Блокчейн: где слабые звенья у крепкой цепи

Блокчейн – это массив данных, построенный на основе сложных математических и криптографических правил. Его неординарность - в рассредоточенности. У этой базы данных нет одного единого центра – она целиком хранится одновременно на множестве подключенных компьтеров и обновляется синхронно на основе консенсуса узлов. Фото: Namecoin. Flickr. (CC0).
Блокчейн – это массив данных, построенный на основе сложных математических и криптографических правил. Его неординарность — в рассредоточенности. У этой базы данных нет одного единого центра – она целиком хранится одновременно на множестве подключенных компьтеров и обновляется синхронно на основе консенсуса узлов. Фото: Namecoin. Flickr. (CC0).

Блокчейн, или цепочка блоков, – фундамент биткойна и аналогичных криптовалют. Его основа – дублирование открытого массива данных одновременно на многих связанных в сеть узлах и синхронное обновление. Добавление новых записей происходит на основе строго математического консенсуса среди узлов-участников.

В последние годы эта технология отдаляется от криптовалют и уходит в свободное плавание. По мнению многих, ее можно считать как минимум многообещающей, другие уверены, что блокчейн – это глобальная революция, равнозначная появлению Интернета.

Чтобы понять причины ажиотажа вокруг блокчейна, необходимо вникнуть в принципы его работы

Блокчейн – это массив данных, построенный на основе сложных математических и криптографических правил. Его неординарность в рассредоточенности. У этой базы данных нет единого центра – она целиком хранится одновременно на множестве подключенных компьютеров и обновляется синхронно на основе консенсуса узлов.

Основной элемент блокчейна – блок. В случае с криптовалютами он содержит в себе массу данных о транзакциях, совершенных в определенный промежуток времени. Самое главное – это то, что каждый новый блок обязательно несет зашифрованную информацию о своем предшественнике – его криптографический отпечаток «хэш». Так формируется та самая цепь: каждый новый элемент системы неразрывен с предыдущим.

За генерацию блоков и соответственно поддержание системы отвечают узлы – так называемые майнеры. В системах открытого доступа, как, например, биткойн, майнером может выступать компьютер любого пользователя. Его задача – путем вычислений подтвердить легальность транзакции и сгенерировать новый блок – скомпилировать данные в соответствии с рядом требований.

На деле формирование блока – это решение математической головоломки, которое также должно отвечать сложному условию, называемому «доказательством работы». Если решение найдено, его истинность должны проверить остальные узлы, проведя свои вычисления. Если консенсус достигнут, он считается непреложным.

Блок включается в цепь и больше не может быть изменен. Майнеры работают за материальное вознаграждение. Во вселенной биткойна узел, нашедший блок, получает 25 новых единиц этой криптовалюты, что по состоянию на август 2016 года эквивалентно 14 тысячам долларов США.

Из-за непрерывности связи между блоками их фальсификация становится непосильной задачей. Чтобы подсунуть системе поддельный блок, необходимо внести изменения во все уже существующие, а это требует огромных ресурсов и неподъемных вычислительных мощностей.

Эта устойчивость к взлому, по мнению многих, и делает блокчейн идеальной технологией хранения и передачи данных, прозрачной и неподкупной.

Пути использования блокчейна: все, что можно выразить кодом

Обычно для совершения любой важной транзакции участникам необходим посредник, подтверждающий ее легитимность, – банк, юрист, нотариус, платежная система, аудитор. Движущая идея блокчейна – устранение третьей стороны. Он подразумевает автоматическую верификацию путем сложных компьютерных расчетов, а также способен регистрировать и хранить фактически любую информацию в формате реестра.

Существует множество примеров практического использования блокчейна как в коммерческом, так и неправительственном секторах. В 2014 году ведущие финансовые институты мира объединились в консорциум R3. Сейчас в его состав входят 45 банков, в том числе Credit Swiss, Goldman Sachs, J.P. Morgan, Bank of America, TDB, BNP Paribas, UniCredit.

Цель R3 – исследование потенциала блокчейна. Компания Sony объявила о разработке базы данных для образовательного сектора на основе блокчейна, которая позволит хранить и передавать третьим сторонам академические данные, например, результаты прохождения тестов.

Особое положение среди методов использования блокчейна на сегодня занимают «умные контракты» – технология выполнения договоренностей, например, трансфера цифровых активов, при выполнении условий компьютерных алгоритмов. Лидером в этой сфере считается платформа для разработки блокчейн-приложений Ethereum.

Блокчейн произвел глубокое впечатление на целые правительства. Большие надежды на технологию возлагает Эстония. В стадиях запуска, испытаний или разработки находятся несколько функций на основе блокчейна: база медицинских досье граждан, выдача электронного гражданства, проведение голосований членов советах директоров.

В Украине заканчивается разработка платформы онлайн-аукционов земельных участков на основе блокчейна для государственной службы по вопросам геодезии, картографии и кадастра. Одна из крупнейших компаний майнинга Bitfury в апреле 2016 года заявила о запуске проекта по регистрации прав на землю с помощью блокчейна. Бенефициаром выступает Национальное агентство по регистрации хозяйствующих субъектов Грузии. Запуском земельных кадастров на основе блокчейна занимаются Гондурас и Гана.

Радикальный взгляд на блокчейн предлагает децентрализованная организация Bitnation, продвигающая идею полного отказа от государства как централизованной системы обеспечения социального порядка.

Адепты Bitnation полагают, что блокчейн способен заменить любой гарант и взять на себя практически все функции правительства. Один из недавних громких проектов организации – Bitnation Refugee Emergency Response (BRER), возникший в ответ на миграционный кризис в Европе, разразившийся в 2015 году. Его цель – помогать странам, принимающим мигрантов, облегчать процедуру установления личности, а также содействовать нуждающимся лицам в получении другого вида помощи.

