Уровни управления блокчейнами
Попытки найти баланс между децентрализацией, безопасностью, конфиденциальностью и разграничением доступа привели к многочисленным экспериментам с механизмами управления блокчейном. Существующие на данный момент блокчейн-системы по уровню управляемости можно разбить на четыре группы.
Публичные децентрализованные системы
Большинство существующих на сегодня криптовалют и проектов на их основе – это блокчейны с одноуровневой структурой. В них все участники теоретически равноправны и консенсус достигается путем опосредованного голосования узлов, выполняющих функции создания блока (майнеров или валидаторов). Механизмы работы классического блокчейна уже многократно описаны, и по сути в нем присутствуют две функции управления:
1. Распространение и проверка транзакций (что косвенно влияет на принятие изменений программного кода протокола). Эту функцию выполняют все подключенные к сети полные узлы.
2. Подтверждение транзакций и формирование единой цепочки блоков. Этим занимаются майнеры (валидаторы), которым для выполнения работы необходимо обладание определенными ресурсами (вычислительными мощностями, монетами в кошельке, свободным пространством на дисках и т.п.).
Децентрализованные системы не накладывают каких-либо ограничений на участие в управлении, и возможности участников определяются только долей имеющихся у них ресурсов от общего количества, например долей вычислительной мощности оборудования конкретного майнера от общей вычислительной мощности всех майнеров блокчейна.
Публичные системы с делегированным управлением
По итогам почти десятилетней эксплуатации блокчейна Bitcoin и несколько меньшей – других популярных криптовалют можно сделать вывод, что полная децентрализация в саморегулируемых, а точнее, стихийно регулируемых системах на практике почти невозможна – все публичные блокчейны рано или поздно сталкиваются с одной из форм централизации. Поэтому была сделана достаточно спорная попытка частично пожертвовать децентрализацией для улучшения функций управления и других показателей блокчейна.
В 2015 году возникли первые публичные блокчейны с двухуровневой структурой, где ведущую роль играли так называемые суперноды, или узлы с расширенными полномочиями. Первым из таких блокчейнов стала криптовалюта Dash, где суперузлы осуществляют функции предварительного подтверждения (для ускорения платежей) и перемешивания транзакций (для повышения анонимности), а также участвуют в голосовании для утверждения изменений кода. За выполнение этой работы суперузлы получают значительную часть эмиссионного вознаграждения (в Dash – 45 %), однако для открытия и поддержки работы такого привилегированного узла необходимо держать в кошельке достаточно крупную сумму монет (в августе 2018 года – 1000 Dash, что составляло на тот момент более $200 000). То есть обладателем суперузла и участником частичного управления блокчейном может стать любой член сети, имеющий необходимое количество монет.
Похожую схему планируется реализовать в Ethereum после выхода версии 2.0 Serenity, когда второй по капитализации блокчейн окончательно перейдет на метод консенсуса Proof-of-Stake. После перехода место обычных майнеров займут валидаторы, и функция подтверждения транзакций перейдет к ним. Валидатором также сможет стать любой пользователь сети, имеющий в кошельке необходимое количество монет ETH. Однако в отличие от классического Proof-of-Stake в Ethereum 2.0 будет предусмотрено параллельное многопоточное подтверждение транзакций (шардинг), а также наказание в виде лишения депозита для недобросовестных валидаторов, уличенных в реализации мошеннических схем.
Еще дальше в осуществлении делегированного управления пошел китайский проект Ontology. В нем реализованы участие держателей токенов в утверждении обновлений кода, система идентификации пользователей и даже взаимодействие с регулирующими органами. Для проведения голосований и других функций управления используется внутренний токен ONT, выпущенный в марте 2018 года.
С Ontology тесно связан «китайский Ethereum» – проект NEO (ранее – Antshares), разработанный той же компанией OnChain. Кроме возможностей платформы децентрализованных приложений в NEO предусмотрена система цифровой идентификации пользователей. На сентябрь 2018 года она еще никак не применялась, однако слухи о сотрудничестве NEO с китайским правительством похожи на правду, и вскоре система управления этим блокчейном может сильно измениться в сторону повышения контроля.
