

Блокчейн — це інноваційна технологія, яка фіксує транзакції в мережі у вигляді пакетів даних, що називаються блоками. Кожен блок містить докладну інформацію про транзакції, а блоки з’єднуються послідовно, утворюючи ланцюг, що забезпечує постійне зберігання даних. Через цю послідовну структуру блоків технологія й отримала назву «блокчейн».
Блокчейн також відомий як розподілена технологія реєстру (DLT), і його ключова ознака — відсутність центрального сервера або адміністратора. Кожен учасник мережі спільно зберігає та взаємно перевіряє однаковий реєстр, що гарантує надійність і прозорість інформації. Це робить надзвичайно складним для будь-якої окремої сторони здійснити шахрайство або довільно змінити дані.
Блокчейн працює на децентралізованій мережі, де всі вузли (пристрої) з’єднані рівноправно. Центрального органу немає: кожен вузол зберігає частину або всі дані і взаємодіє з іншими вузлами. У традиційному банкінгу всі транзакції управляються центральним сервером. У блокчейні ж кожен учасник зберігає записи про транзакції та перевіряє їх із сусідами по мережі, що забезпечує довіру в системі.
Такий підхід суттєво підвищує стійкість до збоїв. Навіть якщо частина вузлів виходить з ладу або піддається зовнішній атаці, мережа в цілому залишається працездатною. Оскільки всі вузли містять однакову інформацію, будь-яка спроба зміни даних швидко виявляється через невідповідності, що дозволяє виявити шахрайство. Саме прозорість і надійність роблять технологію блокчейну привабливою для різних галузей, особливо фінансів.
Вузли — це комп’ютери або пристрої, які беруть участь у мережі блокчейну. Кожен вузол зберігає дані блокчейну та виконує важливу функцію перевірки нових транзакцій. Усі вузли працюють на рівних, і без централізованого адміністратора надійність і безпека мережі залежать від кожного вузла.
Коли здійснюється нова транзакція, кожен вузол отримує її і запускає процес перевірки для підтвердження легітимності. Це включає перевірку балансу відправника, верифікацію цифрового підпису й переконання у відсутності подвійного витрачання. Завдяки цим перевіркам усі транзакції точно фіксуються, що забезпечує цілісність даних блокчейну.
Основні типи вузлів — повні (full nodes) і легкі (light nodes). Повні вузли зберігають увесь блокчейн і перевіряють кожну транзакцію, підвищуючи безпеку мережі, але вимагають значних обсягів пам’яті й обчислювальних ресурсів. Легкі вузли зберігають лише основні дані та перевіряють окремі транзакції.
Існує три основні типи блокчейну, кожен із яких має власні сфери застосування й особливості.
Публічні блокчейни — відкриті мережі, до яких може приєднатися кожен. Bitcoin і Ethereum — класичні приклади, які забезпечують повну прозорість і децентралізацію. Усі транзакції є публічними й перевіряються будь-ким, що робить систему максимально надійною. Водночас публічні блокчейни мають недоліки — повільніша обробка й підвищене енергоспоживання.
Приватні блокчейни — закриті мережі, якими керують певні організації чи компанії. Участь дозволяється лише за запрошенням, а наявність адміністратора забезпечує швидку обробку й ефективну роботу. Вони підходять для корпоративних ланцюгів постачання або внутрішніх аудитів, але поступаються в децентралізації й вимагають довіри до адміністратора.
Консорціумні блокчейни керуються кількома організаціями спільно. Такі мережі адмініструють галузеві об’єднання або альянси, поєднуючи риси публічних і приватних блокчейнів. Це підвищує довіру між учасниками при збереженні елементів децентралізації. Такі рішення застосовують для міжбанківських розрахунків і міжкорпоративного обміну даними.
Блок — базова одиниця, що об’єднує багато транзакцій. Кожен блок містить хеш попереднього блоку, хеш нових транзакцій, мітку часу й значення nonce. Ці елементи поєднують блоки в ланцюг і унеможливлюють зміну історичних даних.
Блок складається із заголовка та тіла. У заголовку містяться метадані — хеш попереднього блоку, Merkle root, мітка часу, складність і nonce. Тіло містить дані транзакцій. Така структура забезпечує ефективне керування даними та швидку верифікацію.
