Часть V

Практическое использование блокчейна, обзор и перспективы

Эта часть завершает наш курс изучения технологии блокчейна. Здесь рассматриваются возможные способы практического применения технологии блокчейна в реальной жизни, существующие обобщенные варианты ее использования, а также методики анализа существующих блокчейн-приложений. Кроме того, обозначаются области активных исследований и перспективных разработок. После изучения этой части вы будете хорошо понимать основные сценарии практического применения технологии блокчейна, ее наиболее важные преимущества и потенциальные достоинства и недостатки в далекой перспективе.

Глава 24

Практическое применение технологии блокчейна

Инструмент для тысяч приложений

В главах 1-23 было подробно описано, что такое блокчейн, какие задачи решает эта технология и как она работает. Но технология блокчейна была разработана не для изучения и обсуждения ее идей и технологических концепций, а для практического применения в реальном мире. Поэтому в данной главе более подробно рассматриваются возможности использования блокчейна. Здесь также описываются обобщенные шаблоны блокчейн-приложений и их взаимосвязь с функциональными свойствами блокчейна. Кроме того, в этой главе кратко рассматриваются некоторые специализированные блокчейн-приложения и объясняется, какие подробности следует учесть при анализе специализированного блокчейн-приложения.

Метафора

Зачем люди используют полки, шкафы, ящики стола, коробки? Эти средства широко распространены, потому что они обеспечивают надежный способ хранения и позволяют аккуратно сохранять вещи в чистоте и порядке независимо от их предназначения. Например, можно воспользоваться коробкой для хранения документов, технических запчастей, офисных принадлежностей, фотографий, денег, DVD-дисков, одежды или бутылок с вином. Разнообразие вариантов использования коробок, ящиков стола, шкафов и полок ограничивается лишь различием свойств предметов, хранимых в них. В этой главе рассматривается практическое применение технологии блокчейна с особым вниманием к разнообразию объектов, которые можно хранить в блокчейн-системе, и к разнообразию контекстов применения технологии блокчейна. Но сначала сделаем краткий обзор свойств блокчейн-системы как особого типа коробки для цифровых объектов.

Характеристики блокчейн-системы

Блокчейн-система – это полностью распределенное пиринговое хранилище данных, обладающее следующими свойствами:

• неизменяемость;

• возможность только добавления данных;

• упорядоченность;

• маркировка метками времени;

• открытость и прозрачность;

• безопасность (идентификация, аутентификация и авторизация);

• общая конечная (итоговая) целостность.

Эти свойства блокчейн-системы не зависят от особенностей данных, хранимых в ней. Поэтому с упрощенной точки зрения мы можем рассматривать блокчейн-систему как особый тип коробки для хранения цифровых объектов. Такой подход создает огромное разнообразие потенциальных возможностей для практического применения технологии блокчейна.

Обобщенные шаблоны приложений

На основе свойств блокчейн-системы и ее характеристик в качестве хранилища данных общего назначения мы можем предположить следующие обобщенные варианты ее использования:

• подтверждение существования;

• подтверждение несуществования;

• подтверждение времени (наступления какого-либо события);

• подтверждение порядка следования;

• подтверждение подлинности личности;

• подтверждение авторства;

• подтверждение права владения собственностью.

Подтверждение существования

Этот вариант использования блокчейн-системы сосредоточен на хранении данных с единственной целью – подтверждение их существования. Следовательно, данный вариант не пользуется возможностями блокчейн-системы, позволяющими упорядочивать данные и снабжать их метками времени. Например, конкретные приложения регистрируют объекты, предположительно не повторяющиеся, такие как названия брендов, патенты, лицензионные коды, интернет-адреса или адреса электронной почты.

Подтверждение несуществования

Этот вариант использования блокчейн-системы полностью противоположен варианту подтверждения существования. Он предоставляет способы проверки фактов отсутствия в блокчейн-системе определенных записей или объектов. В конкретных приложениях это могут быть записи о рекламациях (исках), штрафах или судимостях.

