Блокчейн: слабые звенья 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.