Давным-давно, когда еще не вышел десятый айфон, жили Роман и Антон. У Романа было несколько способов передать денежные средства Антону:
• передать наличные средства самостоятельно (Роман приходит к Антону и лично передает деньги);
• использовать услуги третьей стороны (Роман передает деньги банку, почтовой службе или курьеру, которые передают деньги Антону).

Обычно, третья сторона — это целая совокупность инстанций и сервисов. Поэтому мы имеем цепочку посредников, схема работы которых находится под грифом секретности. С одной стороны, это полезно в целях безопасности — даже если мы зайдем в банк и попросим рассказать технические детали нашего перевода — никто этого делать не станет. С другой стороны, безопасность легко превращается в незащищенность — не зная технических подробностей, остается лишь слепо доверять банковской системе и надеяться, что «третьи лица» окажутся добросовестными ребятами.
Дело в том, что, превращаясь из бумажных в электронные, деньги не меняют своей формы — актуальные системы просто формируют цифровой код с зашифрованной в нем информацией о типе валюты, ее стоимости и количестве, чтобы передать ее от одного хранилища другому. Физически бумажное подтверждение ценности остается на руках пользователя или в сейфе банкомата.
Другими словами, Роман может найти терминал, предложить ему наличные денежные средства и получить их у себя на карте или отправить Антону. Мы привыкли так работать и считаем это безопасным способом перемещать деньги. Но с появлением блокчейна теория безопасности принимает новый оборот.

Как работает стандартная банковская система переводов: на специальных компьютерах хранится вся информация о клиентах, операциях, имена, фамилии, отчества, адреса проживания, номера лицевых счетов. Нет, это не база данных КГБ — просто мы сами даем разрешение на обработку этой информации, когда регистрируемся на сайте. И это одна из брешей безопасности, которую блокчейн легко устраняет.
Когда Роман переводит деньги Антону через банкомат или онлайн-банк, он, так или иначе, делает запрос в эту базу данных, в реестр, где программное обеспечение проверяет некоторые условия:
• Достаточно ли у Романа денег, чтобы переслать их Антону?
• Откуда они появились у Романа?
• А не занимался ли Роман нелегальным заработком?
• Заплатил ли он со своей зарплаты налог?
И еще много подобных проверок, производимых программным обеспечением банков.
После того, как системе безопасности все понравилось, у Романа списывают необходимую сумму и зачисляют на счет Антона. Это привычная система и она централизована: здесь есть свой регулятор, органы управления, но, самое главное, — в системе есть обслуживающий персонал, без которого ничего не будет работать.
Программисты, аудиторы, операционисты, бухгалтеры, руководители, и еще два десятка должностных лиц, с помощью которых вся эта система функционирует, косвенно или прямо работают с переводом денег от Романа к Антону. Это следующая брешь в безопасности, которую блокчейн тоже закрывает.

Начнем с того, что блокчейн (Block — блок, chain — цепь) — это децентрализованная база данных, которая предназначена для хранения последовательных блоков с набором характеристик (версия, дата создания, информация о предыдущих действиях в сети). Аналоговым примером его структуры представляется бесконечно длинная металлическая цепь, в которой нельзя разорвать или поменять местами звенья.
Еще цепочку блокчейна можно представить как книгу с возможностью добавлять страницы. Каждая новая страница пишется в режиме «онлайн», а остальные нельзя отредактировать или удалить.

Основное движение в такой системе происходит с помощью транзакций. Во время транзакции может выполняться какой-то скрипт, либо прописываться некая заметка с данными. То есть слово «транзакция» не равно денежному переводу и скорее обозначает способ обработки информации внутри сети.
Помимо основных данных, каждый блок имеет уникальный набор параметров: nonce, хеш предыдущего блока, хеш текущего блока и список транзакций.

