Глава I
Что такое блокчейн?
Если ты не понимаешь чего-то без объяснений, ты и с объяснениями этого не поймешь.
Обратите особое внимание. Эта глава, вероятно, является самой важной в книге, потому что в ней сделана попытка предложить основополагающее объяснение блокчейна. Это первый этап в выполнении обещания, которое дает эта книга: представить вам целостный взгляд на возможности блокчейна.
Понять концепцию блокчейнов сложно. Вам нужно понять их суть, прежде чем вы сможете оценить их потенциал. В дополнение к своим технологическим возможностям блокчейны содержат философские, культурные и идеологические основы, которые также должны быть осознаны.
Если вы не являетесь разработчиком программного обеспечения, то блокчейны – это не тот продукт, который вы просто включаете и используете. Блокчейны могут быть связаны с другими продуктами, которые вы будете использовать, не подозревая, что за ними стоит блокчейн, так же, как вы не задумываетесь сегодня о том, сколь технически сложны ваши взаимодействия в интернете.
Когда вы начнете самостоятельно разбираться в возможностях блокчейнов, оставив постоянные попытки понять, что это такое, вы подниметесь на новую ступень своей компетентности и станете более свободно их использовать.
Я считаю, что передать знания, на которых основано понимание принципов блокчейна, проще, чем дать информацию о том, где они могут пригодиться лично вам. Это как научиться водить машину. Я мог бы научить вас вести машину, но не могу предсказать, где вы ее возьмете. Только вы знаете свой конкретный бизнес или ситуацию, и только вы сможете выяснить, где блокчейны могут вам пригодиться, после того как вы узнаете, каковы их возможности. Конечно, сначала мы вместе проведем дорожные испытания и проедем по гоночным трассам, чтобы дать вам некоторое представление о них.
Обратимся к разработкам Сатоши
Когда в 1990 году Тим Бернерс-Ли создал первую страницу в World Wide Web, он написал: «Возможности интернета позволяют нам находить факты, генерировать идеи, покупать и продавать вещи, создавать новые отношения с такой скоростью и в таком масштабе, которые были невообразимы в эпоху аналоговых технологий».
В этом коротком заявлении Бернерс-Ли предсказал интернет-поиск, публикации, электронную коммерцию, электронную почту и социальные сети. Аналогичную оценку биткоина, сделанную кем-то, кто только что создал нечто впечатляющее, можно найти в статье Сатоши Накамото, написанной в 2008 году: «Биткоин. Децентрализованная электронная денежная система» (1), где он оценил биткоин как основополагающее новшество в области криптовалюты на основе блокчейнов.
В приведенном ниже очень кратком реферате статьи отражены фундаментальные основы биткоина и объяснены его базовые принципы:
• P2P – версия электронных наличных средств, позволяет отправлять онлайн-платежи непосредственно от одного участника другому без участия финансовых институтов.
• Доверенная третья сторона для контроля за двойной платой не нужна.
• Мы предлагаем решение проблемы двойной траты за счет использования одноранговой сети.
• Сетевое время маркирует транзакции, помещая их в непрерывную цепочку доказательств работы на основе хэш-функции, формируя запись, которая не может быть изменена без повторной проверки доказательства работы.
• Самая длинная цепочка не только служит подтверждением очередности событий, но и доказывает, что над ней произвел работу самый большой вычислительный сегмент сети. Поскольку большая часть вычислительных мощностей контролируется узлами, не объединенными с целью атаковать сеть, они будут генерировать самую длинную цепочку, опережая любых злоумышленников.
• Сообщения транслируются с максимальной эффективностью, а узлы могут покидать и присоединяться к сети по своему усмотрению, принимая самую длинную версию цепочки для восстановления пропущенной истории транзакций.
Если вы не являетесь продвинутым читателем, попробуйте сконцентрироваться на строчках, выделенных курсивом, и вы поймете самое главное. Пожалуйста, перечитывайте приведенные выше положения, пока вы не проникнетесь последовательной логикой Накамото! Серьезно! Вам придется просто поверить и принять тот факт, что проверить Р2Р-транзакции вполне реально, просто предоставив системе возможность выполнить функцию доверенного лица без централизованного вмешательства или управления.
Если мы перефразируем статью Накамото, у нас останутся следующие пункты:
• Р2Р электронные транзакции и взаимодействия;
• без участия финансовых институтов;
• криптографические доказательства вместо централизованных «гарантов доверия»;
• доверие в сети вместо доверия в централизованных институтах.
Как выяснилось, «блокчейн» – это технологическое изобретение, на котором основан биткоин и которое делает его возможным. Держа в голове основные положения статьи Сатоши, давайте углубимся в три различных, но дополняющих друг друга определения блокчейна: техническое, деловое и юридическое.