Подтверждение времени наступления какого-либо события

В этом случае важен не только сам факт существования записи в блокчейн-системе, но и время добавления этой записи. Технология блокчейна позволяет выполнить эту задачу, поскольку в блоках структуры данных блокчейна сохраняется время начала процесса их добавления. Возможность выставления меток времени в блокчейн-системе позволяет извлечь пользу приложениям, которые прослеживают наступление событий по времени, например почтовая доставка или отслеживание уведомлений, мониторинг платежей, прослеживание упорядоченного открытия и закрытия общедоступных процедур торгов на аукционах (или приема ставок), управление прогнозами.

Подтверждение порядка следования

Этот шаблон использует свойство упорядоченности записей в блокчейн-системе. Это свойство позволяет извлечь пользу приложениям, которые прослеживают порядок наступления событий относительно друг друга вне зависимости от физического времени их возникновения, например мониторинг процессов приложения, аудиторские проверки общедоступных процедур торгов на аукционах (или приема ставок) и службы условного депонирования или временного блокирования средств. Доказательство того, что некоторое событие было первым или последним в цепочке событий соответствующего типа, является типичным примером подтверждения порядка следования. Этот вариант подтверждения может иметь важное значение при распределении ресурсов и средств в том же порядке, в каком были поданы конкретные требования или документы, например заявки колледжей или университетов, заявки на патенты или заявки на авторское право.

Подтверждение подлинности личности

Подтверждение подлинности личности может рассматриваться как особый случай подтверждения существования, поскольку доказывает, что определенный объект (в данном случае личность) уже существует. Блокчейн-система выполняет эту задачу, поскольку не просто хранит данные, используемые для идентификации кого-либо или чего-либо, но и реализует концепции безопасности в плане идентификации и аутентификации. Этот шаблон применяется приложениями, которые работают с цифровыми документами, удостоверяющими личность, а также с цифровыми документами на животных, товары, продукцию и т. п. Административные учреждения могут использовать такие блокчейн-системы как часть своей стратегии электронного управления для обработки личных документов, водительских прав или паспортов.

Подтверждение авторства

Главная цель этого шаблона – подтверждение того факта, что определенный человек или организация действительно добавили конкретные данные в блокчейн-систему. Блокчейн-система способна выполнять эту задачу, поскольку не только хранит данные, идентифицируемые по своим криптографическим отпечаткам, но и реализует концепции безопасности в плане идентификации, аутентификации и авторизации. Идентификация и аутентификация необходимы для определения личности авторов и проверки их подлинности. Авторизация необходима именно в рассматриваемом здесь варианте использования, для того чтобы предотвратить добавление данных в блокчейн-систему лицами, которые не имеют на это права. Например, этот шаблон могут использовать приложения, работающие с электронными публикациями (электронные издательства), приложения, прослеживающие изменения содержимого документов, приложения, обеспечивающие доставку содержимого (контента), приложения совместного редактирования документов и сервисы защиты авторских прав.

Подтверждение права владения собственностью

Этот шаблон обеспечивает управление, определение и подтверждение прав владения собственностью. Он основан на описанных выше шаблонах, таких как подтверждение существования, подтверждение порядка следования, подтверждение подлинности личности и подтверждение авторства, в совокупности с тремя основными концепциями безопасности: идентификация, аутентификация и авторизация. Примеры приложений, использующих этот шаблон: системы управления правами владения недвижимостью, автомобилями, паевыми долями компаний, бонами (облигациями), цифровыми деньгами или криптографическими валютами.

Особые варианты использования

Для блокчейн-системы не имеет значения, какие именно данные в ней хранятся. Таким образом, диапазон данных, которые можно хранить в блокчейн-системе, и спектр областей ее применения практически не ограничены, как не ограничены и области человеческой деятельности. Полностью описать все варианты и области применения технологии блокчейна невозможно. Поэтому в данном разделе представлен лишь небольшой выборочный список конкретных областей применения, в которых уже используется технология блокчейна или может быть использована в ближайшем будущем [40, 41, 12]:

• платежные системы: управление правами владения и передачей цифровых денежных средств в официальных валютах;

