Die gesamte Menschheitsgeschichte ist ein Versuch, die alte Ordnung zu zerstören und eine neue, natĂŒrlich bessere, aufzubauen. (Anonymer Autor)
Im vorherigen Artikel haben wir die Technologien untersucht, auf denen alle Blockchains basieren. Jetzt ist es an der Zeit zu verstehen, welche Herausforderungen moderne Blockchains lösen können. Lassen Sie uns zunĂ€chst die Analyse des aktuellen Stands der Blockchain und die Aussichten fĂŒr die Zukunft betrachten. Als Techniker schĂ€tze ich die Firma Gartner mit ihren zahlreichen Technologiereifezyklen (Hype Cycles). In der Grafik ist der Reifezyklus der Blockchain im GeschĂ€ft zu Ende 2018 dargestellt. Welche Schlussfolgerungen können wir ziehen?
Analyse von Gartner
- Aus der Grafik geht hervor, dass viele moderne Branchen versuchen, Blockchain zur Lösung ihrer Produktionsprobleme einzusetzen, und jedes Jahr entstehen neue Branchen, die beginnen, die Blockchain zu erforschen.
- Gleichzeitig hat bisher keine Branche ein ProduktivitÀtsplateau oder sogar nur eine AufwÀrtstendenz erreicht.
- NatĂŒrlich werden nicht alle Branchen, die sich derzeit auf dem Weg zu den HöchststĂ€nden befinden, ein Plateau der ProduktivitĂ€t erreichen. Doch angesichts der breiten Bewegung werden wir in 5-10 Jahren wahrscheinlich Zeugen eines umfassenden Einsatzes verschiedener AnwendungsfĂ€lle sein.
- Und wo bleibt Bitcoin, das Mining und die KryptowÀhrungen, fragen Sie sich? Diese Technologien bringen doch bedeutende Gewinne? Sie waren in den Grafiken der vergangenen Jahre zu sehen, aber dieses Jahr haben sie das Plateau der ProduktivitÀt bereits innerhalb der vorgesehenen 10 Jahre verlassen.
Die nÀchste Grafik zeigt die Reife von Blockchain-Technologien:
Was lÀsst sich zu dieser Grafik sagen?
- Die meisten modernen Blockchain-Technologien stehen derzeit ebenfalls im Mittelpunkt von Diskussionen. Dies liegt jedoch nicht daran, dass es sich um neue Technologien handelt, sondern weil die Branchen deren Anwendbarkeit auf ihre Datenstrukturen, Datenvolumen und -geschwindigkeit prĂŒfen und Möglichkeiten suchen, wie Blockchain-Technologien Effizienz steigern und Kosten senken können.
- Das Interesse an KryptowÀhrungs-Mining, klassischer Blockchain und insgesamt an der Technologie der verteilten Ledger beginnt abzunehmen.
Schauen wir uns nun an, in welchen Branchen Blockchain-AnwendungsfĂ€lle versucht werden. Gartner fĂŒhrte Ende 2018 eine Studie durch und stellte die Ergebnisse in Form einer Matrix vor, in der die AnwendungsfĂ€lle horizontal und die Branchen vertikal aufgelistet sind. Die Kreise an den Schnittpunkten zeigen, wie stark ein bestimmter Anwendungsfall in einer bestimmten Branche nachgefragt wird:
Welche SchlĂŒsse können aus dieser Tabelle gezogen werden?
- Die meisten Projekte nutzen Blockchain zur Aufzeichnung, Verbreitung und gemeinsamen Nutzung von Daten (Shared Record Keeping und Internal Record Keeping).
- Ein erheblicher Teil der Projekte verwendet Blockchain zur Nachverfolgung des Wertes oder des EigentĂŒmerwechsels (Asset Tracking).
- IdentitÀtsmanagement (Identity Management) wird allmÀhlich, aber in fast allen Branchen benötigt.
- Aktuell ist die Tokenisierung (Digital Tokens) nicht besonders gefragt, und ĂŒberraschenderweise gilt das gleiche fĂŒr Smart Contracts.
