Скованные одной цепью
Поскольку я теперь в профессиональном плане угараю по айти, ловите лонгрид про все, что вы хотели знать о блокчейне, но боялись спросить.
В последнее время блокчейн приобрел статус модного тренда в информационных технологиях. Что это: заурядное технологическое решение или новая парадигма, которая кардинально повлияет на всю отрасль?
По цепочке
Вопреки мнению многих оптимистов насчет того, что человек человеку друг, товарищ и брат, подавляющее большинство людей не склонны доверять друг другу. Поэтому нам в разных сферах взаимодействия нужны посредники - особенно если речь идет о финансовой составляющей. Со смещением человеческой деятельности в интернет-среду доверие к посредникам пошатнулось. Одно дело прийти к живому нотариусу, который лично или через помощников заверит подлинность документа и совсем другое - попробовать сделать это виртуально, когда ты не знаешь, кто по ту сторону экрана - нормальный человек или злоумышленник.
Похожая ситуация и с финансами. Конечно, мы доверяем банкам совершение электронных платежей или переводов, но по причине сбоев, в силу уязвимостей системы или в результате человеческого фактора абсолютная надежность не гарантирована. Личные данные могут попасть (и периодически попадают) к третьим лицам, а с деньгами, которые в этом случае являются просто информацией, можно теоретически делать все, что угодно.
Эти и другие обстоятельства (в частности, стремление к анонимности и освобождению из-под опеки властей с их функциями эмиссии денег и контроля за их потоками) привели к созданию криптовалют. Первой и наиболее популярной является биткоин, который работает по технологии блокчейн. Сразу оговоримся, что блокчейн уже давно вырос из коротких криптовалютных штанишек, и ниже мы рассмотрим основные сферы его применения, проблемы и перспективы. Но начать нужно именно с биткоина.
Как и с офлайновыми валютами, с биткоином можно совершать два основных вида действий: применять в качестве платежного средства в сделках и выпускать дополнительное количество. Отличие в том, что здесь нет виртуальных банков и вообще каких-либо посредников. Контроль осуществляется всеми пользователями через распределенную базу данных на основе одноранговой (пиринговой) сети, в которую включена информация обо всех транзакциях, начиная с самой первой.
Для передачи биткоинов от одного пользователя сети к другому необходима цифровая подпись, которая является уникальной для каждой транзакции и работает на уровне двух ключей - приватного и публичного. Приватный известен только его владельцу, а публичный одновременно служит адресом получения средств и помогает проверить достоверность приватного ключа, не раскрывая его. Баланс счета пользователя, как в банке, не ведется - вместо этого количество принадлежащих ему в данный момент биткоинов рассчитывается путем отслеживания всей цепочки транзакций с самого ее начала. Информация об этом загружается на компьютер пользователя при первом подключении к сети, потом она только обновляется.
Важный момент: в целях дополнительной безопасности отдельные записи транзакций объединяются в блоки. Отсюда и название «блокчейн» - в переводе с английского «блок» + «цепь», или «цепочка из блоков». Только после того, как запись попала в блок, а тот, в свою очередь, встал в цепочку, транзакция считается подтвержденной. Процесс формирования блоков носит название «майнинг» (с англ. - добыча полезных ископаемых) и базируется на принципах хеширования.
Каждый блок состоит из заголовка и списка транзакций, в который входят транзакции, еще не попавшие в предыдущие блоки. Первой стоит запись о вознаграждении для того, кто сформировал блок - майнера. Это вознаграждение, по сути, и является эмиссией, поскольку оно состоит из фиксированного числа новых биткоинов (плюс комиссионные сборы по входящим в блок транзакциям). Это число, изначально равнявшееся 50, через определенные промежутки времени (точнее, через 210 тысяч блоков, скорость формирования каждого из которых примерно одинакова и составляет около 10 минут) сокращается вдвое. После прекращения выпуска биткоинов наградой за майнинг будет служить лишь комиссия.
