Что такое метаданные в блокчейне и как они используются?

Дополнительные данные или информация, которые могут быть добавлены к криптотранзакции в блокчейне, называются метаданными в транзакциях блокчейна.

Основной функцией блокчейна является документирование и аутентификация передачи цифровых активов, включая такие криптовалюты, как эфир (ETH) или биткойн (BTC), а метаданные позволяют пользователям добавлять дополнительную информацию или контекст к своим транзакциям.

По сути, метаданные — это данные о данных. В контексте транзакций блокчейна они включают информацию, которая не связана напрямую с передачей криптовалюты, но может обеспечить дополнительную функциональность транзакции.

В транзакциях блокчейна есть два основных типа метаданных: метаданные блокчейна и метаданные вне сети.

В первом случае метаданные немедленно сохраняются в блокчейне и являются частью хранящихся там данных транзакции. Любой, у кого есть доступ к блокчейну, может это увидеть. В метаданных блокчейна можно найти такую информацию, как метки транзакций, примечания или ссылки на внешние контракты или документы.

Во втором случае метаданные упоминаются в транзакции, но не сохраняются непосредственно в блокчейне. Это, например, ссылки на другой контент, такой как файлы, документы или веб-URL-адреса, которые предоставляют дополнительную информацию о транзакции. Метаданные вне сети — это инструмент, который пользователи могут использовать для уменьшения беспорядка в блокчейне.

Метаданные внутри блокчейна, такие как сведения о транзакциях, код смарт-контракта и свойства токена, являются неотъемлемой частью структуры данных блокчейна, они постоянно хранятся и реплицируются по узлам сети.

Метаданные вне сети хранятся снаружи с использованием криптографических ссылок, что повышает эффективность и гибкость блокчейна.

Структура данных блокчейна изначально содержит внутренние метаданные. Эта информация постоянно сохраняется и реплицируется во всех узлах сети и является компонентом реестра блокчейна. Большая часть метаданных в блокчейне хранится в рамках реальных транзакций. В блокчейне каждая транзакция имеет полезную нагрузку с соответствующими метаданными. Например, отправитель, получатель, сумма и дата транзакции записываются как метаданные в цепочке при отправке криптовалюты между адресами.

Что касается смарт-контрактов, то код контракта и сопутствующие данные хранятся как метаданные в блокчейне. Сюда входят функции, переменные состояния и связанные данные контракта. Каждый блок имеет заголовки, содержащие определенные метаданные, которые легко доступны для проверки, например, временные метки блоков, номера блоков и идентификаторы транзакций. Метаданные, касающиеся свойств токена (например, имени токена, символа, ресурса), часто хранятся в блокчейне для таких токенов, как ERC-721 и ERC-20 Ethereum.

Метаданные вне сети хранятся не в блокчейне, а в самых разных местах, включая решения для автономного масштабирования, такие как Lightning Network, децентрализованные системы хранения, такие как Межпланетная файловая система (IPFS), и внешние базы данных. Блокчейн использует криптографические хеши или указатели для обращения к метаданным вне сети, что освобождает место в блокчейне для хранения более или менее важных данных, уменьшает перегрузку и обеспечивает гибкость приложениям, которым нужна частная или динамическая информация.

Метаданные в блокчейне включают временные метки, детали транзакций, данные смарт-контрактов, цифровые подписи, плату за газ, ссылки IPFS, информацию оракулов и метаданные невзаимозаменяемых токенов (NFT), что обеспечивает разнообразные функциональные возможности и хранение информации в сети блокчейна.

Временные метки

Каждый блок блокчейна содержит временную метку, показывающую момент добавления блока в цепочку. Время транзакции записывается с помощью этих метаданных.

Детали транзакции

Адреса отправителя и получателя, суммы транзакций и отдельные идентификаторы транзакций — это лишь несколько примеров метаданных, которые могут быть включены в каждую транзакцию в блокчейне.

Данные смарт-контракта

Параметры и входные данные, необходимые для работы контракта, могут быть включены в метаданные, когда смарт-контракты выполняются на блокчейне.

Цифровые подписи

Чтобы подтвердить легитимность транзакций и продемонстрировать право собственности, метаданные содержат цифровые подписи.

Плата за газ

В блокчейнах, таких как Ethereum, метаданные могут включать подробную информацию о комиссиях за газ, связанных с обработкой транзакций. Эта информация нужна майнерам и валидаторам для определения приоритетов транзакций.

Ссылки на межпланетную файловую систему (IPFS)

В метаданных блокчейна можно найти ссылки на IPFS, децентрализованную систему хранения файлов. Пользователи могут получить доступ к данным в блокчейне, получив ссылку, обычно в форме хеша, на файл IPFS по мере необходимости. С помощью этого метода можно хранить большие файлы, включая изображения, видео или документы, связанные с активами в цепочке, такими как NFT.

Оракулы

Оракулы — это внешние сервисы, которые предоставляют смарт-контрактам доступ к реальным данным . Информация этих оракулов может быть включена в метаданные блокчейна, чтобы активировать действия смарт-контракта.

Метаданные невзаимозаменяемых токенов

NFT часто содержат метаданные, такие как информация о создателях, описания и другие сведения о цифровых или физических активах, которые они представляют.