Как считают авторы книги BLOCKCHAIN REVOLUTION: How the Technology Behind Bitcoin is Changing Money, Business, and the World Дон и Алекс Тапскотты, всеобщее очарование блокчейном понятно и оправдано:

«Блокчейн – это скорость, низкая стоимость, безопасность, меньшее количество просчетов, отказ от единых центров, которые могут стать объектом атак или источником срывов».

Тапскотты настаивают, что распределенные реестры на основе блокчейна – самые оптимальные механизмы фиксирования, хранения и передачи любой информации, значимой для человечества: свидетельства о рождении и смерти, деяниях, правах собственности, финансовом положении, распределение голосов на выборах, происхождение товаров – «все, что можно выразить кодом».

Слабые звенья

На сегодня один из самых продолжительных тестов на прочность блокчейн прошел в составе биткойна – семь лет. За этот период разразилось несколько связанных с этой криптовалютой скандалов, но они были в основном вызваны факторами, не имеющими прямого отношения к блокчейну. Так, кражи биткойнов, в том числе и очень крупные, были результатом нарушений безопасности хранения частных электронных ключей, необходимых для осуществления транзакций.

В 2014 году подобным образом была ограблена крупнейшая на тот момент биржа обмена биткойнов на твердую валюту Mt Gox. В 2016 году произошло еще одно громкое ограбление биржи BitFenix.

Еще одна проблема с биткойном имела идеологическую подоплеку. Один из фундаментальных принципов этой криптовалюты – полная анонимность участников транзакций. Она не является необходимым условием работы блокчейна, но способствовала превращению биткойна в излюбленную форму оплаты в незаконных сделках. Самый известный пример – торговая онлайн-платформа Silk Road, специализировавшаяся на обороте наркотиков, оружия и других нелегальных товаров и услуг.

Но некоторые технические трудности действительно связаны с самой технологией. В случае с публичными блокчейнами, например, биткойном, наиболее часто обсуждаются проблемы масштабируемости, пропускной способности сети и размеров базы, беспрерывно увеличивающейся каждые 10 минут – с такой средней частотой к цепочке добавляется новый блок.

Особенности публичного блокчейна, в котором все узлы должны перерабатывать и хранить все транзакции, приводят к росту нагрузки на майнеров: постоянному повышению требований к их вычислительной мощности и увеличению стоимости вычислений. Это снижает экономическую заинтересованность и, как следствие, число майнеров. Между тем многочисленность контролирующих узлов – залог функционирования всей системы.

Другая опасность, вытекающая из нагромождения транзакций и трудностей их обработки, – конгломерация майнеров, их объединение в огромные пулы, делающее реальной угрозу совершения «атаки 51 процента». В мире биткойна этим термином называют ситуацию, при которой в руках пула майнеров сосредотачивается не менее 51 процента вычислительной мощности сети.

Поскольку консенсус о новом блоке достигается на основе простого большинства, это объединение узлов получает слишком большую власть и пространство для сговора и обмана системы. В 2014 году группа Ghash.io достигла уровня 50 процентов, но в результате этот показатель снизился, когда часть участников добровольно перешла в другие пулы.

Становящаяся непомерной нагрузка на узлы ведет к повышению популярности мнения, что биткойн приближается к пределу возможностей в своей нынешней форме и экосистема нуждается в реформах, а то и вовсе обречена на гибель. Одно из предлагаемых решений – увеличение размера блоков, которое одни считают панацеей, другие – лишь отсрочкой коллапса.

Идеология под угрозой?

Многие проблемы, с которыми сталкиваются открытые блокчейны, легко решаются внутри частных, изготовленных на заказ технологических решений. Они имеют ограниченный доступ, что позволяет отказаться от затратных манипуляций – «доказательства работы», консенсуса всех узлов, и в разы повысить скорость работы сети. В них возможно введение администрирующего ресурса и функции редактирования учетных записей, что, однако, меняет саму суть блокчейна как децентрализованного реестра, элементы которого невозможно переписать.

Активная разработка блокчейнов закрытого типа приводит к усилению так называемых «эмоциональных споров». Апологеты блокчейнов в их первозданном виде все настойчивее говорят о том, что шквал популярности наносит ущерб философской составляющей этой технологии. По их мнению, она все больше отдаляется от своего благородного замысла – полной открытости, доступности и прозрачности, и переходит в руки тех, против кого изначально была направлена, – воротил финансового мира.

Идеологические дебаты недавно разгорелись и вокруг «умных контрактов». В июне 2016 года они получили сильный удар – Ошибка! Недопустимый объект гиперссылки. Децентрализованная автономная организация – венчурный фонд, работающий на умных контрактах на основе собственного блокчейна открытой платформы Ethereum и использующий ее криптовалюту эфир.

К моменту взлома сконцентрированный в ДАО капитал достигал 150 миллионов долларов. Взломщик использовал лазейку в коде и вывел из фонда почти треть этих средств, подробно описав свои действия в открытом письме. Этот взлом не был прямым следствием провала блокчейна, но стал возможен из-за недочетов окружавшего его кода.

Поиск решения проблемы вылился в ожесточенные споры вокруг фундаментального положения блокчейнов первой волны «Код – это бог». Споры велись вокруг полномочий разработчиков Ethereum, роли сообщества майнеров и размаха допустимого вмешательства для возвращения похищенных средств. В конечном итоге ключевые создатели Ethereum приняли решение задействовать «жесткую вилку». Была переписана и перезапущена вся система, а участникам был предоставлен выбор работать по прежним правилам или перейти на новые.

Это вмешательство, как считают некоторые, создало опасный прецедент, нарушив один из самых сакральных принципов блокчейна – положение о непреложности и окончательности консенсуса.