🥇Blockchain: čo nás stojí vybudovanie prípadu?

Celá história ľudstva je snahou zničiť starý poriadok a vybudovať nový, samozrejme lepší. (Neznámy autor)

V predchádzajúcom článku „Čo nás stojí vybudovať blockchain?“ Zvládli sme technológie, na ktorých fungujú všetky blockhainy. Prišiel čas pochopiť, aké úlohy dokážu súčasné blockchainy vyriešiť. Na začiatok sa pozrime na analýzu aktuálneho stavu blockchainu a perspektívy do budúcnosti. Ako technickému odborníkovi mi vyhovuje spoločnosť Gartner so svojimi rôznymi cyklami zrelosti technológií (Hype Cycles). Na grafe je zobrazený cyklus zrelosti blockchainu v biznise na konci roka 2018. Aké závery môžeme urobiť?

Analýza od Gartner

Z grafu je vidieť, že mnohé súčasné priemysly sa snažia aplikovať blockchain na riešenie svojich výrobných úloh, a každý rok vznikajú nové priemysly, ktoré začínajú skúmať blockchain.
Spolu s tým, zatiaľ žiaden priemysel nedosiahol ani plató produktivity, ani dokonca sklon osvietenia.
Samozrejme, nie všetky odvetvia, ktoré sú teraz na ceste k vrcholu očakávaní, sa dostanú na plató produktivity, ale súdiac podľa masového pohybu, do 5-10 rokov budeme svedkami všadeprítomného využívania niektorých prípadov.
A kde sú Bitcoin, mining a vlastne kryptomena, pýtate sa? Tieto technológie prinášajú značný zisk? Boli na grafoch predchádzajúcich rokov, ale tento rok už opustili plató produktivity na svoje obvyklé 10 rokov.

Nasledujúci graf ukazuje zrelosť technológií blockchainu:

Čo možno povedať o tomto grafe?

Väčšina súčasných technológií blockchainu sa tiež nachádza na vlne diskusie. Ale nie preto, že sú to nové technológie, ale preto, že priemysly skúmajú ich aplikovateľnosť na svoju štruktúru údajov, objem a rýchlosť ich spracovania, hľadajú spôsoby, ako pomocou technológií blockchain zvýšiť efektivitu a znížiť náklady.
Záujem o mining kryptomien, klasický blockchain a celkovo o technológiu distribuovaných registerov začína klesať.

Pozrime sa, na ktoré prípady sa snažia aplikovať blockchain v priemysle. Gartner na konci roka 2018 vykonal výskum a predstavil jeho výsledky v podobe matice, kde sú prípady uvedené horizontálne a priemysly vertikálne, pričom kruhy na priesečníkoch ukazujú, aké sú konkrétne prípady požadované v určitých odvetviach:

Aké závery môžeme z tejto tabuľky vyvodiť?

Väčšina projektov využíva blockchain na zapisovanie, zdieľanie a spoločné využívanie údajov (Shared Record Keeping a Internal Record Keeping).
Podstatná časť projektov používa blockchain na sledovanie pohybu hodnoty alebo zmien vlastníkov (Asset Tracking).
Identifikácia (Identity Management) je postupne potrebná takmer vo všetkých priemysloch.
V súčasnosti nie je tokenizácia (Digital Tokens) veľmi požadovaná a, čo je prekvapivé, rovnaké sa dá povedať aj o smart kontraktoch (Smart Contracts).

Zhrnutá schéma blockchainu

Keď sa vykresľuje blockchain pre konkrétny priemysel, všetky schémy sú v zásade rovnaké: existuje blockchainová sieť, do ktorej účastníci zapisujú a čítajú informácie pomocou Dapp (decentralizovaná aplikácia). Všetky rozdiely sú v detailoch, napríklad informácie do blockchainu môžu zapisovať nielen ľudia, ale aj zariadenia platformy IoT (Internet of Things). Pozrime sa na zhrnutú schému na príklade IoT, pretože ide o jednu z najdiskutovanejších aplikácií blockchainu. Ďalej vybavíme IoT zariadenia SIM kartou na prenos údajov, pričom využijeme mobilnú sieť operátora, alebo lepšie eSIM, aby sme mohli využiť akékoľvek mobilné siete. Mobilná sieť bude samozrejme 5G, pretože obsluha IoT zariadení je jedným z hlavných aplikácií siete 5G. Moduly GPS / GLONASS by mali sledovať polohu. Na plnohodnotnú funkciu smart kontraktov je potrebné mať informácie z externých zdrojov, napríklad aktuálne kurzy akcií alebo mien. Na to sa používajú takzvané blockchainové orakuly. Záverečný prvok — modul umelej inteligencie na analýzu údajov. Výskumy hovoria, že algoritmy AI (Artificial Intelligence) budú efektívne pracovať na údajoch z blockchainu, pretože sú úplné, nekonfliktné a jednoznačne usporiadané podľa času.

