Blockchain — это подрывная технология

Blockchain — это интересная идея, но, несмотря на его достоинства, мы еще далеки от того, чтобы построить систему управления на основе этой революционной технологии.  Согласно данным Coinmarketrate.com, с момента его появления в 2008 году в контексте Bitcoin, появилось множество приложений: касаются ли они крипто-активов, используются ли они для заключения контрактов, для управления правами собственности без необходимости участия регулирующего органа, или же они связаны с проверкой подлинности дипломов, сертификацией товаров или привлечением средств.

Подобно тому, как Интернет является децентрализованной сетью без центрального органа, блокчейн — это способ децентрализованного обмена информацией. Это добавляет децентрализацию к обмену ценностями.

Он родился из проблемы открытого консенсуса, которая теперь решена: как договориться, когда нас много, в рамках, где каждый может свободно участвовать. Для решения этой задачи используются идеи из криптографии, компьютерной безопасности, распределенной алгоритмики и, наконец, верификации программного обеспечения. Все эти области информатики объединяются для того, чтобы технология работала.

Как это часто бывает, когда есть несколько идей, заслуга достается тому, кто придумал последнюю, позволившую сработать всей идее. Опубликовав в 2008 году алгоритм, описывающий принцип работы Bitcoin, анонимный компьютерный ученый, псевдоним которого Сатоши Накамото, запустил технологию.

Знаем ли мы теперь, кто такой Сатоши Накамото и каковы его мотивы?

Официально — нет, и он явно стремится оставаться незаметным. Его личные мотивы также неизвестны. Однако в то время в воздухе витала идея попытаться разработать электронные валюты, и найти способ автоматизировать финансовые обмены. Вдохновение было политическим, иногда либертарианским: не зависеть от банка или учреждения.

Первоначальная идея Сатоши Накамото заключалась в том, чтобы придумать, как удалить «спам» — нежелательную почту, которая вторгается в нашу жизнь. Применив идею удаления спама к проблеме консенсуса, он смог заставить работать сеть Bitcoin, первой криптовалюты, использующей блокчейн.

Основополагающие элементы блокчейна

Наиболее важным элементом, несколько параллельным консенсусу, является то, что из очень маленького сообщения можно подтвердить произвольно большой объем данных. Это возможно благодаря существованию криптографической функции, называемой хэш-функцией. Если подумать, хэш-функция — это потрясающая вещь, потому что вы можете взять любой объем информации и сжать его в 256-битную подпись («хеш»), длина которой составляет 32 символа — стандартная длина подписи.

В результате все пользователи, участвующие в блокчейне и выдающие информацию, могут иметь уникальный номер, который соответствует результату хэш-функции (256 бит представляют 2256 возможностей, или около 1077). Каждое число представляет информацию, созданную участником, независимо от ее начального размера. Хэш используется для сжатия всей истории, чтобы ограничить ее размер.

Второй кирпичик, который также является криптологическим — это электронная подпись. Он используется для идентификации участников, чтобы проверить, что платеж действительно был осуществлен лицом, имеющим полномочия на данный счет.

Третий кирпичик — это распределенный алгоритм, позволяющий установить консенсус: у нас есть набор независимых участников, которые обмениваются сообщениями и данными, и пытаются договориться о значении. Своеобразное голосование. Благодаря хэш-функции, 256 бит достаточно для согласования произвольно большого значения. Главное — достичь консенсуса, т.е. когда алгоритм консенсуса завершен, все согласны.

Наконец, блокчейн — это общая для всех «бухгалтерская книга», состоящая из блоков, связанных хэш-функциями, каждый из которых содержит запись обо всех обменах между участниками и является результатом консенсуса. Это можно рассматривать как большой общий блокнот, который невозможно стереть, невозможно подделать и невозможно уничтожить.

В случае с Bitcoin сложность достижения консенсуса связана с тем, что это блокчейн в открытой систем.

Добиться консенсуса в открытом мире — согласовать значение между миллионами участников — сложная задача. Однако в закрытом мире у компьютерных ученых были решения, которые появились в результате изучения распределенных систем. У Сатоши Накамото возникла идея попробовать метод решения проблемы спама, заставив «спамеров» платить.

В цифровом мире «зарядка» может быть переведена как «выполнение расчета». Эта техника не сработала в отношении спама. Невозможно было запросить расчет, который был бы достаточно дорогим для спамеров, но не для организаций — серверов, компьютеров, передающих и принимающих электронную почту. Но Сатоши Накамото подумал, что, возможно, это можно использовать для достижения консенсуса в открытом мире.

В данном случае в качестве доказательства работы была выбрана криптографическая задача с использованием грубой силы. И это сработало! Другая идея — использовать немного теории игр и добавить экономические стимулы, чтобы убедиться, что участники, которые априори свободны выполнять код, который они хотят, подчиняются протоколу, так как это в их интересах. Например, было решено платить людям, выполняющим расчеты, чтобы побудить их приложить усилия для запуска алгоритма на своем компьютере, и не платить им, когда они создают раскол в консенсусе.

