Блокчейн был создан для разрушения действующей финансовой системы, но по прошествии десяти лет эксперты видят в нем технологию, которая способна модернизировать весь существующий мир — распределительный реестр. Механизм его универсален, применим практически во всех отраслях и имеет существенные преимущества перед стандартными системами хранения данных. Подробности рассказывают специалисты ProstoCoin.
Что такое распределенный реестр
Distributed Ledger Technology — технология хранения данных, которая распределяет информацию среди множества узлов связи или между вычислительными устройствами.Такая схема распределения имеет несколько ключевых особенностей:
- отсутствие центрального администратора;
- совместное использование с синхронизацией по заданному алгоритму;
- децентрализованное географическое распределение копий базы данных между всеми узлами связи.
По своей сути это первая база данных, которая лишает необходимости задействовать центральный сервис, распределяет базу по всем узлам связи, возлагая на них ответственность за поддержку системы и проверку информации.
Каждый узел вносит изменения в реестр независимо от других узлов, затем все они голосуют за внесение изменений и при достижении консенсуса реестр дополняется новыми данными. Каждый участник сети при этом обладает собственной идентичной копией реестра, а любые изменения вносятся в нее в течение нескольких минут.
Распределительный реестр стал известен широкому кругу людей, в основном, благодаря его применению в блокчейне криптовалют, но так систематизировать можно любые данные: финансовые, юридические, статистические, электронные и другие.
В отличие от традиционных баз данных, распределительные реестры намного лучше защищены от атак и несанкционированного изменения данных, поскольку копии географически отдалены друг от друга и для хакерского изменения потребуется произвести атаку сразу на все узлы связи. Кроме того, ноды обнаружат несанкционированные изменения и не поддержат внесение данных.
Уровень данных
Уровень протокола определяет, как система будет работать и какие правила соблюдать. Уровень сети реализовывает заложенные принципы протокола. Вместе уровень протокола и сети формируют основу для уровня данных, который накапливается в течении времени по мере того, как транзакции записываются в список подтвержденных записей.
Операции
Компонент операций включает в себя все процессы, с помощью которых участники производят взаимодействия с системой.
Источники данных
Процесс ввода относится к источнику или способу получения данных для протокола. Источниками данных могут быть внутренние или внешние, что может отражать активное взаимодействие пользователей с системой, изменение состояние протокола, вызванное внутренним системным процессом или полученный извне (например, транзакция, отправленная с другого протокола) или смарт-контракт.
Мы определяем внутренние источники ввода как любую запись или транзакцию, созданную пользователем или из-за результата взаимодействия пользователя с протоколом. Внешние источники ввода, с другой стороны, являются результатом ввода из других систем, которые взаимодействуют с протоколом, но которые в принципе отделены от базовой платформы (т.е они являются зависимой или взаимодействующей). Гибридные протоколы, позволяют пользователям передавать транзакции используя «платежные каналы – state channel» в любое время, однако разработка этих методов все еще находится на начальной стадии.
Таблица 9. Формы ввода данных
Программно-исполняемые транзакции
Не все изменения уровня данных являются прямым результатом внутренних или внешних входных данных. Некоторые изменения в системе происходят из-за выполнения инструкций программного кода. Ярким примером являются смарт-контракты. При выполнении заложенного программного кода, в протоколе происходит изменение состояния сети, например, происходит транзакция, которая записывается в список подтвержденных. Некоторые DLT-системы, поддерживают только язык сценариев (скриптовый). Например, Bitcoin Script, он работает на просто языке сценариев, который позволяет создавать ограниченно-простые программы. Такие системы носят название – Stateless. Ethereum (Solidity), Tezos (Michelson) и EOS (WebAssembly) – эти системы поддерживают полные по Тьюрингу языки программирования для разработки сложных смарт-контрактов, а Bitcoin и Monero, используют язык сценариев, который позволяет проводить ограниченные операции.
Таблица 10. Свойства программно-выполняемых транзакций
Фактическое выполнение вычислений
Место выполнения программы, определяет, где происходят вычисления. Как правило, местом выполнения может внутри сети – on-chain или off-chain (за пределами сети). On-chain вычисления выполняются у каждого узла. Эта среда может варьироваться от простой виртуальной машины, как сценарный язык, так и быть сложной (EVM – виртуальная машина Ethereum), которая обеспечивает выполнение программ полных по Тьюрингу. Смарт-контракты в on-chain запускаются каждым узлом в сети и, поэтому часто называются «само исполняющимися».