• криптовалюты: управление правами владения и созданием цифровых инструментов платежей, которые существуют независимо от любых правительств, центральных банков и прочих централизованных административных органов;

• микроплатежи: переводы небольших денежных сумм, которые потребовали бы слишком больших накладных расходов, если бы выполнялись обычными способами денежных переводов;

• цифровые активы (имущество): управление созданием, правами владения и передачей цифровых объектов, которые обладают ценностью сами по себе или представляют ценную продукцию (товар) в реальном мире;

• цифровая идентификация: подтверждение подлинности и выполнение аутентификации на основе уникальности цифровых объектов;

• нотариальные службы: оцифровка, хранение и проверка документов или контрактов, а также подтверждение прав владения собственностью или передачи этих прав;

• рекламации и аудиторские проверки: операции аудиторской проверки людей и организаций в контролируемых отраслях промышленности с мониторингом процесса аудита;

• налоговая служба: вычисление и сбор налогов на основе выполненных транзакций или единовременный налог на собственность, противодействие уклонению от уплаты налогов, исключение двойного налогообложения;

• системы голосования: создание, распространение и обработка (подсчет голосов) цифровых бюллетеней;

• управление историями болезней: создание и хранение записей в историях болезней (медицина).

Анализ блокчейн-приложений

Анализ блокчейн-приложений может потребоваться в различных ситуациях, например для нового клиента компании, использующей блокчейн, при намерении инвестирования стартапа на основе блокчейн-системы или при использовании блокчейн-приложения в собственной организации. Во всех этих случаях необходимо решить, действительно ли блокчейн-система приносит пользу или действительно ли блокчейн-система создает реальные материальные ценности. Поскольку блокчейн-система представляет собой сложную техническую конструкцию, возможно, будет весьма затруднительно получить ясную картину возможностей исследуемой программной системы и прийти к полностью осознанному решению по приобретению, инвестированию или использованию блокчейн-системы. В этой ситуации могут помочь ответы на некоторые или на все вопросы, приведенные ниже:

• какой тип блокчейн-системы используется?

• выполнены ли требования к использованию блокчейн-системы?

• каков размер добавленной стоимости при использовании распределенной пиринговой системы?

• какова основная идея (замысел) данного приложения?

• какой бизнес-вариант используется?

• как реализована компенсация для партнеров за предоставление ресурсов рассматриваемой системе?

Выполнены ли требования к использованию блокчейн-системы?

Блокчейн – это полностью распределенная пиринговая система, состоящая из неизвестного количества равноправных партнеров, с неопределенной надежностью и степенью доверия. Поэтому при анализе конкретного блокчейн-приложения в первую очередь должна рассматриваться его архитектура и определяться, действительно ли эта архитектура соответствует условиям применения комплекта технологий блокчейна. Здесь важно получить достаточно полные ответы на следующие вопросы:

• какова архитектура рассматриваемой системы?

• из каких компонентов состоит рассматриваемая система и как они связаны друг с другом?

• является ли рассматриваемая система полностью распределенной или имеется центральный компонент, критический сбой которого может сделать неработоспособной всю систему?

• каким образом новые узлы добавляются в систему?

• может ли кто-либо (без ограничений) присоединиться к системе и предоставить в ее распоряжение свои вычислительные ресурсы?

• существует ли какой-либо тип внутреннего системного процесса, обязательного процесса или обязательная проверка безопасности новых узлов, которые могут создать центральный элемент управления?

• все ли узлы выполняют одинаковые роли и обладают одинаковыми правами в рассматриваемой системе или между узлами существуют различия, касающиеся предоставления им прав на чтение и запись данных?

Ответы на эти вопросы помогут лучше понять рассматриваемую систему и определить, действительно ли необходимо применение комплекта технологий блокчейна. Возможно, вы обнаружите, что рассматриваемая блокчейн-система в действительности является централизованной системой.

Какой тип блокчейн-системы используется?