Хеш-значення — унікальний результат хеш-функції, яка перетворює дані будь-якої довжини у фіксоване значення. Блокчейн використовує криптографічні хеш-функції, наприклад, SHA-256; кожен блок містить хеш попереднього блоку, що гарантує криптографічний захист усього ланцюга.
Головна властивість хеш-функції — навіть невелика зміна у вхідних даних дає абсолютно інший хеш. Наприклад, «hello» і «Hello» породжують різні хеші, хоч зміна мінімальна. Це дає змогу миттєво виявити будь-які зміни даних у блокчейні.
Хеш-функції також односторонні: відновити вихідні дані за хешем обчислювально неможливо. Це забезпечує безпеку й цілісність блокчейну.
Nonce (number used once) — значення, яке використовується тільки один раз. У блокчейні nonce — ключовий параметр під час майнінгу для пошуку коректного хешу.
Майнери створюють нові блоки, комбінуючи дані заголовка з різними nonce, щоб обчислити хеші. Хеш має відповідати критеріям, визначеним мережею (наприклад, певна кількість нулів на початку). Майнери змінюють nonce і перераховують хеш, доки не знайдуть коректний, після чого формується новий блок.
Цей процес — «Proof of Work» — потребує значних обчислювальних ресурсів. Майнер, який знаходить коректний nonce, отримує право додати новий блок у блокчейн і отримує винагороду у вигляді криптоактивів. Це захищає мережу й унеможливлює додавання несанкціонованих блоків.
Дерево Merkle — структура даних для ефективного керування й перевірки великих обсягів інформації. У блокчейні воно організовує транзакційні дані так, щоб перевірити наявність конкретної транзакції в блоці можна було швидко й ефективно.
У Merkle-дереві кожна транзакція хешується, потім пари хешуються разом, формуючи дерево. Процес триває, поки не залишиться лише корінь (Merkle root), який зберігають у заголовку блоку та який представляє всі транзакції в блоці.
Ключова перевага Merkle-дерев — для перевірки конкретної транзакції потрібна лише частина хеш-значень (шлях Merkle), а не всі дані. Це дозволяє легким вузлам швидко перевіряти транзакції з мінімальним обсягом інформації, підвищуючи масштабованість блокчейну.
Блокчейн використовує криптографію з відкритим ключем для забезпечення безпеки й достовірності транзакцій. Цей спосіб застосовує два ключі: відкритий, який можна розповсюджувати, і приватний, що зберігається у таємниці власником.
Коли транзакція ініціюється, відправник підписує дані своїм приватним ключем. Одержувач перевіряє підпис за допомогою відкритого ключа відправника, підтверджуючи справжність транзакції й відсутність змін. Це гарантує достовірність операцій і захищає від підробок і шахрайства.
Безпека методу з відкритим ключем базується на математичних односторонніх функціях, тож отримати приватний ключ із відкритого неможливо сучасними обчислювальними засобами. Завдяки цьому блокчейн забезпечує високий рівень захисту й надійності для транзакцій.
Цифровий підпис гарантує цілісність даних транзакції й автентичність відправника. У блокчейні кожна транзакція підписується приватним ключем відправника, а одержувач або інші вузли верифікують підпис відкритим ключем.
Процес такий: відправник хешує дані транзакції, шифрує хеш приватним ключем і створює цифровий підпис. Одержувач розшифровує підпис відкритим ключем відправника, отримуючи вихідний хеш. Далі він хешує отримані дані транзакції й порівнює результат із розшифрованим хешем. Якщо вони збігаються, дані не змінені, а відправника ідентифіковано.
Цей механізм гарантує надійність транзакцій і захищає від підробки й підміни. Цифрові підписи — фундаментальна технологія безпеки блокчейну, яка робить операції з криптоактивами безпечними.
Хеш-функції перетворюють вхідні дані різної довжини у фіксоване хеш-значення. У блокчейні широко застосовують криптографічні хеш-функції, наприклад SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256-bit).