Off-chain вычисления, выполняются в среде, которые являются внешними по отношению к протоколу. Событие, которое запускает программный код, происходит в on-chain, а вычисления происходят в другой системе, не нагружая основную сеть. Также, существует гибридная (Hybrid) система запуска приложений, например, Plasma в Ethereum. Или, например, Cosmos, где основная сеть служит «центром», но сами вычисления происходят в дочерних сетях.
Таблица 11. Свойства выполнения программно-выполняемых транзакций
Компонент журнала
Ссылки
Начиная с того момента, когда пользователи начинают взаимодействовать с DLT-системой, журнал обновляется со временем. Однако, журнал – это абстракция. Все процессы, которые происходят в DLT-системе, относятся к конкретному протоколу. Например, протокол, ориентированный на электронные платежи, должен содержать информацию об активах, принадлежащих конкретным пользователям. С другой стороны, DLT-система, которая включает в себя смарт-контракты, должна иметь собственную виртуальную машину, реализующий выполнение программного кода. Поэтому, понятие журнала – абстракция.
Виды ссылок
Существует четыре различных типов исходных данных: эндогенные, экзогенные, гибридные и самореферентные данные.
Эндогенные (внутренние) ссылки, относятся к данным, которые отслеживают информацию о переменных, которые являются «родными» для системы. Например, в Bitcoin, одна эндогенная ссылочная переменная используется для отслеживания количества биткойнов, которые пользователи имел в данный момент времени. Эта внутренняя переменная обновляется по мере того, как пользователь отправляет и получает биткойны на другие адреса. Экзогенная (внешняя) ссылка, относится к данными, которые отслеживают информацию о переменных, существующих вне системы. Гибридная ссылка относится к данным, которые имеют как эндогенные, так и экзогенные характеристики. Еще существует четвертый тип, который не является ни эндогенным, ни экзогенным и не гибридным: это нейтральный или пустой тип данных – это самореферентная ссылка. Например, смарт-контракт – это просто фрагмент кода, который может выполняться при выполнении определенных условий. Хотя смарт-контракту может потребоваться информация о внешних или внутренних системных переменных, сам код не имеет внутренней ссылки на что-либо вне себя («пустая ссылка»).
Таблица 12. Типы ссылок и их значение
Виды распределенных реестров
Распределенный реестр цифровых транзакций в Биткоине — лишь одна из разновидностей баз данных, основанных на реестрах. Условно их всех можно разделить:
- Публичные. Применяются в большинстве криптовалют и представляют собой базу данных с открытым исходным кодом. Они работают на алгоритмах Proof of Work. В такой системе каждый участник может загрузить себе на локальное устройство базу данных и участвовать в согласованном процессе внесения изменений. Также любой желающий может просмотреть всю добавленную информацию.
- Федеративные. Федеративные базы данных работают под управлением группы людей. В отличие от открытых реестров они не поддерживают внесение новых данных всеми желающими. Процесс изменения реестра контролируется исключительно заранее выбранными узлами связи. Применяются они, преимущественно, в банковском секторе и обеспечивают большую конфиденциальность.
- Частные. Право на внесение изменений в такой реестр имеет только определенная централизованная организация. Информация может быть открыта для публичного чтения или ограничена. Частные распределительные реестры, как правило, используются компаниями для хранения внутренней информации и проведения аудита. Такие системы более уязвимы, нежели публичный блокчейн, но позволяет модернизировать устаревшие системы хранения информации в компаниях.
Технология DLT достаточно разнообразна и позволяет хранить информацию любого рода, что делает ее легко применимой во всех отраслях, где требуется безопасное хранение данных.
Введение
Бухгалтерская книга — основа бухгалтерского учета, столь же древняя, как письменность и деньги. За всю историю человечества в качестве бухгалтерских книг использовались глиняные таблички, деревянные палочки, камень, папирус и бумага.
