Blockchain: o que nos custa construir um caso?

Toda a história da humanidade é uma tentativa de derrubar a antiga ordem das coisas e construir uma nova, naturalmente, melhor. (Autor anônimo)

No artigo anterior «O que nos custa construir blockchain?» analisamos as tecnologias nas quais todos os blockchains são baseados. Chegou a hora de entender quais problemas os blockchains modernos podem resolver. Para começar, vamos olhar para a análise do estado atual do blockchain e suas perspectivas futuras. Como especialista técnico, admiro a empresa Gartner com seus inúmeros ciclos de maturidade tecnológica (Hype Cycles). O gráfico mostra o ciclo de maturidade do blockchain nos negócios no final de 2018. Quais conclusões podemos tirar?

Análise da Gartner

• Do gráfico, podemos ver que muitas indústrias modernas estão tentando aplicar blockchain para resolver suas tarefas produtivas, e a cada ano novas indústrias surgem explorando o blockchain.
• No entanto, até o momento, nenhuma indústria alcançou um platô de produtividade ou mesmo uma inclinação de esclarecimento.
• Claro, nem todas as indústrias que estão atualmente a caminho do pico das expectativas chegarão ao platô de produtividade, mas a julgar pela massividade do movimento, em 5 a 10 anos seremos testemunhas do uso generalizado de uma série de casos.
• E onde estão o Bitcoin, a mineração e a própria criptomoeda, você pode perguntar? Essas tecnologias realmente trazem lucros substanciais? Elas estavam nos gráficos dos anos anteriores, mas este ano já deixaram o platô de produtividade em seus devidos 10 anos.

O próximo gráfico mostra a maturidade das tecnologias blockchain:

O que se pode dizer sobre este gráfico?

• A maioria das tecnologias modernas de blockchain também se encontra na onda de discussão. Mas não porque sejam tecnologias novas, mas porque as indústrias as estão investigando quanto à sua aplicabilidade à sua estrutura de dados, volume e velocidade de processamento, buscando oportunidades de como, com a ajuda das tecnologias blockchain, aumentar a eficiência e reduzir os custos.
• O interesse pela mineração de criptomoedas, pelo blockchain clássico e, de maneira geral, pela tecnologia de registro distribuído, está começando a diminuir.

Agora vamos ver para quais casos as indústrias estão tentando aplicar a blockchain. A Gartner, no final de 2018, realizou uma pesquisa e apresentou seus resultados em forma de matriz, onde os casos estão listados horizontalmente, as indústrias verticalmente, e os círculos nas interseções mostram o quão demandado é um determinado caso em uma indústria específica:

Quais conclusões podem ser tiradas desta tabela?

• A maioria dos projetos utiliza a blockchain para registrar, disseminar e compartilhar dados (Shared Record Keeping e Internal Record Keeping).
• Uma parte significativa dos projetos usa a blockchain para rastrear a movimentação de ativos ou a mudança de propriedade (Asset Tracking).
• Identificação (Identity Management) está gradualmente se tornando necessária em praticamente todas as indústrias.
• Atualmente, a tokenização (Digital Tokens) não é muito demandada e, surpreendentemente, o mesmo pode ser dito sobre os contratos inteligentes (Smart Contracts).

Esquema geral da blockchain

Quando se desenha a blockchain em relação a uma indústria qualquer, todos os esquemas são essencialmente os mesmos: há uma rede blockchain onde os participantes registram e leem informações por meio de Dapp (aplicativo descentralizado). A diferença está nos detalhes, por exemplo, as informações na blockchain podem ser registradas não apenas por pessoas, mas também por dispositivos da plataforma IoT (Internet das Coisas). Vamos considerar um esquema generalizado usando o IoT, já que este é um dos usos mais discutidos da blockchain. Além disso, equiparemos dispositivos IoT com um cartão SIM para transmitir dados usando a rede móvel do operador, ou melhor ainda, eSIM, para que se possa usar redes móveis variadas. A rede móvel será, é claro, 5G, pois a manutenção de dispositivos IoT é uma das principais aplicações da rede 5G. Os módulos de GPS/GLONASS podem rastrear a localização. Para o funcionamento completo dos contratos inteligentes, é necessário ter informações de fontes externas, como taxas atuais de ações ou moedas. Para isso, são utilizados os chamados oráculos da blockchain. O toque final é um módulo de inteligência artificial para análise de dados. Pesquisas dizem, que os algoritmos de AI (Inteligência Artificial) funcionarão de maneira eficaz com dados da blockchain, pois eles são completos, consistentes e organizados cronologicamente.