Первым блокчейном с полностью делегированным управлением стал EOS.IO, запущенный в июне 2018 года и используемый в криптовалюте EOS. В отличие от описанных выше проектов, создателем блоков (валидатором) в EOS может стать не каждый участник сети, располагающий необходимой суммой в кошельке. Сначала ему необходимо завоевать авторитет в сообществе и… победить на выборах. Количество валидаторов ограничено – их всего 21, и они выбираются с помощью периодически проводящегося голосования держателей токенов EOS. Действия валидаторов контролируются так называемыми арбитрами – отдельной группой с более высокими полномочиями, которая может менять консенсус, созданный валидаторами. За ввод этой схемы в сообществе EOS поднялась волна критики в адрес разработчиков, и блокчейн практически переходит в разряд контролируемых. Однако эволюция системы управления в EOS еще не завершена, и вполне вероятно, что полномочия арбитров со временем будут урезаны.
Еще одна интересная реализация делегированного управления блокчейном существует в децентрализованной социальной сети Steemit, запущенной в 2016 году на основе технологии Graphene от Bitshares. Что интересно, Bitshares, Steemit и EOS созданы одной командой под руководством Дэна Ларимера. Позже в России стартапом cyber·Fund был запущен локализованный аналог Steemit под названием «Голос», с технической стороны не имеющий существенных отличий.
В Steemit выпущены два типа токенов: кроме обычного Steem существует также голосующий токен Steem Power (SP), распределенный между так называемыми «китами» – основными инвесторами проекта. Именно поддержка крупных владельцев SP играет решающую роль при оценке публикаций пользователей в блокчейне Steemit и определении получаемого ими вознаграждения. Хотя «киты» и не имеют прямого влияния на создание блоков, они голосуют за принятие существенных изменений в работе сети. Что не менее важно, распределение токенов между авторами контента, а соответственно, и получаемый ими доход от публикаций в значительной степени зависят от держателей токенов SP. Эта модель много раз подвергалась критике, и разработчики Steemit пытались ее оптимизировать, однако не достигли успеха, и количество пользователей социальной сети остается небольшим.
Частные контролируемые блокчейны
Наиболее известным корпоративным решением на основе блокчейна является R3 Corda – проект, изначально разработанный банковской группой J. P. Morgan и в 2016 году переданный блокчейн-консорциуму R3 CEV, одним из ключевых инвесторов которого и стала J. P. Morgan. В октябре 2017 года была опубликована платформа Corda 1.0 с открытым исходным кодом. В июле 2018 года представлена платформа Corda Enterprise – решение от R3 для предприятий с закрытым кодом, частично совместимое с открытой Corda. Более подробно этот продукт будет описан в главе 5, здесь же остановимся на его схеме управления и сравнении ее с традиционными блокчейнами.
Собственно, Corda Enterprise и другие корпоративные системы нельзя считать настоящими блокчейнами, их часто называют распределенными реестрами. В таких системах каждый узел имеет предварительно назначенный ему уровень доступа, и, в отличие от публичного блокчейна, данные не всегда общедоступны даже для чтения. Это достигается с помощью так называемого Blockchain Application Firewall, который фильтрует доступ к данным транзакций в соответствии с назначенной администраторами блокчейна политикой. Кроме того, Corda Enterprise заявляет о совместимости с наиболее распространенными типами реляционных СУБД и высоком уровне интеграции блокчейна с корпоративными ИТ-системами.