Технически блокчейн – это база данных, которая представляет собой распределенный реестр с возможностью открытой проверки.
С точки зрения бизнеса блокчейн – это обменная сеть для перемещения транзакций, стоимости, активов между равными партнерами, без помощи посредников.
С юридической точки зрения, блокчейн проверяет транзакции, заменяя (а точнее, делая ненужными) прежние контролирующие органы.
Технически: открыто проверяемая база данных, представляющая собой распределенный реестр.
Для бизнеса: обменная сеть для перемещения ценностей между равными партнерами.
Юридически: механизм подтверждения транзакций, не требующий участия посредников.
Возможности блокчейна = технические + деловые + юридические
Всемирная паутина: вновь все кончено
Прошлое – это не точный компас, ведущий в будущее, скорее, оно помогает понять, откуда мы пришли, и помогает увидеть, куда надо двигаться. Блокчейн – это просто продолжение истории интернет-технологий, представленной интернетом, поскольку она развивается, проникая в наш мир, бизнес, общество и правительства, при этом она проходит через те циклы и фазы, которые становятся видны только в зеркале заднего вида.
Помня, что интернет был впервые представлен миру в 1983 году, отметим, что именно всемирная паутина стала неким водоразделом в процессе эволюции, потому что она предоставляла информацию и информационные услуги открыто и мгновенно всем, кто имел доступ к интернету.
Точно так же, как миллиарды людей во всем мире в настоящее время пользуются интернетом, миллионы, а затем миллиарды будут использовать блокчейн. Мы не должны удивляться, если скорость распространения использования блокчейнов превзойдет скорость, с которой росло число пользователей интернета.
К середине 2016 года 47 % из 7,4 млрд человек в мире пользовались интернетом. В 1995 году это число составляло менее 1 %. Число пользователей интернета достигло миллиарда человек в 2005 году. Напротив, использование сотовых телефонов скачкообразно возросло, превысив количество стационарных телефонов в 2002 году и превысив численность населения земного шара в 2013 году. Что касается веб-сайтов, то в 2016 году их общее количество колебалось в пределах одного миллиарда. Вполне возможно, что в будущем блокчейны разных видов станет так же легко настроить, как запустить веб-сайт на Wordpress или Squarespace.
Рост использования блокчейнов будет идти быстрее, чем веб-сайтов, потому что стартовый набор его потенциальных пользователей включает четыре сегмента: веб-пользователей, пользователей сотовых телефонов, владельцев веб-сайтов и любой «вещи», которая получает преимущества от подключения к блокчейну и становится «умной». Это означает, что использование блокчейнов прежде всего будет ориентировано на эти четыре уже имеющиеся категории, вместо того чтобы просто искать новых пользователей.
Один или несколько блокчейнов?
У блокчейна нет предшествующих парадигм. Это не новая версия TCP/IP, сетевого протокола интернета. Это не другой вид интернета. В 2015 году некоторые сторонники одиночного блокчейна биткоина жаловались на существование нескольких блокчейнов. Блокчейн рассматривался ими через одномерную линзу (биткоин-максимализм (2)), как и интернет: да, хорошо, что есть только один интернет, поскольку иначе он никогда бы не распространился так широко, как это произошло. Но блокчейн – это другая конструкция. Это скорее новый протокол, надстроенный над интернетом, точно так же, как World Wide Web базируется на интернете, используя свои собственные технологические стандарты.
Блокчейн – отчасти это база данных, отчасти – платформа развития, отчасти – средство активации сети, поэтому нам нужно множество примеров и вариаций. Как верхний слой интернета, блокчейны могут принимать различные формы имплементации. Блокчейны можно рассматривать как уровень доверия, средство обмена, безопасный канал связи, набор децентрализованных возможностей и так далее.
Тем не менее существует множество аналогий между ранними годами интернета и сегодняшним этапом эволюции блокчейна, с точки зрения того, как эта технология будет принята обществом.
Не будем забывать, что для большинства компаний потребовалось около трех лет, чтобы полностью понять потенциал сети (примерно в 1994–1997 годах) после ее первоначальной коммерциализации, и потребовалось семь лет после того, как в 1983 году интернет начал действовать, до его полноценного вступления в игру. Несомненно, блокчейн останется полутаинственным, полукомплексным феноменом на период 2015–2018 годов так же, как он три года (2009–2012 годы) сводился к биткоину, прежде чем стал более заметным для широкой публики.
Введение к приложениям блокчейна
Мировая сеть не могла существовать без интернета. И блокчейну не обойтись без интернета. Сеть сделала интернет более полезным, потому что людей больше интересует использование информации, чем выяснение того, как подключить компьютеры друг к другу. Блокчейн-приложениям необходим интернет, но они могут обойти мировую сеть и предоставить нам другую версию, более децентрализованную и, возможно, более справедливую. Это одно из самых больших обещаний блокчейн технологии.
