Современные программные платформы (социальные сети, онлайн-магазины, онлайн-банки, приложения вызова такси) имеют одну общую черту: они организованы вокруг центрального субъекта, ответственного за поддержание их целостности и обеспечение их развития. Такая централизация имеет свои преимущества, особенно с точки зрения скорости управления конфликтами и возможности расширения, но она также имеет множество недостатков, таких как цензура, монополия или уязвимость к атакам.

Блокчейн – это технология, позволяющая совместно использовать базу данных децентрализованно, то есть между участниками, которые не обязательно доверяют друг другу и без центрального контролирующего органа. Это делает возможным создание нового типа программной платформы – децентрализованных платформ. Чтобы полностью понять этот сдвиг парадигмы, необходимо понять основы того, как работает эта технология.

В этой статье мы подробно описываем этапы транзакции в блокчейне, чтобы помочь вам лучше понять её.

Блокчейн в действии

Блокчейн похож на децентрализованный реестр или базу данных, обеспечивающий безопасную передачу активов, таких как деньги, контракты и товары, без посредника. Для проведения транзакции в блокчейне необходим кошелек.

Криптокошелек взаимодействует с блокчейном и защищен криптографическими методами с использованием закрытого и открытого ключа. Публичный адрес позволяет получать средства, в то время как закрытый ключ хранится в секрете и позволяет подписывать транзакции, чтобы авторизовать расходование средств, имеющихся в кошельке.

Рассмотрим пример транзакции между Алисой и Борисом

Предположим, Алиса хочет отправить биткойны Борису. Вот шаги, которые они должны выполнить для завершения транзакции:

1. Адреса и ключи: и у Алисы, и у Бориса есть пара ключей (открытый и частный) и связанный с ним публичный биткойн-адрес. Публичный адрес Биткойна представляет собой закодированную версию открытого ключа и используется для получения биткойнов. Закрытый ключ хранится в секрете и используется для авторизации транзакций.
2. Создание транзакции: Алиса создает транзакцию, в которой указывает адрес Бориса и количество биткойнов, которые она хочет ему отправить. Она также добавляет небольшую сумму (комиссию за транзакцию), чтобы побудить майнеров подтвердить и включить эту транзакцию в блок.
3. Подписание транзакции: Алиса подписывает транзакцию в цифровой форме своим закрытым ключом. Эта подпись гарантирует, что транзакция действительно пришла от Алисы и что она санкционировала передачу биткойнов Борису.
4. Трансляция транзакции: подписанная транзакция транслируется в сети Биткойна. Узлы сети (компьютеры, участвующие в проверке транзакций) проверяют достоверность транзакции и подписи Алисы.
5. Подтверждение транзакции: майнеры выбирают неподтвержденные транзакции и пытаются решить криптографическую проблему, чтобы создать новый блок, содержащий эти транзакции. Как только проблема решена, блок добавляется в блокчейн, подтверждая транзакцию Алисы с Борисом.
6. Получение биткойнов: после нескольких подтверждений (обычно от 2 до 6 подтверждений считаются достаточными) Борис может считать биткойны полученными и пригодными для расходования. Одно подтверждение = 1 блок, 6 подтверждений = 6 блоков или примерно 60 минут в случае транзакции в сети Биткойн.

Транзакция между Алисой и Борисом завершена. Алиса успешно перевела биткойны Борису, и транзакция навсегда записывается в блокчейн. Сеть обновляет свой файл бухгалтерской книги, чтобы отразить изменения в балансах счетов.

Блокчейн и транзакции

Но, как блокчейн обеспечивает безопасность транзакций? Майнеры играют важную роль в проверке входящих блоков транзакций и получении за это вознаграждения. Узлы проверяют блоки транзакций, отправленные майнерами, и гарантируют, что транзакции соответствуют истории транзакций блокчейна.