Allgemeines Schema der Blockchain
Wenn man Blockchain in Bezug auf eine bestimmte Branche darstellt, sind alle Diagramme grundsĂ€tzlich gleich: Es gibt ein Blockchain-Netzwerk, in das die Teilnehmer Informationen mithilfe von Dapp (dezentralisierte Anwendung) eintragen und abrufen. Der einzige Unterschied liegt in den Details. So können Informationen in die Blockchain nicht nur von Menschen, sondern auch von IoT-PlattformgerĂ€ten (Internet der Dinge) eingetragen werden. Lassen Sie uns ein allgemeines Schema am Beispiel von IoT betrachten, da dies eine der am hĂ€ufigsten diskutierten Anwendungen der Blockchain ist. Wir statten die IoT-GerĂ€te zusĂ€tzlich mit einer SIM-Karte aus, um Messwerte ĂŒber das Mobilfunknetz des Netzbetreibers zu ĂŒbermitteln, oder besser noch mit einer eSIM, um beliebige Mobilfunknetze nutzen zu können. Das Mobilfunknetz wird natĂŒrlich 5G sein, da der Betrieb von IoT-GerĂ€ten eine der Hauptanwendungen des 5G-Netzes ist. GPS-/GLONASS-Module sollen den Standort verfolgen. FĂŒr den reibungslosen Betrieb von Smart Contracts ist es notwendig, Informationen aus externen Quellen zu haben, wie aktuelle Aktien- oder Wechselkurse. HierfĂŒr werden sogenannte Blockchain-Orakel eingesetzt. Den abschlieĂenden Schliff gibt ein Modul fĂŒr kĂŒnstliche Intelligenz zur Datenanalyse. , dass KI-Algorithmen (KĂŒnstliche Intelligenz) effektiv mit Daten aus der Blockchain arbeiten werden, da diese vollstĂ€ndig, konsistent und eindeutig zeitlich sortiert sind.
So haben wir ein allgemeines Schema fĂŒr Blockchain-Projekte erhalten. Jetzt kann man jedem Titel hinzufĂŒgen und das Schema fĂŒr verschiedene Branchen anpassen. Zum Beispiel: âVerfolgung der Bewegung von Tankern in der Ălindustrieâ oder âHerstellung von Teilen fĂŒr die Automobilindustrieâ oder âLieferung von Bauernfleisch an EinzelhĂ€ndlerâ.
Blockchain + IoT + 5G + GPS + KI
Kommen wir zu konkreten AnwendungsfÀllen.
Fallstudienanalyse
Lassen Sie uns FĂ€lle fĂŒr die genannten Branchen auswĂ€hlen und ĂŒberlegen, auf welchen Blockchains sie umsetzbar sind. Es stellt sich heraus, dass wir nichts suchen mĂŒssen, da es eine aktuelle ââ mit Beispielen und Links gibt. Sie enthĂ€lt AnwendungsfĂ€lle von Blockchain in den folgenden Branchen:
- Automobilindustrie
- öffentlicher Sektor
- Rohstoffsektor
- Gesundheitswesen
- Kultur und Kunst
- Immobilien
- Produktion
- Einzelhandel
- Landwirtschaft
- Telekommunikation
- Transport
- Finanzsektor
- Energiesektor
- Urheberrechtsverwaltung
Ergebnisse der Analyse von Fallstudien
- Es ist offensichtlich, dass Blockchain gut in den Fintech-Bereich passt, da Transaktionen und EigentumsĂŒbertragungen die Grundlage des Finanzsystems bilden.
- Blockchain ist sinnvoll in FĂ€llen anzuwenden, in denen es "Lieferketten" gibt, wie beispielsweise beim Transport von Containern. Ein Container wird als Wert behandelt, der von einem Transportunternehmen an ein anderes ĂŒbergeben wird. Oder auch bei der Kennzeichnung von Lebensmitteln und der Nachverfolgung der gesamten Lieferkette vom landwirtschaftlichen Betrieb bis zu den EinzelhandelsgeschĂ€ften. In diesem Fall kann der KĂ€ufer sicherstellen, dass das Produkt von einem bestimmten Hersteller unter bestimmten Bedingungen produziert wurde. Momentan kann man solchen Informationen auf den Etiketten nur glauben.
- Ein aktueller Fall zur Identifizierung von Personen im IAM (Identity and Access Management) und zur Speicherung persönlicher Daten. Mit dem Aufkommen der Blockchain-Technologie entstand ein Lösungsansatz, der auf der Speicherung persönlicher Daten in einem verteilten Ledger basiert. Mit dem Zero Knowledge Proof-Protokoll kann eine Person selbst entscheiden, welche Daten sie wem zur VerfĂŒgung stellt. Ein klassisches Beispiel hierfĂŒr ist die BestĂ€tigung, dass ein BĂŒrger mindestens 18 Jahre alt ist. Derzeit wird dafĂŒr ein Ausweis oder FĂŒhrerschein verwendet, die Daten enthalten, die fĂŒr die ĂberprĂŒfung irrelevant sind, wie zum Beispiel die Adresse. Mithilfe der Blockchain könnte ĂŒberprĂŒft werden, dass eine Person 18 Jahre alt ist, ohne dabei andere Informationen preiszugeben.