Блокчейну, как и мировой паутине, нужен интернет
Существует несколько способов создания блокчейн-приложений. Вы можете построить их изначально на блокчейне, или вы можете смешать их в существующем веб-приложении, и мы будем называть этот вариант «гибридными блокчейн-приложениями».
Разновидности блокчейн-приложений
Поскольку интернет состоит из общедоступной версии и нескольких частных вариаций, блокчейны тоже будут развиваться в этой логике. У нас будут публичные и частные блокчейны. Некоторые из них будут естественным образом привязаны к блокчейнам, тогда как другие могут быть гибридной имплиментацией, которая будет частью существующей мировой сети или частным приложением.
Четыре типа блокчейн-приложений
Сильный нарратив блокчейна
Признаком сильного воздействия на технологию или тренд является сильный сопровождающий нарратив. В чем разница между рассказом и нарративом? В то время как история обычно последовательна и известна, нарратив создает большое число индивидуальных историй для тех, кто с ним взаимодействует.
Джон Хейгель хорошо объяснил эту разницу(3):
Истории самодостаточны – у них есть начало, середина и конец. С другой стороны, нарратив – это повествование с открытым финалом, результат не предрешен, его еще предстоит определить. Во-вторых, истории – это обо мне, рассказчике или других людях; но не о вас. Напротив, исход нарратива зависит от выбора, который вы сделаете, и от действий, которые вы предпримете, – вы и определите результат.
У интернета мощный нарратив. Если вы спросите у разных людей, как они используют интернет или что он значит для них, вы, несомненно, услышите разные ответы, потому что каждый человек использует интернет в соответствии со своими потребностями.
У блокчейна тоже мощный нарратив, потому что он стимулирует наше воображение. Вот конкретные преимущества, которые, согласно Хейгелю, дает нарратив:
Дифференциация – помогает вам выделиться из толпы.
Способ достижения цели – мобилизует людей за пределами вашей компании. Распределенные инновации – стимулирует инновации в неожиданных направлениях.
Привлечение – привлекает людей возможностями и проблемами, которые вы изложили.
Отношения – формирует устойчивые отношения с людьми, попавшими под обаяние вашего нарратива.
Джон Хейгель продолжает, указывая, что «речь идет о соединении и мобилизации других за пределами…». Замените точки «блокчейном», и вы получите мощное основание для сильного и продолжительного нарратива о блокчейне.
Мета-технология
Блокчейн – это мета-технология, потому что она влияет на другие технологии и, в свою очередь, состоит из нескольких технологий. Это как объединение компьютеров и сетей, которые построены на основе интернета. Изучая архитектурные слои блокчейна, вы обнаруживаете, что он состоит из нескольких частей: базы данных, программного приложения, нескольких компьютеров, подключенных друг к другу, клиентов, имеющих доступ к нему, программной среды, на которой он основан, инструментов для контроля над ним и других частей (которые будут рассмотрены в главе 6).
Блокчейн – это не просто новая технология. Это технология, которая бросает вызов другим существующим программным технологиям, поскольку она может заменить или дополнить существующую практику. По сути, это технология, которая изменяет другую технологию.
В прошлый раз мы были свидетелями такой каталитической технологии в период появления всемирной паутины. Сеть также изменила способ создания программных приложений, она принесла с собой новые программные технологии, которые бросали вызов и заменяли предыдущие. В 1993 году HTML, язык разметки, изменил публикацию. В 1995 году Java, язык программирования Web, изменил программирование. Несколькими годами ранее TCP/IP, компьютерный сетевой протокол, начал менять сетевое взаимодействие, делая его полностью совместимым во всем мире.
С точки зрения разработки программного обеспечения, одним из самых больших изменений в парадигме, на которые претендует блокчейн, является брошенный им вызов функции и монополии традиционной базы данных в том виде, как мы ее знаем в настоящее время. Поэтому нам нужно понять, как блокчейн заставляет нас глубоко переосмысливать существующие конструкции базы данных.
Блокчейн изменяет способ написания приложений через новую форму языков сценариев, которые могут программировать бизнес-логику как «умные» контракты, которые применяются на блокчейне.
Программное обеспечение, теория игр и криптография
Другой способ попытаться понять блокчейн состоит в том, чтобы рассматривать его как триаду, объединяющую известные нам области: 1) теорию игр, 2) науку криптографию и 3) разработку программного обеспечения. Отдельно эти сферы существовали в течение длительного времени, но впервые они пересеклись вместе и гармонично преобразились в рамках технологии блокчейна.
