Die gesamte Menschheitsgeschichte ist ein Versuch, die alte Ordnung zu zerstören und eine neue, natürlich 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 zunächst die Analyse des aktuellen Stands der Blockchain und die Aussichten für die Zukunft betrachten. Als Techniker schätze ich die Firma Gartner mit ihren zahlreichen Technologiereifezyklen (Hype Cycles). In der Grafik ist der Reifezyklus der Blockchain im Geschäft 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 Produktivitätsplateau oder sogar nur eine Aufwärtstendenz erreicht.
- Natürlich werden nicht alle Branchen, die sich derzeit auf dem Weg zu den Höchstständen befinden, ein Plateau der Produktivität erreichen. Doch angesichts der breiten Bewegung werden wir in 5-10 Jahren wahrscheinlich Zeugen eines umfassenden Einsatzes verschiedener Anwendungsfälle sein.
- Und wo bleibt Bitcoin, das Mining und die Kryptowährungen, 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 Produktivität bereits innerhalb der vorgesehenen 10 Jahre verlassen.
Die nächste Grafik zeigt die Reife von Blockchain-Technologien:
Was lässt 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 prüfen und Möglichkeiten suchen, wie Blockchain-Technologien Effizienz steigern und Kosten senken können.
- Das Interesse an Kryptowährungs-Mining, klassischer Blockchain und insgesamt an der Technologie der verteilten Ledger beginnt abzunehmen.
Schauen wir uns nun an, in welchen Branchen Blockchain-Anwendungsfälle versucht werden. Gartner führte Ende 2018 eine Studie durch und stellte die Ergebnisse in Form einer Matrix vor, in der die Anwendungsfälle 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 Schlüsse 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 Eigentümerwechsels (Asset Tracking).
- Identitätsmanagement (Identity Management) wird allmählich, aber in fast allen Branchen benötigt.
- Aktuell ist die Tokenisierung (Digital Tokens) nicht besonders gefragt, und überraschenderweise gilt das gleiche für Smart Contracts.
Allgemeines Schema der Blockchain
Wenn man Blockchain in Bezug auf eine bestimmte Branche darstellt, sind alle Diagramme grundsätzlich 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-Plattformgeräten (Internet der Dinge) eingetragen werden. Lassen Sie uns ein allgemeines Schema am Beispiel von IoT betrachten, da dies eine der am häufigsten diskutierten Anwendungen der Blockchain ist. Wir statten die IoT-Geräte zusätzlich mit einer SIM-Karte aus, um Messwerte über das Mobilfunknetz des Netzbetreibers zu übermitteln, oder besser noch mit einer eSIM, um beliebige Mobilfunknetze nutzen zu können. Das Mobilfunknetz wird natürlich 5G sein, da der Betrieb von IoT-Geräten eine der Hauptanwendungen des 5G-Netzes ist. GPS-/GLONASS-Module sollen den Standort verfolgen. Für den reibungslosen Betrieb von Smart Contracts ist es notwendig, Informationen aus externen Quellen zu haben, wie aktuelle Aktien- oder Wechselkurse. Hierfür werden sogenannte Blockchain-Orakel eingesetzt. Den abschließenden Schliff gibt ein Modul für künstliche Intelligenz zur Datenanalyse. , dass KI-Algorithmen (Künstliche Intelligenz) effektiv mit Daten aus der Blockchain arbeiten werden, da diese vollständig, konsistent und eindeutig zeitlich sortiert sind.
So haben wir ein allgemeines Schema für Blockchain-Projekte erhalten. Jetzt kann man jedem Titel hinzufügen und das Schema für verschiedene Branchen anpassen. Zum Beispiel: „Verfolgung der Bewegung von Tankern in der Ölindustrie“ oder „Herstellung von Teilen für die Automobilindustrie“ oder „Lieferung von Bauernfleisch an Einzelhändler“.
Blockchain + IoT + 5G + GPS + KI
Kommen wir zu konkreten Anwendungsfällen.
Fallstudienanalyse
Lassen Sie uns Fälle für die genannten Branchen auswählen und überlegen, auf welchen Blockchains sie umsetzbar sind. Es stellt sich heraus, dass wir nichts suchen müssen, da es eine aktuelle „“ mit Beispielen und Links gibt. Sie enthält Anwendungsfälle 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 Eigentumsübertragungen die Grundlage des Finanzsystems bilden.
- Blockchain ist sinnvoll in Fällen 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 übergeben wird. Oder auch bei der Kennzeichnung von Lebensmitteln und der Nachverfolgung der gesamten Lieferkette vom landwirtschaftlichen Betrieb bis zu den Einzelhandelsgeschäften. In diesem Fall kann der Käufer 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 Verfügung stellt. Ein klassisches Beispiel hierfür ist die Bestätigung, dass ein Bürger mindestens 18 Jahre alt ist. Derzeit wird dafür ein Ausweis oder Führerschein verwendet, die Daten enthalten, die für die Überprüfung irrelevant sind, wie zum Beispiel die Adresse. Mithilfe der Blockchain könnte überprüft 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, während andererseits der Schutz (Verschlüsselung) persönlicher und privater Daten notwendig ist.
