Blockchain: vad kostar det oss att bygga en användning?

Mänsklighetens hela historia är ett försök att riva den gamla ordningen och bygga en ny, självklart bättre. (Anonym författare)

I den föregående artikeln Vad kostar det oss att bygga blockchain? Vi har förstått de teknologier som alla blockchainer bygger på. Nu är det dags att förstå vilka problem moderna blockchainer kan lösa. Låt oss först titta på analysen av det aktuella tillståndet för blockchain och framtidsutsikterna. Som teknisk specialist uppskattar jag företaget Gartner med sina många teknologiska mognadscykler (Hype Cycles). Grafen visar blockchainens mognadscykel i näringslivet i slutet av 2018. Vilka slutsatser kan vi dra?

Analys från Gartner

• Grafen visar att många moderna industrier försöker tillämpa blockchain för att lösa sina produktionsproblem, och varje år dyker nya industrier upp som börjar utforska blockchain.
• Trots det har ingen industri ännu nått varken produktivitetens platå eller ens en upplysningens lutning.
• Naturligtvis kommer inte alla industrier som just nu är på väg mot toppen av förväntningarna att nå produktivitetens platå, men med tanke på den massiva rörelsen kommer vi om 5-10 år att bevittna en omfattande användning av flera användningsfall.
• Och var är Bitcoin, mining och överhuvudtaget kryptovaluta, kanske du frågar? Dessa teknologier ger ju betydande vinster? De var med på graferna för tidigare år, men i år har de redan lämnat produktivitetens platå efter sina föreskrivna 10 år.

Den följande grafen visar mognaden hos blockchain-teknologier:

Vad kan man säga om denna graf?

• De flesta moderna blockchain-teknologier befinner sig också på en diskussionsvåg. Men inte för att det är nya teknologier, utan för att industrierna utforskar deras tillämplighet på sina datainstrukturer, volymer och bearbetningshastigheter, söker möjligheter att öka effektiviteten och minska kostnaderna med hjälp av blockchain-teknologier.
• Intresset för kryptovaluta-mining, klassisk blockchain och i allmänhet distribuerad ledger-teknologi börjar avta.

Nu ska vi titta på vilka branschfall som försöker använda blockchain. Gartner genomförde en studie i slutet av 2018 och presenterade resultaten i form av en matris där branschfallen listas horisontellt, branscherna vertikalt, och cirklarna i skärningspunkterna visar hur efterfrågad en viss branschfall är inom en specifik bransch:

Vilka slutsatser kan dras från denna tabell?

• De flesta projekt använder blockchain för registrering, spridning och delning av data (Shared Record Keeping och Internal Record Keeping).
• En betydande del av projekten använder blockchain för att spåra värdeöverföringar eller ägarbyten (Asset Tracking).
• Identifiering (Identity Management) är gradvis, men nödvändig i praktiskt taget alla branscher.
• För närvarande är tokenisering (Digital Tokens) inte särskilt efterfrågad och, vad som är förvånande, samma sak kan sägas om smarta kontrakt (Smart Contracts).

En generell schema för blockchain

När man ritar upp blockchain i förhållande till en viss bransch är alla scheman i grunden desamma: det finns ett blockchain-nätverk där deltagarna registrerar och läser information via Dapp (decentralized application). Skillnaderna ligger i detaljerna, till exempel kan information i blockchain inte bara registreras av människor utan även av IoT-plattformsapparater (Internet of Things). Låt oss överväga ett generellt schema med IoT som exempel, eftersom detta är en av de mest diskuterade användningarna av blockchain. Vi utrustar dessutom IoT-enheter med SIM-kort för överföring av data, via mobilnätet, eller ännu bättre eSIM, för att kunna använda valfritt mobilnät. Mobilnätet kommer självklart att vara 5G, eftersom det är en av de främsta användningarna för nätverket 5G. GPS-/GLONASS-moduler får ansvar för att spåra positionen. För att smarta kontrakt ska fungera fullt ut måste information från externa källor vara tillgänglig, exempelvis aktuella aktiekurser eller valutakurser. För detta används så kallade blockchain-orakler. Den sista touchen är en AI-modul för att analysera data. Forskning visar, att AI-algoritmer (Artificial Intelligence) kommer att fungera effektivt med data från blockchain, eftersom dessa är kompletta, konsistenta och entydigt sorterade efter tid.