Не все распределенные системы являются открытыми для каждого, и не все системы предоставляют права чтения и записи для всех своих узлов. Существуют версии блокчейн-систем, отличающиеся по распределению прав чтения и записи среди своих узлов. Эти различия воздействуют на архитектуру и на распределенную сущность системы, а также на главную задачу блокчейна в составе этих систем. Поэтому важно получить достаточно полные ответы на следующие вопросы:

• какой тип блокчейн-системы используется (общедоступная или закрытая, с назначением прав доступа или без оного)?

• какие права ограничиваются?

• каким группам узлов и какие именно права назначаются?

• почему был выбран именно этот тип блокчейн-системы?

• кто решает, какие права назначаются и каким группам узлов назначаются те или иные права?

• кто определяет и следит за выполнением правил назначения или отмены прав чтения и записи в системе?

• кто запускает главный внутрисистемный процесс?

• существуют ли какие-либо требования по секретности или масштабируемости, связанные с конкретным решением, которые могли бы оправдать ввод ограничений определенных прав доступа?

Каков размер добавленной стоимости при использовании полностью распределенной пиринговой системы?

Полностью распределенные пиринговые системы и централизованные системы обладают собственными достоинствами и недостатками. Централизованные системы не всегда являются плохим выбором, они просто основаны на другой архитектурной концепции, хорошо подходящей для многих вариантов приложений, поэтому продолжают использоваться. При наличии определенных характеристик централизованные системы могут быть более предпочтительными, чем распределенные пиринговые системы. Это особенно верно в тех случаях, когда целостность в полностью распределенных пиринговых системах поддерживать чрезвычайно трудно и такая поддержка требует дополнительных трудозатрат и накладных расходов. Таким образом, необходимы веские причины для выбора распределенной пиринговой системы, а не централизованной. При анализе конкретного блокчейн-приложения важно получить достаточно полные ответы на следующие вопросы:

• почему рассматриваемая система изначально была реализована как полностью распределенная пиринговая система?

• какие альтернативные решения существуют?

• каковы преимущества использования полностью распределенной пиринговой системы по сравнению с альтернативными вариантами и каковы недостатки этой системы?

• каков размер добавленной стоимости при использовании распределенной пиринговой архитектуры?

• перевешивают ли преимущества пиринговой архитектуры ее недостатки?

Ответы на эти вопросы важны для того, чтобы отличить тех, кто осознанно выбирает распределенную пиринговую архитектуру, от тех, кто использует блокчейн только потому, что она существует.

Какова основная идея (замысел) данного приложения?

Анализ архитектуры системы важен, но он не дает ответов на вопросы, связанные с идеей рассматриваемого приложения, и на вопросы о том, каким образом система создает добавленную стоимость для своих пользователей. Важно всегда помнить, что даже самая хитроумная системная архитектура никогда не сможет компенсировать недостатки и уязвимости основной идеи приложения. Излишний энтузиазм по отношению к комплекту технологий блокчейна может легко привести к недооценке или даже игнорированию слабости и неэффективности концепции приложения. Таким образом, при анализе конкретного блокчейн-приложения важно получить достаточно полные ответы на следующие вопросы:

• какова изначальная цель (задача) рассматриваемого приложения?

• какова основная проблемная область рассматриваемой системы?

• может ли рассматриваемая система быть связана с конкретными отраслями или секторами промышленности, и если может, то с какими именно?

• какой тип обслуживания эта система предлагает своим пользователям?

• каков размер добавленной стоимости при использовании этой системы?

• какой тип обобщенного шаблона блокчейна использует рассматриваемая система?

• существуют ли какие-либо юридические проблемы, связанные с приемлемостью использования технологии блокчейна в данной прикладной области?

• какой тип данных хранится в блокчейн-системе?

• какой тип операций или транзакций может выполняться?

• какой тип средств защиты используется?

• каким образом все вышеперечисленные аспекты связаны с основной идеей прикладного применения данной системы?

Какой бизнес-вариант используется?

