Основы технологии блокчейн и криптовалют для менеджеров

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Казанский национальный исследовательский

технологический университет

Ю. В. Храмов

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ 

БЛОКЧЕЙН И КРИПТОВАЛЮТ

ДЛЯ МЕНЕДЖЕРОВ

Учебное пособие

Казань

Издательство КНИТУ

2021

УДК 658.012.4(075)
ББК 65.050я7

Х89

Печатается по решению редакционно-издательского совета 

Казанского национального исследовательского технологического университета

Рецензенты:

канд. физ.-мат наук, доц. И. А. Кузьмина

канд. экон. наук, доц. Г. Р. Юсупова

Х89

Храмов Ю. В. 
Основы технологии блокчейн и криптовалют для менеджеров : учебное 
пособие / Ю. В. Храмов; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. 
технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2021. – 160 с.

ISBN 978-5-7882-3100-6

Изложены основы технологии блокчейн как инструмента создания крипто-

валют и смарт-контрактов, позволяющих более эффективно управлять существующими 
социально-экономическими процессами и создавать новые процессы 
и технологии управления в различных сферах промышленного производства 
и сферы услуг. 

Предназначено для магистрантов направления подготовки 27.04.06 «Органи-

зация и управление наукоемкими производствами». Также может быть полезно 
студентам других направлений, изучающим вопросы цифровой трансформации 
промышленных предприятий и организаций сферы услуг.

Подготовлено на кафедре менеджмента и предпринимательской деятельности.

ISBN 978-5-7882-3100-6
© Храмов Ю. В., 2021
© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2021

УДК 658.012.4(075)
ББК 65.050я7

2

О Г Л А В Л Е Н И Е

Введение ......................................................................................................................... 4 

Глава 1. ТЕХНОЛОГИЯ БЛОКЧЕЙН – ОСНОВА СОЗДАНИЯ 

КРИПТОВАЛЮТ .......................................................................................................... 6 

Глава 2. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ БЛОКЧЕЙН 

И КРИПТОВАЛЮТ .................................................................................................... 26 

Глава 3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ 

ТЕХНОЛОГИИ БЛОКЧЕЙН И КРИПТОВАЛЮТ ................................................. 42 

Глава 4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С СИСТЕМОЙ БИТКОИН ................................... 57 

Глава 5. СТРАТЕГИИ РАЗРУШЕНИЯ БЛОКЧЕЙН И КРИПТОВАЛЮТ .......... 80 

Глава 6. ETHEREUM КАК ПЛАТФОРМА СМАРТ-КОНТРАКТОВ ................. 105 

Глава 7. КОРПОРАТИВНЫЕ БЛОКЧЕЙН-ПЛАТФОРМЫ ................................ 117 

Глава 8. ОБЩИЕ ПОДХОДЫ И ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ 

ТЕХНОЛОГИИ БЛОКЧЕЙН В ПРОМЫШЛЕННОСТИ И СФЕРЕ УСЛУГ ..... 132 

Контрольные вопросы .............................................................................................. 158 

Литература ................................................................................................................. 159 

3

В В Е Д Е Н И Е

Многие из нас уже слышали о криптовалютах, и, возможно, не-

которые уже осуществляли какие-то транзакции с ними. И, несомненно,
слышали о технологии блокчейн – новой технологии, которая может 
произвести революцию во взаимодействии между человеком, бизнесом 
и миром! Однако, возможно, остаются вопросы: Что это за технология? 
Как это работает? Как это повлияет на нас?

Слово «блокчейн» можно сравнить со словом «интернет» 

в начале 90-х годов. В то время интернет казался чем-то неуловимым, 
как что-то, что не могло повлиять на нашу повседневную жизнь. Однако 
сейчас, спустя более 20 лет, мы видим, как интернет изменил бизнес, 
торговлю, коммуникации, даже музыку и видео, какое влияние он 
оказал на нас. Сейчас все мы носим интернет в кармане. Можем переводить 
деньги одним нажатием кнопки, узнавать погоду, проложить 
маршрут и даже заказать доставку еды до дверей.

Следующая технология, которая окажет такое же влияние, – это 

не те модные словечки, которые мы слышим постоянно – «большие данные», «
искусственный интеллект» и «социальные сети». Это – блокчейн.

