Что такое биткоин и как он работает: простой разбор

Биткоин — это электронные деньги. Их можно отправить через интернет напрямую другому человеку, без банка или другого посредника. Правила системы описаны в документе «Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System». Он подписан именем Сатоши Накамото и датирован 31 октября 2008 года.

Коротко

• Биткоин задуман как «электронные наличные»: платёж идёт от одного человека к другому без финансовой организации.
• Право распоряжаться монетой подтверждает цифровая подпись. О каждом переводе сообщают всей сети.
• От повторной траты одних и тех же денег защищает цепочка блоков с proof-of-work. Чтобы переписать прошлое, нужно заново проделать всю вычислительную работу.
• Новые монеты получает создатель блока в награду. Центрального эмитента нет, а количество монет определено заранее.
• Ценность биткоина ничем не гарантирована. Протокол задаёт правила, но не поддерживает курс.

Что такое биткоин простыми словами

Чтобы понять биткоин, начните с проблемы, которую он решает. Платежи в интернете почти всегда проходят через финансовые организации. По словам автора белой книги, такая схема держится на доверии. Банк разбирает споры, поэтому платёж можно отменить. Продавцы опасаются мошенничества и запрашивают у покупателей больше данных, чем нужно для сделки.

При личной встрече этих проблем нет: можно расплатиться наличными. Но, как отмечено в документе, на 2008 год не было способа заплатить на расстоянии без доверенного посредника.

Биткоин предлагает платёжную систему, основанную на криптографическом доказательстве вместо доверия. Два человека могут провести сделку напрямую. Записи о переводах хранит одноранговая сеть (peer-to-peer). В ней компьютеры-участники, или узлы, обмениваются данными друг с другом, а главного сервера нет. Узлы могут отключаться и подключаться снова, когда захотят.

Белую книгу можно прочитать на сайте Satoshi Nakamoto Institute. Там же есть перевод на русский язык.

Как работает биткоин

Что такое биткоин-монета: цепочка цифровых подписей

В белой книге электронная монета определена как цепочка цифровых подписей. Цифровая подпись — это математическое подтверждение, что перевод сделал владелец монеты. Владелец передаёт монету так: подписывает хеш предыдущей транзакции и открытый ключ следующего владельца.

• Хеш — это короткий цифровой «отпечаток» данных.
• Открытый ключ служит публичным идентификатором получателя.

Получатель проверяет подписи и видит всю цепочку владения.

Монеты не обязательно передавать целиком. У транзакции может быть несколько входов и выходов. Обычно выходов не больше двух: один для платежа, второй возвращает сдачу отправителю.

Что такое двойная трата

Одной подписи мало. Получатель не может по ней понять, не потратил ли кто-то из прежних владельцев ту же монету дважды. Это называется двойной тратой.

Привычное решение — центральный «монетный двор», который проверяет каждую операцию. Автор белой книги указывает на его слабость: судьба всей денежной системы зависит от компании, которая им управляет. Каждая операция проходит через неё, как через банк.

В биткоине нет такого центра. Вместо него о каждой транзакции сообщают всем участникам, и сеть договаривается о единой истории операций. Если монету пытаются потратить дважды, засчитывается самая ранняя транзакция.

Блоки и proof-of-work: как устроена сеть

Белая книга описывает работу сети в шесть шагов:

1. Новые транзакции рассылаются всем узлам.
2. Каждый узел собирает новые транзакции в блок.
3. Каждый узел ищет для своего блока сложное доказательство работы (proof-of-work).
4. Узел, который нашёл доказательство, рассылает блок всем.
5. Узлы принимают блок, только если все транзакции в нём корректны и монеты в них ещё не потрачены.
6. Приняв блок, узлы начинают строить следующий. В него они записывают хеш принятого блока.

Так получается цепочка блоков. Отсюда и слово «блокчейн» (от английского block chain).

Proof-of-work — это поиск такого значения, при котором хеш блока, например по алгоритму SHA-256, начинается с нужного количества нулевых битов. Для этого узел перебирает специальное число в блоке (nonce). Найти подходящий вариант трудно, а проверить легко: достаточно один раз вычислить хеш.

Сложность поиска меняется сама. Её задаёт скользящее среднее: цель — заданное среднее число блоков в час. Если блоки появляются слишком быстро, сложность растёт. Конкретный темп как правило протокола в белой книге не закреплён. Только для оценки объёма заголовков блоков автор предполагает, что блок появляется раз в 10 минут.

Почему историю блокчейна нельзя переписать

Узлы считают правильной самую длинную цепочку, то есть ту, в которую вложено больше всего вычислительной работы. Допустим, кто-то хочет изменить старый блок. Ему придётся заново выполнить работу для этого блока и всех блоков после него. Затем нужно ещё догнать и обогнать честных участников.