Заголовок блока включает собственный хеш, хеш предыдущего блока, хеши транзакций и дополнительную служебную информацию. Блок будет считаться созданным (а его майнер получит вознаграждение), если хеш заголовка равен или меньше определенного числа, величина которого периодически корректируется с целью поддержания более-менее постоянной скорости формирования блоков. Поскольку результат хеширования непредсказуем, для удовлетворения условиям нужно множество пересчетов, что требует больших вычислительных мощностей. С одной стороны, это защищает от злоумышленников-одиночек, с другой - приводит к ситуации, когда майнерами становятся большие группы пользователей и даже специализированные компании.
Если все сделано без ошибок, блок встанет в единую цепочку. Существует также алгоритм для отсечения боковых ответвлений, на котором мы не будем подробно останавливаться. Скажем только, что в результате вознаграждение для майнеров, сформировавших «лишние» блоки, сгорает (его можно тратить не сразу при получении, а только по истечении некоторого времени), а записи о транзакциях вновь встают в очередь на попадание в блок. Так и строится непрерывная цепочка блоков, информацию в каждом из которых может проверить кто угодно в любой момент времени - при том, что сама информация надежно защищена от посягательств на ее изменение или удаление.
Не панацея
Как и у любой другой технологии, у блокчейна есть свои недостатки, хотя по причине ограниченного применения он пока вызывает больше вопросов, чем негатива. Впрочем, искать ответы нужно уже сейчас, чтобы в будущем не иметь трудноразрешимых системных проблем.
Одна из главных слабостей блокчейна вытекает из самой сути этой технологии - содержащаяся в блоках информация является общедоступной. Если речь идет, к примеру, о персональных данных, их могут использовать в своих целях мошенники или конкуренты. В целом мошеннические действия можно отследить постфактум, но полностью оградиться от них не получится.
Такие случаи уже не раз бывали в истории биткоина - к примеру, в 2010 году из-за серьезной уязвимости в протоколе пользователи получили возможность производить огромное количество биткоинов. В одном из переводов были переданы 184 миллиарда! И хотя неисправность довольно быстро устранили, всегда есть риск обмена фальшивой валюты на реальные деньги. В 2011 году была крупная утечка личных данных, в том же году на крупнейшей бирже MT GOX зафиксирован вброс большого числа фальшивых «дензнаков». А в 2013 году произошел сбой из-за разных версий биткоин-кошельков у разных пользователей, что привело к разрыву цепочек и возможности использовать одни и те же деньги на разные цели.
Еще одна проблема, обусловленная особенностями блокчейна - необходимость загружать на свой компьютер большой объем данных, чтобы получить доступ ко всей базе. К примеру, «вес» всех цепочек биткоина составляет сейчас около 60 Гбайт, а первичное скачивание занимает от одних до нескольких суток. Решения ищутся - например, можно завести «легкий» кошелек и получить доступ лишь к последним транзакциям, но это нарушает принципы блокчейна в отношении доступа ко всем сделкам и, как следствие, сказывается на безопасности.
Скорость обработки данных в блокчейне (на примере все того же биткоина) пока что тоже оставляет желать лучшего. За секунду могут быть обработаны лишь несколько транзакций, тогда как крупные банковские платежные системы ежесекундно обрабатывают сотни, тысячи и даже десятки тысяч операций. Неизученными остаются и вопросы масштабирования: как именно изменение производительности зависит от увеличения числа узлов в сети.
Слабой стороной является и высокая энергозатратность: сложность вычислений в блокчейне требует больших ресурсов. Причем поскольку «победитель» только один, остальные расходуют энергию вхолостую. По некоторым оценкам, совокупные затраты энергии на майнинг биткоинов уже сопоставимы с энергообеспечением маленькой страны.
Наконец, существенным изъяном является отсутствие регулирование и контроля, что тоже вызвано принципом функционирования блокчейна. Если система децентрализована и трансгранична, неясно, кто отвечает за ее пользователей, как и кем защищаются их права потребителей, кто несет ответственность за возможные финансовые потери пользователей и кто должен осуществлять привлечение к ответственности.
В общем, нужно понимать, что блокчейн не является универсальным решением всех технологических и бизнес-проблем. Вот что, к примеру, говорит специалист по блокчейну Джерри Куомо из IBM относительно его нецелевого использования: «Применять шаблон блокчейна для решения задач, возлагаемых на СУБД, не стоит. Использование блокчейна имеет смысл там, где бизнес приходит к консенсусу. Технология важна, но что она даст без делового сотрудничества? Мы растеряем все ее преимущества».