Теория игр – это «изучение математических моделей конфликта и сотрудничества между разумными мыслящими людьми, принимающими решения». (4) И это связано с блокчейном, потому что блокчейн биткоина, первоначально придуманный Сатоши Накамото, должен был решить известную головоломку теории игр – «задачу византийских генералов»[3].
Решение этой задачи заключается в том, чтобы гарантировать победу за счет смягчения последствий любых попыток небольшого числа нечестных генералов солгать о координации своих сил в атаке.
Это достигается путем процесса проверки работы, которая была осуществлена при обработке отправленных сообщений, и ограничения времени для необходимого просмотра сообщений, обеспечивающего их достоверность. Учитывать «отказоустойчивость византийской схемы» важно, поскольку она начинается с предположения, что вы не можете доверять кому-либо, и тем не менее система обеспечивает уверенность в том, что транзакция прошла и безопасно достигла контрагента, не пострадав от потенциальных атак, – это основано на доверии к сети.
Этот новый метод достижения безопасности в завершении транзакции имеет фундаментальные последствия, поскольку он ставит под вопрос существование и роль нынешних доверенных посредников, которые традиционно занимаются проверками транзакций. Это заставляет нас задуматься над экзистенциальным вопросом: зачем нам центральная власть для обеспечения центрального доверия, если мы сможем достичь такой же достоверности, когда транзакция перемещается от одного партнера к другому через сеть, в которую «встроено» доверие?
Криптографическая наука используется во многих местах для обеспечения безопасности блокчейна, и она опирается на три базовых концепта: хэширование, ключи и цифровые подписи. «Хэш» – это уникальный «отпечаток пальца», который помогает без необходимости фактического просмотра проверить, что определенная часть информации не была изменена. Ключи используются по крайней мере в комбинации двух сфер: публичной и частной. Для аналогии представьте дверь, которая нуждается в двух ключах, чтобы ее открыть. В этом случае открывающий ключ используется отправителем для шифрования информации, которая может быть расшифрована только владельцем закрывающего ключа. Вы никогда не раскрываете свой личный ключ. Цифровая подпись – это математическое вычисление, которое используется для подтверждения подлинности (цифрового) сообщения или документа.
Криптография основана на государственной/частной гегемонии, которая представляет собой инь-ян блокчейна: публичная видимость, но частная инспекция. Это немного похоже на ваш домашний адрес: вы можете публиковать его, но это не дает никакой информации о том, как выглядит ваш дом внутри. Вам понадобится ваш личный ключ, чтобы войти в ваш частный дом, а поскольку вы задекларировали определенный адрес в качестве своего, никто не сможет присвоить его себе.
Хотя концепции криптографии существуют уже давно, инженеры-программисты наслаждаются сочетанием ее с инновациями теории игр, чтобы создать общие конструкции блокчейна, где кажущаяся неопределенность компенсируется подавляющей математической достоверностью.
База данных vs. Реестра
У нас есть транзакции, которые могут быть проверены без участия третьей стороны. Теперь вы думаете: а как насчет баз данных? Мы всегда считали, что базы данных являются надежными хранилищами активов.
В случае блокчейна реестр – это неопровержимая запись, которая содержит подтверждение транзакций блокчейном.
Давайте рассмотрим это на примере ситуации: база данных против блокчейна (реестра).
Когда вы открываете банковский счет, в действительности вы отказываетесь от своих прав в этом «аккаунте». На самом деле банк дает вам иллюзию доступа и видимости активности в нем. Каждый раз, когда вы хотите переместить деньги, заплатить кому-то или внести деньги, банк дает вам явный доступ, потому что вы оказали им неявное доверие, допустив к своим делам. Но этот «доступ» также является еще одной иллюзией. В действительности это доступ к записи в базе данных, которая говорит, что у вас есть такая-то сумма денег. Опять же они обманули вас, дав вам иллюзию, что вы «владеете» этими деньгами. Но банк обладает высшим авторитетом, потому что у него есть база данных, которая указывает на эту запись, которая говорит, что у вас есть деньги, а вы лишь предполагаете, что они у вас есть.
Банковское дело сложное, но я попытался через упрощенные иллюстрации подчеркнуть тот факт, что данный банк в рамках некой иерархии обладает контролем для предоставления или отказа в доступе к деньгам, которые он удерживает.
Такая же концепция применима к любым цифровым активам (акциям, облигациям, ценным бумагам), которые финансовое учреждение может держать от вашего имени.
Перейдем к блокчейну.
Тот же самый сценарий можно осуществить без всех описанных выше сложностей.
Один пользователь может отправить деньги другому пользователю через специальный кошелек, а блокчейн осуществит аутентификацию, валидацию и передачу, как правило, в течение десяти минут, с обменом криптовалюты или без него.