Takto sme získali zhrnutú schému blockchain projektov. Teraz k nej môžeme pripojiť akýkoľvek názov a prispôsobiť schému rôznym odvetvím. Napríklad, „Sledovanie pohybu cisternových vozidiel v ropnom priemysle“ alebo „Výroba súčiastok pre automobilový priemysel“ alebo „Dodávky farmárskeho mäsa do maloobchodných predajní“.

Blockchain + IoT + 5G + GPS + AI

Prejdime k konkrétnym prípadom.

Analýza prípadov

Poďme vybrať prípady pre uvedené odvetvia a zamyslieť sa, na akých blockchains ich môžeme realizovať. Ukazuje sa, že nič netreba hľadať, pretože existuje aktuálna „Knižnica prípady blockchain“ s príkladmi a odkazmi. Obsahuje prípady využitia blockchainu v nasledujúcich odvetviach:

automobilový priemysel
verejný sektor
ťažobný sektor
zdravotníctvo
kultúra a umenie
nehnuteľnosti
výroba
maloobchod
poľnohospodárstvo
telekomunikácie
doprava
finančný sektor
energetika
sledovanie autorských práv

Závery z analýzy súboru prípadov

Samozrejme, blockchain dobre zapadá do fintechu, pretože transakcie a zmena vlastníka hodnôt sú základom finančného systému.
Blockchain sa logicky aplikuje na prípady, kde existujú „dodávateľské reťazce“, napríklad preprava kontajnerov. Kontajner sa považuje za hodnotu, ktorá sa prevádza do vlastníctva od jednej dopravnej spoločnosti k druhej. Alebo, napríklad, označovanie potravín a sledovanie celého dodávateľského reťazca výrobkov od farmy až po maloobchodné predajne. V tomto prípade si kupujúci môže overiť, že produkt bol vyrobený konkrétnym výrobcom za konkrétnych podmienok. V súčasnosti sa na tieto informácie na etiketách môže iba veriť.
Aktuálny prípad s identifikáciou osôb IAM (Identity and Access Management) a uchovávaním osobných údajov. S príchodom blockchainu sa objavil spôsob riešenia založený na uchovávaní osobných údajov v distribuovanom registri, a prostredníctvom protokolu Zero Knowledge Proof môže človek sám rozhodnúť, aké údaje komu poskytnúť. Napríklad klasickým príkladom je potvrdenie, že občan dosiahol 18 rokov. Momentálne sa na to používa pas alebo vodičský preukaz, kde sa nachádzajú údaje, ktoré nie sú relevantné pre samotnú kontrolu, ako napríklad trvalý pobyt. Použitím blockchainu bude možné overiť, že osobě je 18 rokov, bez zverejnenia zvyšných informácií.
V tej istej oblasti leží aj prípad s zaznamenávaním zdravotných údajov pacientov do blockchainu, aby ich bolo možné prenášať medzi inštitúciami, bez narušenia dôvernosti. A toto je spoločný rys mnohých prípadov, kde na jednej strane je potrebná identifikácia osôb a možnosť bezproblémového šírenia informácií, a na druhej strane je nevyhnutné chrániť (šifrovať) osobné a súkromné údaje.

Blockchain a štát

V mnohých krajinách existujú štátne programy rozvoja blockchainu. Vrátane Ruska existuje program digitálnej transformácie štátu, v ktorom sa blockchain (distribuovaný register) považuje za jedno z smerov rozvoja. Pre štát je relevantný rozvoj blockchainu v nasledovných oblastiach:

Vytvorenie registrov majetkových transakcií, napríklad s nehnuteľnosťami;
Vytvorenie registrov na zaznamenávanie aktov občianskeho stavu, napríklad pre registráciu narodení, manželstiev, rozvodov;
Zaznamenávanie výsledkov volieb a hlasovaní do blockchainu.

Blockchain a Telekom

Prípadové štúdie realizované v telekomunikačnom odvetví budú mať vplyv na väčšinu ľudí. Podľa názoru TM Forum je pre telekomunikačných operátorov najrelevantnejšie aplikovať blockchain na riešenie nasledujúcich úloh:

Operátori môžu odstrániť prostredníkov (clearingové centrá) pri poskytovaní roamingu a uskutočňovať platby priamo medzi sebou.
Identifikácia osôb a IoT zariadení.
Automatické počítanie porušení pravidiel poskytovania služieb zákazníkom (SLA) na základe smart kontraktov a vyplácanie kompenzácií.
Vedenie distribuovanej databázy ukradnutých telefónov.
Správa distribuovanej databázy pre MNP (Prenositeľnosť mobilných čísel) a zbavenie sa sprostredkovateľa v podobe centralizovanej databázy.

Analýza blockchainov

Na účely systematizácie som sa pokúsil nájsť klasifikáciu blockchainov podľa generácií. Žiadnu všeobecne akceptovanú som nenašiel, ale všetci súhlasia, že prvá generácia je Bitcoin, druhá Ethereum, a ďalej záleží na osobných preferenciách. Zdá sa mi logická nasledovná klasifikácia:

Prvá generácia (Bitcoin): podporuje len funkčnosť prevodu kryptomeny z jedného účtu na druhý.
Druhá generácia pridala smart kontrakty (Ethereum) a multivalutnosť (BitShares).
Tretia generácia umožňuje pracovať nielen s kryptomenou, ale aj s akýmikoľvek digitálnymi aktívami, realizovať akúkoľvek biznis logiku, flexibilne nastavovať algoritmus konsenzu. Príklad univerzálneho blockchainu — Hyperledger Fabric.

