Blockchain технологиясы. Информатика, 11 сынып, қосымша материал, 2 сабақ.

Blockchain

Негізгі ұғымдар:

Блокчейн – блокчейн – BlockchainКриптовалюта – криптовалюта – CryptocurrencyБиткоин – биткоин – BitcoinКриптография – криптография – CryptographyБөлу жүйелері – распределенные системы–Distributed systemsБір деңгейлі желілер – одноранговые сети – Peer-to-Peer NetworksТранзакциялар – транзакции –TransactionsХэш – хэш – HashМайнинг – майнинг – Mining

Previous

төлем жүйесі бар. Бұл технология қаржы саласының шеңберінен шығып қалды, сарапшылар: «Блокчейн – технологиялық революция, ол қаржы қызметтерінің индустриясын ғана емес, басқа да бизнес салаларын адам танымастай өзгертуге мүмкіндік береді», – деп санайды.   ​Блокчейн деген не?   ​BlockChain қазақ тілінде блоктардың тізбегін білдіреді. Көз алдыңа батырдың берен сауытын елестетіп көр. Онда әрбір темір сақина басқаларымен тікелей байланысты. Блокчейн технологиясында да әр блок мыңдаған басқа блоктармен байланысты, бірақ берен сауытқа қарағанда әр блок бірден барлық блоктармен өзара әрекеттеседі.   Бұл технологияға арналған негізгі құрауыштарды қарастырайық: жеке блокчейн, бір деңгейлі (пиринг) желілер және консенсус тетігі.​   ​ Блокчейн – бұл небәрі тек деректерді құрылымдау тәсілі.

   11-сыныптың информатика пәнін оқыған кезде жақында ғана ғылыми фантастика сияқты болып көрінетін, бірақ цифрлық технологиялардың дамуына байланысты өмірімізге мықтап енген жаңа ұғымдармен таныстың. Жақында ғана пайда болған, бірақ өте танымал, түрліше түсіндірілетін тағы бір ұғымды қарастырайық. ​Бұл – «Blockchain» ұғымы.   Бәлкім, араларыңда криптовалютаға қызыққан біреулер болса, бұл ұғымды білетін де шығар. Блокчейн биткоин сияқты цифрлық монета негізіндегі технология ретінде белгілі. Қазір көптеген беделді компаниялар, соның ішінде IBM, Microsoft және Intel бизнеске арналған бір құрал ретінде блокчейн негізіндегі шешімдерді ұсынады. Технологиямен жұмыс істеуге тартылған басқа корпорациялардың арасында ірі америкалық Goldman Sachs банкі, Nasdaq қор биржасы, әлемдегі ең ірі офлайн-ритейлер Walmart және Visa

төлем жүйесі бар. Бұл технология қаржы саласының шеңберінен шығып қалды, сарапшылар: «Блокчейн – технологиялық революция, ол қаржы қызметтерінің индустриясын ғана емес, басқа да бизнес салаларын адам танымастай өзгертуге мүмкіндік береді», – деп санайды.   ​Блокчейн деген не?   ​BlockChain қазақ тілінде блоктардың тізбегін білдіреді. Көз алдыңа батырдың берен сауытын елестетіп көр. Онда әрбір темір сақина басқаларымен тікелей байланысты. Блокчейн технологиясында да әр блок мыңдаған басқа блоктармен байланысты, бірақ берен сауытқа қарағанда әр блок бірден барлық блоктармен өзара әрекеттеседі.   Бұл технологияға арналған негізгі құрауыштарды қарастырайық: жеке блокчейн, бір деңгейлі (пиринг) желілер және консенсус тетігі.​   ​ Блокчейн – бұл небәрі тек деректерді құрылымдау тәсілі.

   11-сыныптың информатика пәнін оқыған кезде жақында ғана ғылыми фантастика сияқты болып көрінетін, бірақ цифрлық технологиялардың дамуына байланысты өмірімізге мықтап енген жаңа ұғымдармен таныстың. Жақында ғана пайда болған, бірақ өте танымал, түрліше түсіндірілетін тағы бір ұғымды қарастырайық. ​Бұл – «Blockchain» ұғымы.   Бәлкім, араларыңда криптовалютаға қызыққан біреулер болса, бұл ұғымды білетін де шығар. Блокчейн биткоин сияқты цифрлық монета негізіндегі технология ретінде белгілі. Қазір көптеген беделді компаниялар, соның ішінде IBM, Microsoft және Intel бизнеске арналған бір құрал ретінде блокчейн негізіндегі шешімдерді ұсынады. Технологиямен жұмыс істеуге тартылған басқа корпорациялардың арасында ірі америкалық Goldman Sachs банкі, Nasdaq қор биржасы, әлемдегі ең ірі офлайн-ритейлер Walmart және Visa

Next

• 1
• 2

   Блокчейн – бұл бірегей жұмыс қағидаты бар, деректерді және осы деректерді өңдеу туралы ақпаратты сақтау технологиясы.