Assim, obtivemos um esquema genérico de projetos de blockchain. Agora podemos atribuir qualquer título a ele e torná-lo adequado para diferentes indústrias. Por exemplo, "Rastreamento do transporte de tanques para a indústria de petróleo" ou "Fabricação de peças para a indústria automotiva" ou "Fornecimento de carne de fazenda para lojas de varejo".

Blockchain + IoT + 5G + GPS + IA

Vamos analisar casos específicos.

Análise de casos

Vamos escolher casos para as indústrias mencionadas e pensar em quais blockchains eles podem ser implementados. Acontece que não precisamos procurar, pois existe a atual "Biblioteca de casos de blockchaincom exemplos e links. Ela reúne casos de aplicação de blockchain nas seguintes indústrias:

• setor automotivo
• setor público
• setor de extração
• saúde
• cultura e arte
• imóveis
• manufatura
• varejo
• agricultura
• telecomunicações
• transporte
• setor financeiro
• setor de energia
• registro de direitos autorais

Conclusões da análise do conjunto de casos

• Certamente, o blockchain se adapta bem ao fintech, já que transações e mudanças de propriedade de ativos são a base do sistema financeiro.
• É lógico aplicar blockchain em casos onde existem "cadeias de suprimento", como o transporte de contêineres. O contêiner é considerado um ativo, que é transferido de uma empresa de transporte para outra. Ou, por exemplo, a rotulagem de alimentos e o rastreamento de toda a cadeia de fornecimento de produtos desde a fazenda até as lojas de varejo. Neste caso, o comprador pode se certificar de que o produto foi produzido por um fabricante específico em condições específicas. Atualmente, informações como essas nos rótulos podem ser aceitas apenas na confiança.
• Um caso atual relacionado à identificação de pessoas IAM (Gerenciamento de Identidade e Acesso) e armazenamento de dados pessoais. Com a chegada da blockchain, surgiu uma maneira de resolver isso, baseada no armazenamento de dados pessoais em um registro distribuído, e através do protocolo Zero Knowledge Proof, a pessoa pode decidir quais dados compartilhar com quem. Por exemplo, um exemplo clássico é a confirmação de que um cidadão completou 18 anos. Atualmente, isso é feito usando um passaporte ou carteira de motorista, que contém dados não relacionados à verificação em si, como o endereço. Usando a blockchain, será possível verificar que a pessoa tem 18 anos, sem divulgar outras informações.
• Neste mesmo contexto, há o caso do registro em blockchain de dados médicos dos pacientes, permitindo que sejam transmitidos entre instituições sem violar a confidencialidade. E essa é uma característica comum de muitos casos, onde, por um lado, é necessária a identificação de pessoas e a possibilidade de disseminação de informações, e por outro, é necessário proteger (criptografar) dados pessoais e privados.

Blockchain e Estado

Em muitos países, existem programas governamentais para o desenvolvimento da blockchain. Na Rússia, por exemplo, existe um programa de transformação digital do governo, onde a blockchain (registro distribuído) é considerada uma das direções de desenvolvimento. Para o governo, é relevante o desenvolvimento da blockchain nas seguintes áreas:

• Criação de registros de transações imobiliárias;
• Criação de registros para o registro de atos civis, como registros de nascimentos, casamentos e divórcios;
• Registro em blockchain dos resultados de eleições e votações.

Blockchain e Telecom

Os casos implementados na indústria de Telecomunicações afetarão a maioria das pessoas. Segundo a TM Forum para os operadores de telecomunicações, a aplicação mais relevante da blockchain envolve a resolução das seguintes questões:

• Os operadores podem eliminar intermediários (centros de compensação) na prestação de roaming e realizar pagamentos diretamente entre si.
• Identificação de pessoas e dispositivos IoT.
• Cálculo automático de violações dos termos de serviço (SLA) com base em contratos inteligentes e pagamento de compensações.
• Manutenção de um banco de dados distribuído de telefones roubados.
• Gerenciamento de bases de dados distribuídas para MNP (Portabilidade de Número Móvel) e eliminação do intermediário na forma de uma base de dados centralizada.