Такова магия блокчейна в ее простейшей форме. Вот почему я предлагаю всем, кто собирается участвовать в реализации блокчейна, попробовать выполнить транзакции этого типа со своим собственным кошельком, либо загрузив одну из многих доступных версий, либо подписавшись на локальный биткоин-обмен, который есть везде, где бы вы ни жили. Как только вы это сделаете, вы поймете истинный смысл слова «без посредников» и начнете сомневаться в том, что нам все еще нужны нынешние посредники.
Оглянемся назад, чтобы лучше видеть перспективу
Итак, как же блокчейн вписывается в общий контекст различных этапов развития технологий?
В 2003 году Николас Карр (Nicholas G. Carr) опубликовал в Harvard Business Review статью «Не имеет значения» (6), которая потрясла корпоративные круги информационных технологий и поставила под сомнение их стратегическую значимость. Он написал:
«То, что делает ресурс поистине стратегическим, что дает ему основы для устойчивого конкурентного преимущества – это не распространенность, а дефицит. Вы получаете преимущество над соперниками, только имея или делая то, чего они не имеют или не могут делать. К настоящему времени основные функции хранения данных, обработки данных и передачи данных в IT-среде стали доступными для всех».
Хотя идеи Карра, высказанные в этой статье, энергично обсуждались в течение еще двух лет, они уже стали общим достоянием и совпали с появлением сети как новой мощной вычислительной платформы. Сеть застала IT-директоров врасплох и привела большинство из них в растерянность по крайней мере на три года, особенно потому, что многие из них были более сосредоточены на проблеме соответствия дат в 2000 году. На самом деле спад IT начался с появления сети, поскольку интернет предоставил конкурентные преимущества тем, кто освоил его раньше.
Как показано на этой схеме, верховенство IT закончилось с распространением интернета, а ему на смену придет многообещающий блокчейн.
Главные технологические эпохи
Еще один способ увидеть преемственность в развитии технологий – это посмотреть на различные этапы эволюции сети и увидеть, что блокчейн является еще одним новым этапом, основанным на одноранговых транзакциях с доверительным активом. Давайте вспомним ключевые мини-революции, которые интернет принес нам с 1994 года: личные коммуникации, самопубликации, электронная коммерция и социальные сети. Оглядываясь в прошлое, мы видим, что каждая из этих четырех фаз определялась функциями, которые брал на себя интернет: он заменил почту, печатные СМИ, цепочки поставок / обычные магазины и реальный мир.
Ирония ситуации в том, что блокчейн-приложения могут заменить любое веб-приложение. Хотя мы привыкли считать, что интернет принес нам доступность информации, свободу коммуникации и электронную коммерцию, этим функциям будут угрожать новые версии, которые опираются на одноранговые протоколы, привязанные к технологиям блокчейна.
Распакуем блокчейн
Продолжим знакомство с разными слоями блокчейна! Главный момент, который я хотел бы подчеркнуть: блокчейн – это не один пункт, предмет, тренд или свойство. Это много частей сразу, одни из них работают вместе, а другие автономно.
Когда интернет начал коммерциализироваться примерно в 1995 году, мы часто описывали его как многоцелевой феномен. В своей предыдущей книге «Открытие цифровых рынков» в 1997 году я описал интернет как имеющий «пять множественных идентификаторов» и добавил, что «преимущества каждого из них должны использоваться при разработке разных стратегий». Мировая сеть одновременно являлась сетью, платформой разработки, платформой транзакций, посредником и рынком. (В то время мы не рассматривали аспекты сообществ/социальной сети, поскольку они возникли позже.)
Блокчейн развивает эту множественность функций дальше. Он одновременно выполняет следующие десять функций:
1. Криптовалюта
2. Вычислительная инфраструктура
3. Транзакционная платформа
4. Децентрализованная база данных
5. Распределенный реестр акаунтов
6. Платформа разработки
7. Программное обеспечение с открытым исходным кодом
8. Рынок финансовых услуг
9. Одноранговая сеть
10. Уровень служб доверия.
В качестве первого шага к фундаментальному пониманию блокчейна давайте погрузимся в каждую из них.
1. Цифровая криптовалюта
Функция цифровой валюты, вероятно, является наиболее «видимым» элементом блокчейна, особенно если он является публичным, например как биткоин (BTC) или Ethereum (ETH). Криптовалюта, как правило, это экономический прокси-сервер для посреднических операций и безопасности блокчейна. Иногда он представлен маркером, который является другой формой репрезентации базовой криптовалюты.
Одной из сложных проблем с криптовалютами является их ценовая волатильность, которой достаточно, чтобы отпугнуть большинство потребителей. В статье, опубликованной в 2014 году, описывающей метод стабилизации криптовалюты, Роберт Сэмс цитировал Ника Сабо: «Основная неустойчивость биткоинов связана с изменчивостью спекуляций, которая, в свою очередь, объясняется общей неопределенностью относительно его будущего. Более эффективные механизмы ликвидности не помогают сократить реальную неопределенность». Поскольку криптовалюта приобретает все большее признание и понимание, ее будущее будет менее неопределенным, что приведет к более стабильной и плавной кривой принятия.