Blockchain und Staat
In vielen Ländern gibt es staatliche Programme zur Entwicklung von Blockchain-Technologien, so auch in Russland. in dem Blockchain (distributed Ledger) als eines der Entwicklungsfelder angesehen wird. Für den Staat ist die Entwicklung von Blockchain in folgenden Bereichen relevant:
- Erstellung von Registern für Immobilientransaktionen;
- Erstellung von Registern zur Aufzeichnung von Personenstandsfällen, wie der Registrierung von Geburten, Ehen und Scheidungen;
- Aufzeichnung der Wahlergebnisse und Abstimmungen in der Blockchain.
Blockchain und Telekommunikation
Fälle, die in der Telekommunikationsbranche umgesetzt wurden, werden die meisten Menschen betreffen. ist die Anwendung von Blockchain für Telekommunikationsanbieter vor allem relevant zur Lösung folgender Aufgaben:
- Anbieter können Zwischenhändler (Clearingstellen) im Roaming abschaffen und Zahlungen direkt untereinander abwickeln.
- Identifikation von Personen und IoT-Geräten.
- Automatische Zählung von Verstößen gegen Service-Level-Agreements (SLA) basierend auf Smart Contracts und Auszahlung von Entschädigungen.
- Führung einer verteilten Datenbank gestohlener Telefone.
- Führung einer verteilten Datenbank für 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 überein, dass die erste Generation Bitcoin ist, die zweite Ethereum, und danach hängt alles von persönlichen Vorlieben ab. Ich halte die folgende Klassifikation für logisch:
- Erste Generation (Bitcoin): unterstützt nur die Funktionalität des Transfers von Kryptowährung von einem Konto auf ein anderes.
- In die zweite Generation wurden Smart Contracts (Ethereum) und Multikurrency (BitShares) eingeführt.
- Die dritte Generation ermöglicht es, nicht nur mit Kryptowährung, sondern auch mit beliebigen digitalen Vermögenswerten zu arbeiten, beliebige Geschäftslogik umzusetzen und den Konsensalgorithmus flexibel anzupassen. Ein Beispiel für eine universelle Blockchain ist Hyperledger Fabric.
Lassen Sie uns die Vertreter aller Generationen betrachten, aus Sicht der Eigenschaften, die helfen, zu verstehen, welche Anwendungsfälle 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
да
да
да
Anzahl der Knoten im Netzwerk
Über 10.000
Über 10.000
Effektiv 20 –30 Knoten
Die Effizienz wird durch das System Apache Kafka bestimmt
Die Effizienz wird durch den BFT-Konsens bestimmt: 10-20 Knoten
Durchschnittliche Transaktionsgebühren
0.5$
0.1$
geringer als bei Ethereum
nein
nein
Unterstützte Betriebssysteme für 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 — LevelDB in Go
RocksDB
Entwicklung und Unterstützung
Satoshi Nakamoto & Co
Vitalik Buterin & Co
Dan Larimer & Co
The Linux Foundation, IBM, Oracle
Bitfury Group
Einschränkungen bei der Implementierung von Anwendungsfällen
Leistung und Vorhandensein von Gebühren.
Leistung und Vorhandensein von Gebühren. Geeignet für Pilotprojekte und PoC.
Vorhandensein von Gebühren und eine begrenzte Anzahl umgesetzter Nutzungsszenarien.
Hyperledger Fabric – es gibt keine Einschränkungen, 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 müssen.
Fazit
Aktuell wird häufig jede neue Technologie als Lösung eines Problems verkauft. Daher sollte man zunächst sicherstellen, dass in diesem speziellen Fall tatsächlich Blockchain benötigt wird. Die Fragen, die man sich stellen sollte, sind, ob die gesamten genannten Funktionalitäten erforderlich sind.
- Kryptographie
- Unveränderlichkeit und Vollständigkeit 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 verändert werden können:
- Verschiedene Blockchains haben unterschiedliche technische Eigenschaften und Einschränkungen, daher sollte je nach Anwendungsfall die passende Blockchain ausgewählt werden.
- Die Leistungsfähigkeit von Blockchains variiert je nach Konsensmechanismus erheblich. Wenn ein bestimmter Blockchain ausgewählt wird, ist es wahrscheinlich, dass sie sich nicht »optimieren« lässt.
- Lineare Skalierbarkeit ist eine gängige Anforderung für 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 Einschränkungen wird Blockchain derzeit hauptsächlich in einfachen Anwendungsfällen eingesetzt, in denen es darum geht, Vermittler auszuschließen oder die Authentizität und Unveränderbarkeit von Daten unter den Beteiligten zu gewährleisten, die nicht unter einheitlicher Kontrolle stehen.
Im nächsten Teil werden wir die Blockchain in der Cloud entfalten und sehen, wie alles funktioniert.
Das ist erst der Anfang!
Quelle: habr.com
