Чем блокчейн отличается от обычных баз данных

icon FOR
Фото - Чем блокчейн отличается от обычных баз данных
Информация — ключ к успеху в бизнесе, финансах и других сферах. Традиционные базы данных долгое время оставались надежным инструментом для работы с информацией. Однако блокчейн предлагает новый подход. В чем его отличие и изменит ли он правила игры?
В мире, где информация является основой для принятия решений и развития бизнеса, способы ее сохранения и обработки имеют решающее значение. Традиционно мы привыкли к обычным базам данных, которые позволяют легко организовывать, изменять и извлекать данные. Однако с появлением технологии блокчейн изменились не только подходы к сохранению информации, но и сами принципы доверия к данным.

Чем блокчейн отличается от обычных баз данных


Обычные базы данных — это классические решения, которые работают на принципе централизованного управления. Представьте большой сервер, который выполняет роль администратора: именно он контролирует доступ к информации, возможность изменений и удалений. Такие системы удобны для предприятий, поскольку позволяют быстро обрабатывать миллионы запросов и обновлять данные при необходимости. 

Однако централизация имеет и свои слабые места. Например, если сервер выходит из строя или подвергается хакерской атаке, вся система может остановиться.

В отличие от этого, блокчейн построен на принципе децентрализации. Представьте себе книгу, которую одновременно копируют и хранят тысячи людей. Каждая новая запись в этой книге подтверждается всеми участниками по правилам консенсуса, а изменить уже записанную информацию невозможно — ее можно лишь дополнить новыми данными. 

Именно эта особенность делает блокчейн привлекательным для систем, где критически важны прозрачность и надежность.

Принцип хранения информации


В обычных базах данных информация хранится в централизованном хранилище, которое можно сравнить с одним большим архивом. Доступ к этому архиву предоставляется администраторам или пользователям с определенными правами. Все изменения вносятся в реальном времени и сразу отображаются в системе, однако это также означает, что данные можно удалить, изменить или даже исказить.

В блокчейне информация хранится в виде последовательной цепочки блоков, где каждый блок содержит определенный набор данных и уникальный «отпечаток» предыдущего блока (хеш). Эта структура обеспечивает неизменность данных: каждая попытка изменить запись будет сразу заметна, поскольку для внесения изменений понадобится пересчет всей цепи, что практически невозможно без огромных вычислительных ресурсов.

Представьте это как серию страниц в книге, где каждая страница содержит номер предыдущей. Если кто-то попытается подменить текст на странице 5, то номер предыдущей страницы на 6-й сразу перестанет соответствовать, а чтобы исправить это, придется изменить все предыдущие страницы. В блокчейне такая проверка происходит автоматически благодаря криптографическим хешам. Это делает манипуляции практически невозможными, ведь изменение одного блока потребует огромных ресурсов для пересчета всей последовательности.
Схематическое изображение архитектуры блокчейна. Источник: incrypted.com/

Схематическое изображение архитектуры блокчейна. Источник: incrypted.com/

Защита данных и прозрачность


Еще одно важное отличие — это способ защиты информации. В обычной базе данных информация защищена паролями и правами доступа, но администратор может изменить или удалить информацию при необходимости. Это создает риски манипуляций или потери доверия.

Блокчейн использует криптографию для защиты каждого блока данных. Каждая запись подписывается цифровым хешем, что делает ее неизменной и проверяемой. Для того чтобы изменить хоть одну запись, злоумышленнику нужно переписать всю цепь на большинстве устройств сети, что либо практически невозможно, либо экономически невыгодно.

Это делает блокчейн идеальным решением для финансовых операций, голосований и других сфер, где прозрачность и доверие являются критически важными.

Скорость и масштабируемость


Традиционные базы данных отличаются высокой скоростью обработки запросов и масштабируемостью. Благодаря централизованной архитектуре они могут быстро обрабатывать миллионы транзакций в секунду, особенно если серверы хорошо оптимизированы. Системы управления базами данных (например, SQL или NoSQL) позволяют масштабировать ресурсы вертикально и горизонтально, добавляя мощности сервера или распределяя нагрузку между несколькими узлами.