Так чем же все-таки может стать блокчейн, помимо «движка» для криптовалют?
Как у них
В настоящее время главной сферой применения блокчейна все-таки остается финансовая. Но он вполне подходит, не только для криптовалют, но и для обычных валют. В сентябре прошлого года ряд крупных международных банков сформировали консорциум R3, который тестирует применимость технологии для банковской деятельности. Некоторые финансовые группы скооперировались с лидерами ИТ-индустрии в тех же целях. Их совместным детищем является проект Hyperledger. А один из активных участников проекта IBM уже запустил собственный облачный сервис блокчейна, с помощью которого представители бизнеса могут поэкспериментировать с практическим применением технологии.
Другим перспективным направлением, представляющим интерес в основном для государства, является создание всевозможных реестров имущества - жилой и коммерческой недвижимости, земельных участков и т.п. Этим с июня 2016 года уже занимается Шведский земельный реестр. А Государственная служба здравоохранения Великобритании рассматривает возможность применения блокчейна в своих базах данных и медицинских картах. В последнем случае в роли транзакций выступают новые записи о заболеваниях, сдаче анализов и всем остальном, что обычно включают в этот документ.
Вообще для блокчейна подходят практически любые документы, за выдачу или изменение которых отвечают органы власти: паспорта, свидетельства о рождении и браке, водительские права и разрешения на оружие, дипломы государственных учебных заведений и многое другое. На тех же принципах могут строиться системы налогообложения и выдачи патентов или регистрации авторских прав на художественное произведение.
С данной областью применения тесно смыкается ее продвинутая версия - всеобщая репутационная система как для юридических, так и для физических лиц. За отдельным человеком (особенно если это человек, нуждающийся в общественном контроле - чиновник или депутат) может тянуться цепочка изменений биографического характера, а также совершенных правонарушений, даже самых мелких. У компании может быть аналогичный «шлейф», на основе которого будет оцениваться ее благонадежность. Правда, если быть реалистом, имеются большие сомнения в том, что эта система будет в полной мере реализована в обозримом будущем.
Несколько более реалистичным - по крайней мере, для развитых стран - выглядит голосование на основе технологии блокчейна. Способом, аналогичным транзакции биткоина, можно отдать свой голос как политику, так и какому-либо решению властей, которое вынесено на общественное обсуждение - и это исключает любые подтасовки и фальсификации. Здесь Швеция тоже на передовых позициях.
Наконец, блокчейн как распределенная база данных - это универсальная система хранения знаний, особенно научного или энциклопедического характера. В перспективе оттуда сможет черпать информацию искусственный интеллект.
Как у нас
Нельзя сказать, чтобы Россия была в лидерах перехода к блокчейну, но и среди отстающих она тоже не числится. Пока что этот процесс имеет в целом эпизодический характер.
Так, к нему активно присматривается «Сбербанк», чей руководитель Герман Греф является сторонником всяческих инноваций. «Блокчейн - это та технология, которая имеет шанс вообще перевернуть сферу государственного регулирования, сферу государства в целом, финансы - все до одной сферы», - заявил он на январском совещании у президента. «Сбербанк» планирует применять блокчейн для внутренних взаиморасчетов и транзакций между своими «дочками».
Исследования в этой области проводят Центробанк и Минкомсвязь, о чем представители этих ведомств неоднократно заявляли. Имеется идея реализовать на блокчейне некое подобие разрабатывавшейся еще в советское время ОГАС - Общегосударственной автоматизированной системы учета и обработки информации. Через нее, в частности, можно будет контролировать финансовую активность различных государственных организаций и фондов, отслеживая, на что именно ушли выделенные из бюджета деньги.
Частный бизнес движется в том же направлении, уже имеется некоторое число реализованных проектов. Ярким примером является платежный сервис Qiwi. В 2015 году он объявил о поэтапном переводе своего процессинга на блокчейн и даже подумывал о введении собственной криптовалюты (с довольно нелепым названием) - битрубля. Но по причине резко негативного отношения государства к денежным суррогатам от виртуальных денег пришлось отказаться. Зато блокчейн как таковой внедряется вполне успешно, завершить процесс компания планирует к 2021 году.
via infostart
В последнее время блокчейн приобрел статус модного тренда в информационных технологиях. Что это: заурядное технологическое решение или новая парадигма, которая кардинально повлияет на всю отрасль?