В этой книге мы обсудим огромные перспективы, которые блок-

чейн дает каждому бизнесу, каждому обществу и всем людям. И начнем 
с примера, знакомого для многих из нас. Когда вы прикрепляете к электронному 
письму файл, документ Word, лист Excel, PDF-файл, вы не 
отправляете оригинал. Фактически вы отправляете получателю копию, 
и это отличный способ перемещать информацию. Но это не так уж 
и здорово, когда речь идет о деньгах, акциях и облигациях, музыке, бонусных 
баллах, интеллектуальной собственности, билетах на игру или 
концерт. Тогда отправка копии – очень плохая идея.

К примеру, если я пришлю вам билеты на концерт, важно, чтобы 

это была не копия. Теперь вы владеете исходным активом, а я больше не 
могу использовать или продавать эти билеты. Точно так же, если я пришлю 
вам 100 рублей, важно, чтобы я уже не владел этими 100 рублями 
или не имел возможности отправить их кому-либо еще. Оба этих примера 
иллюстрируют проблему двойных расходов, которую можно устранить 
с помощью блокчейн. Это позволяет в наше захватывающее историческое 
время все виды активов, от билетов до денег и музыки, хранить, перемещать, 
обменивать и совершать с ними сделки без посредников. Люди 

повсюду могут совершать одноранговые транзакции и доверять друг 
другу, используя совместную работу и криптографию.

Развитие технологии блокчейн и криптовалют началось с того, 

что Сатоши Накамото, истинная личность которого до сих пор неизвестна, 
в 2008 г. выпустил технический документ, в котором представил 
чисто одноранговую версию электронных денег, известную как 
биткоин. Именно тогда дебютировала технология блокчейн. Многие 
считают, что биткоин и блокчейн – это одно и то же. Однако это не так. 
Биткоин – это только одна криптовалюта из набора альтернативных 
криптовалют, которые используют  технологию блокчейн, т. е. хотя 
биткоин и важен, но он является лишь одним из вариантов использования 
блокчейн.

Блокчейн позволяет людям обмениваться активами и выполнять 

транзакции без участия третьей стороны. Представьте себе мир, в котором 
вам не нужны посредники, хотя традиционно нам требовалось 
наличие центрального органа власти, который управляет, фиксирует 
принятые решения, контролирует их выполнение и т. д. Блокчейн способен 
заменить центральный орган власти, но каким образом? Рассмотрим 
на примере денежной транзакции. Вся информация о транзакциях 
заносится в блоки, которые связаны между собой. Связь осуществляется 
посредством встраивания предыдущего блока информации о транзакциях 
в текущий блок информации. Эта связь называется цепочкой, 
отсюда и название «цепочка блоков». Чтобы скомпрометировать или 
взломать сеть блокчейнов, кто-то должен получить контроль над большинством 
компьютеров в этой сети. Это сделать крайне сложно. А поскольку 
нет центрального органа управления, то больше нет единой 
точки отказа, и это то, что делает блокчейн бесконечно более безопасным, 
чем то, что мы имеем на сегодня. 

Однако блокчейн предназначен не только для активов. Это рас-

пространяется на контракты. Это так называемые смарт-контракты. 
Смарт-контракт самовыполняется и обеспечивает соблюдение, управление 
и выполнение соглашений между людьми. Примеры смарт-контрактов 
включают страховые полисы, контент, защищенный авторским 
правом, условное депонирование и кредитование, завещания и трасты. 
Смарт-контракты революционизируют то, как мы ведем бизнес.

У блокчейн очень много возможностей, причем не только извест-

ных, но и тех, о которых мы еще не догадываемся.

Г л а в а 1 . Т Е Х Н О Л О Г И Я  Б Л О К Ч Е Й Н  – О С Н О В А  

С О З Д А Н И Я  К Р И П Т О В А Л Ю Т

Большинство людей не могут ответить на вопрос: «Что такое

криптовалюта и как ее можно использовать?», поскольку есть много 
разных способов ответить на этот вопрос. Самой известной криптова-
лютой является биткоин, который мы и рассмотрим в данной главе.