Ключові властивості хеш-функцій:
У блокчейні кожен блок містить хеш попереднього блоку, тому зміна даних в одному блоці веде до зміни його хешу і вимагає перерахунку всіх подальших хешів, що потребує значних обчислювальних ресурсів. Це практично унеможливлює зміну даних у блокчейні.
Мнемонічна фраза — набір слів для резервного копіювання й відновлення гаманця з криптоактивами. Зазвичай складається з 12 або 24 англійських слів у певному порядку.
Мнемонічна фраза є основою для генерації приватного ключа гаманця. Під час створення гаманця випадково генерується мнемонічна фраза, яку необхідно зберігати в безпечному місці. Якщо гаманець втрачено чи пристрій вийшов з ладу, за допомогою фрази можна відновити доступ до криптоактивів на новому пристрої.
Мнемонічні фрази створюються за стандартом BIP39 (Bitcoin Improvement Proposal 39), що гарантує сумісність із різними гаманцями. Можна використовувати одну фразу в декількох гаманцях.
Безпека мнемонічної фрази критично важлива. Якщо фраза потрапить до сторонніх осіб, вони можуть отримати всі активи з гаманця. Рекомендується зберігати її офлайн — наприклад, записати на папері й покласти в сейф.
Блокчейни використовують механізми перевірки транзакцій і досягнення загальної згоди в мережі — консенсусні алгоритми. Вони визначають, які пропозиції вузлів є чинними в децентралізованому середовищі. Основні механізми консенсусу — Proof of Work (PoW) і Proof of Stake (PoS).
Proof of Work (PoW) — система, за якої нові блоки створюються розв’язанням складних математичних задач із використанням обчислювальних ресурсів. Bitcoin застосовує PoW: майнери змагаються у знаходженні хешу, що відповідає певним вимогам, щоб додати блок у ланцюг.
У PoW майнери поєднують дані заголовка блоку з nonce, щоб отримати хеш. Хеш повинен відповідати складності, визначеній мережею (зазвичай — кількість нулів на початку). Перший майнер, який знаходить коректний хеш, додає блок у блокчейн і отримує винагороду у вигляді криптоактивів.
Головна перевага PoW — безпека. Для атаки на мережу потрібно контролювати понад 51% всієї обчислювальної потужності, що майже неможливо. Це гарантує безпеку й надійність мережі.
Водночас PoW має недоліки: величезне споживання електроенергії, вплив на довкілля. Майнінг потребує потужного обладнання, що підвищує енергоспоживання, а транзакції проходять повільніше, і масштабування залишається проблемою.
Proof of Stake (PoS) — консенсусний алгоритм, у якому право створення блоку визначається кількістю й терміном утримання криптоактивів. Чим більше й довше застейкано активів, тим більша ймовірність створити наступний блок. Ethereum нещодавно перейшов із PoW на PoS, досягнувши вищої енергоефективності та кращого масштабування.
У PoS власники активів стають валідаторами, застейкавши певну кількість криптоактивів. Мережа випадково обирає валідатора — залежно від суми стейку й інших факторів — для пропозиції нового блоку, який потім перевіряють інші. Чесні валідатори отримують винагороду, нечесні можуть втратити стейк (slashing).
PoS забезпечує кращу енергоефективність, швидше оброблення й масштабування порівняно з PoW. Стейкінг стимулює участь у мережі й довгострокове зберігання активів.
Виклик PoS — можливість концентрації багатства: великі стейки дають більше винагород і впливу. Якщо початковий розподіл стейків був несправедливим, це може призвести до зниження децентралізації.
Крім PoW і PoS, блокчейни використовують інші алгоритми консенсусу для різних потреб.
Proof of Authority (PoA) застосовує групу довірених верифікованих валідаторів для підтвердження транзакцій. Валідатори — це особи чи організації з підтвердженою ідентичністю та високою довірою в мережі. PoA дає змогу швидко й дешево обробляти транзакції, тому популярний у корпоративних і приватних блокчейнах. PoA менш децентралізований, але забезпечує ефективність і надійність для окремих випадків.
Delegated Proof of Stake (DPoS) дозволяє власникам токенів голосувати за делегатів, які перевіряють транзакції. Тримачі токенів обирають представників, які генерують і перевіряють блоки. DPoS підвищує ефективність і пропускну здатність мережі, пришвидшуючи транзакції; використовується, зокрема, у проектах EOS і TRON.