Poďme sa pozrieť aj na predstaviteľov všetkých generácií, z hľadiska charakteristík, ktoré pomôžu pochopiť, aké prípady sa dajú realizovať na tom alebo onom blockchaine:

Bitcoin
Ethereum
BitShares
Hyperledger Fabric
Exonum

Generácia blockchainu
1
2
2
3
3

Webová stránka
bitcoin.org/en
ethereum.org
bitshares.org
www.hyperledger.org
exonum.com

Výkon v TPS
7
20-30
10,000
1000
10,000

Môže byť vytvorený súkromný blockchain
nie
nie
áno
áno
áno

Počet uzlov v sieti
Viac ako 10 000
Viac ako 10 000
Efektívne 20 – 30 uzlov
Efektívnosť sa určuje systémom Apache Kafka
Efektívnosť sa určuje konsenzom BFT: 10-20 uzlov

Priemerný poplatok za transakcie
0.5$
0.1$
menej ako v Ethereu
nie
nie

Podporované operačné systémy pre uzly
Windows, Linux, MacOS
Windows, Linux, MacOS, Raspberry Pi
Ubuntu, Windows
Windows, Linux, MacOS
Linux, MacOS

Nasadenie uzlov
Ručne
Ručne, Docker
Ručne
Docker, docker-compose
Ručne, Docker

Konsenzus
PoW
Pow
DPoS
Hlasovací systém, používa sa Apache Kafka
BFT

Smart kontrakt
Nie v bežnom chápaní
Programovací jazyk Solidity
Predinštalované a ich počet je obmedzený. Píše sa v C++
Programovacie jazyky Go, JS
Rust

Programovací jazyk, v ktorom je napísaný blockchain
C++
C++
C++
Go
Rust

DB na uchovávanie údajov blockchainu
LevelDB
LevelDB
LevelDB
goleveldb — LevelDB v Go
RocksDB

Vývoj a podpora
Satoshi Nakamoto & Co
Vitalik Buterin & Co
Dan Larimer & Co
The Linux Foundation, IBM, Oracle
Bitfury Group

Obmedzenia pri implementácii prípadov
Výkon a existencia poplatkov.
Výkon a existencia poplatkov. Vhodné pre piloty a PoC.
Existencia poplatkov a obmedzený počet realizovaných scenárov použitia.
Hyperledger Fabric — nič ne obmedzuje, ak nečakáte vysoké výkonnostné charakteristiky.
Exonum obmedzuje BFT konsenzus a vysoký prah vstupu, pretože na implementáciu smart kontraktov je potrebné ich integrovať do zdrojového kódu.

Záver

Dnes sa často nová technológia predáva ako riešenie problémov. Preto je najprv potrebné zabezpečiť, že v konkrétnom prípade potrebujeme práve blockchain. Na to je treba odpovedať na otázku, či je potrebná celá táto funkčnosť?

Kryptografia
Nemennosť a úplnosť histórie dát
Distribúcia
Decentralizácia
Tokenizácia
Smart kontrakty

Ak nie sú potrebné všetky uvedené charakteristiky, môže byť efektívnejšie aplikovať technológie, ktoré sa od blockchainu odlišujú. Ak sa predsa len rozhodnete použiť blockchain, je potrebné mať na pamäti jeho špecifiká, ktoré, vzhľadom na jeho podstatu, nemožno zmeniť:

Rôzne blockchainy majú rôzne technické charakteristiky a obmedzenia, preto je potrebné vybrať zodpovedajúci blockchain v závislosti od prípadu použitia.
V závislosti od konsenzu sa výkon blockchainu líši o niekoľko rádov. A ak je vybraná nejaká konkrétna blockchain, pravdepodobne ho nebude možné „optimalizovať“.
Lineárna škálovateľnosť — to je bežný požiadavok pre informačné systémy. Blockchain však môže škálovať horšie ako lineárne.
Údaje, ktoré je potrebné uchovávať, môžu mať štruktúru, ktorá znižuje efektivitu aplikácie blockchainu.
V súkromných blockchainoch je potrebné zabezpečiť bezpečnosť rovnako, ako v používaných podnikových IT systémoch.

Vzhľadom na tieto obmedzenia sa dnes blockchain väčšinou používa v najjednoduchších prípadoch, kde je potrebné zbaviť sa sprostredkovateľov alebo dosiahnuť overenie pravosti a nemennosti dát medzi účastníkmi, ktorí nie sú pod jedným vedením.

V ďalšej časti rozvineme blockchain v cloude a pozrieme sa, ako všetko funguje.

Toto je len začiatok!

Zdroj: habr.com