По цепочке
Вопреки мнению многих оптимистов насчет того, что человек человеку друг, товарищ и брат, подавляющее большинство людей не склонны доверять друг другу. Поэтому нам в разных сферах взаимодействия нужны посредники - особенно если речь идет о финансовой составляющей. Со смещением человеческой деятельности в интернет-среду доверие к посредникам пошатнулось. Одно дело прийти к живому нотариусу, который лично или через помощников заверит подлинность документа и совсем другое - попробовать сделать это виртуально, когда ты не знаешь, кто по ту сторону экрана - нормальный человек или злоумышленник.
Похожая ситуация и с финансами. Конечно, мы доверяем банкам совершение электронных платежей или переводов, но по причине сбоев, в силу уязвимостей системы или в результате человеческого фактора абсолютная надежность не гарантирована. Личные данные могут попасть (и периодически попадают) к третьим лицам, а с деньгами, которые в этом случае являются просто информацией, можно теоретически делать все, что угодно.
Эти и другие обстоятельства (в частности, стремление к анонимности и освобождению из-под опеки властей с их функциями эмиссии денег и контроля за их потоками) привели к созданию криптовалют. Первой и наиболее популярной является биткоин, который работает по технологии блокчейн. Сразу оговоримся, что блокчейн уже давно вырос из коротких криптовалютных штанишек, и ниже мы рассмотрим основные сферы его применения, проблемы и перспективы. Но начать нужно именно с биткоина.
Как и с офлайновыми валютами, с биткоином можно совершать два основных вида действий: применять в качестве платежного средства в сделках и выпускать дополнительное количество. Отличие в том, что здесь нет виртуальных банков и вообще каких-либо посредников. Контроль осуществляется всеми пользователями через распределенную базу данных на основе одноранговой (пиринговой) сети, в которую включена информация обо всех транзакциях, начиная с самой первой.
Для передачи биткоинов от одного пользователя сети к другому необходима цифровая подпись, которая является уникальной для каждой транзакции и работает на уровне двух ключей - приватного и публичного. Приватный известен только его владельцу, а публичный одновременно служит адресом получения средств и помогает проверить достоверность приватного ключа, не раскрывая его. Баланс счета пользователя, как в банке, не ведется - вместо этого количество принадлежащих ему в данный момент биткоинов рассчитывается путем отслеживания всей цепочки транзакций с самого ее начала. Информация об этом загружается на компьютер пользователя при первом подключении к сети, потом она только обновляется.
Важный момент: в целях дополнительной безопасности отдельные записи транзакций объединяются в блоки. Отсюда и название «блокчейн» - в переводе с английского «блок» + «цепь», или «цепочка из блоков». Только после того, как запись попала в блок, а тот, в свою очередь, встал в цепочку, транзакция считается подтвержденной. Процесс формирования блоков носит название «майнинг» (с англ. - добыча полезных ископаемых) и базируется на принципах хеширования.
Каждый блок состоит из заголовка и списка транзакций, в который входят транзакции, еще не попавшие в предыдущие блоки. Первой стоит запись о вознаграждении для того, кто сформировал блок - майнера. Это вознаграждение, по сути, и является эмиссией, поскольку оно состоит из фиксированного числа новых биткоинов (плюс комиссионные сборы по входящим в блок транзакциям). Это число, изначально равнявшееся 50, через определенные промежутки времени (точнее, через 210 тысяч блоков, скорость формирования каждого из которых примерно одинакова и составляет около 10 минут) сокращается вдвое. После прекращения выпуска биткоинов наградой за майнинг будет служить лишь комиссия.
Заголовок блока включает собственный хеш, хеш предыдущего блока, хеши транзакций и дополнительную служебную информацию. Блок будет считаться созданным (а его майнер получит вознаграждение), если хеш заголовка равен или меньше определенного числа, величина которого периодически корректируется с целью поддержания более-менее постоянной скорости формирования блоков. Поскольку результат хеширования непредсказуем, для удовлетворения условиям нужно множество пересчетов, что требует больших вычислительных мощностей. С одной стороны, это защищает от злоумышленников-одиночек, с другой - приводит к ситуации, когда майнерами становятся большие группы пользователей и даже специализированные компании.
