Blockchain: hva koster det oss å bygge en case?

Heile heile menneskeheimen er ei rekkje forsøk på å rive den gamle orden og bygge ein ny, sjølvsagt betre. (Anonymous)

I forrige artikkel «Kva kostet det å bygge ein blockchain?» Vi har sett nærare på teknologiane som ligg til grunn for alle blockchains. No er det på tide å forstå kva problem moderne blockchains kan løysa. La oss først sjå på analysen av den nåverande tilstanden til blockchain og framtidsutsiktene. Som teknisk spesialist set eg stor pris på Gartner og deira mange modenheitsanalyseforløp (Hype Cycles). Grafen viser modenheitsgraden til blockchain i næringslivet ved slutten av 2018. Kva kan vi konkludere?

Analyse frå Gartner

• Frå grafen kan vi sjå at mange moderne bransjar prøver å bruke blockchain for å løysa sine produksjonsproblem, og kvart år dukkar det opp nye bransjar som byrjar å utforska blockchain.
• Samtidig har ingen bransjar ennå nådd eit platå av produktivitet eller til og med skråninga av opplysning.
• Selv om ikkje alle bransjar som no er på veg mot toppen av forventningane vil nå eit platå av produktivitet, tyder det på at vi om 5–10 år vil bli vitne til utbreidd bruk av fleire tilfelle.
• Men kvar er Bitcoin, mining og generelt kryptovaluta, spør du? Desse teknologiane genererer jo vesentleg overskot? Dei var på grafane frå tidlegare år, men har allereie forlate platået av produktivitet i sine normal 10 år.

Den neste grafen viser modenheten til blockchain-teknologiar:

Kva kan vi seie om denne grafen?

• Dei fleste moderne blockchain-teknologiar er også på ein bølge av diskusjon. Men ikkje fordi desse teknologiane er nye, men fordi bransjar undersøker deira anvendbarheit i forhold til datastukturen deira, volumet og hastigheita på behandlinga, og leitar etter moglegheiter til korleis blockchain-teknologiar kan auke effektiviteten og redusere kostnadene.
• Interessen for kryptovaluta mining, klassisk blockchain, og generelt for teknologi for distribuert register, er i ferd med å avta.

La oss nå se hvilke bruksområder næringer forsøker å bruke blokkjedeteknologi. Gartner gjennomførte en studie på slutten av 2018 og presenterte resultatene i form av en matrise, der bruksområdene er listet horisontalt, næringene vertikalt, og sirklene i kryssene viser hvor etterspurt et spesifikt bruksområde er i en bestemt industri:

Hvilke konklusjoner kan vi trekke fra denne tabellen?

• De fleste prosjekter bruker blokkjedeteknologi for å registrere, distribuere og dele data (Shared Record Keeping og Internal Record Keeping).
• En betydelig del av prosjektene bruker blokkjedeteknologi for å spore bevegelsen av verdi eller endring av eierskap (Asset Tracking).
• Identifikasjon (Identity Management) er gradvis, men nødvendigvis til stede i nesten alle næringer.
• For øyeblikket er tokenisering (Digital Tokens) ikke spesielt etterspurt, og det samme kan forbausende nok sies om smarte kontrakter (Smart Contracts).

Generell oversikt over blokkjedeteknologi

Når man tegner blokkjedeteknologi anvendt på en bestemt industri, er alle diagrammer i prinsippet like: det finnes et blokkjedesystem hvor deltakerne registrerer og leser informasjon ved hjelp av Dapp (decentralized application). Forskjellen ligger i detaljene; for eksempel kan ikke bare mennesker, men også enheter fra IoT-plattformen (Internet of Things) registrere informasjon i blokkjedeteknologien. La oss vurdere et generelt diagram med IoT som eksempel, ettersom dette er en av de mest diskuterte anvendelsene av blokkjedeteknologi. Videre vil vi utstyre IoT-enhetene med et SIM-kort for å overføre målinger ved hjelp av mobilnettet fra mobiloperatøren, eller enda bedre eSIM, slik at vi kan bruke vilkårlige mobilnett. Mobilnettet vil selvfølgelig være 5G, da betjening av IoT-enheter er en av hovedanvendelsene av 5G-nettet. GPS / GLONASS-moduler skal spore plasseringen. For at smarte kontrakter skal fungere fullt ut, er det nødvendig å ha informasjon fra eksterne kilder, for eksempel aktuelle aksjekurser eller valutakurser. Her brukes såkalte blokkjededatabaser. Det siste strøket er en kunstig intelligens-modul for datanalyse. Studier sier, at AI-algoritmer (Artificial Intelligence) vil fungere effektivt på data fra blokkjedeteknologien, ettersom de er komplette, selvkonsistente og entydig sortert etter tid.

