Блокчейн: какво ни струва да изградим кейс?

Цялата история на човечеството е опит да се разрушат старите порядки и да се изградят нови, разбира се, по-добри. (Анонимен автор)

В предишната статия «Какво ни струва да построим блокчейн?» Разбрахме технологиите, на които работят всички блокчейни. Време е да разберем какви задачи могат да решат съвременните блокчейни. За начало, нека погледнем анализите на текущото състояние на блокчейна и перспективите за бъдещето. Като технически специалист, ме впечатлява компанията Gartner с многобройните й цикли на зрялост на технологиите (Hype Cycles). На графиката е показан цикълът на зрялост на блокчейна в бизнеса към края на 2018 година. Какви изводи можем да направим?

Анализ от Gartner

• От графика е видно, че много съвременни индустрии се опитват да приложат блокчейн за решаване на своите производствени задачи, и всяка година се появяват нови индустрии, които започват да изследват блокчейн.
• В същото време, все още нито една индустрия не е достигнала нито плато на производителност, нито дори склон на просветление.
• Разбира се, не всички индустрии, които сега са на път към пика на очакванията, ще достигнат платото на производителност, но поради масовостта на движението, след 5-10 години ще станем свидетели на широко използване на редица случаи.
• А къде е Bitcoin, майнингът и изобщо криптовалутата, ще попитате? Тези технологии могат да носят значителна печалба? Те бяха на графиките от предишните години, но тази година вече напуснаха платото на производителност в своите предвидени 10 години.

Следващата графика показва зрялостта на технологиите на блокчейн:

Какво можем да кажем за тази графика?

• Повечето съвременни технологии на блокчейн също са на вълната на обсъждане. Но не защото това са нови технологии, а защото индустриите ги изследват за приложимост към своята структура от данни, обем и скорост на обработка, търсят възможности как чрез технологиите на блокчейн да се повиши ефективността и да се намалят разходите.
• Интересът към майнинг на криптовалути, класическия блокчейн и изобщо към технологията на разпределен регистър започва да намалява.

Сега да видим за кои случаи индустриите се опитват да приложат блокчейн. Gartner в края на 2018 г. проведе проучване и представи резултатите под формата на матрица, където по хоризонтала са изброени случаите, по вертикала индустриите, а кръговете на пресечните точки показват колко търсен е конкретният случай в дадената индустрия:

Какви изводи можем да направим от тази таблица?

• Повечето проекти използват блокчейн за записване, разпространение и съвместно ползване на данни (Shared Record Keeping и Internal Record Keeping).
• Съществена част от проектите използват блокчейн за проследяване на движението на стойност или смяната на нейни собственици (Asset Tracking).
• Идентификацията (Identity Management) е необходима почти във всички индустрии, но постепенно.
• В момента токенизацията (Digital Tokens) не е много търсена и, какво е изненадващо, същото може да се каже и за смарт-договорите (Smart Contracts).

Обобщена схема на блокчейн

Когато рисуват блокчейн по отношение на дадена индустрия, всички схеми принципно са едни и същи: има блокчейн мрежа, в която участниците записват и четат информация с помощта на Dapp (декцентрализирано приложение). Всички различия 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-обсъжданите приложения на блокчейна. Допълнително ще снабдим IoT устройствата с SIM карта за предаване на показания, 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 5G мрежата. GPS/GLONASS модулите да проследяват местоположението. За пълноценно функциониране на смарт-договорите е необходимо да имате информация от външни източници, например, актуални курсове на акции или валути. За това се използват т.н. блокчейн-оракли. Завършващият щрих е модулът за изкуствен интелект за анализ на данни. Изследванията показват, че алгоритмите на AI (Изкуствен Интелект) ще работят ефективно с данни от блокчейна, тъй като те са пълни, непротиворечиви и ясно организирани по времеви ред.