Сұрақ

Деректері белгілі бір жолмен құрылымдалған файл қалай аталады?

Previous

   Бұл өте маңызды, бірақ блокчейн транзакцияларды сақтау үшін айтарлықтай сенімді екенін білдірмейді.   ​Мысалы, блокчейндегі барлық транзакциялардың дұрыс екенін қалай білуге болады? Блоктарда жарамсыз транзакциялардың жоқ екенін қалай білуге болады? Егер блокчейннің түрлі нұсқалары бар болса, олардың шынайы екенін қайдан білеміз?   ​Бұл қауіптердің барлығы консенсустық тетікпен шешіледі. Оны қолдану бірінші кезекте, бір деңгейлі желінің арқасында мүмкін болды.   ​Бір деңгейлі желі тетігін 1999 жылы Napster (файл алмасу пирингтік желісі) қолданды.    ​Биткоиннің негізін қалаған, данышпан Сатоши Накамото криптографияға негізделген консенсустық тетігі бар блокчейнді біріктірді. Консенсустық механизм бір-біріне сенбей және білмей, бірге жұмыс істеуге мүмкіндік береді.

   Блокчейн – бұл бөлінген деректер қоры, яғни бөлінген жүйе. Басқаша айтқанда, деректер қоймасы ортақ процессормен байланысты емес. Блокчейн – блоктар деп аталатын реттелген жазбалардың тізімі.   ​Цифрлық медициналық картотеканы елестетіп көр. Мұнда әрбір жазба бірегей құру уақыты бар блокқа ұқсас. Жүйе бұл күнді өткен датамен ауыстыру мүмкін емес болатындай әзірленген: диагностика және емдеу туралы барлық жазбалар хронологиялық тәртіппен жүргізілуі қажет. Ақпаратты тек дәрігер мен емделуші ғана көре алады. Олардың әрқайсысының жеке кілті бар. Үшінші тұлға, мысалы, әкімші немесе шақырылған маман, егер дәрігер немесе науқас оған кілтін айтса ғана, жазбадан ақпарат ала алады. Осылайша, медициналық деректер базасы – блокчейннің оңайлатылған аналогі.   ​Блокчейн қалай жұмыс істейді?   ​Блочейн блоктары ақпаратпен толығады. Әр келесі блоктың уақытша белгісі және әуелгісіне сілтемесі болады. Жаңа блок ең соңғы уақытпен белгіленген блоктан соң қосылады. Осылайша тізбек қалыптасады.

   Қолданушылар өздеріне тиесілі тізбектің бөліктерін ғана өзгерте алады. Кіру құқықтары кітапта кез келген бетте қандай да бір ақпарат өзгергенін тексеру үшін шифрлеу немесе криптография жүйесінің көмегімен бақыланады. Бұл сипат маңызды және құнды нәрсе жазбасының сақталуын бақылау үшін блокчейнді жақсы деректер құрылымы ретінде қалыптастырады.   ​Криптография – ақпаратты құпияда ұстауға және жеке тұлғаны растауға мүмкіндік беретін математикалық әдістер. Транзакцияларды жазуға келгенде ойынға кіріседі. Блокчейн онлайн-дүкен сайтында банктік картаның нөмірін енгізген кезде хакерлердің оны ұрлаудан қорғайтын криптографиялық кілттердің технологиясын қолданады. Бір цифрлық кілт (жеке, ол тек сенде сақталады) блокчейнге тек сенің активтерің бойынша транзакция туралы деректерді енгізе алатыныңды растайды. Басқа цифрлық кілт (жария, барлығына қолжетімді) басқаларға бұл шын мәнінде, транзакция деректерін енгізгенін растауға мүмкіндік береді. Қосу немесе санкцияланған өзгерту сияқты