За пределами собственно операций блокчейнов криптовалюта аналогична любой другой валюте. Биткоин может быть продан на биржах, и его можно использовать для покупки или продажи товаров и услуг. Криптовалюта очень эффективна в блокчейн сетях, но каждый раз, когда она сталкивается с реальным миром традиционных валют (или «фиксированной валютой»), возникает трение.
2. Децентрализованная вычислительная инфраструктура
Блокчейн также может рассматриваться как подход к разработке программного обеспечения, связывающий вместе несколько компьютеров, обычно подчиняющихся одному и тому же «консенсусному» процессу сообщения или записи информации, которую они содержат, и где все связанные взаимодействия проверяются с помощью криптографии.
С физической точки зрения сетевые компьютерные серверы – это то, что действительно обеспечивает блокчейн. Но разработчикам не нужно настраивать эти серверы, и это тоже является частью магии блокчейна. В отличие от интернета, где на сервер отправляется запрос HTTP (Hypertext Transfer Protocol), с помощью блокчейн-приложений сеть делает запрос к блокчейну.
3. Платформа транзакций
Блокчейн-сеть может проверять множество транзакций, связанных со стоимостью, с цифровыми деньгами или активами, которые были оцифрованы. Каждый раз, когда достигается консенсус, транзакция записывается в «блок», который является местом хранения. Блокчейн отслеживает эти транзакции, которые впоследствии могут быть проверены как состоявшиеся. Таким образом, блокчейн является гигантской платформой, способной обрабатывать как микротранзакции, так и большие ценностные транзакции.
Криптовалюта очень эффективна в сетях, но каждый раз, когда она сталкивается с реальным миром традиционных валют, возникает трение.
Если мы хотим сравнить блокчейны с другими сетями, осуществляющими транзакции, то приходит в голову в качестве критерия выбрать их пропускную способность, которая измеряется в транзакциях в секунду (TPS). Для справки: в 2015 году VISA обрабатывала в среднем по 2 тыс. TPS в своей сети VisaNet с пиковой скоростью 4000 TPS и максимальной производительностью 56 000 TPS. В течение 2015 года PayPal обработал всего 4,9 млрд платежей, что эквивалентно 155 TPS. С 2016 года блокчейн биткоина был далек от этих чисел, колебясь в пределах 5–7 TPS, но с перспективами, в значительной степени превосходящими эти показатели, благодаря достижениям в технологии побочных цепочек и ожидаемому увеличению размера блока биткоинов. Некоторые другие блокчейны быстрее биткоинов. Например, Ethereum начал с 10 TPS в 2015 году, приблизившись к 50–100 TPS в 2017 году и ориентируясь на 50 000–100 000 TPS к 2019 году. Частные блокчейны еще быстрее, потому что у них меньше требований к безопасности, и мы видим 1000–10 000 TPS в 2016 году, в 2017 году до 2000–15 000 TPS и потенциально неограниченный объем после 2019 года. Наконец, связь мощности блокчейнов с технологией кластеризованной базы данных может поднять эти пределы пропускной способности транзакций еще выше, что приведет к положительному развитию.
4. Децентрализованная база данных
Блокчейн разрушает традиционную парадигму базы данных / обработки транзакций. В 2014 году я твердо заявил, что блокчейн – это новая база данных, и предупредил разработчиков о необходимости быть готовыми все переписать.
Блокчейн похож на место, где вы наполовину публично храните любые данные в линейном контейнерном пространстве (блоке). Любой может убедиться, что вы разместили эту информацию, потому что на контейнере есть ваша подпись, но только вы (или программа) можете разблокировать то, что находится внутри контейнера, потому что только вы надежно держите секретные ключи от этих данных.
Таким образом, блокчейн ведет себя почти как база данных, за исключением того, что часть хранимой информации, ее «заголовок», является общедоступной. Правда, блокчейны – не очень эффективные базы данных, но это нормально. Их работа состоит не в замене больших баз данных, это дело разработчиков программного обеспечения – выяснить, как они могут переписать имеющиеся приложения, чтобы использовать преимущества блокчейна для проведения транзакций.
5. Общий, распределенный реестр аккаунтов
Блокчейн также представляет собой распределенный общедоступный реестр ценностей с отметками времени, который отслеживает каждую транзакцию, когда-либо обрабатывавшуюся в его сети, что позволяет компьютеру пользователя проверять достоверность каждой транзакции так, чтобы не было двойного подсчета. Этот реестр может делиться между несколькими сторонами, и она может быть частной, общественной или получастной.