По този начин получихме обобщена схема на блокчейн проектите. Сега можем да напишем всякакви заглавия и да превърнем схемата в подходяща за различни индустрии. Например, 'Проследяване на движението на цистерни за нефтената индустрия' или 'Производство на детайли за автомобилната индустрия' или 'Доставки на фермерско месо в търговски вериги'.

Блокчейн + IoT + 5G + GPS + AI

Преминаваме към конкретни случаи.

Анализ на случаите

Нека подберем случаи за изброените индустрии и да помислим на кои блокчейни могат да се реализират. Оказва се, че нищо необходими да търсим, тъй като съществува актуална 'Библиотека на случаите на блокчейн' с примери и линкове. Тук са събрани случаи по прилагането на блокчейн в следните индустрии:

• автомобилна индустрия
• държавен сектор
• добываща индустрия
• здравеопазване
• култура и изкуство
• недвижимост
• производство
• търговия на дребно
• селско стопанство
• телеком
• транспорт
• финансов сектор
• енергийна сфера
• регистър на авторски права

Изводи от анализа на набора от случаи

• Разбира се, блокчейн се вписва добре в финтеха, тъй като транзакциите и прехвърлянето на собствеността на ценности са основата на финансовата система.
• Блокчейн логично се прилага в случаи, където има 'вериги на доставки', например, транспортиране на контейнери. Контейнерът представлява ценност, която се прехвърля от една транспортна компания на друга. Или например, маркировка на хранителни продукти и проследяване на цялата верига на доставки на продукти от фермерското стопанство до търговските вериги. В този случай купувачът може да се увери, че продуктът е произведен от конкретен производител при конкретни условия. В момента подобна информация на етикетите може само да се вярва на думи.
• Актуален кейс с идентификация на хора IAM (Управление идентичността и достъпа) и съхранение на лични данни. С появата на блокчейн се появи начин за решение, основаващ се на съхранение на лични данни в разпределен регистър, а с помощта на протокола Zero Knowledge Proof човек може да решава сам какви данни на кого да предоставя. Например, класическият пример е потвърждаването на това, че гражданинът е навършил 18 години. В момента за това се използват паспорт или шофьорска книжка, където се съдържат данни, които нямат отношение към самата проверка, като адресна регистрация. Използвайки блокчейн, ще може да се провери, че човекът е на 18 години, без да се разкрива останалата информация.
• В тази същата плоскост попада и кейсът с записването в блокчейн на медицински данни за пациенти, за да може да се предават между институции, без да се нарушава конфиденциалността. И това е обща черта на много кейсове, където от една страна е необходима идентификация на хората и възможност за безпрепятствено разпространение на информация, а от друга страна е наложително да се защитават (шифроват) лични и приватни данни.

Блокчейн и държавата

В много държави съществуват държавни програми за развитие на блокчейн. 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 имотни сделки, например с недвижими имоти;
• Създаване на регистри за вписване на актове за гражданско състояние, например за регистрация на раждания, бракове, развода;
• Записване в блокчейн на резултатите от избори и гласувания.

Блокчейн и Телеком

Кейсовете, реализирани в Телеком индустрията, ще влияят на повечето хора. Според TM Forum за операторите на комуникации, най-актуално е прилагането на блокчейн за решаване на следните задачи:

• Операторите могат да се освободят от посредниците (клирингови центрове) в предоставянето на роуминг и да извършват плащания директно помежду си.
• Идентификация на хора и IoT устройства.
• Автоматично преброяване на нарушения на условията за обслужване на абонати (SLA) на база смарт контракт и изплащане на компенсации.
• Поддържане на разпределена база данни на откраднати телефони.
• Управление распределената база данни за MNP (Мобилна преносимост на номера) и елиминиране на посредника под формата на централизирана база.

