Блокчейн: какво ни струва да изградим случай?

Цялата история на човечеството е опит да се разруши старият ред на нещата и да се изгради нов, разбира се, по-добър. (Анонимен автор)

В предишната статия «Какво ни струва да изградим блокчейн?» ние разгледахме технологиите, върху които функционират всички блокчейни. Време е да разберем какви задачи могат да решат съвременните блокчейни. Първо, нека разгледаме анализа на текущото състояние на блокчейна и перспективите за бъдещето. Като технически специалист, мен ме вдъхновява компанията Gartner с многобройните си жизнени цикли на технологиите (Hype Cycles). На графиката е показан цикълът на зрялост на блокчейна в бизнеса към края на 2018 година. Какви заключения можем да направим?

Анализ от Gartner

• От графиката виждаме, че много съвременни индустрии се опитват да приложат блокчейн за решаване на своите производствени задачи, а всяка година се появяват нови индустрии, които започват да изследват блокчейн.
• Въпреки това, досега никоя индустрия не е достигнала нито плато на продуктивността, нито дори склон на просветлението.
• Разбира се, не всички индустрии, които в момента се намират на пътя към върха на очакванията, ще стигнат до плато на продуктивността, но съдейки по мащабното движение, след 5-10 години ще станем свидетели на широкоразпространено използване на редица случаи.
• А къде е Bitcoin, миньорството и въобще криптовалутата, ще попитате вие? Тези технологии носят съществени печалби? Те бяха на графиките на предишни години, но тази година вече напуснаха платото на продуктивността в своите наложени 10 години.

Следващият график показва зрялостта на технологиите за блокчейн:

Какво можем да кажем за този график?

• Повечето от съвременните технологии на блокчейна също се намират на вълната на обсъждане. Но не защото са нови технологии, а защото индустриите изследват тяхната приложимост към своята структура на данните, обема и скоростта на тяхната обработка, търсят възможности как с помощта на технологийте блокчейн могат да увеличат ефективността и да намалят разходите.
• Интересът към миньора на криптовалути, класическия блокчейн и изобщо технологията на разпределен регистър започва да намалява.

Сега да разгледаме за какви случаи индустриите се опитват да приложат блокчейн. Gartner в края на 2018 година проведе проучване и представи резултатите в матрица, където по хоризонтала са изброени случаите, а по вертикала индустриите, а кръговете на пресечените точки показват колко е търсен конкретния случай в дадената индустрия:

Какви изводи можем да направим от тази таблица?

• Повечето проекти използват блокчейн за записване, разпространение и споделяне на данни (Shared Record Keeping и Internal Record Keeping).
• Съществена част от проектите използват блокчейн за проследяване на движението на стойността или смяната на собствениците й (Asset Tracking).
• Идентификацията (Identity Management) е постепенно, но необходима почти във всички индустрии.
• В момента токенизацията (Digital Tokens) не е много търсена и, което е учудващо, същото важи и за смарт-контрактите (Smart Contracts).

Обобщена схема на блокчейн

Когато се рисува блокчейн по отношение на някоя индустрия, схемите принципно са еднакви: има мрежа на блокчейн, в която участниците записват и четат информация чрез Dapp (децентрализирано приложение). Всички разлики са в детайлите, например информацията в блокчейн могат да записват не само хора, но и устройства от платформата IoT (Интернет на нещата). Нека разгледаме обобщената схема на примера с IoT, тъй като това е едно от най-дискутираните приложения на блокчейна. Допълнително ще оборудваме IoT устройствата с SIM карта за предаване на показанията, използвайки мобилната мрежа на оператора, или по-добре eSIM, за да може да се използват произволни мобилни мрежи. Мобилната мрежа ще бъде, разбира се, 5G, тъй като обслужването на IoT устройства е едно от основните приложения на мрежата 5G. Модулите GPS / GLONASS нека проследяват местоположението. За пълноценната работа на смарт-контрактите е необходимо да имаме информация от външни източници, например актуални курсове на акции или валути. За това се използват така наречените блокчейн оракули. Завършващ щрих — модул на изкуствения интелект за анализ на данни. Проучванията сочат, че алгоритмите на AI (Искусствен интелект) ще работят ефективно с данни от блокчейн, тъй като те са пълни, непротиворечиви и ясно отсортирвани по време.

