдруг смысл этих слов все еще находится для вас за завесой тайны, или же вы хотите вникнуть более детально — этот обзор для вас.

Что такое блок в Blockchain?

Блоки — это записи, которые вместе образуют блокчейн. В мире криптовалюты блоки похожи на страницы книги, а вся книга целиком — это и есть блокчейн. Блок — это файл, в котором хранятся неизменяемые данные, относящиеся к сети. В них хранятся все записи действительных (подтвержденных или валидных) криптовалютных транзакций. Они хэшируются и кодируются в хэш-дерево или дерево Меркле.

Первый блок в блокчейне — это блок Genesis. Он единственный, у которого нет данных в предыдущем блоке, потому что перед ним ничего нет. Все остальные блоки имеют криптографический хэш, который получают из предыдущего блока. Каждый блок реплицирует все данные из предыдущих блоков. Вместо того, чтобы иметь центральный регистр с данными всей системы, каждый блок во всей цепочке имеет все данные. Другими словами, блокчейны используют распределенную систему регистров, а не централизованную.

Что такое Блок-кандидат

Блок-кандидат — это блок, который пытается добыть майнинг-узел (майнер), чтобы получить награду. Таким образом, блок-кандидат может быть описан как временный блок, который будет либо проверен и подтвержден, либо отброшен сетью. Майнеры конкурируют друг с другом, чтобы проверить следующий блок и добавить его в цепочку, но сначала они должны создать блок-кандидат для участия в конкурсе.

Блоки-кандидаты формируются майнерами путем сбора и организации нескольких неподтвержденных операций из пула памяти. Затем транзакции хэшируются, чтобы сформировать древовидную структуру Merkle, которая в конечном итоге создаст корень Merkle (корневой или мастер хэш). Это один хэш, который представляет все предыдущие хэши этого дерева и, следовательно, все транзакции, которые были включены в этот конкретный блок.

Мастер хэш, вместе с хэшем предшествующего блока и случайным числом, которое может использовано только один раз (nonce), помещается в заголовок блока. Затем заголовок блока хэшируется майнером, генерируя выходные данные на основе этих компонентов (корневой хэш, хэш предыдущего блока и одноразовый номер), а также нескольких других элементов. Полученный результат является хэшем блока и будет служить уникальным идентификатором вновь сгенерированного блока (блока-кандидата).

Чтобы считаться действительным, вывод (блочный хэш) должен начинаться с определенного числа нулей (меньше целевого значения, определенного протоколом). Это означает, что процесс интеллектуального анализа основан на множественных попытках (методом проб и ошибок), поскольку узлам интеллектуального анализа данных приходится выполнять множество функций хэширования с различными значениями nonce, пока в конечном итоге не будет создан действительный блок хэша. Полученный блок-хэш доказывает, что майнер выполнил свою работу (отсюда и идет протокол консенсуса доказательства работы).

После того, как майнер найдет действительный блок хэша, его блок-кандидат будет транслирован остальным узлам сети, чтобы проверить подлинность. Если все хорошо, блок-кандидат будет записан в блокчейн. В этот момент каждый проверяющий узел обновляет свою копию данных блокчейна, чтобы отразить последний добытый блок, а майнер получает свое вознаграждение.

Что такое узлы сети

Узел (нода) — это механизм в сети с цепочкой блоков, который, по сути, является основой функционирования блокчейна. Узлы принадлежат широко распространенной сети и выполняют разнообразные задачи. 

Нодой может быть любое работающее электронное устройство у которого есть доступ в интернет и, соответственно, свой статичный персональный айпишник. Функция ноды — быть опорой сети, то есть хранить копию блочной информации. Каждая цифровая валюта обладает личными узлами, которые взаимодействуют только с данными из ее блоков. 

Узлы — это фрагменты большей архитектуры данных, которая и называется блокчейном. Поскольку держатели нод дают доступ к своим вычислительным ресурсам для хранения и ревизии операций, за этого они получают награду (чаще всего в монетах материнской валюты блокчейна). Это и называется майнингом. 

Обработка этих транзакций требует значительной вычислительной производительности — это значит, что обычный среднестатистический персональный компьютер на это не способен. Поэтому те, кто специализируются на майнинге, вынуждены тратить очень внушительные суммы на техническое обеспечение, например на central processing unit (CPU) или на graphics processing unit (GPU), чтобы выйти на необходимый уровень.

Производительность, необходимая для функционирования нескольких нод, также требует больших затрат на электроэнергию. Поэтому самые масштабные и доходные шахты располагаются в тех странах, где стоимость электричества ниже, например КНР, ОАЭ, Саудовская Аравия и т.д. 

Узел может выступать финальной либо ретранслирующей станцией, которая сообщается с другими нодами. Все ноды имеют одинаковое право голоса, но не все они выполняют одинаковую работу. Условно их можно разделить на полные и частичные. Полная нода содержит абсолютно всю информацию из блокчейна и проводит ревизию всех новых операций. Частичный узел хранит кусочки информации и может не принимать участия в обработке новых транзакций. Но все ноды в рамках одного блокчейна функционируют на одном и том же протоколе консенсуса для того, чтобы поддерживать совместимость между собой. Но все узлы в одной сети 

Почему блоки делают криптовалюты безопасными

Блокчейн чрезвычайно трудно взломать или манипулировать данными в нем. Проведение подобной масштабной кибератаки практически невозможно. 

Физические (фиатные) деньги, такие как доллары, евро, фунты и так далее, являются законным платежным средством, а следовательно находятся под контролем центральной власти — например, Нацбанка. То есть любая физическая валюта контролируется каким-либо единым центром, который и хранит всю информацию.

У цифровых валют такого центрально банка или бухгалтерской книги нет — каждый блок содержит все данные системы. Следовательно, для успешной кибератаки необходимо взломать каждый из блоков отдельно, но при этом одновременно, что чрезвычайно сложно.

Создать поддельную криптовалюту намного сложнее, чем физическую. Поэтому можно быть на 100% уверенными, что покупая биткоины — мы приобретаем именно их, а не качественную фальшивку.

Завершение обзора

Учитывая всю изложенную выше информацию, можно провести простую цепочку. Есть узел (компьютер), который обрабатывает всю существующую и новую информацию (блок-кандидат), а после решения криптографической задачи (нахождения верного хэша), отправляет ее другим узлам. Если другие узлы признают (с помощью протокола консенсуса) хэш блока-кандидата (результат решения задачи) валидным — создается блок — неизменная фиксированная информационная страница учетной книги. 

Мы постарались максимально просто объяснить понятие «блок» в блокчейне, его назначение и неоспоримую пользу. Надеемся вам было интересно. На этом все и до новых встреч!