Управление в корпоративных блокчейнах осуществляется с помощью специальных узлов, обладающих повышенными полномочиями, именно они отвечают за политику распространения данных и идентификацию пользователей и удостоверяют внесение данных в блокчейн. В R3 Corda существует три типа управляющих узлов:
1. Портье, управляющие сетевым трафиком и ограничивающие доступ к данным на основе полномочий пользователя;
2. Нотариальные узлы, подтверждающие транзакции и отвечающие за корректность обновления распределенного реестра;
3. Оракулы, работающие на основе смарт-контрактов и автоматически утверждающие транзакции, которые соответствуют определенным условиям.
Таким образом, при комбинировании этих методов управления возможно построение достаточно гибкой и надежной распределенной системы, которая использует ключевые преимущества блокчейна, при этом позволяя придерживаться корпоративной политики доступа к информации.
Разумеется, Corda не единственный представитель семейства корпоративных блокчейнов, но наиболее яркий из них. Среди его конкурентов необходимо назвать Hyperledger – проект с открытым исходным кодом, работающий под эгидой Linux Foundation. В рамках Hyperledger разрабатывается целый ряд блокчейн-платформ для бизнеса, включая Fabric от IBM, Sawtooth от Intel, Iroha, Indy и другие продукты. На их основе возможно создать настраиваемый блокчейн практически с любым набором параметров (от публичного до полностью контролируемого). Hyperledger предоставляет только фреймворк и набор совместимых инструментов для дальнейшей разработки, а не готовые «коробочные» решения. Банк J. P. Morgan, избавившись от Corda, приступил к работе над новым проектом под названием Quorum, который представляет собой закрытую коммерческую версию Ethereum.
Государственные блокчейны
Распределенные реестры для государственного применения в целом мало отличаются от корпоративных блокчейнов и также требуют контролируемого доступа к информации. Однако у государственных ведомств существуют и особые требования к блокчейну – максимальный уровень неизменности уже добавленной информации и самый строгий контроль над ее добавлением в блокчейн. При этом уже имеющаяся в блокчейне информация во многих случаях может быть публичной, поскольку государственные органы стремятся к повышению прозрачности своей работы (по крайней мере декларируют это).
Идеальными объектами для использования блокчейна в государственных ведомствах являются различные государственные реестры – от персональных данных граждан до госзакупок, кадастров земель и объектов недвижимости, а также данных налоговых и регулирующих органов.
Обеспечение надежного функционирования государственных реестров, казалось бы, требует специально настроенного для выполнения этих функций контролируемого блокчейна, который используется только для ведения вышеуказанных реестров и больше ни для чего. Первые примеры реализации государственных услуг на блокчейне появились, как ни странно, именно на публичных блокчейнах. Земельный кадастр Грузии, блокчейнизацией которого занималась компания Bitfury, был помещен в самый публичный из всех блокчейнов – Bitcoin, а программа электронного резидентства Эстонии использовала блокчейн Ethereum.
Завоевал популярность блокчейн и в вузах всего мира: начиная с 2017 года более десятка университетов заявили о проведении пилотных программ по размещению дипломов студентов в блокчейне. Причем выбраны были опять же публичные блокчейны. Так, Массачусетский технологический институт (MIT) в своей программе Blockcerts использовал блокчейн Bitcoin, Базельский университет – Ethereum, а Университет бизнеса и технологий в Тбилиси (BTU) – Emercoin.
Однако для государственных сервисов обязательным условием является идентификация пользователя, так как предоставление государственных услуг анонимам – это нонсенс. Поэтому, если идентификация пользователей не будет осуществляться на уровне блокчейна, она будет производиться другими средствами. То есть пользователь сможет получить доступ к прямому взаимодействию с блокчейном только после получения удостоверенной государством цифровой подписи, или же с блокчейном будет работать только государственное ведомство. Оба варианта ограничивают возможности размещения данных государственных реестров в блокчейнах с децентрализованным управлением.
Можно сделать вывод, что государственные сервисы на блокчейне все еще остаются в стадии тестирования, и технологическая блокчейн-платформа для государственных ведомств в разных странах до сих пор не определена. То есть говорить о какой-либо целенаправленной политике блокчейнизации госуслуг еще рано.