Блокчейн в этом контексте имеет определенные ограничения. Из-за децентрализованного характера системы, где каждый узел сети должен проверить и подтвердить каждый блок, скорость транзакций заметно снижается. Например, биткоин обрабатывает около 7 транзакций в секунду, а Ethereum — до 17. Это значительно меньше по сравнению с традиционными базами данных.
image
Сравнение скорости транзакций: Bitcoin и Ethereum — количество операций в секунду в каждой из сетей. Источник: chainspect.app/

Сравнение скорости транзакций: Bitcoin и Ethereum — количество операций в секунду в каждой из сетей. Источник: chainspect.app/

Что касается масштабируемости, блокчейн тоже сталкивается с вызовами. Чем больше пользователей и транзакций в сети, тем больше данных нужно хранить и обрабатывать. Однако инновационные решения, такие как шардинг, вторые уровни (Layer 2) и изменение алгоритмов консенсуса, постепенно помогают повысить скорость и масштабируемость блокчейн-систем.

Таким образом, обычные базы данных значительно превосходят блокчейн по скорости обработки данных, тогда как блокчейн взамен обеспечивает надежность и децентрализованное доверие ценой определенных задержек.

Управление и контроль


Обычные базы данных контролируются одной или несколькими доверенными сторонами — администраторами системы. Именно они устанавливают права доступа, принимают решения об обновлении данных и контролируют безопасность. Однако это создает единственную точку уязвимости: если администратор ошибется или система подвергнется внешнему вмешательству, данные могут быть скомпрометированы.

В блокчейне контроль распределен между всеми участниками сети. Каждый участник имеет копию блокчейн-реестра и может проверять его корректность. Это устраняет потребность в центральном посреднике и обеспечивает большее доверие между участниками системы. Вместо того чтобы полагаться на администратора, пользователи блокчейна доверяют алгоритмам консенсуса, которые подтверждают каждую запись в цепи.
Централизованная архитектура (слева) имеет один центр управления, тогда как распределенная (справа), как в блокчейне, распределяет контроль между всеми участниками сети. Источник: it-osvita.diia.gov.ua/

Централизованная архитектура (слева) имеет один центр управления, тогда как распределенная (справа), как в блокчейне, распределяет контроль между всеми участниками сети. Источник: it-osvita.diia.gov.ua/

Стоимость обслуживания


Стоимость обслуживания обычных баз данных и блокчейн-систем существенно отличается из-за их архитектуры и принципов работы.

В традиционных базах данных затраты на обслуживание связаны со следующими факторами:

  • централизованная инфраструктура — нужно поддерживать серверы, обновлять их ПО, обеспечивать физическую безопасность и резервное копирование данных;
  • персонал — необходима работа администраторов баз данных, технических специалистов для настройки и мониторинга системы;
  • затраты на безопасность — чтобы защитить данные от взломов, компании инвестируют в антивирусное ПО, системы защиты и брандмауэры.

Хотя централизованные базы данных часто дешевле для небольших проектов, в крупных системах они могут потребовать значительных финансовых вложений для поддержания высокой производительности и безопасности.
Техническое обслуживание в дата-центре «Воля Кабель», Киев 2018. Источник: vector-vs.com/reference/view/data-centr-volja-kabel

Техническое обслуживание в дата-центре «Воля Кабель», Киев 2018. Источник: vector-vs.com/reference/view/data-centr-volja-kabel

В блокчейне стоимость обслуживания формируется по-другому:

  • децентрализация и распределенность — данные хранятся на многочисленных узлах, которые поддерживаются участниками сети. Это снижает потребность в дорогой централизованной инфраструктуре, но повышает энергопотребление из-за работы узлов (особенно в блокчейнах с алгоритмом консенсуса Proof-of-Work);
  • алгоритмы консенсуса — поддержка механизмов подтверждения транзакций (таких как PoW) требует значительной вычислительной мощности и энергоресурсов. Например, майнинг в блокчейне Bitcoin требует высоких затрат на электроэнергию и оборудование;
  • автоматизация и минимизация посредников благодаря смарт-контрактам в блокчейне уменьшаются расходы на административные процессы и человеческий фактор, что позволяет экономить средства в долгосрочной перспективе.

Обычные базы данных дешевле в краткосрочном использовании, но требуют значительных затрат на поддержку безопасности, персонала и оборудования в больших системах. Блокчейн имеет более высокие начальные затраты, особенно на энергопотребление и вычислительные ресурсы, однако обеспечивает прозрачность, минимизирует расходы на посредников и позволяет оптимизировать их в долгосрочной перспективе.

Выбор между традиционными базами данных и блокчейном зависит от масштабов проекта, уровня безопасности и доверия, которые необходимо обеспечить, а также финансовых возможностей для поддержки технологии.