Если все сделано без ошибок, блок встанет в единую цепочку. Существует также алгоритм для отсечения боковых ответвлений, на котором мы не будем подробно останавливаться. Скажем только, что в результате вознаграждение для майнеров, сформировавших «лишние» блоки, сгорает (его можно тратить не сразу при получении, а только по истечении некоторого времени), а записи о транзакциях вновь встают в очередь на попадание в блок. Так и строится непрерывная цепочка блоков, информацию в каждом из которых может проверить кто угодно в любой момент времени - при том, что сама информация надежно защищена от посягательств на ее изменение или удаление.
Не панацея
Как и у любой другой технологии, у блокчейна есть свои недостатки, хотя по причине ограниченного применения он пока вызывает больше вопросов, чем негатива. Впрочем, искать ответы нужно уже сейчас, чтобы в будущем не иметь трудноразрешимых системных проблем.
Одна из главных слабостей блокчейна вытекает из самой сути этой технологии - содержащаяся в блоках информация является общедоступной. Если речь идет, к примеру, о персональных данных, их могут использовать в своих целях мошенники или конкуренты. В целом мошеннические действия можно отследить постфактум, но полностью оградиться от них не получится.
Такие случаи уже не раз бывали в истории биткоина - к примеру, в 2010 году из-за серьезной уязвимости в протоколе пользователи получили возможность производить огромное количество биткоинов. В одном из переводов были переданы 184 миллиарда! И хотя неисправность довольно быстро устранили, всегда есть риск обмена фальшивой валюты на реальные деньги. В 2011 году была крупная утечка личных данных, в том же году на крупнейшей бирже MT GOX зафиксирован вброс большого числа фальшивых «дензнаков». А в 2013 году произошел сбой из-за разных версий биткоин-кошельков у разных пользователей, что привело к разрыву цепочек и возможности использовать одни и те же деньги на разные цели.
Еще одна проблема, обусловленная особенностями блокчейна - необходимость загружать на свой компьютер большой объем данных, чтобы получить доступ ко всей базе. К примеру, «вес» всех цепочек биткоина составляет сейчас около 60 Гбайт, а первичное скачивание занимает от одних до нескольких суток. Решения ищутся - например, можно завести «легкий» кошелек и получить доступ лишь к последним транзакциям, но это нарушает принципы блокчейна в отношении доступа ко всем сделкам и, как следствие, сказывается на безопасности.
Скорость обработки данных в блокчейне (на примере все того же биткоина) пока что тоже оставляет желать лучшего. За секунду могут быть обработаны лишь несколько транзакций, тогда как крупные банковские платежные системы ежесекундно обрабатывают сотни, тысячи и даже десятки тысяч операций. Неизученными остаются и вопросы масштабирования: как именно изменение производительности зависит от увеличения числа узлов в сети.
Слабой стороной является и высокая энергозатратность: сложность вычислений в блокчейне требует больших ресурсов. Причем поскольку «победитель» только один, остальные расходуют энергию вхолостую. По некоторым оценкам, совокупные затраты энергии на майнинг биткоинов уже сопоставимы с энергообеспечением маленькой страны.
Наконец, существенным изъяном является отсутствие регулирование и контроля, что тоже вызвано принципом функционирования блокчейна. Если система децентрализована и трансгранична, неясно, кто отвечает за ее пользователей, как и кем защищаются их права потребителей, кто несет ответственность за возможные финансовые потери пользователей и кто должен осуществлять привлечение к ответственности.
В общем, нужно понимать, что блокчейн не является универсальным решением всех технологических и бизнес-проблем. Вот что, к примеру, говорит специалист по блокчейну Джерри Куомо из IBM относительно его нецелевого использования: «Применять шаблон блокчейна для решения задач, возлагаемых на СУБД, не стоит. Использование блокчейна имеет смысл там, где бизнес приходит к консенсусу. Технология важна, но что она даст без делового сотрудничества? Мы растеряем все ее преимущества».