Slik fikk vi en generell oversikt over blockchain-prosjekter. Nå kan vi gi den et hvilket som helst tittel og gjøre oversikten anvendelig for ulike bransjer. For eksempel: «Sporing av tanktransport for oljeindustrien» eller «Produksjon av deler for bilindustrien» eller «Leveranser av gårdsdyr i detaljhandelen».

Blockchain + IoT + 5G + GPS + AI

La oss gå videre til konkrete saker.

Analyse av saker

La oss finne eksempler for de nevnte bransjene og tenke på hvilke blockchain-løsninger som kan implementeres. Det viser seg at vi ikke trenger å lete, for det eksisterer en aktuell «Blockchain sakenes bibliotek» med eksempler og lenker. Den samler saker om anvendelsen av blockchain i følgende bransjer:

• bilindustrien
• offentlig sektor
• utvinningssektoren
• helsevesenet
• kultur og kunst
• eiendom
• produksjon
• detaljhandel
• landbruk
• telekommunikasjon
• transport
• finanssektoren
• energibransjen
• opphavsrett

Konklusjoner fra analysen av sakene

• Selvfølgelig passer blockchain godt inn i fintech, ettersom transaksjoner og eierskapsendringer av verdier er grunnlaget for det finansielle systemet.
• Blockchain er logisk å anvende i saker der det finnes «supply chains», for eksempel transport av container. En container representerer en verdi som overføres fra ett transportselskap til et annet. Eller for eksempel merking av matvarer og sporing av hele forsyningskjeden fra gårdsbruk til detaljhandelen. I så fall kan kjøperen være trygg på at produktet er produsert av en spesifikk produsent under spesifikke forhold. Akkurat nå kan man bare stole på ordet bak slike etiketter.
• En aktuell sak med identifisering av personer IAM (Identity and Access Management) og lagring av personopplysninger. Med innføringen av blokkjedeteknologi er det utviklet en løsning basert på lagring av personopplysninger i en desentralisert registrering, og ved hjelp av Zero Knowledge Proof-protokollen kan en person selv bestemme hvilke data som skal deles med hvem. For eksempel er et klassisk eksempel å bekrefte at en borger har fylt 18 år. I dag brukes pass eller førerkort, hvor det finnes opplysninger som ikke er relevante for selve bekreftelsen, som registrering. Ved å bruke blockchain kan det verifiseres at en person er 18 år gammel uten å avsløre annen informasjon.
• I samme retning ligger saken med å registrere pasienters medisinske data på blockchain, slik at de kan overføres mellom institusjoner uten å bryte konfidensialiteten. Dette er en felles egenskap for mange saker, der det på den ene siden er behov for identifisering av personer og muligheten for fritt informasjonsutveksling, mens det på den annen side er nødvendig å beskytte (kryptere) personlige og private data.

Blockchain og staten

I mange land finnes det statlige programmer for utvikling av blockchain. Også i Russland eksisterer det et program for digital transformasjon av staten, hvor blockchain (desentralisert register) vurderes som en av utviklingsretningene. For staten er utvikling av blockchain relevant i følgende områder:

• Opprettelse av registre over eiendomstransaksjoner, for eksempel innen eiendom;
• Opprettelse av registre for registrering av sivilstatusakter, for eksempel registrering av fødsler, ekteskap og skilsmisser;
• Registrering i blockchain av valgresultater og avstemninger.

Blockchain og Telecom

Saker implementert innen telecomindustrien vil påvirke flertallet av mennesker. Ifølge TM Forum er det for telekommunikasjonsoperatører mest relevant å bruke blockchain for å løse følgende oppgaver:

• Operatører kan eliminere mellomledd (klargjøringssentre) i leveringen av roaming og foreta betalinger direkte til hverandre.
• Identifisering av personer og IoT-enheter.
• Automatisk telling av brudd på tjenestekrav (SLA) basert på smarte kontrakter og utbetaling av erstatning.
• Føring av en desentralisert database over stjålne telefoner.
• Administrasjon av en desentralisert database for MNP (Mobile Number Portability) og eliminering av mellomleddet med en sentralisert database.

Analyse av blokkjeder

For systematiseringens skyld har jeg forsøkt å finne en klassifisering av blokkjeder etter generasjoner. Ingen anerkjent klassifisering ble funnet, men det er enighet om at første generasjon er Bitcoin, den andre Ethereum, mens deretter avhenger alt av personlige preferanser. Jeg mener følgende klassifisering er logisk:

• Første generasjon (Bitcoin): støtter kun funksjonalitet for overføring av kryptovaluta fra en konto til en annen.
• Den andre generasjonen fikk smarte kontrakter (Ethereum) og multi-valuta støtte (BitShares).
• Den tredje generasjonen muliggjør håndtering av ikke bare kryptovaluta, men også enhver form for digitale eiendeler (assets), implementering av vilkårlig forretningslogikk og fleksig tilpasning av konsensusalgoritmen. Et eksempel på en universell blokkjede er Hyperledger Fabric.