Хорошо ли это сработало для Биткоина?

Намного лучше, чем ожидалось! Когда блокчейн был запущен, сеть не рухнула, не было никаких серьезных атак на суть самого алгоритма, только небольшие ошибки, которые были исправлены довольно быстро. И на самом деле, исходя из опыта, цепочка стала более ценной. У нас начались проблемы, когда это сработало слишком хорошо.

Поскольку расчеты вознаграждаются в денежном выражении, стимул усилить доказательство работы становится более весомым. Совершенно не было предусмотрено, что благодаря этому финансовому стимулу произойдет концентрация ресурсов. Сегодня в отношении Биткойна мы далеки от первоначальной либертарианской идеи: это скорее своего рода олигополия, где несколько игроков сосредоточили большую часть мощностей по производству блоков, и могут направлять голоса. В результате они имеют возможность решать, как будет развиваться цепочка, какие блоки принимать, на какое вознаграждение рассчитывать и т.д. В дополнение к этой проблеме управления при масштабировании, затраты, связанные с самой сетью, стали значительными.

Блокчейн ВТС состоит из блоков, скрепленных между собой криптографическими хэш-функциями. Поскольку содержание реестра растет блок за блоком, стоимость производства каждого блока (доказательства работы), каждый раз увеличивается, по сути, потому что резервом, на котором основана стабильность валюты, является потребление электроэнергии. В итоге мы получаем нечто экологически аберрантное.

Bitcoin не может расти бесконечно

В любом случае, он не может масштабироваться. Нельзя, чтобы все возможные транзакции и блокчейн-приложения работали на универсальном блокчейне, которым является Биткойн. Однако у него есть преимущество — возраст, который сам по себе является гарантией ценности. Более поздние игроки заинтересованы в сохранении стоимости.

Чтобы предотвратить крах ВТС, некоторые игроки предложили алгоритмы, основанные на другом протоколе. Идея заключается в том, чтобы построить набор транзакций на основе резерва, который был отложен. Когда ставки становятся достаточно высокими, они удостоверяются путем совершения одной транзакции с биткоином. Другими словами, вы совершаете транзакции вне блокчейна, которые вы только время от времени вносите в блокчейн. Это гораздо более легкий протокол, потому что он не зависит от большого количества участников.

Чтобы нам выйти из этой проблемы энергопотребления, существует способ, который заключается в том, чтобы использовать что-то другое, кроме доказательства работы (PoW), чтобы убедиться, что вы достигли консенсуса. Это называется доказательством доли (PoS). Вместо того чтобы создавать консенсус после проверки работы всех участников, выбирается лишь ограниченное число — те, кто, согласно общему реестру, имеет финансовую заинтересованность в системе. Затем к этим участникам применяется алгоритм консенсуса.

После этого консенсуса получается новое распределение средств. Затем алгоритм консенсуса запускается на участниках, имеющих долю в этом новом распределении. В любой момент времени достаточно ясно, кто является участниками, чтобы оценить доверие. Он не только легче, но и масштабируется. Например, в блокчейне Tezos, над которым я работал, участники могут голосовать за управление блокчейном, решать, как будут вознаграждаться транзакции и даже тип используемого алгоритма.

Какие алгоритмы используются на практике для достижения консенсуса

Существует много различных блокчейнов. Многие игроки создают новые цепочки, просто копируя существующие протоколы, чтобы извлечь выгоду из этого опыта. Так сложилось, что два крупнейших блокчейна на рынке крипто-активов — Bitcoin и Ethereum, в настоящее время используют доказательство работы. Однако Ethereum объявил, что в 2022 перейдет к доказательству доли. Сегодня интересные академические исследования находятся на стороне все большей популярности Рroof-of-Stake и его вариантов, безопасность которых должна быть обеспечена.

Но это не является единственным методом эффективного достижения консенсуса.

Заключение

Компании хотели бы следить за обменом, который совершают люди, чтобы пресекать злоумышленников (отмывание денег, финансирование терроризма или уклонение от уплаты налогов). А поскольку это довольно сложные алгоритмы, то возникают проблемы безопасности сертификации программного обеспечения.

Большая часть индустрии онлайн-гемблинга и ставок уже работает с блокчейном, для обеспечения дополнительной безопасности.

С помощью открытых блокчейнов, в основном создаются криптовалюты: их насчитывается более 16 000. Закрытые блокчейны также представляют большой интерес для компаний, поскольку они позволяют организовать защищенный от взлома учет, даже если нет консенсуса. Действительно, как только данные будут закреплены в блокчейн, вернуться назад и изменить учетные записи будет уже невозможно. А если добавить понятие консенсуса, то это позволит компании с несколькими участками убедиться, что все согласны по счетам, акциям, показателям продаж и т.д.

Это привлекательный инструмент регулирования и управления для компаний, которые боятся грубых или давящих менеджеров, искажающих правила и отчетность.

Независимо от того, закрытый блокчейн, или открытый, в нем большое будущее.