Во-первых, биткоин считается первой и наиболее широко ис-

пользуемой криптовалютой. Во-вторых, криптовалюта, и в частности
биткоин, – это полностью цифровая децентрализованная валюта, построенная 
с использованием принципов информатики, криптографии 
и экономики. Термин «биткоин» относится к протоколу, регулирующему 
эту валюту, к сообществу, сети и программному обеспечению.
Пользователь биткоинов скажет, что у них есть определенное количество 
биткоинов, аналогично тому, как мы говорим, что у нас есть 
определенное количество долларов, когда речь идет о долларах США.
В-третьих, существование биткоина обязано появлению и развитию 
технологии блокчейн, которая является базовой, основной структурой 
данных криптовалюты (структура данных – это виртуальный формат 
для организации, извлечения и хранения информации), которая хранит 
постоянную историю всех транзакций, которые когда-либо происходили 
в истории биткоинов и других криптовалют. По сути, технология 
блокчейн – это «бухгалтерская книга», предназначенная только для добавления 
информации, что означает, что любая информация, добавленная 
в бухгалтерскую книгу, не может быть удалена.

Но самое главное, биткоин – это культурная революция. Осно-

ванный на идеалах шифропанков (Cypherpunk; шифропанки – группа 
людей, выступающих за защиту конфиденциальности с помощью криптографии) 
и либертарианцев (сторонники различных политических философий 
и движений, основные взгляды которых связаны со стремлением 
к политической свободе, свободе выбора) биткоин представляет 
собой сдвиг развития информационных технологий в сторону конфиденциальности 
и децентрализации.

Правительства, корпорации или крупные организации являются 

точками централизации, которые аккумулируют огромную власть над 
обществом, собирая невообразимые объемы информации от миллионов 
пользователей. И шифропанки были одними из первых, кто обеспокоился 
тем, что эти точки централизации лишают народ свободы.

Одной из важнейших точек централизации современного обще-

ства является финансовая система, в которой банки управляют экономикой 
целых стран. Несколько разных компаний и исследователей пытались 
создать децентрализованную или анонимную валюту, но все они 
потерпели неудачу.

Биткоин был первой технологией, которая преуспела в качестве 

криптовалюты. Технический документ о биткоинах, который представлял 
собой 9-страничное краткое предложение по структуре и функциям 
одноранговой (децентрализованной; пиринговой; P2P-network, рис 1.1) 
электронной валюты, был опубликован в октябре 2008 г. Сатоши Нака-
мото. Он создал первую в истории децентрализованную, псевдонимную 
и не требующую наличия доверия систему для транзакций. Кто такой 
Сатоши Накамото, никто не знает до сих пор, по-видимому, это 
псевдоним человека или группы людей. Однако важно то, что этот технический 
документ предусматривал валюту, в которой пользователи не 
полагаются на финансовых посредников и не доверяют кому-либо при 
совершении транзакций друг с другом. Доверие определяется математическим 
алгоритмом.

Рис. 1.1. Архитектура сетей (Server-based – архитектура 

клиент-сервера состоит из клиентов и серверов; 

P2P-network – одноранговые (P2P) вычисления, 

или сеть – это распределенная архитектура приложений, которая 

разделяет задачи или рабочие нагрузки между одноранговыми 

узлами. Одноранговые узлы являются равноправными участниками 

приложения)

В биткоин пользователям не нужно использовать свою реальную 

личность, вместо этого они представлены адресами – последовательностями 
случайных букв и цифр. Биткоин выводит контроль финансовых 

операций из рук третьих лиц и дает пользователям свободу совершать 
транзакции, защищая при этом их конфиденциальность.

Сеть биткоин – это группа пользователей, которые общаются 

друг с другом в рамках протокола биткоин. Сеть биткоин создала открытую, 
доступную криптовалюту, не подлежащую цензуре или централизации. 
Эта сеть служит заменой центральному банку и для правильного 
функционирования должна иметь определенные свойства. Но 
какие при этом могут возникнуть проблемы? Это проблемы непосредственно 
вытекают из природы биткоин и связаны с попытками создания 
открытой и доступной криптовалюты, не подлежащей цензуре или централизации: 
нет центральных сторон, которые запрашивали бы информацию 
об учетных записях пользователей, и нет центральных сторон, 
которые могли бы выгнать, наказать, подвергнуть цензуре злонамеренных 
пользователей. Децентрализованные сети обычно страдают от этих 
проблем, что приводит к несогласованности между сторонами и появлению 
вредоносных сообщений, заражающим сеть.