деректермен жасалатын әрбір операцияға, жүйе белгілі бір формулалар мен функцияларды таңдау арқылы басқа қатысушыларға табу қажет цифрлардың белгілі бір жиынтығын (хеш) береді.   ​Бұл түрлену процесін хештеу деп атайды.   ​Хеш-функцияның қасиеттері:   ​• бекітілген хеш көлемі – кіру деректері қандай болатындығы маңызды емес, кез келген деректер үшін хеш ұзындығы әрқашанда бірдей болады;   ​• болжап болмайды – хеш бойынша ақпарат алу үшін ешқандай алгоритм жоқ, тек хеш-функцияны қолданып, хешті санау мүмкіндігі ғана бар;   ​• қайтымсыздық – кез келген хеш біржақты, егер хабарлама болса, онда хеш-функция бойынша хешті табуға болады, бірақ хеш бар болса да, бастапқы хабарламаны анықтауға болмайды;   ​• коллизияның жоқтығы – нәтиже болмау керек, екі әртүрлі хабарламаға бірдей хеш берілгенде, бұл хеш көлемі бекітілген және барлық бар хештерге тән екенінен пайда болады;

   • көшкінді нәтиже – кірген ақпараттағы кез келген өзгерістен (әріп регистрін өзгерту, тіпті бір символды қосу, алу не өзгерту) мүлдем жаңа хеш пайда болады.   ​Сонымен қатар бағдарламалық қамтамасыздық етілім барлық бөлінген деректер қорының көшірмелерін синхрондауды қадағалайды.   ​Транзакция оны блокқа қосып, тізбекке блок қосқаннан кейін ғана жүргізіледі. Демек, блок тізбекке қосылған кезде, блокчейннің күйі жаңартылады. Бұл біреу шын мәнінде сенің атыңнан транзакция жасаған немесе жасамағанын тексергің келгенде, блокчейннің күйін тексеруің тиіс. Мұны істеу үшін кітап жалпыға қолжетімді болуы керек. Мұнда бір деңгейлі желілер көмекке келеді.   ​Егер блокчейн тек бір компьютерде сақталса және кенеттен ол ажыратылған болса, онда тізбек үзілуі мүмкін. Шын мәнінде, блокчейннің ағымдағы күйі жүктеледі, синхрондалады және бүкіл әлемдегі көптеген компьютерлер оны ұсынады.

   Бұл компьютерлер «тораптар» немесе «нодтар» (nodes) деп аталады, олар блокчейннің қауіпсіз және маңызды екеніне кепілдік беру үшін бір деңгейлі желіде (peer-to-peer) бірлесіп жұмыс істейді. Осы тораптардың әрқайсысы блокчейннің толық, жаңартылған (өзекті) нұсқасын сақтайды. Жаңа блок қосылған сайын барлық торап өз блокчейндерін жаңартады. Бір деңгейлі желіні қолданудың белгілі бір артықшылықтары бар:   ​• өткізгіш бағдарламаны (blockchain explorer) қолданып, әрқашан блокчейннің күйін тексеруге болады (blockchain explorer);   ​• блокчейннің шынайы күйін білу үшін тек бір жаққа сенбеу керек;   ​• блокчейннің қорғалғанын білу үшін бір сервердің қауіпсіздігіне сенбеу керек;   ​• зиянкес бір серверді емес, мыңдаған компьютерлерді бір уақытта бұзуына тура келеді;   ​• «блокчейн ешқашан жоғалмайды» деген сенім бар, себебі ол үшін барлық тораптарды жою керек болады.

   Бұл өте маңызды, бірақ блокчейн транзакцияларды сақтау үшін айтарлықтай сенімді екенін білдірмейді.   ​Мысалы, блокчейндегі барлық транзакциялардың дұрыс екенін қалай білуге болады? Блоктарда жарамсыз транзакциялардың жоқ екенін қалай білуге болады? Егер блокчейннің түрлі нұсқалары бар болса, олардың шынайы екенін қайдан білеміз?   ​Бұл қауіптердің барлығы консенсустық тетікпен шешіледі. Оны қолдану бірінші кезекте, бір деңгейлі желінің арқасында мүмкін болды.   ​Бір деңгейлі желі тетігін 1999 жылы Napster (файл алмасу пирингтік желісі) қолданды.    ​Биткоиннің негізін қалаған, данышпан Сатоши Накамото криптографияға негізделген консенсустық тетігі бар блокчейнді біріктірді. Консенсустық механизм бір-біріне сенбей және білмей, бірге жұмыс істеуге мүмкіндік береді.

