Что такое биткойн? Руководство для начинающих по составлению Whitepaper

Что такое BTC и как он работает?

Тема биткойна настолько глубока, насколько вы хотите ее раскрыть. Проще говоря, Bitcoin — это одноранговая система электронных денег, использующая публичную бухгалтерскую книгу, алгоритм консенсуса «Proof-of-Work» и криптографию с закрытым ключом. Если вам этого достаточно и шестеренки зашевелились, то вы можете перестать читать и начать использовать. Если нет, то мы углубимся в вопрос о том, почему он существует и как он навсегда изменил финансовый ландшафт мира. Хотите узнать больше?

Кто создал биткойн?

Сатоши Накамото

Официального создателя биткоина нет, а есть псевдоним. Хотя авторство документа принадлежит человеку, называющему себя Сатоши Накамото, официального подтверждения того, кого представляет этот псевдоним, нет. Есть только предположения, будет ли это Адам Бэк? Хэл Финни? Крейг Райт?

Поскольку мы не можем достоверно сказать, кто его создал, мы можем хотя бы попытаться понять его. Для того чтобы понять, как появился Биткойн как технология и как он изменил принцип работы финансов, важно кратко ознакомиться с развитием решений вычислительных проблем различными математиками и компьютерными учеными.

Проблема византийских генералов

Проблема византийских генералов — это абстракция для проблемы распределительных вычислений, в которой информация должна пройти через враждебное окружение без помех, чтобы функционировать должным образом.

В метафоре верные генералы окружают вражеский город, где они должны прийти к консенсусу относительно того, атаковать или отступить; консенсус необходим, иначе осада непременно провалится. Проблема в том, что есть генералы-предатели, которые пытаются распространить вредоносную информацию среди честных генералов с целью разделить консенсус и сорвать атаку. Так происходит и с сетью компьютеров.

Что касается Биткойна, эта проблема используется для поиска метода, гарантирующего, что честные узлы достигнут соглашения по публичной книге транзакций в среде враждебных узлов. Одним из наиболее практичных решений была отправка зашифрованных сообщений с помощью криптографии.

Криптография с открытым ключом

Хотя проблема может быть решена с помощью многих форм шифрования, использование пары открытый/закрытый ключ станет катализатором, который навсегда изменит финансовый ландшафт.

Основная идея заключается в создании пары ключей: закрытого и открытого, полученного из закрытого ключа. Закрытый ключ будет, как вы догадались, храниться в тайне, а открытый ключ будет передаваться публично, чтобы им мог воспользоваться любой желающий. Существует множество способов использовать открытый ключ для проверки права собственности или легитимности сообщения, но нет способа найти закрытый ключ по открытому ключу.

Что касается криптовалют, закрытый ключ используется для подписания (создания хэша) транзакции, а открытый ключ используется для проверки подписи как связанной с закрытым ключом без раскрытия открытого ключа.

Hashcash Адама Бэка

В 1997 году Адам Бэк объявил о своем пакете Hashcash в группе сообщений Cypherpunks в качестве меры противодействия спаму по электронной почте, а затем и атакам типа «отказ в обслуживании». Идея заключалась в создании протокола, в котором отправитель электронной почты должен создать хэш своего письма, что требовало определенных затрат вычислительной мощности.

Этот хэш должен быть относительно сложным для создания, но легко расшифровываемым, чтобы обеспечить доказательство отправителя или доказательство работы от отправителя. Для обычного пользователя это означает, что письмо задерживается на незначительное время, но для спамера, чья бизнес-модель предполагает отправку десяти тысяч писем в минуту, это будет дорого стоить.

Это невероятно краткие объяснения сложных проблем, и я предлагаю вам приступить к дальнейшему чтению, чтобы понять важность этих этапов. Но пока эти понятия важно знать при изучении криптографии как финансового инструмента.

Как работает биткойн?

Хотя рыночный курс доступа к одному биткоину в настоящее время кажется пугающим (биткоин сейчас стоит ~24 тыс. долларов США), вы можете быть уверены, что бизнес можно вести, используя деноминации биткоина, известные как «сатоши». В одном биткоине сто миллионов сатоши, как в одном долларе сто центов. Но валюта — это всего лишь расчетная единица в сети Биткойн. Тяжелая работа сети выполняется под капотом и скрыта от обычных пользователей.

Сделка

Сеть Bitcoin опирается на правила, объединяющие криптографические методы для безопасной связи между кошельками и блоками для хранения данных (UTXO), а также узлами для стимулирования честности майнеров. Этот обзор не даст полного технического объяснения, но мы можем начать с краткого обзора двух ключевых концепций.

Краткое объяснение UTXOs

Крайне важно иметь беглое представление о модели вывода неизрасходованных транзакций (UTXO), которую использует Биткойн, в отличие от модели счетов, которую используют другие сети.

В наших образовательных целях UTXO можно описать как систему обмена наличных денег, аналогичную использованию фиатных денег:

1. 1. У меня есть UTXO с 2 BTC, и я хочу отправить 1 BTC на кошелек Боба.
2. 2. Все 2 BTC UTXO с моей информацией, связанной с ними, включаются в транзакцию, разблокируются и разделяются на два 1 BTC UTXO.
3. 3. Затем моя ключевая информация прикрепляется к одному из UTXO, а ключевая информация Боба — к другому.
4. 4. Каждый UTXO заблокирован и теперь связан с соответствующими кошельками в транзакции. Теперь у каждого из нас есть UTXO с 1 BTC.