Автор подчёркивает: система безопасна, пока у честных узлов вместе больше вычислительной мощности, чем у любой группы атакующих. Даже успешная атака не позволяет создать деньги из воздуха или забрать чужие монеты. Атакующий может лишь попытаться отменить собственный недавний платёж.

Поэтому получатель ждёт, пока после блока с его транзакцией появятся новые блоки. В белой книге приведён пример модели. Если у атакующего 10% мощности сети, то после 5 блоков вероятность, что он догонит честную цепочку, составляет около 0,09%.

Почему биткоин стоит денег

Белая книга не объясняет цену. Она описывает свойства системы, из-за которых у монеты в принципе может появиться ценность:

• Подделать право владения нельзя. Монету передаёт только тот, кто может поставить цифровую подпись.
• Одну монету нельзя потратить дважды. Узлы отклоняют блоки с уже потраченными монетами.
• Выпуск идёт по правилам, а не по решению управляющего. Первая транзакция каждого блока создаёт новые монеты для его создателя. Так монеты попадают в обращение, потому что центрального органа, который бы их выпускал, нет.
• Количество монет определено заранее. Когда оно будет выпущено, награда может полностью перейти на комиссии, и система станет, по словам автора, полностью свободной от инфляции. Комиссия — это разница между суммой на входе и суммой на выходе транзакции. Её получает создатель блока.
• Новые монеты требуют затрат. Автор сравнивает их выпуск с добычей золота: золотодобытчики тратят ресурсы, а здесь тратятся процессорное время и электричество. Поэтому этот процесс по-русски называют майнингом (от английского mining — «добыча»).
• Платить можно на расстоянии без посредника. До биткоина, по оценке автора, такого механизма не было.

Чего из этого не следует

Эти свойства не задают цену. Цена биткоина — это сумма, за которую люди готовы купить и продать монету в конкретный момент. В описании системы нет механизма, который поддерживает курс, защищает от падения или обещает рост. Конкретного числа монет в белой книге тоже нет: там сказано только, что оно определено заранее.

Биткоин и обычный онлайн-платёж: в чём разница

Сравнение составлено по тому, как белая книга описывает обе модели.

Частые заблуждения и риски

«Биткоин полностью анонимен». Это не так. Любой видит, что кто-то отправил кому-то определённую сумму. Конфиденциальность держится только на том, что ключи не связаны с вашим именем. Автор советует использовать новую пару ключей для каждой транзакции. Он же предупреждает о риске: если владельца ключа узнают, по связям можно найти и другие его операции.

«За биткоином стоит государство или компания». В белой книге прямо сказано, что центрального органа, который выпускает монеты, нет.

«Система поддерживает цену». Такого механизма в описании нет. Стоимость может как расти, так и падать.

«Ошибочный перевод вернёт поддержка». В белой книге такие платежи названы вычислительно трудно отменяемыми, а банка, который разбирает споры, нет. Вернуть перевод может только сам получатель. Обещания «гарантированного возврата» от третьих лиц — признак мошенничества.

«Ключи можно восстановить через банк». Распоряжается монетой тот, кто может её подписать. Посредника, который восстановит доступ, нет. Правила хранения разобраны в материале Как безопасно хранить криптовалюту.

Перед первым переводом проверьте

Как проверить адрес и транзакцию, читайте в материале Как проверить транзакцию и адрес в блокчейн-эксплорере.

Частые вопросы

Кто управляет биткоином?

Единого управляющего нет. Узлы «голосуют» вычислительной мощностью: продолжают корректные блоки и отказываются работать над некорректными.

Нужно ли хранить весь блокчейн, чтобы пользоваться биткоином?

Нет. В белой книге описана упрощённая проверка платежей. Достаточно хранить заголовки блоков самой длинной цепочки, а полный узел не нужен. Но такая проверка надёжна, только пока сетью управляют честные участники.

Сколько всего будет биткоинов?

В белой книге сказано только, что количество монет определено заранее. Конкретная цифра там не названа, поэтому её стоит проверять по технической документации.

Чем биткоин отличается от Ethereum и USDT?

Это разные системы с разными правилами. Подробности — в материалах Что такое Ethereum и Что такое USDT.

Законен ли биткоин в России?

В этом материале правовой статус не разбирается. Он описан отдельно: Легальна ли криптовалюта в России.

Что делать дальше

1. Прочитайте белую книгу. Это около десяти страниц, и есть перевод на русский язык.
2. Разберитесь с кошельками: Какой криптокошелёк выбрать.
3. Если решите купить биткоин, изучите способы и риски: Как купить биткоин новичку.
4. Узнайте о налогах заранее: Налог с криптовалюты в России.