Так чем же все-таки может стать блокчейн, помимо «движка» для криптовалют?
Как у них
В настоящее время главной сферой применения блокчейна все-таки остается финансовая. Но он вполне подходит, не только для криптовалют, но и для обычных валют. В сентябре прошлого года ряд крупных международных банков сформировали консорциум R3, который тестирует применимость технологии для банковской деятельности. Некоторые финансовые группы скооперировались с лидерами ИТ-индустрии в тех же целях. Их совместным детищем является проект Hyperledger. А один из активных участников проекта IBM уже запустил собственный облачный сервис блокчейна, с помощью которого представители бизнеса могут поэкспериментировать с практическим применением технологии.
Другим перспективным направлением, представляющим интерес в основном для государства, является создание всевозможных реестров имущества - жилой и коммерческой недвижимости, земельных участков и т.п. Этим с июня 2016 года уже занимается Шведский земельный реестр. А Государственная служба здравоохранения Великобритании рассматривает возможность применения блокчейна в своих базах данных и медицинских картах. В последнем случае в роли транзакций выступают новые записи о заболеваниях, сдаче анализов и всем остальном, что обычно включают в этот документ.
Вообще для блокчейна подходят практически любые документы, за выдачу или изменение которых отвечают органы власти: паспорта, свидетельства о рождении и браке, водительские права и разрешения на оружие, дипломы государственных учебных заведений и многое другое. На тех же принципах могут строиться системы налогообложения и выдачи патентов или регистрации авторских прав на художественное произведение.
С данной областью применения тесно смыкается ее продвинутая версия - всеобщая репутационная система как для юридических, так и для физических лиц. За отдельным человеком (особенно если это человек, нуждающийся в общественном контроле - чиновник или депутат) может тянуться цепочка изменений биографического характера, а также совершенных правонарушений, даже самых мелких. У компании может быть аналогичный «шлейф», на основе которого будет оцениваться ее благонадежность. Правда, если быть реалистом, имеются большие сомнения в том, что эта система будет в полной мере реализована в обозримом будущем.
Несколько более реалистичным - по крайней мере, для развитых стран - выглядит голосование на основе технологии блокчейна. Способом, аналогичным транзакции биткоина, можно отдать свой голос как политику, так и какому-либо решению властей, которое вынесено на общественное обсуждение - и это исключает любые подтасовки и фальсификации. Здесь Швеция тоже на передовых позициях.
Наконец, блокчейн как распределенная база данных - это универсальная система хранения знаний, особенно научного или энциклопедического характера. В перспективе оттуда сможет черпать информацию искусственный интеллект.
Как у нас
Нельзя сказать, чтобы Россия была в лидерах перехода к блокчейну, но и среди отстающих она тоже не числится. Пока что этот процесс имеет в целом эпизодический характер.
Так, к нему активно присматривается «Сбербанк», чей руководитель Герман Греф является сторонником всяческих инноваций. «Блокчейн - это та технология, которая имеет шанс вообще перевернуть сферу государственного регулирования, сферу государства в целом, финансы - все до одной сферы», - заявил он на январском совещании у президента. «Сбербанк» планирует применять блокчейн для внутренних взаиморасчетов и транзакций между своими «дочками».
Исследования в этой области проводят Центробанк и Минкомсвязь, о чем представители этих ведомств неоднократно заявляли. Имеется идея реализовать на блокчейне некое подобие разрабатывавшейся еще в советское время ОГАС - Общегосударственной автоматизированной системы учета и обработки информации. Через нее, в частности, можно будет контролировать финансовую активность различных государственных организаций и фондов, отслеживая, на что именно ушли выделенные из бюджета деньги.
Частный бизнес движется в том же направлении, уже имеется некоторое число реализованных проектов. Ярким примером является платежный сервис Qiwi. В 2015 году он объявил о поэтапном переводе своего процессинга на блокчейн и даже подумывал о введении собственной криптовалюты (с довольно нелепым названием) - битрубля. Но по причине резко негативного отношения государства к денежным суррогатам от виртуальных денег пришлось отказаться. Зато блокчейн как таковой внедряется вполне успешно, завершить процесс компания планирует к 2021 году.
via infostart