Således har vi fått en sammanfattande schema för blockchain-projekt. Nu kan vi skriva vilken rubrik som helst för att göra schemat användbart för olika industrier. Till exempel "Övervakning av tanktransport för oljeindustrin" eller "Tillverkning av delar för bilindustrin" eller "Leveranser av gårdsprodukter till detaljhandeln".

Blockchain + IoT + 5G + GPS + AI

Vi går vidare till specifika fallstudier.

Analys av fallstudier

Låt oss välja fallstudier för de angivna industrierna och fundera på vilka blockkedjor de kan genomföras på. Det visar sig att vi inte behöver leta någonstans, eftersom det finns en aktuell "Bibliotek av fallstudier för blockchain" med exempel och länkar. Den innehåller fallstudier av tillämpning av blockchain inom följande industrier:

• bilindustrin
• offentlig sektor
• utvinningssektor
• sjukvård
• kultur och konst
• fastigheter
• tillverkningsindustri
• detaljhandel
• jordbruk
• telekom
• transport
• finanssektor
• energibranschen
• hantering av upphovsrätt

Slutsatser från analysen av uppsättningen fallstudier

• Naturligtvis passar blockchain bra in i fintech, eftersom transaktioner och ägarbyten av värden är grunden för det finansiella systemet.
• Blockchain är logiskt att tillämpa i fallstudier där det finns "leveranskedjor", till exempel transport av containrar. En container representeras som ett värde som överförs från ett transportföretag till ett annat. Eller, till exempel, märkning av livsmedel och spårning av hela leveranskedjan från jordbruket till detaljhandeln. I detta fall kan köparen säkerställa att produkten är producerad av en specifik tillverkare under specifika förhållanden. För närvarande kan sådan information på etiketter endast tros på ord.
• Ett relevant fall med identifiering av människor IAM (Identity and Access Management) och lagring av personlig information. Med blockchain kom en lösning baserad på lagring av personlig information i en distribuerad huvudbok, och med hjälp av protokollet Zero Knowledge Proof kan individen själv välja vilka data som ska delas med vem. Ett klassiskt exempel är bekräftelsen på att en medborgare har fyllt 18 år. För detta används i dag pass eller körkort, där det finns data som inte är relaterade till själva kontrollen, såsom adress. Genom att använda blockchain kan man verifiera att en person är 18 år gammal, utan att avslöja annan information.
• I samma plane ligger ärendet med registrering av medicinska data om patienter i blockchain, så att de kan överföras mellan institutioner utan att bryta mot sekretessen. Detta är en gemensam aspekt i många fall där å ena sidan identifiering av personer och möjlighet till problemfri informationsspridning krävs, medan å andra sidan skydd (kryptering) av personlig och privat information är nödvändig.

Blockchain och staten

I många länder finns det statliga program för utveckling av blockchain. Även i Ryssland finns det ett program för digital transformation av staten, där blockchain (distribuerad huvudbok) ses som en av utvecklingsriktningarna. För staten är följande riktningar viktiga för blockchainutvecklingen:

• Skapande av register för egendomstransaktioner, till exempel fastigheter;
• Skapande av register för registrering av civilstånd, till exempel för registrering av födslar, äktenskap, skilsmässor;
• Registrering av valresultat och omröstningar i blockchain.

Blockchain och Telekom

Fall som genomförts i telekomindustrin kommer att påverka de flesta människor. Enligt TM Forum är tillämpningen av blockchain för operatörer särskilt relevant för att lösa följande uppgifter:

• Operatörer kan eliminera mellanhänder (clearingcenter) i tillhandahållandet av roaming och genomföra betalningar direkt med varandra.
• Identifiering av människor och IoT-enheter.
• Automatisk beräkning av överträdelser av serviceavtal (SLA) baserat på smarta kontrakt och utbetalning av kompensation.
• Föra en distribuerad databas över stulna telefoner.
• Hantera en distribuerad databas för MNP (Mobile Number Portability) och eliminera mellanhanden i form av en centraliserad databas.