С появлением и распространением компьютеров в 1980-х и 90-х годах, бумажные документы были оцифрованы, зачастую с помощью рутинного ручного ввода данных. Эти ранние цифровые книги подражали каталогизации и учету бумажного мира, и можно сказать, что оцифровка больше применима к логистике бумажных документов, а не к их созданию.
Бумажные носители остаются основой нашего общества: деньги, печати, письменные подписи, векселя, сертификаты и использование бухгалтерии с двойным вводом.
Вычислительная мощность и прорывы в криптографии, а также изобретение и использование некоторых новых и интересных алгоритмов позволили создать распределенные реестры — современный цифровой вариант бухгалтерской книги.
Где используются DLT
Основной областью использования распределительных реестров сейчас остаются криптовалюты, где таким образом хранится информация о транзакциях и производится подсчет баланса кошельков пользователей.
Однако используя ту же технологию, правительство и частный сектор смогли бы существенно модернизировать процесс хранения и передачи информации. В некоторых странах технология DLT уже применяется.
Например, в Эстонии несколько лет ведется разработка KSI на основе распределительного реестра, что позволит гражданам проверять достоверность сведений в государственной базе данных. Эстонская система управления известна своей «смелостью» в использовании новейших технологий. Но и правительство «консервативной» Англии создало комитет по исследованию технологии DLT и разработке государственных проектов на его основе.
Мировое бизнес-сообщество быстро оценило преимущества использования DLT и сегодня эта технология применяется для обеспечения функционирования компаний. Так, Everledger предоставляет распределительную базу данных, которая гарантирует подлинность бриллиантов – что очень актуально для рынка, полного подделок.
Наиболее перспективными для внедрения распределительного реестра считаются банковская отрасль и сфера страхования.
Оценка характеристик координирования баз данных
Координирование баз данных: характеристики
Хотя проводился глубокий анализ функционала этих платформ в контексте таких характеристик, как неизменяемость, безопасность, масштабируемость, управляемость и производительность, намного больше позволяет установить понимание основ, на которых построены данные архитектуры.
Для надлежащего координирования данных в распределённых системах изобретено и реализовано множество инструментов. Примером может служить сильный акцент на таких инструментах, как Hadoop и различные ансамбли в данной экосистеме, включая Spark, Hive и ZooKeeper. Использование этих продуктов свидетельствует об активной интеграции распределённых системных инструментов и протоколов. Дальнейшие параллели можно увидеть в таких протоколах, как Tendermint, консенсусная машина, решающая задачу византийских генералов, имеющая схожий функционал с такими инструментами, как Apache ZooKeeper. Проводились также исследования в направлении баз данных – источников событий (event sourcing), способных воспроизводить некоторые желаемые функции координированных систем обмена данными.
Посредством оценки таких инструментов, как Apache Kafka, и того, каким образом сервисы потоковой передачи данных способны достичь существенных уровней пропускной способности в корпоративной среде, можно установить функциональные различия блокчейна и распределённого реестра на основе разных уровней зависимости от этих инструментов координирования и оптимизации баз данных в плане фундаментальных концепций. Реализации Ethereum, включая Plasma, используют такие инструменты, как MapReduce, для улучшения определённого map-функционала поверх UTXO и учётной модели, в то же время сворачивая компоненты в доказательства Меркла, хотя важно понимать, что базовый уровень протокола по-прежнему полагается на Ethereum как на корневой блокчейн. Разобрав эти детали, можно получить понимание того, как лучше оценить технологические характеристики этих программных платформ.
Чем отличается блокчейн от распределенного реестра
Многие ошибочно полагают, что блокчейн и распределительный реестр – это и одно и то же. На самом деле, блокчейн — один из типов распределительного реестра. Информация в нем записывается строго в блоки, которые соединены между собой последовательно.
Каждый блокчейн — распределительный реестр, но не все реестры данных являются блокчейнами. Оба этих понятия объединяет децентрализованное хранение данных и необходимость достижения консенсуса между узлами связи для внесения изменений, а сама информация может записываться в любом виде.
На практике, рапределительные реестры не требуют создания блоков и не нуждаются в доказательстве работы. За счет этого у них меньшие проблемы с масштабируемостью.