Несмотря на то что распределенный реестр транзакций является популярным способом описания блокчейнов, а некоторые рассматривают его как приложение-убийцу, это лишь одна из возможных характеристик.
6. Платформа разработки программного обеспечения
Для разработчиков блокчейн – это прежде всего набор программных технологий. Да, они лежат в основе политического и социального подкрепления (децентрализации), но они приносят с собой и технологические новшества. Появление этого нового набора средств разработки – захватывающее событие для разработчиков программного обеспечения. Блокчейн включает технологии построения нового типа приложений, децентрализованных и криптографически безопасных. Поэтому блокчейн – это новый способ создания приложений.
Кроме того, блокчейны могут иметь множество API (программных интерфейсов приложения), в том числе языков сценариев транзакций, API-интерфейсов связи P2P-узлов и клиентских API для проверки транзакций в сети. Подробнее об аспекте разработки программного обеспечения я расскажу в главе 6 этой книги.
7. Программное обеспечение с открытым исходным кодом
Большинство надежных блокчейнов являются открытыми источниками, что не только означает, что источник программного обеспечения является общедоступным, но также и то, что инновация может осуществляться совместно, поверх основного программного обеспечения.
Например, основной протокол биткоина – это открытый исходный код. С первоначального момента его создания Сатоши Накамото группа «основных разработчиков» поддерживает и продолжает постоянно его улучшать. Кроме того, тысячи независимых разработчиков внедряют инновационные продукты, услуги и приложения, которые используют преимущества протокола биткоина.
Тот факт, что программное обеспечение блокчейна является открытым исходным кодом, – это мощная характеристика. Чем более открытым является ядро блокчейна, тем сильнее станет экосистема вокруг него.
8. Рынок финансовых услуг
Деньги лежат в основе блокчейнов, основанных на криптовалюте. Если к криптовалюте будут относиться как к обычной валюте, она может стать частью финансового инструмента, что приведет к разработке целого ряда новых финансовых продуктов.
Технологии блокчейна предлагают инновационную среду с невероятными возможостями для следующего поколения финансовых услуг. По мере того как волатильность криптовалютных платежей будет снижаться, их популярность станет расти. Производные инструменты, опционы, свопы, синтетические инструменты, инвестиции, займы и многие другие традиционные инструменты будут иметь свою криптовалютную версию, поэтому возникнет новый рынок для торговли финансовыми услугами.
9. Одноранговая сеть (Р2Р)
В блокчейнах нет никакого «центра». Архитектурно базовым уровнем блокчейна является одноранговая сеть. Блокчейн подталкивает к децентрализации благодаря своим одноранговым узлам. Сеть в действительности – это компьютер. Вы проверяете транзакции друг друга на уровне одноранговой сети. По существу блокчейн может рассматриваться как вычислительное множество, которое действительно децентрализовано.
Любой пользователь может мгновенно связаться с другим пользователем, независимо от того, в какой точке вселенной тот находится, и независимо от его часов работы. Для фильтрации, блокировки или задержки транзакции между двумя или более пользователями или между узлами, которые осуществляют транзакцию, не требуется никакого посредника. Любой узел в сети может предлагать услуги на основе своих знаний о транзакциях, где бы в этой сети они ни находились.
В дополнение к созданию технической сети P2P, блокчейн также создает рынок пользователей. Блокчейн-сети и приложения на их основе формируют свою собственную (распределенную) экономику с разными показателями и динамичностью. Таким образом, блокчейны приносят с собой экономическую модель, и эту их ключевую функцию мы рассмотрим далее в этой книге.
10. Уровень служб доверия
Всем блокчейнам обычно доверяют как базовым единицам обслуживания. По сути, это и функция, и предоставляемые услуги. Но доверие не ограничивается только транзакциями. Оно распространяется на данные, услуги, процессы, идентичность, бизнес-логику, условия соглашения или физические объекты. Это относится практически ко всему, что может быть оцифровано как (интеллектуальный) актив с присущей ему или связанной с ним ценностью.
А теперь представьте себе возможный гибрид инноваций, который появится на вершине этих десяти мощных функций и характеристик. Объединив их вместе, вы начнете представлять себе невероятные возможности блокчейнов.
Переходы состояний / Машина состояний. Что это?