Ці механізми можуть бути швидшими й ефективнішими, ніж PoW чи PoS, але вибір залежить від завдань мережі. Вибір консенсусу — ключ для балансу продуктивності, безпеки й децентралізації блокчейну.
Усі транзакції з криптоактивами здійснюються в блокчейнах, що гарантує прозорість і надійність та дозволяє прямі перекази між користувачами без банків та інших посередників. Нижче описано, як функціонують Bitcoin і Ethereum — провідні криптоактиви.
Bitcoin — перший криптоактив, який застосував блокчейн, створений у 2009 році особою або групою під псевдонімом Satoshi Nakamoto. У мережі Bitcoin немає централізованого адміністратора, а всі транзакції здійснюються напряму між користувачами (P2P).
Блокчейн Bitcoin генерує новий блок приблизно кожні 10 хвилин, у якому містяться всі транзакції за попередні 10 хвилин. Цей інтервал підтримується механізмом коригування складності, завжди орієнтованим на 10-хвилинний цикл.
Майнінг Bitcoin працює за PoW: майнери змагаються у вирішенні складних обчислювальних задач для пошуку коректного хешу наступного блоку, що вимагає багаторазових спроб. Коли майнер знаходить відповідний хеш, блок додається у ланцюг, а майнер отримує нові Bitcoin і комісії як винагороду.
Пропозиція Bitcoin обмежена 21 мільйоном BTC, що підтримує дефіцит і цінність активу. Крім того, приблизно кожні чотири роки відбувається «халвінг» — винагорода за майнінг зменшується удвічі, що сповільнює зростання пропозиції й обмежує інфляцію.
P2P-мережі — це децентралізовані системи, де всі вузли взаємодіють на рівних, без центрального сервера. Це забезпечує високу стійкість до збоїв і розподілене управління даними.
Переваги P2P-мереж:
Наприклад, у сфері обміну файлами поєднання блокчейну та P2P-мереж підвищує захищеність і надійність даних. Відсутність центральних серверів ускладнює цензуру й видалення інформації, захищаючи приватність користувачів.
Ethereum — платформа на основі блокчейну, запущена у 2015 році Віталіком Бутеріним. Головна інновація Ethereum — смартконтракти, які автоматично виконуються за виконання визначених умов і дозволяють автоматизувати угоди та транзакції.
Нещодавно Ethereum здійснив масштабне оновлення The Merge — перехід із PoW на PoS. Це зменшило енергоспоживання на 99,95%, зробивши Ethereum енергоефективнішим і екологічнішим. Очікується й покращення масштабованості, що дозволить збільшити кількість транзакцій у майбутньому.
PoS у Ethereum дозволяє власникам ETH ставати валідаторами, застейкавши мінімум 32 ETH. Чим більше ETH застейкано, тим вища ймовірність запропонувати новий блок. Чесні валідатори отримують винагороду, зловмисники ризикують втратити стейк (slashing). Це стимулює чесну поведінку й забезпечує безпеку мережі.
Блокчейн Ethereum записує транзакції та результати виконання смартконтрактів. Контракти пишуться мовою Solidity і виконуються у віртуальній машині Ethereum (EVM).
Приклади застосування смартконтрактів:
Завдяки цим застосуванням створюються й функціонують децентралізовані застосунки (dApp), що стимулюють інновації у фінансах, страхуванні, логістиці, розвагах тощо.
Для управління криптоактивами на блокчейнах використовують дві основні моделі.
UTXO-модель (Unspent Transaction Output), яку застосовує Bitcoin, обробляє кожну транзакцію шляхом використання невитрачених виходів попередніх транзакцій і створення нових UTXO. Ця модель дозволяє паралельну обробку й підвищує приватність, але ускладнює складні транзакції та смартконтракти.
Облікова модель, яку використовує Ethereum, управляє балансом користувача як рахунком (аналог банківського рахунку) і оновлює баланс при кожній транзакції. Вона інтуїтивна й спрощує впровадження смартконтрактів, але ускладнює паралельну обробку й може знижувати приватність порівняно з UTXO-моделлю.