Как работает транзакция

Ниже приведены основные этапы транзакции:

• Человек запрашивает транзакцию. Это может относиться к криптовалютам, контрактам, записям или другой информации.
• Транзакция транслируется на все одноранговые (P2P) компьютеры, участвующие в конкретной сети блокчейна. Эти компьютеры называются узлами. Все транзакции отправляются в буфер или «мемпул», где они считаются «ожидающими». Комиссия «за газ» взимается пользователями как часть транзакции, чтобы компенсировать вычислительную энергию, необходимую для обработки и проверки транзакций в блокчейне.
• Майнеры проверяют транзакцию. Каждый компьютер в сети проверяет транзакцию на соответствие определенным правилам проверки, установленным создателями конкретной сети блокчейнов.
• Подтвержденные транзакции сохраняются в блоке и фиксируются ключом, называемым Hash.
• К существующему блокчейну добавляется новый блок. Этот блок становится частью блокчейна, когда другие компьютеры в сети проверяют правильность ключа в блоке.
• Транзакция завершена. Теперь транзакция является частью блокчейна и не может быть каким-либо образом изменена.

Проверка транзакций

Существует два метода проверки транзакций: доказательство работы (PoW) и доказательство доли (PoS).

PoW предполагает решение математического уравнения, при этом майнеры получают вознаграждение за то, что они первыми решили это уравнение.

PoS, с другой стороны, предполагает блокировку средств держателями (стейкинг) в смарт-контракте и алгоритм выбора держателя для публикации следующего блока.

Время ожидания, необходимое для транзакции

Время, необходимое для подтверждения транзакции Биткойна, зависит, в первую очередь, от уровня нагрузки сети и комиссий за транзакцию. Как правило, транзакция считается подтвержденной, когда она включена в блок, добавленный в блокчейн.

Среднее время добавления нового блока в блокчейн составляет около 10 минут, поскольку протокол Биткойна регулирует сложность криптографической задачи, которую должны решить майнеры, чтобы поддерживать этот 10-минутный временной интервал. Однако, фактическое время добычи блока может варьироваться: иногда один блок может быть добыт за 3 минуты, а следующий за 15 минут.

Комиссия за транзакцию также играет важную роль в подтверждении транзакции. Майнерам рекомендуется включать транзакции с более высокими комиссиями в блоки, которые они добывают, поскольку эти комиссии выплачиваются им в качестве вознаграждения. Если сеть перегружена и вы хотите, чтобы ваша транзакция была подтверждена быстрее, вы можете заплатить более высокую комиссию за транзакцию, чтобы стимулировать майнеров расставлять приоритеты для вашей транзакции.

Транзакции с более высокими комиссиями с большей вероятностью будут включены в следующий блок в периоды перегрузки сети.

В целом, в Биткойне рекомендуется дождаться как минимум 6 подтверждений, чтобы гарантировать, что транзакция достаточно безопасна и необратима. Обычно это занимает около 60 минут (6×10 минут), но это может варьироваться в зависимости от перегрузки сети и комиссии за транзакцию, которую вы готовы заплатить.

Вот параметры, которые следует учитывать в случае транзакции Биткойна, чтобы определить время ожидания транзакции:

• Время трансляции транзакции в мемпуле (пуле транзакций): от 1 до нескольких секунд, в зависимости от качества интернет-соединения эмитента транзакции.
• Время, необходимое узлам для распространения транзакции и её выбора майнерами для добавления в блок: от 1 до нескольких секунд.
• Время создания нового блока: в случае биткойнов около 10 минут.
• Время подтверждения транзакции: 2-6 подтверждений, следовательно, от 2 до 6 блоков или от 20 до 60 минут. Многие централизованные биржи (CEX) требуют только двух подтверждений, чтобы считать транзакцию действительной. Таким образом, время подтверждения зависит от уровня терпимости лица, принимающего транзакцию, абсолютного правила не существует. Чем больше подтверждений, тем безопаснее будет транзакция.

В блокчейнах, отличных от Биткойна, время, необходимое для завершения транзакции, может быть значительно меньше, например, блокчейны Avalanche (AVAX) или Fantom (FTM) позволяют выполнять действительные и безотзывные транзакции менее чем через 2 секунды, поскольку их консенсус работает иначе.

Короче говоря, блокчейн предлагает эффективный, децентрализованный и безопасный способ выполнения транзакций без необходимости использования центрального органа управления.