- In diesem Kontext liegt auch der Fall der Speicherung medizinischer Daten von Patienten in der Blockchain, um einen Austausch zwischen Einrichtungen zu ermöglichen, ohne die Vertraulichkeit zu verletzen. Dies ist ein gemeinsames Merkmal vieler Anwendungen, bei denen einerseits die Identifizierung von Personen und die Möglichkeit der reibungslosen Verbreitung von Informationen erforderlich sind, wĂ€hrend andererseits der Schutz (VerschlĂŒsselung) persönlicher und privater Daten notwendig ist.
Blockchain und Staat
In vielen LĂ€ndern gibt es staatliche Programme zur Entwicklung von Blockchain-Technologien, so auch in Russland. in dem Blockchain (distributed Ledger) als eines der Entwicklungsfelder angesehen wird. FĂŒr den Staat ist die Entwicklung von Blockchain in folgenden Bereichen relevant:
- Erstellung von Registern fĂŒr Immobilientransaktionen;
- Erstellung von Registern zur Aufzeichnung von PersonenstandsfÀllen, wie der Registrierung von Geburten, Ehen und Scheidungen;
- Aufzeichnung der Wahlergebnisse und Abstimmungen in der Blockchain.
Blockchain und Telekommunikation
FĂ€lle, die in der Telekommunikationsbranche umgesetzt wurden, werden die meisten Menschen betreffen. ist die Anwendung von Blockchain fĂŒr Telekommunikationsanbieter vor allem relevant zur Lösung folgender Aufgaben:
- Anbieter können ZwischenhÀndler (Clearingstellen) im Roaming abschaffen und Zahlungen direkt untereinander abwickeln.
- Identifikation von Personen und IoT-GerÀten.
- Automatische ZĂ€hlung von VerstöĂen gegen Service-Level-Agreements (SLA) basierend auf Smart Contracts und Auszahlung von EntschĂ€digungen.
- FĂŒhrung einer verteilten Datenbank gestohlener Telefone.
- FĂŒhrung einer verteilten Datenbank fĂŒr MNP (Mobile Number Portability) und Eliminierung des Vermittlers in Form einer zentralisierten Datenbank.
Analyse von Blockchains
Zur Systematisierung habe ich versucht, eine Klassifikation von Blockchains nach Generationen zu finden. Eine allgemein akzeptierte habe ich nicht gefunden, aber alle stimmen darin ĂŒberein, dass die erste Generation Bitcoin ist, die zweite Ethereum, und danach hĂ€ngt alles von persönlichen Vorlieben ab. Ich halte die folgende Klassifikation fĂŒr logisch:
- Erste Generation (Bitcoin): unterstĂŒtzt nur die FunktionalitĂ€t des Transfers von KryptowĂ€hrung von einem Konto auf ein anderes.
- In die zweite Generation wurden Smart Contracts (Ethereum) und Multikurrency (BitShares) eingefĂŒhrt.
- Die dritte Generation ermöglicht es, nicht nur mit KryptowĂ€hrung, sondern auch mit beliebigen digitalen Vermögenswerten zu arbeiten, beliebige GeschĂ€ftslogik umzusetzen und den Konsensalgorithmus flexibel anzupassen. Ein Beispiel fĂŒr eine universelle Blockchain ist Hyperledger Fabric.
Lassen Sie uns die Vertreter aller Generationen betrachten, aus Sicht der Eigenschaften, die helfen, zu verstehen, welche AnwendungsfÀlle auf der jeweiligen Blockchain realisiert werden können:
Bitcoin
Ethereum
BitShares
Hyperledger Fabric
Exonum
Blockchain-Generation
1
2
2
3
3
Die Website
Leistung in TPS
7
20-30
10,000
1000
10,000
Kann man ein privates Blockchain erstellen?