Преимущества и недостатки блокчейна


Блокчейн обладает рядом преимуществ, таких как прозрачность и доверие благодаря неизменности записей, отсутствие посредников и криптографическая защита данных. Благодаря своей децентрализованной природе блокчейн обеспечивает высокую безопасность и прозрачность, поскольку любое изменение в информации требует согласия большинства участников сети. Это делает несанкционированное изменение информации крайне сложным, что значительно повышает надежность системы.

Однако среди недостатков этой технологии стоит отметить низкую скорость обработки транзакций, высокую энергетическую затратность, особенно при использовании алгоритма Proof-of-Work, а также сложность внедрения по сравнению с традиционными базами данных. Технология блокчейн может быть сложной для интеграции в существующие бизнес-процессы, что потребует значительных инвестиций и времени.

Преимущества и недостатки обычных баз данных


Обычные базы данных обеспечивают высокую производительность и гибкость при обработке больших объемов данных, а также простоту интеграции в существующие системы. Они позволяют быстро обрабатывать запросы и масштабировать обработку данных в зависимости от потребностей пользователя. 

Однако такие системы имеют свои слабые места, в частности уязвимость к атакам и манипуляциям из-за централизованного управления. Если сервер потерпит сбой или попадет под хакерскую атаку, это может привести к серьезным последствиям для безопасности и целостности данных. Также централизованное администрирование баз данных создает единую точку отказа, что требует значительных затрат на поддержку и безопасность.

Где и почему блокчейн лучше традиционных баз данных


Блокчейн имеет значительные преимущества в ряде сфер, где обычные базы данных не способны конкурировать по уровню безопасности, прозрачности и эффективности.

Финансы. Блокчейн меняет финансовую сферу благодаря криптовалютам, позволяя осуществлять транзакции без участия банков или посредников. Это не только снижает расходы на комиссии, но и делает платежи более быстрыми и более доступными для пользователей по всему миру. Дополнительно блокчейн обеспечивает высокий уровень защиты данных, что является критически важным в финансовых операциях.

Логистика. Блокчейн дает возможность отслеживать товары в реальном времени, обеспечивая прозрачность происхождения сырья или товаров и точность на каждом этапе цепи поставок. Эта технология позволяет компаниям и клиентам сохранять четкую запись о движении товара, что значительно снижает риски потерь и подделок, а также улучшает эффективность управления запасами.

Голосование. Благодаря своей неизменности и прозрачности блокчейн может стать основой для безопасных и надежных избирательных систем. Вместо централизованных баз данных, которые могут быть подвержены манипуляциям или хакерским атакам, блокчейн позволяет создать избирательные системы, где каждый голос является четко зафиксированным и не может быть изменен после того, как был отдан. Это значительно минимизирует возможность фальсификаций.


Медицина. Блокчейн способен значительно улучшить хранение и обмен медицинскими данными, предоставляя пациентам и медицинским работникам безопасный и удобный доступ к истории болезней, результатам тестов и другим важным данным. Благодаря криптографической защите и децентрализованной природе информация остается конфиденциальной и не подвергается злоупотреблениям или изменениям без ведома пациента.
Приложение по отслеживанию и сбору информации в фармацевтике, данные которого хранятся в блокчейне. Источник: https://www.farmatrust.com/copy-of-pharmaceutical-tracking-dat

Приложение по отслеживанию и сбору информации в фармацевтике, данные которого хранятся в блокчейне. Источник: https://www.farmatrust.com/copy-of-pharmaceutical-tracking-dat

Читайте далее: Блокчейн в медицине

Итак, блокчейн и обычные базы данных служат разным целям. Базы данных — это эффективные, гибкие и быстрые инструменты для управления информацией в централизованных системах. Блокчейн, напротив, обеспечивает беспрецедентную прозрачность, неизменность данных и доверие благодаря децентрализации.

Заменит ли блокчейн привычные базы данных? Скорее всего, нет. Но он открывает новые горизонты для тех сфер, где безопасность, прозрачность и устойчивость к манипуляциям имеют ключевое значение. В стремительно цифровизирующемся мире блокчейн и традиционные базы данных могут существовать параллельно, дополняя друг друга там, где это нужно.

Учусь в Харьковском национальном университете имени В.Н. Каразина на 5 курсе филологического факультета, по специальности «Журналистика». В этом же университете окончила бакалавриат по специальности «Филология» украинского языка и литературы.