Análise de blockchains

Para fins de sistematização, tentei encontrar uma classificação de blockchains por gerações. Não encontrei uma reconhecida, mas todos concordam que a primeira geração é o Bitcoin, a segunda é o Ethereum, e a partir daí depende das preferências pessoais. Parece-me que a seguinte classificação é lógica:

• Primeira geração (Bitcoin): suporta apenas a funcionalidade de transferir criptomoeda de uma conta para outra.
• Na segunda geração, foram adicionados contratos inteligentes (Ethereum) e multimoeda (BitShares).
• A terceira geração permite operar não apenas com criptomoeda, mas também com qualquer ativo digital, implementar lógica de negócios arbitrária e configurar flexivelmente o algoritmo de consenso. Um exemplo de blockchain universal é o Hyperledger Fabric.

Vamos considerar representantes de todas as gerações, do ponto de vista de características que ajudam a entender quais casos podem ser realizados em cada blockchain:

Bitcoin
Ethereum
Bitshares
Hyperledger Fabric
Exonum

Geração do blockchain
1
2
2
3
3

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

Desempenho em TPS
7
20-30
10,000
1000
10,000

É possível criar um blockchain privado?
não
não
sim
sim
sim

Número de nós na rede
Mais de 10.000
Mais de 10.000
Eficiente com 20 a 30 nós
A eficiência é definida pelo sistema Apache Kafka
A eficiência é determinada pelo consenso BFT: 10-20 nós

Taxa média por transação
0.5$
0.1$
menos que no Ethereum
não
não

Sistemas operacionais suportados para nós
Windows, Linux, MacOS
Windows, Linux, MacOS, Raspberry Pi
Ubuntu, Windows
Windows, Linux, MacOS
Linux, MacOS

Implantação de nós
Manual
Manualmente, Docker
Manual
Docker, docker-compose
Manualmente, Docker

Consenso
PoW
Pow
DPoS
Sistema de votação, utiliza Apache Kafka
BFT

Contrato inteligente
Não existe no entendimento comum
Linguagem de programação Solidity
Pré-instaladas e seu número é limitado. Programação adicional em C++
Linguagens de programação Go, JS
Rust

Linguagem de programação na qual o blockchain é escrito
C++
C++
C++
Go
Rust

DB para armazenamento dos dados do blockchain
LevelDB
LevelDB
LevelDB
goleveldb — LevelDB em Go
RocksDB

Desenvolvimento e manutenção
Satoshi Nakamoto & Co
Vitalik Buterin & Co
Dan Larimer & Co
The Linux Foundation, IBM, Oracle
Bitfury Group

Restrições na implementação de casos
Desempenho e existência de taxas.
Desempenho e existência de taxas. Adequados para pilotos e PoCs.
Existência de taxas e número limitado de cenários de uso implementados.
Hyperledger Fabric — nada limita, a menos que se espere un alto rendimiento.
Exonum limita el consenso BFT y tiene un alto umbral de entrada, ya que para implementar contratos inteligentes es necesario integrarlos en el código fuente.

Conclusão

Hoy en día, el uso de cualquier nueva tecnología a menudo se presenta como la solución a un problema. Por lo tanto, primero es necesario asegurarse de que en este caso específico se necesita exactamente blockchain. Para ello, hay que responder a la pregunta: ¿es necesaria toda la funcionalidad mencionada?

• Criptografia
• Inmutabilidad y completitud del historial de datos
• Distribución
• Descentralización
• Tokenización
• Contratos inteligentes

Si no se requieren todas las características mencionadas, puede que sea más efectivo aplicar tecnologías distintas al blockchain. Si todavía se decide utilizar blockchain, es necesario tener en cuenta características del blockchain que, por su naturaleza, no se pueden modificar:

• Diferentes blockchains tienen diferentes características técnicas y limitaciones, por lo que según el caso se debe elegir el blockchain adecuado.
• Dependiendo del consenso, el rendimiento del blockchain puede variar en órdenes de magnitud. Y si se elige un blockchain específico, es probable que no se pueda 'optimizar'.
• La escalabilidad lineal es un requisito común para los sistemas de información. El blockchain, sin embargo, puede escalar peor que linealmente.
• Los datos que deben almacenarse pueden tener una estructura que reduce la efectividad del uso de blockchain.
• En blockchains privadas es necesario garantizar una seguridad incluso mejor que en los sistemas de TI empresariales utilizados.

Debido a estas limitaciones, hoy en día el blockchain se utiliza principalmente en los casos más simples, donde se necesita eliminar intermediarios o se debe alcanzar la verificación de autenticidad e inmutabilidad de los datos entre participantes que no están bajo un mismo control.

En la siguiente parte, desplegaremos el blockchain en la nube y veremos cómo funciona todo.

¡Esto es solo el principio!

Fonte: habr.com