Анализ на блокчейните

С целите на систематизация, се опитах да намеря класификация на блокчейните по поколения. Че няма общоприета такава не намерих, но всички се съгласяват, че първото поколение е Bitcoin, второто Ethereum, а нататък всичко зависи от личните предпочитания. Мисля, че логичната класификация е следната:

• Първо поколение (Bitcoin): поддържа само функционалността за прехвърляне на криптовалута от една сметка на друга.
• Второто поколение добавя смарт договори (Ethereum) и мултивалутност (BitShares).
• Третото поколение позволява работа не само с криптовалути, но и с всякакви цифрови активи (assets), реализиране на произволна бизнес логика и гъвкава настройка на алгоритъма за консенсус. Пример за универсален блокчейн — Hyperledger Fabric.

И да разгледаме представителите на всички поколения, от гледна точка на характеристиките, които ще помогнат да разберем какви казуси могат да се реализират на този или онзи блокчейн:

Bitcoin
Эфир
Bitshares
Hyperledger Fabric
Exonum

Поколение на блокчейна
1
2
2
3
3

Сайт
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 създаде частен блокчейн
недостъпен
недостъпен
да
да
да

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

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

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

Разполагане на нодове
Ръчно
Ръчно, Docker
Ръчно
Docker, docker-compose
Ръчно, Docker

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

Смарт контракт
Не в общоприетия смисъл
Програмният език Solidity
Предустановен и броят им е ограничен. Дописване на C++
Программни езици Go, JS
Rust

Програмният език, на който е написан блокчейнът
C++
C++
C++
Go
Rust

DB за съхранение на данни от блокчейна
LevelDB
LevelDB
LevelDB
goleveldb — LevelDB в Go
RocksDB

Разработка и поддръжка
Сатоши Накамото и Ко
Виталик Бутерин и Ко
Дан Лаример и Ко
Linux Foundation, IBM, Oracle
Граничения при реализиране на казуси

Производителност и наличие на такси.
Производителност и наличие на такси. Подходящи за пилотни проекти и PoC.
Наличие на такси и ограничен брой реализирани сценарии на приложение.
Hyperledger Fabric — нищо не ограничава, ако не се очакват високи характеристики по производителност.
Hyperledger Fabric — нищо не ограничава, ако не се очакват високи характеристики по производителност.
Exonum ограничава консенсус BFT и високата прагову стойност за участие, тъй като за реализация на смарт-контрактите те трябва да бъдат вградени в изходния код.

Заключение

В момента използването на всяка нова технология често се представя като решение на проблема. Следователно, първо трябва да се уверим, че в конкретния случай наистина е необходим блокчейн. За целта отговорете на въпросите, нужна ли е цялата изброена функционалност?

• Криптография
• Неизменчивост и пълнота на историята на данните
• Разпределеност
• Децентрализация
• Токенизация
• Смарт-контракти

Ако не са необходими всички изброени характеристики, може би по-ефективно би било прилагането на технологии, различни от блокчейн. Ако все пак решите да използвате блокчейн, трябва да имате предвид особеностите на блокчейн, които поради природата си не могат да бъдат променяни:

• Различните блокчейни имат различни технически характеристики и ограничения, затова в зависимост от случая трябва да се избере съответстващ блокчейн.
• В зависимост от консенсуса производителността на блокчейна се различава многократно. И ако е избран определен блокчейн, вероятно няма да бъде възможно "оптимизиране".
• Линейната мащабируемост е обично изискване за информационни системи. Блокчейн обаче може да се мащабира по-зле от линейно.
• Данните, които трябва да се съхраняват, могат да имат структура, която намалява ефективността на прилагането на блокчейн.
• В частните блокчейни необходимо е да се осигури безопасност не по-лоша, отколкото в използваните корпоративни IT системи.

Вследствие на тези ограничения, в момента блокчейнът основно се използва в най-простите случаи, в които е необходимо освобождаване от посредници или трябва да се постигне проверка на автентичността и неизменчивостта на данните сред участници, които не са под единен контрол.

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

Това е само началото!

Източник: habr.com