Analysera blockkedjor

För systematiseringens skull försökte jag hitta en klassificering av blockkedjor efter generationer. En allmänt vedertagen klassificering hittade jag inte, men alla är överens om att den första generationen är Bitcoin, den andra Ethereum, och vad som kommer efter beror på personliga preferenser. Jag anser att följande klassificering är logisk:

• Första generationen (Bitcoin): stöder endast funktionalitet för att överföra kryptovaluta från ett konto till ett annat.
• Den andra generationen har lagt till smarta kontrakt (Ethereum) och flermyntighet (BitShares).
• Den tredje generationen möjliggör hantering av inte bara kryptovaluta, utan också av alla digitala tillgångar (assets), att genomföra valfri affärslogik, och flexibelt konfigurera konsensusalgoritmen. Ett exempel på en universell blockkedja är Hyperledger Fabric.

Låt oss också titta på representanterna för alla generationer, utifrån deras egenskaper som kan hjälpa till att förstå vilka fall man kan implementera på en viss blockkedja:

Bitcoin
Ethereum
Bitshares
Hyperledger Fabric
Exonum

Blockkedjegeneration
1
2
2
3
3

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

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

Går det att skapa en privat blockkedja
nej
nej
ja
ja
ja

Antal noder i nätverket
Över 10 000
Över 10 000
Effektivt 20–30 noder
Effektiviteten bestäms av Apache Kafka-systemet
Effektiviteten bestäms av BFT-konsensus: 10-20 noder

Genomsnittlig avgift för transaktioner
0.5$
0.1$
lägre än i Ethereum
nej
nej

Stödda operativsystem för noder
Windows, Linux, MacOS
Windows, Linux, MacOS, Raspberry Pi
Ubuntu, Windows
Windows, Linux, MacOS
Linux, MacOS

Utplacering av noder
Manuellt
Manuellt, Docker
Manuellt
Docker, docker-compose
Manuellt, Docker

Konsensus
PoW
Pow
DPoS
Röstsystemet används av Apache Kafka
BFT

Smart kontrakt
Nej i allmänt erkänd mening
Programmeringsspråket Solidity
Föruppsatta och deras antal är begränsat. Skriver kod i C++
Programmeringsspråken Go, JS
Rust

Programmeringsspråket som blockkedjan är skriven i
C++
C++
C++
Go
Rust

DB för att lagra blockkedjans data
LevelDB
LevelDB
LevelDB
goleveldb — LevelDB i Go
RocksDB

Utveckling och support
Satoshi Nakamoto & Co
Vitalik Buterin & Co
Dan Larimer & Co
The Linux Foundation, IBM, Oracle
Bitfury Group

Begränsningar vid genomförande av fall
Prestanda och avgiftsbeläggning.
Prestanda och avgiftsbeläggning. Passar för piloter och PoC:er.
Närvaron av avgifter och begränsat antal genomförda användningsscenarier.
Hyperledger Fabric – ingenting begränsar om man inte förväntar sig hög prestanda.
Exonum begränsar konsensus BFT och har en hög inträdesbarriär, eftersom smarta kontrakt måste integreras i koden.

Slutsats

Idag utger man ofta ny teknologi som en lösning på problemet. Därför bör man först säkerställa att blockkedja verkligen är vad som behövs i det specifika fallet. För detta, svara på frågorna: behövs all den nämnda funktionen?

• Kryptografi
• Oförändrad och fullständig datahistorik
• Distribuering
• Decentralisering
• Tokenisering
• Smarta kontrakt

Om inte alla nämnda egenskaper behövs, kan det vara mer effektivt att använda teknologier som inte är blockkedjor. Om man ändå beslutar sig för att använda blockkedja, måste man ta hänsyn till de egenskaper som, på grund av dess natur, inte går att förändra:

• Olika blockkedjor har olika tekniska egenskaper och begränsningar, så beroende på fallenhet bör man välja en lämplig blockkedja.
• Beroende på konsensus varierar blockkedjans prestanda kraftigt. Och om man väljer en specifik blockkedja kommer det troligtvis inte att gå att "optimera" den.
• Linjära skalbarhet är ett vanligt krav för informationssystem. Blockkedja kan emellertid ha sämre skalbarhet än linjär.
• Den data som behöver lagras kan ha en struktur som minskar effektiviteten i användningen av blockkedjan.
• I privata blockkedjor måste säkerheten vara minst lika hög som i de företags IT-system som används.

På grund av dessa begränsningar används blockkedja för närvarande mest i de enklaste fallen där det är nödvändigt att eliminera mellanhänder eller där autentisering och oförändrat data bland deltagare, som inte är under en gemensam kontroll, måste uppnås.

I nästa del kommer vi att utveckla blockkedjan i molnet och se hur allt fungerar.

Detta är bara början!

Källa: habr.com