Блокчейн годится не для всего. И не все соответствует парадигме блокчейна. Блокчейн – это «машина состояний», еще одно понятие, которое необходимо усвоить. В техническом плане состояние просто означает «сохраненная информация» в определенный момент времени. Стейт-машина – это компьютер или устройство, которое запоминает состояние чего-либо в данный момент времени. По отношению к некоторым исходным данным этот статус может измениться, и блокчейн обеспечивает итоговый результат для этих внесенных изменений. Отслеживание переходов этих состояний важно, и с этим блокчейн справляется хорошо, причем неизменным образом. Напротив, запись базы данных изменчива, потому что ее можно многократно переписывать. Не все базы данных имеют аудиторские следы, и даже в тех, что имеют, аудиторский след может быть уничтожен или потерян, поскольку он не защищен от несанкционированного доступа. В блокчейне история перехода является постоянной частью информации о состоянии. В блокчейне Ethereum хранится особое «дерево состояний», представляющее текущий баланс каждого адреса, и «список транзакций», представляющий транзакции между текущим блоком и предыдущими в каждом блоке.
Машины состояний подходят для имплементации распределенных систем, которые должны быть отказоустойчивыми.
Алгоритмы консенсуса
В основе понимания тягот смещения парадигмы блокчейна лежит понимание концепции «децентрализованного согласия», ключевой принцип компьютерной революции, основанной на криптографии.
Децентрализованный консенсус нарушает старую парадигму централизованного консенсуса, когда для управления валидностью транзакции используется одна центральная база данных. Децентрализованная схема (на которой основаны протоколы блокчейна) передает полномочия и доверие децентрализованной виртуальной сети и позволяет ее узлам непрерывно и последовательно регистрировать транзакции в публичном «блоке», создавая уникальную «цепочку», блокчейн. Каждый последующий блок содержит «хэш» (уникальный отпечаток пальца) предыдущего кода, поэтому криптография (через хэш-коды) используется для обеспечения безопасной аутентификации источника транзакции и устраняет необходимость в центральном посреднике. Комбинация криптографии и технологии блокчейна гарантирует, что никогда не будет повторяющейся записи одной и той же транзакции. Важно то, что при такой степени разделения консенсусная логика отделена от самого приложения, поэтому приложения могут быть созданы децентрализованными, и это послужит толчком для ряда системных изменений в программной архитектуре приложений, независимо от того, связаны они с деньгами или нет.
Можно воспринимать консенсус как первый слой децентрализованной архитектуры. Это основа базового протокола, управляющего работой блокчейна. Консенсусный алгоритм – это ядро блокчейна, представляющего метод или протокол, который совершает транзакцию. Это важно, потому что мы должны доверять этим транзакциям. Будучи бизнес-пользователем, вы не должны понимать, как именно работают эти алгоритмы, но вы должны верить в их безопасность и надежность.
Биткоин инициировал консенсусный метод доказательства работы (Proof-of-Work, POW), и его можно считать дедушкой этих алгоритмов. POW опирается на популярный алгоритм Practical Byzantine Fault Tolerant (9), который позволяет безопасно совершать транзакции в соответствии с данным состоянием. Альтернативой POW для достижения согласия является Доказательство доли владения (10). Существуют и другие согласованные протоколы, такие как RAFT, DPOS и Paxos, но мы не будем вставать на скользкую дорожку, сравнивая их друг с другом, потому что с течением времени все они отправятся в утиль. Более важна надежность инструментов и технологий промежуточного программного обеспечения, которые надстраиваются над алгоритмами, а также экосистемы игроков с добавленной стоимостью, которые их окружают.
Один из недостатков алгоритма POW заключается в том, что он не является экологически чистым, поскольку он требует большой вычислительной мощности от специализированных машин, которые генерируют дополнительную энергию. Сильным соперником POW будет алгоритм Proof-of-Stake (POS), который опирается на концепцию виртуального майнинга и голосований на основе токенов, процесс, который не требует такой интенсивной компьютерной обработки, как POW, и обещает обеспечить безопасность более экономичным способом.
Блокчейн изменит роль существующих посредников, создавая новых посредников, но это нарушит традиционные границы стоимости.
Наконец, при обсуждении консенсусного алгоритма нам необходимо рассмотреть метод «разрешения», который определяет, кто контролирует и участвует в процессе консенсуса. Три популярных варианта выбора типа разрешения:
1. Общедоступный (например, POW, POS, делегированный POS).
2. Частный (использует секретные ключи для установления полномочий в ограниченном блокчейне).
3. Получастный (например, на основе консорциума, использует традиционную BFT-отказоустойчивость, обеспечиваемую участниками соглашения).
Ключевые идеи первой главы
1. Блокчейн – это технологический слой на вершине интернета, аналогичный всемирной паутине (WWW).
2. У блокчейна есть техническое, юридическое и бизнес-определение.
3. Криптографическое доказательство – это проверенный метод, который используют блокчейны для подтверждения действительности и окончательности транзакций между сторонами.
4. Блокчейн изменит роль существующих посредников (если они согласятся на изменение), создавая новых посредников, как следствие это нарушит традиционные границы стоимости.
5. У блокчейна есть десять характеристик, и все они должны рассматриваться как одно целое.