Чтобы лучше понять, как устроены переводы внутри сети, снова представим страницу книги, где есть такая информация:
• Олег перевел Никите 100 долларов.
• Вася перевел Хуану 300 песо.
• Никита подтвердил пополнение счета на 100 долларов.
В пределах одного блока может храниться несколько тысяч таких записей. Когда память в блоке заканчивается — он закрывается, подписывается и переходит на новый блок в виде хеша или «отпечатка».
Хеш — это некий набор символов, несущий в себе уникальный отпечаток. Он формируется исходя из того, какие транзакции и в каком количестве хранит в себе каждый блок.
В процессе обработки транзакций постоянно проверяются хеши, после чего, словно по пирамиде, система поднимается к последнему хешу, где подтверждается целостность и верность всех предыдущих кодов, чтобы блок закрылся.
Если вдруг кому-то захочется добавить себе в кошелек пару сотен долларов без подтверждения со стороны остальных участников сети, то такая транзакция будет считаться неверной и перезапишется теми хешами, что хранятся у большинства узлов.

Что делают майнеры: они подключаются к mempool и начинают обрабатывать всю очередь. В глобальном смысле это работает так: система узнает о всех транзакциях в мемпуле, обрабатывает их, записывает в блок, высчитывает хеши и переходит к обработке новых заявок. Чтобы подтвердить валидность (правильность) блока, майнеру необходимо предоставить решение в сеть, которое проверяют другие майнеры и, если все хорошо, и большинство участников принимают результат вычисления хешей, блок считается правильным. Или nonce.

Разберемся на жизненном примере:
За круглым столом сидят десять человек. У них есть пять слов, из которых нужно составить предложение, которое может быть единственно верным из всех вариантов, которые можно придумать. Так, один из участников составил предложение первым и записал его на бумагу. После того, как все закончили задание, полученные предложения сравниваются. Так получилось, что первому участнику удалось составить верное предложение, и остальные семеро подтвердили, что у них получилось то же самое. И только один участник представил другое решение — но, так как он является меньшинством, а его предложение отличается от остальных, этот вариант из пяти слов считают недействительным и выкидывают из системы.

Выходит, для подтверждения настоящей информации в сети нужно договориться, чье решение подходит всем участникам в сети. Этим и занимаются криптовалютные майнеры.
Именно поэтому, в момент появления блокчейна, началась гонка за производительностью распределенных вычислений. Ведь чем больше у майнера вычислительной мощности, тем быстрее и больше информации он обработает в сети. Соответственно, как и банковский персонал, майнеры получают вознаграждение за свою работу. Это и есть основная причина, по которой все стремятся принять участие в добыче криптовалюты.

Децентрализация и распределенность
Мы уже выяснили, что для поддержки сети требуется постоянная и непрерывная работа нескольких мощных компьютеров. На сегодняшний день блокчейн обладает самой большой вовлеченностью вычислительных систем на планете. Даже такие гиганты как Google, Amazon и Apple не могут соревноваться с этой сетью по мощности.

Участником сети может стать каждый: достаточно установить официальный кошелек и загрузить полную ноду к себе на диск. С этого момента компьютер станет полноправным узлом в сети.
Например, у одного человека на компьютере стоит копия блокчейна. Есть еще один компьютер, на котором есть еще одна копия блокчейна, и таких десятки тысяч по всему миру. Если какой-либо злоумышленник захочет взломать систему и «нарисовать» себе миллион, мало того, что ему придется пересчитывать все эти блоки самостоятельно, ему еще придется сделать это в каждом компьютере, на каждом узле. А это, конечно же, невозможно — система полностью децентрализована и не имеет управляющих узлов. И с каждым днем таких узлов становится все больше, а шансов на взлом все меньше.
В централизованной системе вся информация хранится на сервере, и, если с ним что-то произойдет — можно попрощаться с ценными данными. В случае с централизованной системой злоумышленникам также проще найти уязвимость, чтобы атаковать главные компьютеры. Это может быть простая брешь в программной безопасности или безответственная работа сотрудника безопасности банка.
Такой большой вопрос безопасности можно решить только с помощью такой же большой сети. А под эти критерии как раз подходит система блокчейн, где каждый блок с информацией копируется одновременно на тысячи устройств без главенствующих в структуре систем.