nein
nein
ja
ja
ja
Anzahl der Knoten im Netzwerk
Ăber 10.000
Ăber 10.000
Effektiv 20 â30 Knoten
Die Effizienz wird durch das System Apache Kafka bestimmt
Die Effizienz wird durch den BFT-Konsens bestimmt: 10-20 Knoten
Durchschnittliche TransaktionsgebĂŒhren
0.5$
0.1$
geringer als bei Ethereum
nein
nein
UnterstĂŒtzte Betriebssysteme fĂŒr Knoten
Windows, Linux, MacOS
Windows, Linux, MacOS, Raspberry Pi
Ubuntu, Windows
Windows, Linux, MacOS
Linux, MacOS
Bereitstellung von Knoten
Manuell
Manuell, Docker
Manuell
Docker, docker-compose
Manuell, Docker
Konsens
PoW
Pow
DPoS
Abstimmungssystem, verwendet Apache Kafka
BFT
Smart Contract
Nicht im allgemein anerkannten Sinne
Programmiersprache Solidity
Vorgefertigte und deren Anzahl ist begrenzt. Zuschreibung in C++
Programmiersprachen Go, JS
Rust
Programmiersprache, mit der die Blockchain entwickelt wurde
C++
C++
C++
Go
Rust
DB zur Speicherung von Blockchain-Daten
LevelDB
LevelDB
LevelDB
goleveldb â LevelDB in Go
RocksDB
Entwicklung und UnterstĂŒtzung
Satoshi Nakamoto & Co
Vitalik Buterin & Co
Dan Larimer & Co
The Linux Foundation, IBM, Oracle
Bitfury Group
EinschrÀnkungen bei der Implementierung von AnwendungsfÀllen
Leistung und Vorhandensein von GebĂŒhren.
Leistung und Vorhandensein von GebĂŒhren. Geeignet fĂŒr Pilotprojekte und PoC.
Vorhandensein von GebĂŒhren und eine begrenzte Anzahl umgesetzter Nutzungsszenarien.
Hyperledger Fabric â es gibt keine EinschrĂ€nkungen, solange man nicht auf hohe Leistungsmerkmale hofft.
Exonum begrenzt den BFT-Konsens und setzt eine hohe Eintrittsbarriere, da zur Implementierung von Smart Contracts diese in den Quellcode integriert werden mĂŒssen.
Fazit
Aktuell wird hÀufig jede neue Technologie als Lösung eines Problems verkauft. Daher sollte man zunÀchst sicherstellen, dass in diesem speziellen Fall tatsÀchlich Blockchain benötigt wird. Die Fragen, die man sich stellen sollte, sind, ob die gesamten genannten FunktionalitÀten erforderlich sind.
- Kryptographie
- UnverÀnderlichkeit und VollstÀndigkeit der Datenhistorie
- Verteilung
- Dezentralisierung
- Tokenisierung
- Smart Contracts
Wenn nicht alle genannten Merkmale nötig sind, könnte möglicherweise der Einsatz von Technologien, die von Blockchain abweichen, effektiver sein. Falls dennoch beschlossen wird, Blockchain zu verwenden, sollten die spezifischen Eigenschaften der Blockchain beachtet werden, die aufgrund ihrer Natur nicht verÀndert werden können:
- Verschiedene Blockchains haben unterschiedliche technische Eigenschaften und EinschrÀnkungen, daher sollte je nach Anwendungsfall die passende Blockchain ausgewÀhlt werden.
- Die LeistungsfÀhigkeit von Blockchains variiert je nach Konsensmechanismus erheblich. Wenn ein bestimmter Blockchain ausgewÀhlt wird, ist es wahrscheinlich, dass sie sich nicht »optimieren« lÀsst.
- Lineare Skalierbarkeit ist eine gĂ€ngige Anforderung fĂŒr Informationssysteme. Blockchains können hingegen schlechter skalieren als linear.
- Die zu speichernden Daten können eine Struktur aufweisen, die die Effizienz der Blockchain-Anwendung verringert.
- In privaten Blockchains muss die Sicherheit mindestens so hoch sein wie die in den verwendeten Unternehmens-IT-Systemen.
Wegen dieser EinschrĂ€nkungen wird Blockchain derzeit hauptsĂ€chlich in einfachen AnwendungsfĂ€llen eingesetzt, in denen es darum geht, Vermittler auszuschlieĂen oder die AuthentizitĂ€t und UnverĂ€nderbarkeit von Daten unter den Beteiligten zu gewĂ€hrleisten, die nicht unter einheitlicher Kontrolle stehen.
Im nÀchsten Teil werden wir die Blockchain in der Cloud entfalten und sehen, wie alles funktioniert.
Das ist erst der Anfang!
Quelle: habr.com
