Книга: Блокчейн на практике
Назад: Майнинг – процесс эмиссии в блокчейнах
Дальше: Возможные уязвимости блокчейна

Особенности блокчейна

Блокчейн предложил миру новые возможности, и нашлись люди, которые оценили все перспективы их использования в реальной жизни. Поэтому технология, изначально задуманная исключительно как метод хранения истории финансовых транзакций в свободной от контроля и регулирования платежной системе, теперь предлагается к использованию в целом ряде направлений, в том числе не связанных с финансами.
Почему блокчейн пробудил интерес к себе у тысяч предпринимателей, разработчиков, ученых и энтузиастов? Чем эта технология вдохновила на отделение ее от криптовалют и разработку многочисленных проектов в государственном и корпоративном секторе?
Ключевые особенности блокчейна, выделяющие его среди всех ранее созданных аналогов:
● Децентрализация процессов хранения и обработки информации. Уникальность блокчейна в том, что вся записанная в нем информация хранится у каждого участника сети в полном объеме. Иными словами, блокчейн существует до тех пор, пока функционирует хотя бы один из его узлов. При этом нагрузка на каждый отдельный узел сравнительно невелика, и с хранением всего блокчейна Bitcoin до сих пор справляется обычный офисный компьютер. Эта особенность блокчейна позволяет создавать географически распределенные сети без дорогостоящих дата-центров, централизованных систем хранения данных и резервного копирования, а также обеспечивать локальный доступ к данным для каждого узла сети.
● Доказуемая неизменяемость данных. С самого возникновения систем хранения информации на электронных носителях одной из главных проблем оставалась возможность ее порчи, искажения, подмены или подделки – случайно или по злому умыслу. Блокчейн, как неразрывная последовательность криптографически связанных блоков, позволяет в любой момент времени проверить всю последовательность добавления информации, таким образом исключая возможность внесения любых изменений в отдельные участки цепи без ее полной перестройки.
● Прозрачность операций. В классических одноуровневых блокчейнах все участники сети обладают одинаковыми правами. Они принимают на хранение всю информацию о происходящих в блокчейне операциях. Все содержимое транзакций в публичных блокчейнах доступно для чтения любыми участниками сети, но доступ к изменению чужих данных невозможен без наличия соответствующего закрытого ключа. Таким образом, блокчейн располагает к абсолютной честности и открытости: каждый может видеть всю историю операций своих контрагентов и она никогда не стирается.
● Безвозвратность транзакций. В публичных блокчейнах транзакции невозвратны, то есть их нельзя вернуть в исходное состояние после подтверждения – включения в блок и формирования последующих блоков. Помимо прочего, это защита от мошенничества с платежами через банки и другие централизованные платежные системы. Возможны такие ситуации, когда мошенник дожидается отправки заказанного товара, а после этого отменяет уже совершенный платеж. В блокчейне подтвержденную транзакцию отменить практически невозможно, а вся история платежей между контрагентами хранится в открытом виде, что исключает необходимость взаимной сверки расчетов.
● Возможность анонимизации участников. Адреса в блокчейне представляют собой уникальные идентификаторы, состоящие из обезличенного набора символов, и блокчейн не содержит никакой информации, позволяющей однозначно связать кошелек с его владельцем. В то же время все платежи в блокчейне сохраняются навсегда, а большинству пользователей время от времени приходится взаимодействовать с биржами, магазинами и другими централизованными сервисами. Таким образом, активного пользователя, не предпринимающего специальных мер безопасности, возможно вычислить с помощью анализа истории его транзакций. Но, если пользователь соблюдает комплекс мер конфиденциальности, вычислить его даже при использовании открытого блокчейна становится гораздо труднее. В последние годы начинают приобретать популярность блокчейны с повышенным уровнем конфиденциальности, позволяющие скрыть от посторонних ключевые параметры транзакций.
● Отсутствие необходимости в доверии. Пользователи блокчейна при совершении транзакций часто не знают друг друга, но децентрализованная обработка платежей исключает необходимость доверия между участниками сделки – если транзакция корректна и отправлена на правильный адрес, она дойдет по назначению. Однако получатель платежа может взять деньги, не выполнив своих обязательств. Для решения этой проблемы был разработан механизм децентрализованного посредничества, который называется эскроу (escrow). Для использования эскроу существуют транзакции с несколькими подписями (multi signature, или multisig). Чтобы получатель мог воспользоваться отправленными ему средствами, такую транзакцию, кроме отправителя, должен подписать посредник. Типичный случай применения эскроу в блокчейне – продажа товара в другой город за криптовалюту: после того, как покупатель сообщит о поступлении товара, посредник подписывает транзакцию и отправитель получает деньги. Посреднику, как правило, приходится отказываться от анонимности.
