Именно такую систему регистрации транзакций с высокой степенью BFT-устойчивости и представляет собой пресловутый блокчейн. Истинность или ложность каждой записи в цепочке определяется при достижении децентрализованного консенсуса. Иными словами, если более половины записей о данной транзакции среди узлов рассматриваемой распределённой сети совпадают, именно этот вариант записи признаётся истинным. Отсюда сразу понятно, почему так непросто взломать блокчейн: для этого придётся скомпрометировать, получив прямой доступ к ним, более половины узлов (например, независимых Биткойн-клиентов). Что — особенно в случае по-настоящему крупной сети с сотнями тысяч и миллионами узлов — на деле почти недостижимо.
Первое практическое воплощение блокчейны получили в 2009-м, когда некто (или даже группа лиц, — никто так до сих пор и не знает) под псевдонимом Сатоси Накамото положил эту технологию в основу созданной им криптовалюты Биткойн. Одноранговая сеть для всех участников транзакций, распределённый сервер простановки временн’ых меток и открытый «гроссбух» для ретроспективной записи всех произведённых до текущего момента транзакций позволили создать по-настоящему надёжную систему. Биткойн стал первой цифровой валютой, решившей проблему двойного списания (когда одна и та же сумма списывается со счёта почти одновременно в рамках двух транзакций, и необходимо однозначно и быстро определить, какая из них прошла первой, подтвердив её, и сразу же отменить вторую) без привлечения централизованного сервера, т. е. без создания иерархической сети участников платежей.
«Гроссбух» блокчейна состоит из страниц-блоков. Каждый заполненный блок включает в себя хэш предшествующего блока, хэши включённых в него транзакций и общий собственный хэш. Для классического биткойна размер единичного блока ограничен 1 Мбайт, и пока общий объём новых записей не достиг этого размера, блок остаётся незаполненным. Когда же лимит достигнут, все записи в новом блоке окончательно верифицируются, а сам он включается в «гроссбух», откуда уже не может быть извлечён и где никак не может быть подправлен. Если только злоумышленник не возьмёт под свой контроль более половины узлов Биткойна в мире, — об этом мы уже упоминали.
Так вот, на 1-е января 2016 г. общий объём этого «гроссбуха» достигал 60 Гбайт, увеличившись почти вдвое за предыдущий год — и, скорее всего, в настоящее время он уже перевалил за 100 Гбайт. Теоретически, это не проблема, поскольку принципиальных ограничений на размер блокчейна архитектура криптовалюты не накладывает. Однако на практике рост размеров базы данных означает увеличение продолжительности работы с ней. И вот временные задержки, которые провоцирует растущая популярность Биткойна как платёжного средства, как раз способны затруднить использование этой валюты даже там, где она не запрещена законом.
Новостные заметки, рассказывающие о криптовалютах, частенько иллюстрируют изображениями кружочков с рассечённой двумя вертикальными линиями, на манер знака доллара, буквой В. У не слишком разбирающихся в криптовалютах читателей, знакомых, однако, с иерархически структурированными платёжными системами вроде WebMoney, нарисованная «цифровая монетка» может создать впечатление, будто сумма в Биткойнах тоже хранится в электроном кошельке пользователя на манер строки баланса в банковской учётной книге. На деле же это совсем не так: перевод Биткойнов со счёта на счёт производится, вследствие использования блокчейна, вовсе не путём вычитания некой суммы из баланса одного счёта и приплюсовывания её к балансу другого.
Для транзакции необходимы три ключа шифрования: пара публичный-частный для аккаунта-донора и публичный ключ реципиента (этот же ключ и выступает в роли уникального идентификатора Биткойн-аккаунта). Донор, желая перевести некую сумму реципиенту, вовсе не «переводит» (в обычном банковском смысле) её со своего счёта на чужой. Он подписывает своим частным ключом распоряжение о том, что некая (целая либо дробная) сумма в Биткойнах отныне должна считаться списанной с его аккаунта и зачисленной на другой, тот самый, идентификатором которого служит публичный ключ реципиента.
Далее это криптографически заверенное распоряжение принимается циркулировать по сети Биткойна; в первую очередь, разумеется, по ближайшим (в топологическом смысле) к компьютеру донора её узлам. Эти узлы, сверяясь с общедоступным блокчейном (вот где играет свою тормозящую транзакции роль гигантский его объём!), удостоверяют два момента. Первый: что сумма, которую переводит донор, действительно имелась до самой последней транзакции в его аккаунте, т. е. была приписана к нему полностью легитимным, прослеживаемым до самого момента майнинга исходных Биткойнов, путём. Второй момент: необходимо подтвердить, что одновременно с данной транзакцией не была проведена другая, которая может ей помешать. Ведь если со счёта в 20 Биткойнов удастся одновременно сделать два платежа по 19,9999 Биткойнов каждый, каждый из этих платежей по отдельности будет воспринят как вполне легитимный, но вместе они произведены быть, очевидно, не могут.
Какое количество узлов первичной верификации считать достаточным для обеспечения нормальной работы криптовалютной сети? Ясно ведь, что ожидание подтверждения любого перевода абсолютно от всех участников системы недопустимо затянется и потребует чрезмерных затрат вычислительного ресурса. В подавляющем большинстве случаев платёж считается совершённым (и приобретённый за Биткойны товар, например, отправляется покупателю), если транзакцию подтвердили шесть узлов сети. При появлении нового Биткойна (вознаграждения майнерам за создание очередного блока) требуется не менее сотни подтверждений, что отсрочивает возможность использования свеженамытых Биткойнов на десятки часов.
При нынешнем размере блокчейна даже ожидание владельцем аккаунта-реципиента верификации сделанного донором перевода может затянуться едва ли не на час. Однако, как правило, уже через 15-20 минут, если ни один из узлов сети не рапортует ни о чём подозрительном, реципиент может счесть, что с платежом всё в порядке. Биткойн сегодня достаточно дорог (около 1180 долл. США за штучку по состоянию на конец февраля 2017-го), так что за сотые и тысячные его доли вполне реально приобрести целый ряд товаров и услуг. Продавцы, регулярно имеющие дело с такими относительно малыми платежами, могут позволить себе и вовсе не дожидаться дотошной верификации каждой транзакции. Мошенники, даже если и найдутся, будут достаточно редки, чтобы нанести реципиенту переводимых средств сколько-нибудь заметный ущерб.
График увеличения размеров блокчейна, на котором основан Биткойн, практически экспоненциальный. Если экстраполировать его в будущее, то уже в 2023-м — всего-то через шесть лет — этот файл достигнет объёма в 1 Тбайт. Да, наверняка через шесть лет и проблем с размещением такого файла на локальном ПК (даже на SSD) не будет, и вычислительные мощности достаточно вырастут, чтобы время ожидания верификации каждого очередного платежа возросло не слишком сильно.
К тому же, пользователь всегда волен установить так называемый тонкий кошелёк Биткойна, клиент, который работает с размещённым на каком-то ином компьютере файлом блокчейна. У этого способа есть очевидные минусы, связанные с некоторым снижением уровня информационной безопасности, но и не менее очевидные преимущества в плане усиления анонимности — схожие с теми, что обеспечивает веб-сёрфинг через шифрующий прокси-сервер.