   Блокчейн – бұл бөлінген деректер қоры, яғни бөлінген жүйе. Басқаша айтқанда, деректер қоймасы ортақ процессормен байланысты емес. Блокчейн – блоктар деп аталатын реттелген жазбалардың тізімі.   ​Цифрлық медициналық картотеканы елестетіп көр. Мұнда әрбір жазба бірегей құру уақыты бар блокқа ұқсас. Жүйе бұл күнді өткен датамен ауыстыру мүмкін емес болатындай әзірленген: диагностика және емдеу туралы барлық жазбалар хронологиялық тәртіппен жүргізілуі қажет. Ақпаратты тек дәрігер мен емделуші ғана көре алады. Олардың әрқайсысының жеке кілті бар. Үшінші тұлға, мысалы, әкімші немесе шақырылған маман, егер дәрігер немесе науқас оған кілтін айтса ғана, жазбадан ақпарат ала алады. Осылайша, медициналық деректер базасы – блокчейннің оңайлатылған аналогі.   ​Блокчейн қалай жұмыс істейді?   ​Блочейн блоктары ақпаратпен толығады. Әр келесі блоктың уақытша белгісі және әуелгісіне сілтемесі болады. Жаңа блок ең соңғы уақытпен белгіленген блоктан соң қосылады. Осылайша тізбек қалыптасады.

Next

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6

   Хеш-функция – бұл ерекше математикалық функция. Ол кіруге кез келген ұзындықтағы еркін деректерді қабылдайды және қатаң түрде белгілі бір ұзындықтағы әріптер мен цифрлар тұрған жолды қайтарады (кез келген кіру жолының бір ғана шығатын жолы болады).

Тапсырма

Blockchain анықтамаларын белгіле.

• Деректерді беру әдісі.
• Таратылған мәліметтер базасы.
• Ақпаратты қорғау тәсілі.
• Мәліметтерді сақтау тәсілі.
• Хэш функцияларын қолдана отырып мәліметтерді түрлендіру тәсілі.
• Деректерді сақтау технологиясы, оның негізгі құрамдас бөліктері – тең құқылы желілер, консенсус механизмі және блокчейннің өзі.
• Бағдарламалық жабдықтау арқылы желідегі түйіндермен келісілетін ережелер жиынтығы.

Білім және түсіну 

   1. Блокчейн деген не?   2. ​Блокчейннің негізгі ұғымдарын сипатта.   3. ​Биткоиннің негізін қалаған кім?   4. ​Блокчейннің көмегімен деректерді беру процесін сипатта.  

Қолдану

   Деңгей бойынша тапсырмаларды орында:   ​A деңгейі. Келесі хабарлама үшін он алтылық формада берілген «2-модуль бойынша қосу» хеш-функциясының нәтижесін есепте: 2B 14 A9 5F E4.   ​В деңгейі. Келесі хабарлама үшін он алтылық формада берілген «2-модуль бойынша қосу» хеш-функциясының нәтижесін есепте:​• 0A3 69 2C;​​• 82 0F B5;​​• 0DA 14 90;​​• 32 01 BF;​​• 9E A6 23;​​• 10 ВE 57.

   С деңгейі. Келесі Bloc хабарламасы үшін «2-модуль бойынша қосу» хеш-функциясының нәтижесін есепте.

Жоғарғы деңгейдегі дағдылар

   1. Деректерді беру үшін неліктен бір деңгейлі желілер қолданылады?​   2. Қалай ойлайсың, блокчейнді барлық жерге енгізуге не кедергі болып отыр?​   3. Деңгей бойынша тапсырмаларды орында:​   А деңгейі. Биткоин – алғашқы криптовалюта» атты шағын зерттеу жүргіз. Нәтижесін таныстырылым, бүктеме-альбом, web-беттер бойынша ресімде.​   В деңгейі. «Криптографиялық хэш-функциялар» деген шағын зерттеу жүргіз. Зерттеу сызбасы:​    • алгоритм;​    • сипаттау;​    • биттегі хэштің ұзындығы;    ​• өңделетін блоктардың ұзындығы;​    • алгоритм қадамдарының саны;​    • хэштелетін деректердің барынша ұзындығы.   ​С деңгейі. Ең болашағы бар блокчейн-жобалар туралы шағын зерттеу жүргіз, нәтижесін кесте түрінде толтыр:

Үй тапсырмасы

   1. Блокчейн технологияларын қолдану салалары туралы шағын зерттеу жүргіз, нәтижесін кесте түрінде жаз:

   2. «Блокчейн» тақырыбы бойынша ұғымдар мен анықтамаларға сәйкес тапсырма ойла.