La oss også se på representanter for alle generasjoner, med tanke på egenskaper som kan hjelpe med å forstå hvilke bruksområder som kan implementeres på den eller den blokkjeden:

Bitcoin
Ethereum
Bitshares
Hyperledger Fabric
Exonum

Generasjon av blokkjede
1
2
2
3
3

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

Ytelse i TPS
7
20-30
10,000
1000
10,000

Kan man lage en privat blokkjede
nei
nei
ja
ja
ja

Antall noder i nettverket
Mer enn 10 000
Mer enn 10 000
Effektivt 20–30 noder
Effektivitet bestemmes av systemet Apache Kafka
Effektivitet bestemmes av BFT-konsensus: 10-20 noder

Gjennomsnittlig gebyr for transaksjoner
0.5$
0.1$
mindre enn i Ethereum
nei
nei

Støttede operativsystemer for noder
Windows, Linux, MacOS
Windows, Linux, MacOS, Raspberry Pi
Ubuntu, Windows
Windows, Linux, MacOS
Linux, MacOS

Utrulling av noder
Manuelt
Manuelt, Docker
Manuelt
Docker, docker-compose
Manuelt, Docker

Konsensus
PoW
Pow
DPoS
Stemme-system, bruker Apache Kafka
BFT

Smart kontrakt
Ikke i vanlig forståelse
Programmeringsspråk Solidity
Fabrikkerte og deres antall er begrenset. Kan skrives med C++
Programmeringsspråk Go, JS
Rust

Programmeringsspråk som blokkjeden er skrevet i
C++
C++
C++
Go
Rust

DB for lagring av blokkjede-data
LevelDB
LevelDB
LevelDB
goleveldb — LevelDB i Go
RocksDB

Utvikling og vedlikehold
Satoshi Nakamoto & Co
Vitalik Buterin & Co
Dan Larimer & Co
The Linux Foundation, IBM, Oracle
Bitfury Group

Begrensninger ved implementering av bruksområder
Ytelse og tilstedeværelse av gebyr.
Ytelse og tilstedeværelse av gebyr. Passer for piloter og Proof of Concepts.
Tilstedeværelse av gebyr og begrenset antall implementerte bruksområder.
Hyperledger Fabric — ingenting begrenser, med mindre man forventer høy ytelse.
Exonum begrenser BFT-konsensus og har en høy terskel for inntreden, da smarte kontrakter må integreres i kildekoden.

Konklusjon

Nå til dags blir hvilken som helst ny teknologi ofte presentert som løsningen på problemet. Derfor må man først sørge for at det faktisk er behov for blokkjedeteknologi. For dette må man svare på spørsmålet om all den oppførte funksjonaliteten er nødvendig.

• Kryptografi
• Uforanderlighet og fullstendighet av dathistorikk
• Distribusjon
• Desentralisering
• Tokenisering
• Smarts kontrakter

Hvis ikke alle de oppførte egenskapene er nødvendige, kan det være mer effektivt å bruke andre teknologier enn blokkjedeteknologi. Hvis man likevel bestemmer seg for å bruke blokkjedeteknologi, må man huske på blokkjedens egenskaper, som av sin natur ikke kan endres:

• Ulike blokkjeder har forskjellige tekniske spesifikasjoner og begrensninger, så avhengig av bruksområdet må man velge en passende blokkjedeteknologi.
• Avhengig av konsensus varierer blokkjedens ytelse betydelig. Og hvis en bestemt blokkjedeteknologi er valgt, vil den sannsynligvis ikke kunne 'optimaliseres'.
• Lineær skalerbarhet er et vanlig krav for informasjonssystemer. Blokkjedeteknologi kan skaleres verre enn lineært.
• Dataene som må lagres, kan ha en struktur som reduserer effektiviteten av blokkjedeteknologi.
• I private blokkjeder må man sørge for sikkerheten som minst er like god som i de brukte bedrifts-IT-systemene.

På grunn av disse begrensningene blir blokkjedeteknologi for det meste brukt i enkle caser der det er behov for å eliminere mellomledd eller sikre autentisitet og uforanderlighet av data blant deltakere som ikke er under felles kontroll.

I neste del skal vi utvikle blokkjedeteknologi i skyen og se hvordan alt fungerer.

Dette er bare begynnelsen!

Kilde: habr.com