Обидва підходи відображають концепцію й цілі блокчейну, істотно впливаючи на методи управління активами.
У блокчейнах діють процеси управління для ухвалення рішень щодо оновлень і змін. Через децентралізовану структуру зміни можливі лише консенсусом спільноти.
Існують два підходи до управління: ончейн — коли зміну протоколу ухвалюють через голосування в самому блокчейні, й офчейн — коли рішення приймають на форумах чи в соцмережах, а реалізують розробники та спільнота.
Якщо згоди немає, мережа може розділитися — це називають форком. Форки бувають двох типів: хардфорк і софтфорк.
Хардфорк змінює базові правила протоколу, роблячи стару й нову версії несумісними, що створює окремі блокчейни (наприклад, Bitcoin Cash відокремився від Bitcoin через хардфорк).
Софтфорк зворотно сумісний: поступово впроваджує нові правила без розділення мережі. Софтфорки часто застосовують, щоб уникнути розколу.
Bitcoin і Ethereum неодноразово зазнавали форків для впровадження нових можливостей. Управління й форки — ключові елементи розвитку й пристосування блокчейну.
Блокчейн-трілема — це проблема балансу між трьома ключовими властивостями: масштабованістю, децентралізацією й безпекою. Досягти максимуму за всіма трьома складно: покращення однієї часто знижує інші. Цю концепцію сформулював Віталік Бутерін, засновник Ethereum.
Масштабованість — здатність блокчейну обробляти великі обсяги транзакцій швидко. Від неї залежить широке впровадження; вона базується на підвищенні пропускної здатності та зниженні комісій.
Наприклад, Bitcoin обробляє близько семи транзакцій на секунду, що значно менше тисяч транзакцій Visa, обмежуючи використання як масового платіжного засобу.
Для підвищення масштабованості впроваджують рішення другого рівня (наприклад, Lightning Network) і шардинг (паралельна обробка даних).
Децентралізація означає керування мережею багатьма вузлами замість однієї організації. Більша децентралізація підвищує стійкість до збоїв і цензури.
Ідеально, якщо до мережі може приєднатися кожен на рівних. Але масштабування через збільшення розміру блока чи швидкості обробки підвищує вимоги до обладнання, роблячи запуск вузла складнішим для пересічного користувача. Це може спричинити централізацію й зменшення різноманіття мережі.
Безпека — здатність мережі протидіяти атакам і шахрайству. Для цього використовують сучасну криптографію та надійні консенсусні механізми.
Безпека зростає з кількістю вузлів і розподіленою обчислювальною потужністю, що ускладнює атаки 51%. Однак спрощення консенсусу або зменшення кількості вузлів задля масштабування може знижувати безпеку.
Розробляють різні підходи для подолання трілеми:
Рішення другого рівня: Транзакції обробляються поза основним ланцюгом, а підсумки записуються на блокчейн. Це підвищує масштабованість за збереження безпеки та децентралізації. Приклади — Lightning Network для Bitcoin, Optimistic Rollup і ZK-Rollup для Ethereum.
Шардинг: Ділить дані блокчейну на фрагменти (шарди) для паралельної обробки, підвищуючи пропускну здатність. Ethereum 2.0 планує впровадити шардинг.
Нові консенсусні механізми: Інновації поза PoW і PoS — Directed Acyclic Graphs (DAG), протоколи візантійської стійкості до збоїв (BFT) тощо.
Кросчейн-технології: Дають змогу взаємодіяти різним блокчейнам, що дозволяє спеціалізацію й високу ефективність.
Завдяки цим рішенням блокчейн поступово долає трілему, що сприяє ширшому впровадженню технології.
За ринковими дослідженнями, японський ринок блокчейну зростатиме понад 30% щороку в найближчі роки й досягне кількох трильйонів єн. Це стрімке зростання зумовлене впровадженням блокчейну в різних галузях, не лише у фінансах.
Світовий ринок блокчейну також швидко розширюється, технологія впроваджується у фінансових послугах, ланцюгах постачання, медицині, нерухомості, енергетиці, держуправлінні тощо. Нові напрями, такі як DeFi та NFT, швидко зростають, розширюючи можливості блокчейну.
