Открыть список
Как стать автором
Обновить

Блокчейн как структура данных

Блог компании Издательский дом «Питер»Децентрализованные сетиИнформационная безопасностьПрограммированиеХранение данных
Перевод
Автор оригинала: Horizen Academy
Привет, Хабр!

Сегодня мы хотели бы обозначить новую тему для обсуждения, кратко рассмотрев блокчейн с точки зрения computer science — как одну из структур данных. В последнее время блокчейн все активнее применяется за пределами криптовалютного сегмента, и эта тенденция, безусловно, заслуживает внимания. Давайте об этом поговорим!

Технологию блокчейна можно объяснить по-разному. До недавнего времени блокчейн рассматривался преимущественно с точки зрения криптовалют. Биткойн – первая ассоциация с блокчейном, возникающая у многих из нас. Но хранение криптовалютных транзакций – лишь один из многих вариантов использования блокчейна. В этой статье мы отступим от такой точки зрения и рассмотрим блокчейн в более общем контексте computer science.

Блокчейн – это структура данных


Структура данных – это способ хранения и организации данных, а также управления ими. Структура данных позволяет обращаться к этим данным, добавлять их, изменять и искать данные, содержащиеся в этой структуре. В числе наиболее распространенных и базовых структур данных – массивы и связные списки.

Массив


Массив включает некоторое количество перечислимых элементов. Это могут быть числа, буквы, слова или даже целые файлы. Благодаря индексам, можно обращаться к каждому отдельному элементу в массиве. Таким образом, если вы хотите изменить запись в массиве и знаете, где она находится, то можете мгновенно к ней обратиться.



Одномерный массив с шестью элементами

Связные списки


Узлы – это элементы с данными, входящие в связный список. В узле находится как минимум один объект данных и указатель на следующий элемент. Функция указателя – сообщить компьютеру, где находится следующий элемент данного списка.

Если вы просмотрите первый элемент данных в списке и захотите обратиться ко второму, то посмотрите на указатель, который направит вас к следующему узлу. Добавить данные в связный список проще, чем в массив, так как его нужно расширить на один узел, а при добавлении данных в массив количество элементов в этом массиве увеличится. Но при работе со связными списками у вас нет мгновенного доступа к данным.

Если вы ищете в связном списке конкретный элемент данных, то сначала просматриваете первый узел в этом списке, его голову. Если это не тот элемент, который вы искали, то вы проходите по указателю, который приводит вас к следующему узлу. Если и в этом узле нет тех данных, которые вы ищете, то вы продолжаете проходить по ссылкам от узла к узлу, пока не найдете нужные данные.



Связный список с тремя узлами

Блокчейн


В контексте структур данных блокчейн наиболее напоминает связный список. Также в блокчейне данные разделяются по контейнерам, именуемым блоками. Блоки вполне аналогичны узлам связного списка. В каждом блоке содержится ссылка, представляющая собой хэш предыдущего блока. Она служит связкой с предыдущим блоком и помогает поддерживать порядок в цепочке блоков.



Ключевое отличие между блокчейном и связным списком заключается в том, что каждая ссылка в блокчейне криптографически защищена. Возможно, вы слышали применительно к блокчейну термин «append only» — «только для добавления». Он означает, что вносить новые данные в блокчейн можно, лишь достраивая цепочку спереди. Валидность защищенных связей постоянно проверяется. Если бы можно было вставить в середину блокчейна вредоносный блок, например, между блоками 1 и 3 на схеме ниже, то можно было бы поставить ссылку на предшествующий ему блок 1, но не на следующий за ним блок 3.



Каждый новый блок надстраивается над уже имеющимся, и такая процедура обычно именуется подтверждением. Чем старше блок, тем больше подтверждений у него будет. Каждое подтверждение осложняет подделку данных в блоке. На следующей схеме у блока 2 одно подтверждение. Чтобы подделать данные в блоке 2, вам придется воссоздать один валидный блок, в котором будет новая валидная ссылка. После каждого следующего подтверждения придется воссоздавать еще один блок. Таким образом, чем старше блок, тем выше уверенность, что никаких изменений в этот блок внесено не будет.

Ссылки между блоками зависят не только от порядка блоков, но и от того, какие данные содержатся в каждом блоке. Невозможно добавить или удалить данные из блока в блокчейне. Именно на этом свойстве базируется уверенность, что с данными, помещенными в блокчейн, ничего не случится. Естественно, в структуре данных блокчейна любая подделка очевидна. Любое изменение, вносимое в данные, ломает ссылки на все последующие блоки.

Притом, что удалить или изменить данные в блокчейне невозможно, легко добавить данные в новый блок, прикрепляемый к цепочке. Например, к криптовалютному блокчейну можно добавить новую транзакцию. Транзакцию легко проверить, поскольку все предыдущие транзакции, записанные в сети, неизменяемы. Когда с адреса Y требуется потратить сумму X, на балансе этого адреса должна быть сумма не менее X.

Криптовалюты – лишь частный вариант применения технологии блокчейна. Блокчейн стремительно становится все более жизнеспособной возможностью для управления цепочками поставок, транспортным парком и для других целей.

Заключение


Блокчейн – это метод хранения данных, применимый в computer science. Элементы блокчейна – его блоки – криптографически связаны друг с другом. Невозможно изменить данные после того, как они были записаны в блок. В этом и заключается ценность блокчейна. Это неизменяемый реестр, в котором можно безопасно хранить данные, работая в недоверенной среде.

Эту статью хотелось бы завершить твитом, содержащим квинтэссенцию свойств технологии блокчейна и иллюстрирующим его место среди других структур данных.

Блокчейн не гарантирует истину, а предохраняет как истину, так и ложь от внесения изменений.

Таким образом, содержащиеся в блокчейне данные всегда можно спокойно проанализировать и чувствовать себя увереннее, занимаясь раскрытием лжи. Если обычный компьютер можно сравнить с вычислительной грифельной доской, то блокчейн – с вычислительным янтарем — @NickSzabo4
Теги:блокчейнструктуры данныхзащита данныхпрограммированиеисследование
Хабы: Блог компании Издательский дом «Питер» Децентрализованные сети Информационная безопасность Программирование Хранение данных
Всего голосов 8: ↑7 и ↓1 +6
Просмотры3K

Комментарии 11

Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Похожие публикации

Лучшие публикации за сутки

Информация

Дата основания
Местоположение
Россия
Сайт
piter.com
Численность
201–500 человек
Дата регистрации

Блог на Хабре