По този начин получихме обобщена схема на блокчейн проектите. Сега можем да пишем всяко заглавие към нея и да я адаптираме за различни индустрии. Например, „Проследяване движението на цистерни за нефтената индустрия“ или „Производство на детайли за автомобилната индустрия“ или „Доставки на фермерско месо в търговски магазини“.

Блокчейн + IoT + 5G + GPS + AI

Преминаваме към конкретни примери.

Анализ на примери

Нека подберем примери за посочените индустрии и да помислим върху които блокчейни могат да бъдат реализирани. Оказва се, че не трябва да търсим нищо, тъй като съществува актуалната „Библиотека на блокчейн примери“ с примери и линкове. В нея са събрани примери за приложението на блокчейна в следните индустрии:

• автомобилна индустрия
• държавен сектор
• допитващ сектор
• здравеопазване
• култура и изкуство
• недвижими имоти
• производство
• търговия на дребно
• земеделие
• телеком
• транспорт
• финансов сектор
• енергийна сфера
• отчет на авторски права

Изводи от анализа на набор от примери

• Разбира се, блокчейн се вписва добре във финансовите технологии, тъй като транзакциите и смяната на собствеността на стойности са основата на финансовата система.
• Блокчейн е логично да се прилага в случаи, където има „вериги на доставки“, например, транспорт на контейнери. Контейнерът представлява стойност, която се предава във владение от една транспортна компания на друга. Или, например, маркировка на хранителни продукти и проследяване на цялата верига на доставка на продуктите от фермата до търговските магазини. В този случай клиентът може да се увери, че продуктът е произведен от конкретен производител при конкретни условия. Сега подобна информация на етикетите може просто да се вярва на думата.
• Актуален случай с идентификация на хора в IAM (Управление на идентичността и достъпа) и съхранение на лични данни. С появата на блокчейна се появи решение, основано на съхранението на лични данни в разпределен регистър, а посредством протокола Zero Knowledge Proof, човек може сам да решава какви данни да предоставя на кого. Например, класическият пример е потвърждението на това, че гражданинът е навършил 18 години. В момента за това се използва паспорт или шофьорска книжка, където се съдържат данни, които нямат отношение към самата проверка, такива като адресна регистрация. Използвайки блокчейн, може да се провери, че лицето е на 18 години, без да се разкрива друга информация.
• В същата плоскост попада и случай с записване на медицински данни на пациенти в блокчейн, за да могат да бъдат предавани между институции, без да се нарушава конфиденциалността. И това е обща черта на много случаи, при които от една страна е необходима идентификация на хората и възможност за свободно разпространение на информация, а от друга страна е необходимо да се защитават (шифроват) лични и частни данни.

Блокчейн и държава

В много страни съществуват държавни програми за развитие на блокчейна. Включително и в Русия има програма за цифрова трансформация на държавата, в която блокчейн (разпределен регистър) се разглежда като едно от направленията на развитие. За държавата е актуално развитието на блокчейн в следните направления:

• Създаване на регистри на имуществени сделки, например с недвижимост;
• Създаване на регистри за записване на актове за гражданско състояние, например за регистрация на раждания, бракове, разводи;
• Записване в блокчейн на резултатите от избори и гласувания.

Блокчейн и телекомуникации

Случаи, реализирани в индустрията на телекомуникациите, ще повлияят на повечето хора. Според TM Forum за операторите на връзки най-актуално е прилагането на блокчейн за решаване на следните задачи:

• Операторите могат да се откажат от посредници (клирингови центрове) при предоставянето на роуминг и да осъществяват плащания директно помежду си.
• Идентификация на хора и IoT устройства.
• Автоматичен отчет на нарушения на условията на обслужване на абонатите (SLA) на базата на смарт договори и изплащане на компенсации.
• Водене на разпределена база данни на откраднати телефони.
• Управление на разпределена база данни за MNP (Преносимост на мобилни номера) и избавяне от посредника под формата на централизирана база.

Анализ на блокчейн

С цел систематизация се опитах да намеря класификация на блокчейн по поколения. Не намерих общоприета, но всички се съгласяват, че първото поколение е Bitcoin, второто Ethereum, а по-нататък всичко зависи от личните предпочитания. Считам, че логичната класификация е следната:

• Първо поколение (Bitcoin): поддържа само функционалността за превод на криптовалута от една сметка на друга.
• Второ поколение включва добавени смарт-контракти (Ethereum) и много валутност (BitShares).
• Трето поколение позволява работа не само с криптовалута, но и с всякакви цифрови активи (assets), реализация на произволна бизнес логика, гъвкаво настройване на алгоритъма за консенсус. Пример за универсален блокчейн е Hyperledger Fabric.