Самая популярная атака на децентрализованные системы из-

вестна как атака двойной траты, атака, при которой некоторая ценность 
используется больше, чем она стоит. В реальной жизни предотвратить 
двойные траты легко: долларовые купюры нельзя копировать. Однако 
в цифровых валютах должна быть уверенность в том, что виртуальные 
токены (цифровой аналог какого-либо актива, представляющего определенную 
ценность для владельца актива) не были обещаны более чем 
одному человеку.

Биткоин как пример реализации децентрализованной технологии 

блокчейн пытается решить очень специфическую проблему в сфере 
распределенных систем: когда любой «узел» или компьютер в сети может 
приходить и уходить из сети, когда ему заблагорассудится, или вести 
себя как угодно. При полном отказе от централизации есть огромные 
возможности для сбоев в работе сети, поэтому было так много 
предшественников биткоина, которые потерпели неудачу. Итак, как 
биткоин решает эти проблемы? Биткоин решает эту проблему двумя 
способами. 

Во-первых, используя технологию блокчейн и протокол консен-

суса Proof-of-Work, которые предложил Сатоши Накамото. Благодаря 
этому любой, у кого есть доступ к интернету и компьютеру, может присоединиться 
к сети биткоин. В сети биткоин нет банков или каких-либо 
эквивалентов Федеральной резервной системы. Вместо этого каждый 
может проверять историю транзакций самостоятельно. И даже создание 

денег решается не центральным органом, а в процессе их добычи, так 
называемого майнинга криптовалюты, одного из способов поддержания 
работы криптовалютной сети, основанной на постоянном проведении 
трудоемких вычислений. Для этого используется протокол консенсуса 
Proof-of-Work (дословный перевод – «доказательство работы»). 
Эта технология возникла в 1993 г. еще до создания первой криптова-
люты.  Для получения доступа к серверу необходимо выполнить клиентом 
дополнительно достаточно длительную работу (нахождение решения 
задачи), что занимало определенное время и ресурсы, результат 
которой легко и быстро проверяется на стороне сервера.

Биткоин стремится избавиться от банка как центрального органа

управления финансовыми потоками. Чтобы понять, как он это делает, 
сначала нужно понять, какой цели служит банк и какие функции он 
предоставляет пользователям, а затем провести определенные параллели 
с биткоином. Первое, что для нас делают банки, – это ведение счетов.
Банки подтверждают, что мы являемся законным владельцем банковского 
счета и что только мы можем тратить деньги или средства. Каждую 
транзакцию, которую мы проводим, можно соотнести с нашей личностью. 
Кроме того, банки переводят и получают деньги от нашего имени, 
мы отправляем деньги друг другу через банки. Мы рассчитываем на то, 
что банки честно регистрируют остатки денежных средств на наших счетах. 
Таким образом, нам не нужно отправлять деньги через конверты родственникам – 
мы позволяем этим центральным учреждениям безопасно 
и надежно переводить деньги в соответствии с нашим желанием.

Чтобы отслеживать всю эту информацию, мы полагаемся на банки, 

которые отслеживают остатки на наших счетах. Банки обновляют остатки 
на наших счетах всякий раз, когда мы совершаем новую операцию. Они 
также позволяют нам просматривать нашу банковскую историю.

Таким образом банк осуществляет следующие операции:
– управляет учетной записью и идентификацией, просит нас

предоставить документы, удостоверяющие личность, до начала каких-
либо действий;

– связывает личную информацию с банковским счетом и под-

тверждает право собственности;

– осуществляет обслуживание, переводит деньги,
выкупает

и продает иностранную валюту и т. п.;

– управляет записями, обновляет и отслеживает баланс счета;
– опирается на доверие и нуждается в доверии, предоставляет

услуги профессионалов в соответствии с полученной лицензией.

Если вы доверяете государству, то можете доверять и банку. Но 

если вы не доверяете банковской системе, то вы начнете искать альтернативы. 
И здесь на помощь приходит биткоин.

Итак, давайте посмотрим, как биткоин может выполнять функ-

ции банка. В биткоин управление идентификацией и аккаунтом полностью 
автономно. Каждый пользователь биткоин создает свой идентификатор 
личности, вместо того чтобы просить банк создать ее. Кто 
угодно может создать биткоин-личность самостоятельно. Эта личность 
не связана с реальной личностью, что обеспечивает высокую степень 
конфиденциальности.