Еще одним важным аспектом анализа блокчейн-приложений является собственно коммерческая концепция программной системы. Создание и функционирование любого программного обеспечения требуют затрат ресурсов, следовательно, и финансовых затрат. Блокчейн-система не является исключением. Анализ коммерческих особенностей применения программного обеспечения блокчейна – это важный этап, поскольку попытки внедрения многих новых продуктов и технических инноваций завершались неудачей из-за упущений в соответствующих коммерческих концепциях. Поэтому необходимо получить достаточно полные ответы на следующие вопросы:

• каков объем затрат на приобретение и/или использование рассматриваемого программного обеспечения?

• каковы постоянные и переменные затраты (издержки) на поддержку функционирования и использования рассматриваемого программного обеспечения?

• кто оплачивает (компенсирует) эти затраты (издержки)?

• какая модель лицензирования используется?

• кто получает выгоду или кто должен покрывать затраты (издержки)?

Как реализована компенсация для партнеров за предоставление ресурсов рассматриваемой системе?

В блокчейн-системе целостность обеспечивается обязательным применением механизма поощрений и наказаний, реализованного посредством поощрительных вознаграждений и процедуры подтверждения выполненной работы. В главе 18 подчеркивается важность вознаграждений для компенсации участников блокчейн-системы, в то время как в главе 20 особо отмечено воздействие механизма вознаграждений на целостность, открытость и распределенную сущность системы. Знание и понимание того, как члены системы получают компенсацию за поддержку целостности, является важнейшим аспектом при анализе блокчейн-приложений. Таким образом, необходимо получить достаточно полные ответы на следующие вопросы:

• каковы правила компенсации для членов системы?

• действительно ли правила компенсации в совокупности с определенными теоретическими аспектами (теория игр) гарантируют и позволяют по достоинству вознаграждать всех, кто вносит реальный вклад в систему?

• каковы формы вознаграждения за операции или транзакции, проверяемые и выполняемые рассматриваемой системой?

• какое средство поощрения используется для выплаты компенсаций за выполненные транзакции?

• какое средство поощрения используется для выплаты компенсаций членам системы за выполненные процедуры проверки и записи данных в структуру блокчейна?

Некоторые блокчейн-приложения используют криптографическую валюту, например биткойн (Bitcoin), как средство выплаты вознаграждений и компенсации для членов системы. Но зависимость от биткойна или от любого другого блокчейн-приложения может оказаться нежелательной при любых обстоятельствах.

Перспектива

В этой главе обсуждались разнообразные аспекты практического применения блокчейна в реальном мире. Но это пока еще не завершение общего процесса изучения технологии блокчейна. Следующая глава подводит итоги и кратко описывает области и направления дальнейших разработок.

Резюме

• Блокчейн-система может рассматриваться как полностью распределенное пиринговое хранилище данных со следующими свойствами: неизменяемость, возможность только добавления данных, упорядоченность, маркировка метками времени и окончательная общая целостность.

• Поскольку блокчейн-система является хранилищем данных общего назначения, она может хранить широкий диапазон разнообразных типов данных, что, в свою очередь, существенно расширяет область ее практического применения.

• На основе свойств блокчейн-системы можно предположить следующие обобщенные варианты ее использования:

– подтверждение существования;

– подтверждение несуществования;

– подтверждение времени (наступления какого-либо события);

– подтверждение порядка следования;

– подтверждение подлинности личности;

– подтверждение авторства;

– подтверждение права владения собственностью.

• Конкретными областями применения технологии блокчейна, которые уже привлекли всеобщее внимание или могут привлечь внимание в ближайшем будущем, являются:

– платежные системы;

– криптовалюты;

– микроплатежи;

– цифровые активы (имущество);

– цифровая идентификация;

– нотариальные службы;

– рекламации и аудиторские проверки;

– налоговая служба;

– системы голосования;

– управление историями болезней (медицина).

• При анализе конкретных блокчейн-приложений или блокчейн-сервисов необходимо получить ответы на следующие вопросы:

– какой тип блокчейн-системы используется?

– выполнены ли требования к использованию блокчейн-системы?

– каков размер добавленной стоимости при использовании распределенной пиринговой системы?

– какова основная идея (замысел) данного приложения?

– какой бизнес-вариант используется?

– как реализована компенсация для партнеров за предоставление ресурсов рассматриваемой системе?