Нека разгледаме представителите на всички поколения от гледна точка на характеристиките, които ще помогнат да разберем какви случаи можем да реализираме на този или онзи блокчейн:

Bitcoin
Ethereum
Bitshares
Hyperledger Fabric
Exonum

Поколение на блокчейна
1
2
2
3
3

Уебсайт
bitcoin.org/en
ethereum.org
bitshares.org
www.hyperledger.org
exonum.com

Производителност в TPS
7
20-30
10,000
1000
10,000

Възможно ли е да се направи частен блокчейн
не
не
да
да
да

Брой възли в мрежата
Над 10 000
Над 10 000
Ефективно 20 – 30 възли
Ефективността се определя от системата Apache Kafka
Ефективността се определя от консенсуса BFT: 10-20 възли

Средна такса за транзакции
0.5$
0.1$
по-малко от в Ethereum
не
не

Поддържани операционни системи за възли
Windows, Linux, MacOS
Windows, Linux, MacOS, Raspberry Pi
Ubuntu, Windows
Windows, Linux, MacOS
Linux, MacOS

Разгръщане на възли
Ръчно
Ръчно, Docker
Ръчно
Docker, docker-compose
Ръчно, Docker

Консенсус
PoW
Pow
DPoS
Система за гласуване, използваща Apache Kafka
BFT

Смарт контракт
Не съществува в общоприетото разбиране
Язык за програмиране Solidity
Предустановени и количеството им е ограничено. Дописване на C++
Язици за програмиране Go, JS
Rust

Язик за програмиране, на който е написан блокчейн
C++
C++
C++
Go
Rust

БД за съхранение на данни на блокчейн
LevelDB
LevelDB
LevelDB
goleveldb — LevelDB в Go
RocksDB

Разработка и поддръжка
Сатоши Накамото & Co
Виталик Бутерин & Co
Дан Лаример & Co
The Linux Foundation, IBM, Oracle
Bitfury Group

Ограничения при реализиране на случаи
Производителност и наличие на такси.
Производителност и наличие на такси. Подходящи за прототипи и PoC.
Наличие на такси и ограничен брой реализирани сценарии на употреба.
Hyperledger Fabric — не ограничава нищо, освен ако не се очакват високи характеристики по производителност.
Exonum ограничава BFT консенсуса и високия праг за влизане, тъй като за реализирането на смарт-контрактите те трябва да бъдат вградени в изходния код.

Заключение

Сега използването на нова технология често се представя като решение на проблем. Затова, за да започнете, трябва да се уверите, че в конкретния случай е нужен точно блокчейн. За целта трябва да отговорите на въпроса нужна ли е цялата изброена функционалност?

• Криптография
• Непроменливост и целостта на историята на данните
• Разпределеност
• Децентрализация
• Токенизация
• Смарт-контракти

Ако не са нужни всички изброени характеристики, то може да е по-ефективно да се прилагат технологии, различни от блокчейна. Ако все пак се реши да се използва блокчейн, трябва да се вземат предвид особеностите на блокчейна, които, поради неговата природа, не могат да бъдат променени:

• Различните блокчейни имат различни технически характеристики и ограничения, затова в зависимост от случая трябва да се избере съответния блокчейн.
• В зависимост от консенсуса производителността на блокчейна се различава многократно. И ако е избран определен блокчейн, вероятно няма да може да бъде "оптимизиран".
• Линейната мащабируемост е обикновено изискване за информационни системи. Блокчейн обаче може да се мащабира по-лошо от линейно.
• Данните, които трябва да бъдат съхранявани, могат да имат структура, която намалява ефективността на използването на блокчейна.
• В частните блокчейни е необходимо да се осигури безопасност, не по-ниска от тази в използваните корпоративни ИТ системи.

Поради тези ограничения, в момента блокчейнът се използва основно в най-простите случаи, в които е необходимо да се елиминират посредниците или да се достигне проверка на автентичността и непроменливостта на данните сред участниците, които не са под единен контрол.

В следващата част ще разгледаме блокчейн в облака и ще видим как всичко работи.

Това е само началото!

Източник: habr.com