Эти шаги собираются и хранятся в блоке, создаваемом майнерами, на блокчейне. Это простое объяснение, но оно поможет вам лучше понять функции и ограничения сети Биткойн.

Блокчейн: Публичный реестр

Основная концепция одноранговой денежной системы — это доверие или его отсутствие. Эффективные денежные системы используют третью сторону (траст или банк) для обеспечения точного учета операций, а также выявления мошенничества.

Сатоши утверждал, что эта новая сеть должна использовать криптографическое доказательство вместо доверия, чтобы транзакция «равный-равному» работала. Коллегам также требовался единый источник правды, с которым можно было бы согласиться, и для решения этих проблем был использован блокчейн. Каждый узел сети будет владеть копией учетной записи, и она будет служить точкой истины для сети и майнеров, добывающих блоки для нее.

Подробнее о блокчейне

Блокчейн не является новой концепцией и представляет собой просто неизменяемую цифровую бухгалтерскую книгу, состоящую из блоков, содержащих транзакции (данные). Неизменность — это свойство блокчейна, при котором блоки могут быть только добавлены, но не удалены или изменены. Каждый новый блок будет использовать хэш предыдущего блока для обеспечения неизменных свойств бухгалтерской книги, что упрощает для сети проверку каждого хэша, но невероятно затрудняет воссоздание каждого хэша.

Любые изменения, обнаруженные в цепочке, делают данные недействительными, поскольку они не соответствуют записи, распространенной по всей сети. Но как сеть узнает, какой хэш записать в качестве истины?

Откуда берется биткоин?

Существует два способа получения биткоина: вы можете купить биткоин на бирже, такой как AscendEX, за фиатные деньги или вы можете предоставить услугу в обмен на биткоин. Чтобы ответить на вопрос, откуда он берется, вам придется применить метод номер два, но вместо того, чтобы предоставлять услугу клиенту, вашим клиентом будет сеть.

Proof-of-Work и майнинг биткоина

Мы кратко рассмотрели некоторые ключевые механизмы программного обеспечения Биткойна, такие как UTXO, блокчейн и криптография с открытым ключом. Теперь мы можем спокойно объяснить майнинг блоков и назначение доказательства выполнения работы.

Майнеры биткоина — это узлы, которые тратят энергию и вычислительную мощность на поиск следующего хэша блока в блокчейне. Эти компьютеры выполняют вычисления тысячи раз в секунду, пока не найдут совпадающий хэш. Затем майнер получает транзакцию «coinbase» в качестве вознаграждения и переходит к поиску следующего блока. Затем остальные участники сети обновляют свою копию бухгалтерской книги и передают ее остальным участникам сети.

Примечание: Простая добыча блока не гарантирует успеха майнера, хэш должен совпадать со следующим блоком, найденным в цепи. Честные узлы будут обращаться только к самой длинной копии блокчейна.

Концепция Proof-of-work не сильно изменилась с тех пор, как она была создана для использования в Hashcash. Идея заключается в том, чтобы потребовать затраты энергии в виде вычислительной мощности, чтобы показать, что прошло определенное время и была проделана работа. Это один из немногих способов представления линейного времени в сети, поскольку компьютеру требуется время для вычисления алгоритма, необходимого для решения хэша, используемого (SHA-256) в Bitcoin.

Математика/дизайн работает так, что майнер будет находить хэш каждые ~10 минут в зависимости от сложности, установленной сетью в ответ на объем добычи. Чем больше майнеров в сети, тем выше сложность.

Максимальное предложение и снижение вознаграждения в два раза

Одним из основных преимуществ, с которыми вы столкнетесь, является постоянный график инфляции биткойна. К моменту завершения графика, примерно в 2140 году, в обращении будет находиться всего 21 миллион биткоинов. В течение этого времени майнеры биткоина будут продолжать получать вознаграждение за создание блоков, которое будет сокращаться вдвое примерно каждые четыре года или ~210 000 блоков.

Заметка о блокчейне

Очевидный вопрос: почему бы кому-то просто не создать свой собственный блокчейн, чтобы обмануть сеть? Это то, что называется «атакой» на сеть. Для добычи легитимного блока требуется значительное количество энергии, 51% вычислительной мощности сети, а для добычи нелегитимного блока и последующего подбора хэшей блокчейна под этот фальшивый блок требуется значительно больше энергии. Вести себя честно в этой сети выгоднее, чем пытаться подмять ее под себя.

Идея по-прежнему заключается в том, чтобы сделать создание хэша невероятно сложным, чем его проверку.

Легко научиться, трудно освоить

Взаимодействие пользователей с сетью Биткойн не так уж и сложно, просто среднему пользователю никогда не приходилось использовать криптографию в своих повседневных транзакциях. Сложность возникает из-за дополнительных шагов, добавляемых для того, чтобы скрыть необеспеченные аспекты финансовой транзакции.

Понимание ключевых концепций, приведенных выше, не означает, что вы овладеете предметом, а просто дает вам инструменты для более глубокого изучения такой сложной темы, как биткойн. Есть экономика, философия, дебаты по использованию энергии Proof-of-Work, Hard-forks, безопасность семян и так далее, и так далее. Подробнее о них — в будущем!