Кроме того, транзакции также являются одноранговыми: вместо 

того чтобы разговаривать с банком, который будет разговаривать с другим 
банком, который в конечном итоге поговорит с получателем денег, 
мы можем совершать транзакции напрямую с нашими партнерами 
и при этом будем уверены, что транзакции подтверждены остальной частью 
сети. Таким образом, в биткоинах пользователи могут отправлять 
средства друг другу, зная, что их транзакции будут подтверждены всей 
сетью без присутствия третьей стороны, которой можно доверять.

Для хранения всей этой информации каждый пользователь бит-

коина получает свою индивидуальную копию «бухгалтерской книги», 
в которой отражены все проведенные транзакции. Этот децентрализованный 
подход к ведению записей обеспечивает целостность данных, 
несмотря на наличие неисправных узлов, которые могут неверно записывать 
информацию. Децентрализованный характер биткоина также 
предотвращает риск возникновения единой точки отказа. В случае 
взлома конкретного узла в системе биткоина, поскольку каждый является 
хранителем записей, остальная часть сети может обеспечить целостность 
записи транзакций и продолжить работу.

Но, наконец, биткоин все еще нуждается в наличии доверия между 

сторонами, но, вместо того чтобы доверять людям, мы верим математике 
и логике. Мы верим, что протокол биткоин верен и нам не нужно чувство 
доверия к контрагенту, что дает нам чувство уверенности в правильности 
проверки транзакций, показанных в публично проверяемой «бухгалтерской 
книге». Все это вместе делает биткоин технологической революцией, 
положившей начало движению криптовалюты.

Таким образом биткоин как финансовая система:
– предоставляет пользователям автономно созданные и управля-

емые удостоверения на право входа в систему;

– отправляет средства между пирами (доступными узлами децен-

трализованной пиринговой сети, Р2Р) напрямую;

– обновляет каждый узел, который ведет свой реестр, благодаря 

технологии блокчейн;

– предоставляет надежный протокол, который побуждает участ-

ников сети вести себя честно.

Рассмотрим каждую из этих четырех концепций и посмотрим, 

как они вписываются в архитектуру биткоина: управление учетными 
записями и идентификационными данными, денежные переводы как 
услуга, управление записями и доверие.

Начнем с рассмотрения одной из самых фундаментальных идей 

биткоина – идентичности. Ранее мы видели, что банкам необходимо отслеживать 
счета и личности своих клиентов. Но как это сделать в бит-
коин, когда банк или центральный орган не отслеживают, кто есть кто 
и кто чем владеет? Чтобы понять, зачем нам вообще нужна идентичность 
в биткоин, сначала разберемся, зачем нам вообще нужна идентичность 
в контексте валют.

Что касается валют, мы должны гарантировать, что все пользова-

тели могут аутентифицировать себя с помощью какого-либо метода 
идентификации и что все методы идентификации имеют целостность.
Аутентификация необходима, чтобы никто другой не действовал от вашего 
имени. Требовать, получать и тратить деньги от вашего имени –
это то, что можете делать только вы. Как и банк, связав себя со своими 
средствами через аутентификацию, вы можете получать деньги от других 
и тратить свои собственные. Только у вас есть доступ к вашим собственным 
деньгам, поскольку другие не имеют доступа к вашим деньгам. 
Без процесса аутентификации кто-либо может потратить ваши
деньги, что, очевидно, нежелательно.

Например, если кто-то пытается вывести ваши средства из банка, 

вам может потребоваться запись об этом, в том числе и запись о личности 
того, кто пытался забрать ваши средства, чтобы избавиться от его 
злонамеренной активности в будущем, запретив или отказавшись взаимодействовать 
с этой личностью.

Целостность – другая половина идентичности – означает, что все 

наши методы аутентификации не могут быть воспроизведены кем-либо 
еще. Мы можем понять целостность процесса подписания чека: после 
того как вы подписываете чек или транзакцию, никто не сможет перехватить 
и/или манипулировать им. Это гарантирует, что никто, кроме 
вас, подписывающего лица, не сможет использовать вашу подпись.