Как работает криптовалюта

Понимание основных принципов и технологий, лежащих в основе криптовалют

Основы

Три ключевые технологии криптовалют

🔗

Блокчейн

Распределенный реестр, который хранит информацию о всех транзакциях в виде цепочки блоков.

🔐

Криптография

Набор методов защиты информации, обеспечивающих безопасность и анонимность транзакций.

🤝

Механизмы консенсуса

Алгоритмы, позволяющие участникам сети достичь согласия относительно состояния системы.

Криптовалюты представляют собой цифровые активы, которые функционируют на основе криптографических технологий и децентрализованных сетей. В отличие от традиционных валют, криптовалюты не контролируются центральными банками или правительствами.

Для понимания принципов работы криптовалют необходимо разобраться в трех ключевых технологиях: блокчейне, криптографии и механизмах консенсуса.

Фундамент криптовалют

Что такое блокчейн и как он работает

Блокчейн простыми словами

Блокчейн — это цифровая книга учета, в которой записи (блоки) связаны и защищены с помощью криптографии. Каждый блок содержит:

Информацию о транзакциях
Метку времени
Криптографическую хеш-функцию предыдущего блока

Эта цепочка блоков хранится не на одном центральном сервере, а на тысячах компьютеров (узлов) по всему миру, что обеспечивает ее децентрализацию и защиту от манипуляций.

Как происходит транзакция в блокчейне

Создание транзакции

Пользователь инициирует перевод криптовалюты, подписывая транзакцию своим приватным ключом.

Трансляция в сеть

Подписанная транзакция транслируется в сеть и попадает в мемпул (область временного хранения непотвержденных транзакций).

Верификация транзакции

Узлы сети проверяют валидность транзакции (наличие средств, правильность подписи).

Включение в блок

Майнеры или валидаторы собирают транзакции в блок и соревнуются за право добавить его в цепочку.

Добавление в блокчейн

После достижения консенсуса блок добавляется в цепочку, и транзакция считается подтвержденной.

Ключевые свойства блокчейна:

Неизменяемость

После добавления блока в цепочку, информацию в нем практически невозможно изменить без изменения всех последующих блоков.

Прозрачность

Все транзакции видны всем участникам сети, что обеспечивает прозрачность системы.

Децентрализация

Отсутствие единого центра управления делает систему устойчивой к цензуре и атакам.

Безопасность

Криптографические методы обеспечивают высокий уровень защиты данных.

Безопасность и приватность

Криптография в криптовалютах

Криптография — это наука о методах обеспечения конфиденциальности, целостности и аутентификации информации. В криптовалютах используются различные криптографические методы для обеспечения безопасности транзакций и хранения средств.

Хеш-функции

Алгоритмы, преобразующие данные любого размера в строку фиксированной длины. Они используются для создания уникальных идентификаторов блоков и проверки целостности данных.

Пример: SHA-256 хеш от текста "Hello World!" будет всегда одинаковым: 7f83b1657ff1fc53b92dc18148a1d65dfc2d4b1fa3d677284addd200126d9069

Асимметричное шифрование

Система, использующая пары ключей: публичный (для шифрования) и приватный (для расшифровки). В криптовалютах публичный ключ служит адресом кошелька, а приватный ключ используется для подписи транзакций.

Важно! Никогда не раскрывайте свой приватный ключ! Потеря приватного ключа означает потерю доступа к вашим криптовалютам.

Цифровые подписи

Механизм, позволяющий подтвердить, что транзакция была создана владельцем определенного кошелька. Цифровая подпись создается с помощью приватного ключа и может быть проверена с помощью публичного.

Криптографические доказательства

Методы, позволяющие одной стороне доказать другой, что определенное утверждение верно, без раскрытия дополнительной информации. Например, zero-knowledge proofs используются в некоторых криптовалютах для обеспечения повышенной приватности.

Достижение согласия

Механизмы консенсуса

Механизмы консенсуса — это алгоритмы, которые позволяют участникам децентрализованной сети достичь согласия относительно состояния системы. Они отвечают на вопрос: "Как определить, какой блок транзакций следует добавить в цепочку следующим?"

Proof of Work (PoW)

Механизм консенсуса, при котором право создать новый блок получает участник, решивший сложную математическую задачу. Этот процесс называется майнингом и требует значительных вычислительных ресурсов.

Как работает PoW

Майнеры собирают непотвержденные транзакции в блок
Они пытаются найти значение nonce, которое даст хеш блока с определенным количеством нулей в начале
Первый, кто находит подходящий nonce, получает право добавить блок в цепочку и вознаграждение в виде новых монет

Преимущества: Высокая безопасность, проверенная временем модель.
Недостатки: Высокое энергопотребление, риск централизации при образовании крупных майнинг-пулов.

Примеры: Bitcoin, Litecoin, Monero.

Proof of Stake (PoS)

Альтернативный механизм консенсуса, при котором право создать новый блок зависит от количества криптовалюты, которую участник "застейкал" (заблокировал в качестве залога). Чем больше монет у валидатора, тем выше вероятность того, что он будет выбран для создания следующего блока.

Как работает PoS

Валидаторы блокируют определенное количество монет в качестве залога (стейк)
Система случайным образом выбирает валидатора для создания следующего блока
Если валидатор пытается обмануть систему, он теряет часть или весь свой стейк

Преимущества: Энергоэффективность, больше возможностей для масштабирования.
Недостатки: Риск централизации у крупных держателей монет, более сложная экономическая модель.

Примеры: Ethereum 2.0, Cardano, Solana.

Delegated Proof of Stake (DPoS)

Вариация PoS, в которой держатели монет голосуют за делегатов, которые затем создают блоки от их имени. Это повышает скорость транзакций и масштабируемость сети.

Примеры: EOS, Tron, Binance Smart Chain.

Другие механизмы консенсуса

Proof of Authority (PoA) - консенсус основан на репутации валидаторов
Proof of Burn (PoB) - участники "сжигают" монеты, чтобы получить право на майнинг
Proof of Space/Storage - использование дискового пространства вместо вычислительной мощности
Byzantine Fault Tolerance (BFT) - семейство алгоритмов, устойчивых к "византийским" отказам

Каждый механизм консенсуса имеет свои преимущества и недостатки, и выбор конкретного механизма зависит от целей и требований конкретной криптовалюты или блокчейн-платформы.

Теперь вы знаете, как работают криптовалюты!

Готовы узнать, какие виды криптовалют существуют и какие из них подходят именно вам?

Изучить виды криптовалют