● Поддержание работы сети самими участниками. Пользователи блокчейна по праву могут считать себя полноправными хозяевами своих токенов и другой хранимой в блокчейне информации. Но это накладывает на них и определенный уровень ответственности по поддержанию работы самого блокчейна, так как в публичных блокчейнах нет никакой организации, которая будет делать это вместо них. Как правило, каждый блокчейн поддерживается группой независимых разработчиков, не получающих прямой оплаты за работу. Все разработчики и другие активисты сообщества связаны с блокчейном экономическими или какими-либо личными интересами.
Ключевое отличие блокчейна от традиционных платежных систем состоит в том, что он не имеет единого управляющего центра, который может по своему усмотрению отправлять или задерживать транзакции, генерировать или уничтожать токены, а также осуществлять другие меры регулирования деятельности сети. Благодаря этому никто не может заблокировать транзакции в блокчейне, заморозить средства в кошельке или конфисковать их.
Децентрализация и отсутствие необходимости доверия между участниками в блокчейне достигаются с помощью системы децентрализованного управления, суть которой состоит в аналоге онлайн-голосования, постоянно проводимого всеми узлами сети. В разных блокчейнах это голосование имеет разные формы, но во всех публичных блокчейнах для формирования единственно правильной последовательности блоков необходимо достижение большинства или так называемого консенсуса.
Функционирование блокчейна невозможно без консенсуса, то есть процесса согласования вносимых изменений. Консенсус в разных блокчейнах обеспечивается несколькими методами:
● Proof-of-Work (PoW) – доказательство работы. Вклад участника в достижение консенсуса определяется выполняемым им объемом вычислений. Метод PoW используется в Bitcoin и блокчейнах, созданных на его основе.
● Proof-of-Stake (PoS) – доказательство доли. Вклад участника в достижение консенсуса определяется долей токенов блокчейна, которыми он владеет, от их общего количества.
● Proof-of-Capacity, Proof-of-Weight, Proof-of-Spacetime – несколько сходных методов, используемых в системах распределенного хранения файлов на основе блокчейна. Эти методы основаны на доказательстве выделения узлами блокчейна ресурсов для хранения файлов или другой информации.
● Proof-of-Authority (PoA) – доказательство полномочий. Находящийся в разработке алгоритм консенсуса, который предполагается использовать в управляемых (частично централизованных) блокчейнах. В этом алгоритме транзакции, подписанные участниками с повышенными полномочиями, будут иметь преимущество.
● Byzantine Fault Tolerance (BFT) – условное название нескольких различных методов консенсуса, которые применяются в корпоративных платформах и частично централизованных проектах распределенного реестра – Hyperledger, Ripple, Stellar и т.д.
Метод Proof-of-Work считается наиболее надежным, но у него есть один существенный недостаток – высокая ресурсоемкость. В первые годы существования криптовалют высокое энергопотребление майнинга не принималось во внимание, но в 2017 году оно начало представлять серьезную проблему. Так, для добычи 50 BTC в январе 2009 года было достаточно 10 минут работы процессора ПК с энергопотреблением около 100 Вт или меньше. Для добычи 50 BTC в середине 2018 года нужны целые сутки работы более полумиллиона ASIC-майнеров, каждый из которых за это время потребляет 33 кВт · ч электроэнергии, то есть в сумме 1,5‒2 ГВт · ч, что сравнимо с энергопотреблением достаточно крупного города. Именно необходимость огромного количества энергии, выпуска и поддержки целых парков специализированного оборудования привела к разработке альтернативных методов консенсуса.
На данный момент только некоторые варианты Proof-of-Stake по надежности обещают приблизиться к Proof-of-Work. В 2019 году Ethereum – второй блокчейн по капитализации – планирует переход на PoS. Этот метод консенсуса в собственных вариантах используют и запущенные летом 2018 года платформы EOS и Tezos.
Прочие методы консенсуса имеют специфические характеристики и по большей части пригодны для применения в специализированных блокчейнах.
Назад: Майнинг – процесс эмиссии в блокчейнах
Дальше: Возможные уязвимости блокчейна