Наприклад, коли блокчейн впроваджується у децентралізованій енерготоргівлі, велика дочірня компанія японської енергетики розпочала тестування майнінгу криптоактивів у «контейнерних розподілених дата-центрах». У Тотіґі надлишок відновлюваної енергії йде на майнінг для стабілізації постачання, а у Ґуммі схожі майданчики автоматично керують обладнанням, щоб максимально використовувати надлишкову сонячну енергію. Це підвищує ефективність активів і знижує потребу у розширенні мережі.
В освіті впроваджують блокчейн-системи для підтвердження дипломів і кваліфікацій, що унеможливлює підробку й забезпечує швидку та надійну перевірку роботодавцям чи установам.
Японський уряд також сприяє впровадженню блокчейну через політику, підтримує R&D і пілотні проекти. Такі ініціативи, як Digital Agency і базовий закон про цифрове суспільство, визначили блокчейн і digital як національний пріоритет.
У медицині електронні медичні записи на блокчейні дають змогу безпечно керувати даними з контролем доступу для пацієнтів. Це покращує обмін даними, якість медицини й ефективність використання ресурсів.
У логістиці та ланцюгах постачання блокчейн застосовують для відстеження руху товарів, запобігання підробкам, контролю безпеки продуктів й підтвердження екологічності.
Завдяки такій різноманітності сценаріїв блокчейн стає основною соціальною інфраструктурою. У міру розвитку технології й регулювання ринок блокчейну зростатиме й далі, породжуючи нові бізнес-моделі та сервіси.
Блокчейн — фундаментальна технологія для криптоактивів. Розподілені реєстри усувають центральні органи, забезпечуючи максимальну прозорість і безпеку. Кожен блок містить дані про транзакції, а ланцюгова структура робить зміни практично неможливими.
Ключові риси блокчейну:
Очікується, що блокчейн стимулюватиме інновації не лише у фінансах, а й у ланцюгах постачання, медицині, нерухомості, енергетиці, освіті, держуправлінні тощо. Смартконтракти автоматизують транзакції й угоди, підвищуючи ефективність і прозорість.
Залишаються виклики щодо масштабування, енергоспоживання й невизначеності регулювання. Для вирішення цих питань розробляють рішення другого рівня й нові консенсусні механізми.
У майбутньому блокчейн, імовірно, стане базовою цифровою інфраструктурою, трансформуючи бізнес і повсякденне життя. З розвитком технології та зростанням довіри блокчейн стане доступнішим і практичнішим.
Блокчейн — це система розподіленого реєстру, де кілька вузлів спільно зберігають і керують даними про транзакції. Криптографія пов’язує блоки в ланцюг, що робить підробку надзвичайно складною. Блокчейн забезпечує прозорість, стійкість до підробок і надійність, а також застосовується у фінансах, логістиці й інших сферах.
Криптоактиви — це валюти, які випускають і обертають із використанням технології блокчейну. Блокчейн виступає розподіленим реєстром і базою довіри. Більшість криптоактивів засновані на цій технології.
Кожен блок у блокчейні містить хеш попереднього блоку. Якщо блок змінити, зміниться й хеш, і всі наступні блоки треба буде змінювати. Такий ланцюговий ефект робить підробку практично неможливою.
Майнінг — це процес перевірки транзакцій і створення нових блоків. Він забезпечує безпеку мережі, досягнення розподіленого консенсусу й захист від підробок. Майнери надають обчислювальні ресурси та отримують винагороду.
Термін «блокчейн» походить від структури: блоки з даними про транзакції хронологічно з’єднані хешами, формуючи ланцюг даних.
Блокчейн використовують у медицині для керування даними пацієнтів, у фармацевтиці для ланцюгів постачання, фінансових послугах, нерухомості тощо. Незмінність записів цінна в будь-якій сфері, що вимагає довіри й надійності.
Блокчейн зазвичай безпечний завдяки криптографії та децентралізації, але існують ризики, як-от атаки 51%, атаки на маршрутизацію й фішинг. Використання VPN і антивіруса допомагає знизити ці ризики.