Если пользователь хочет добавить метаданные в транзакцию блокчейна, он может сделать это через смарт-контракт, который представляет собой самоисполняющийся контракт с заранее определенными условиями, закодированными в нем.

Давайте разберемся в этом процессе на примере Ethereum, который известен своей способностью включать метаданные в транзакции посредством смарт-контрактов.

Создание смарт-контракта

Смарт-контракт должен быть создан до добавления метаданных. В этот контракт включаются инструкции о том, где и как будут храниться метаданные. Они могут храниться в переменной, которая определяется, как правило, в виде строки. Вот упрощенный пример, написанный на Solidity:

В приведенном выше примере смарт-контракт MyContract имеет общедоступную переменную метаданных и функцию setMetadata, которая позволяет обновлять метаданные.

Взаимодействие со смарт-контрактом

Человек должен связаться со смарт-контрактом, отправив транзакцию для добавления метаданных в транзакцию блокчейна. Это можно сделать с помощью таких библиотек, как web3.js или ethers.js, или с помощью приложений-кошельков Ethereum.

Проверка метаданных

Взаимодействуя со смарт-контрактом и считывая переменную метаданных, любой может проверить метаданные после того, как транзакция будет подтверждена и добавлена в блокчейн. Однако важно помнить, что при добавлении метаданных в транзакцию блокчейна следует учитывать такие факторы, как стоимость газа, безопасность и конфиденциальность.

Метаданные блокчейна находят применение в широком спектре отраслей, включая управление цепочками поставок, цифровую идентификацию, смарт-контракты, NFT и здравоохранение.

Управление цепочками поставок

Предприятия могут улучшить отслеживаемость и прозрачность, поместив метаданные о производстве, транспортировке и качестве продукции в блокчейн. Например, производитель продуктов питания может отслеживать информацию о происхождении материалов, их прохождении через цепочку поставок и проверках качества.

Эта информация необходима для решения таких проблем, как мошенничество или отзыв продукции, а также для обеспечения соблюдения нормативных требований и подтверждения подлинности. Кроме того, клиенты могут использовать эти метаданные для принятия обоснованных решений относительно приобретаемых товаров.

Цифровая идентификация и аутентификация

Метаданные блокчейна можно использовать для безопасного управления и сохранения учетных данных и личных данных. Люди несут ответственность за свои данные и могут разрешать или запрещать доступ к ним. Предприятия, правительства и образовательные учреждения могут использовать эту технологию для повышения безопасности услуг и ускорения процедур проверки личности.

Смарт-контракты

Еще одна область, в которой метаданные блокчейна имеют важное значение, — это смарт-контракты. Они используют метаданные, чтобы решить, когда и как выполнить определенное условие. Например, страховой смарт-контракт может использовать метеорологические данные в качестве метаданных для немедленного инициирования выплат держателям полисов, пострадавшим от неблагоприятных погодных условий.

В финансовой отрасли кредитные соглашения могут устанавливать право на получение кредита и процентные ставки на основе кредитных рейтингов и истории транзакций, которые сохраняются в виде метаданных, что позволяет проводить более автоматизированные и эффективные процедуры кредитования.

Невзаимозаменяемые токены и цифровые активы

NFT и цифровые активы часто используют информацию блокчейна для придания смысла и ценности цифровым предметам коллекционирования, произведениям искусства и активам. Информация об создателе, истории владения и характеристиках цифрового объекта являются примерами метаданных. Отслеживание происхождения, аутентификация произведений искусства и создание децентрализованных приложений (DApps), основанных на NFT, могут значительно выиграть от этих знаний.

Медицинские записи и безопасность данных

Сектор здравоохранения использует метаданные блокчейна для безопасного управления записями пациентов и гарантии целостности данных. Медицинские истории, формы согласия пациентов и журналы доступа к данным могут храниться в метаданных, что повышает безопасность и конфиденциальность медицинской информации. Кроме того, это облегчает связь между различными системами здравоохранения и позволяет службам экстренной помощи быстрее получать жизненно важную медицинскую информацию.

Для устойчивого развития технологий и их широкого внедрения важно преодолеть такие проблемы с метаданными блокчейна, как проблемы масштабируемости, проблемы безопасности данных и надежности оракулов.

Обеспокоенность по поводу масштабируемости и затрат на хранение важна, поскольку по мере увеличения размеров сетей блокчейнов они могут стать менее эффективными и требовать больше ресурсов. Большие объемы хранения данных в блокчейне могут вызвать нагрузку на сетевую архитектуру и повысить риск централизации.

Другая проблема — безопасность и конфиденциальность данных, особенно при работе с личными или конфиденциальными данными. Прозрачность блокчейна может противоречить правилам конфиденциальности, поэтому реализация и проектирование должны осуществляться тщательно. Кроме того, на надежность приложений блокчейна и смарт-контрактов может повлиять вредоносный или ошибочный ввод данных, когда получение внешних данных зависит от оракулов.

Решение этих проблем требует диверсифицированной стратегии. Разработчики могут изучить решения уровня 2 и методы сегментирования, чтобы выгрузить определенные данные из основного блокчейна и избежать проблем с масштабируемостью.

Шифрование и разрешенные блокчейны можно использовать для повышения безопасности и конфиденциальности данных. Надежность оракулов можно обеспечить за счет использования нескольких источников данных для механизмов проверки и репутации.