Эффективная обработка и координирование информации
Если улучшенная структура распределённой системы или координирование базы данных – единственная цель протокола или платформы, то не обязательно нужен блокчейн. Блокчейн-платформы традиционно продвигали концепции улучшенного координирования данных и распределённых механизмов консенсуса, где данные передаются и поддерживаются технологической платформой. Несмотря на их полезность, значительная часть этих желаемых функциональных качеств может быть получена посредством улучшенного координирования централизованной базы данных или улучшенной структуры распределённых систем. В данном исследовании необходимо определить, в какой степени платформы и протоколы пытаются оптимизировать существующий функционал координирования данных в противопоставлении с внедрением нового функционала блокчейна. Блокчейны предназначены для большего, чем простое продвинутое координирование данных.
Неизменяемая/доверенная запись продуктов и транзакций
Изначальный тезис о том, зачем нам нужны блокчейны, строился на концепции дигитализации доверия. Эндрю Кис из ConsenSys продвигал следующий мотив: «Точно так же как интернет привёл к дигитализации информации, блокчейны ведут к дигитализации доверия и соглашений». Такой содержательный тезис олицетворяет идеал того, чего надеются достичь блокчейны, в то же время подготавливая почву для дальнейшего пути. Дополнительной переменной можно считать дигитализацию стоимости. Когда стоимость привязана к доверию, внедрённому в систему, определённые структуры выравнивания и механизмы мотивации будут стимулировать надлежащее поведение в системе, что приведёт к жизнеспособной платформе.
Часто неизменяемость при проектировании системы используют синонимично с доверием, т. е. если система неизменяемая, то можно доверять, что плохое поведение не останется безнаказанным. Но в нашем анализе платформенных протоколов важно также оценить механизмы реализации доверенной системы, обеспечивающие бизнес-модель, которая может быть выгодной для пользователей платформы (дальнейшее исследование посредством криптоэкономики).
Дигитализация активов
Дигитализация товаров и активов считается главной целью большинства блокчейнов и платформ распределённого реестра. Если бизнесы ищут дигитализации активов, распределённый реестр или координированные базы данных способны предложить некоторые возможности, однако необходимо уделить много внимания вопросу доступности таких цифровых товаров. Поскольку координированные базы данных фактически находятся на центральном управлении или распределены между группой или подгруппами контрагентов посредством старой программной парадигмы, уровень дигитализации может быть ограниченным в зависимости от свободы, предлагаемой платформой дигитализации. Хотя концепция дигитализации товаров может казаться простым процессом, различные динамики мотивации и экономические соображения насчёт того, как дигитализировать такие продукты, как недвижимость, человеческое внимание и даже электричество, требуют серьёзного рассмотрения того, какой тип платформы мог бы отвечать за дигитализацию, так как некоторые торговые платформы в разных случаях демонстрируют ту или иную степень «привязки к поставщику» и зависимости от центрально управляемой платформы.
Записи и регистры, такие как системы прав собственности и цепочки поставок, также реализуемы с помощью систем распределённого реестра, хотя их уровень взаимодействия со слоем экономической мотивации достаточно ограничен в случае зависимости от закрытой частной системы, и проникновение таких активов в цифровую экосистему или на рынок при построении на закрытых системах будет сильно замедлено. Для способствования истинным цифровым товарам в постоянно развивающейся цифровой экосистеме необходима свободно-рыночная система, в полной мере использующая различные аспекты, которые способен предоставить открытый рынок.
Перспективы DLT для финансовой индустрии
Сейчас финансовая сфера переживает волну модернизации всей инфраструктуры, приводящую к автоматизации платежей. Увеличение количества онлайн-переводов и транзакций требует улучшения системы безопасности, быстрой массовой обработки информации и снижения комиссионных издержек. Реализовать все это помогает внедрение в финансовый сектор технологии распределительного реестра.
В недалекой перспективе DLT способен кардинально трансформировать финансовую индустрию, увеличить безопасность за счет криптографической защиты данных и нивелировать участие посредников при транзакциях.
С использованием данной технологии банк будущего может существовать без отделений и быть лишь интернет-платформой на основе распределительного реестра, а все банковские услуги будут предоставляться посредством приложений.
На основе распределительного реестра работают и смарт-контракты, позволяющие заключать защищенные удаленные сделки и реализовывать их автоматически при соблюдении прописанных условий. Это особенно важно с учетом увеличения количества инвестиций в нематериальные активы.
