Rambler's Top100
 
Статьи ИКС № 03-04 2016
Николай НОСОВ  25 апреля 2016

Блокчейн и облака

Технология блокчейна может совершить революцию буквально во всех областях экономики – в финансах, способах ведения бизнеса, а также в госрегулировании.

Николай НОСОВ, независимый эксперт в области банковских ИТ

Интерес к блокчейну (blockchain) сегодня огромен. Он переживает настоящий бум: только за первые пять дней февраля 2016 г. сумма инвестиций в стартап-проекты, связанные с этой технологией, составила порядка $72 млн. Вкладываются даже такие организации, которые еще недавно трудно было представить среди инвесторов. Например, в январе о готовности инвестировать в стартапы, занимающиеся блокчейном, объявил Детский фонд ООН (ЮНИСЕФ).

Лидером является Великобритания. В октябре прошлого года британское правительство объявило, что выделит 10 млн фунтов на исследование финансовых технологий и потенциальных возможностей распределенного реестра. А в феврале 2016 г. Банк Англии выступил с инициативой создания дорожной карты по модернизации финансовой инфраструктуры Великобритании с учетом новых вызовов и с возможным использованием технологий распределенных реестров. Банк Англии ставит перед собой цель согласовать такую дорожную карту до конца 2016 г., а с 2017 г. приступить к ее технологической разработке.

Интерес проявляют и в России. В сентябре прошлого года о решении использовать блокчейн сообщила компания Qiwi. Рабочая группа для изучения этой технологии была создана в Центробанке. В конце января 2016 г. на совещании у Владимира Путина президент и председатель правления Сбербанка Герман Греф заявил, что блокчейн – это технология, которая имеет шанс перевернуть все сферы, включая государственное регулирование и финансы.

Первый заместитель председателя правления Сбербанка Лев Хасис признал, что Сбербанк намерен внедрять промышленные решения на основе блокчейна, как только они появятся. «Блокчейн может использоваться нами для внутренних взаиморасчетов, проведения транзакций между нашими дочерними компаниями и другими банками. Это никакого отношения к криптовалютам не имеет, это просто другой способ расчетов: более простой, быстрый и надежный», – подчеркнул Л. Хасис.

Главное в бизнесе – доверие

В начале февраля компания Deloitte выпустила доклад Tech Trends 2016: Innovating in the digital era, посвященный важнейшим тенденциям, которые меняют сегодня способы ведения бизнеса в глобальном масштабе. Одна из его глав называется «Блокчейн: демократизация доверия».

Доверие – основополагающий элемент бизнеса. Его обеспечение в условиях мировой экономики, которая все больше и больше становится цифровой, дело дорогое, долгое и во многих случаях неэффективное. Альтернативой существующим юридическим, организационным и технологическим средствам обеспечения доверия может служить лежащая в основе криптовалюты биткойн технология блокчейна.

В докладе Deloitte отмечается, что блокчейн представляет собой распределенный реестр для создания «умных» контрактов, которые предлагают новый формат общения между контрагентами, новый подход к управлению активами, системой лояльности клиентов, медицинскими электронными карточками, трансграничными платежами. И хотя исследования в этой области находятся на начальном этапе, новые технологии могут принести колоссальную выгоду и могут так же перевернуть мир контрактов, сделок, транзакций, как интернет перевернул мир коммуникаций.

Немного о технологии

Блокчейн – это децентрализованная база данных, основанная на одноранговой (p2p) блокчейн-сети, общем реестре и криптографии публичного и приватного ключа. В этой пиринговой сети происходит обмен записями и блоками между пользователями.

Пользователь может выполнять роль как обычного участника, создающего записи, например о денежных переводах, так и майнера, который собирает записи пользователей, проверяет, формирует блоки и рассылает всем участникам сети. Участники сети проверяют созданный блок, после чего он становится подтвержденным, занимает свое место в цепочке, и следующий блок должен будет включать в себя его хеш (ключ).

Деление на майнеров и простых участников часто достаточно условно. Во многих случаях любой участник блокчейн-сети может быть майнером.

Как следует из названия технологии, в ее основе лежит цепочка последовательно связанных блоков. Новые блоки всегда добавляются строго в конец цепочки. Все блоки можно выстроить в одну цепочку, которая содержит информацию о всех совершенных когда-либо операциях. Блок состоит из заголовка и списка транзакций (тела). Заголовок блока включает в себя свой хеш, хеш предыдущего блока, хеши транзакций и дополнительную служебную информацию.

 Задача майнера – вычислить эту служебную информацию. Сложность вычисления специально заложена в алгоритм. При этом ищется компромисс между сложностью расчета, которая обеспечивает безопасность сети, и скоростью проведения транзакций. Например, в биткойне предусматривается, что вся сеть будет тратить на генерацию одного блока примерно 10 минут. И быстрее не получится, так как расчет производится перебором. По сути, майнер за подтверждение блока платит используемой им вычислительной мощностью.

Пусть требование к сложности таково, что хеш блока должен начинаться с десяти нулей. И вот, предположим, майнер рассчитал хеш нового блока – 9675346595423570985008687907853269984665640589182146373136543. Чтобы выполнить требование о десяти нулях, майнер методом перебора меняет специальное поле (nonce) в заголовке блока до тех пор, пока не получит результат типа 0000000000423570985008687907853269984665640589182146373136543.

Рис. 1. Последовательность блоков в блокчейне

Найдя подходящий хеш, майнер рассылает блок участникам сети и после подтверждения ими правильности содержащиеся в нем транзакции считаются подтвержденными и защищенными созданным ключом. Причем, чем дальше от конца цепочки стоит блок, тем сложнее его подделать, так как придется пересчитывать и все последующие хеши. С учетом того, что придется еще вносить изменения во все базы других пользователей пиринговой сети, создание поддельных блоков становится практически невозможным. Что подтверждается отсутствием успешных взломов системы биткойн за все время ее существования.

Сами записи тоже выстраиваются в цепочку. Например, из кошелька А переведены деньги в кошелек Б. Если теперь хозяин кошелька Б захочет перевести эти деньги в кошелек С, то он должен создать запись, включающую разблокирующее правило кошелька А и блокирующее правило для кошелька С. Правила взаимодействия участников могут быть описаны с использованием сложной логики, что создает предпосылки создания «умных» контрактов, связывающих не только людей, но и машины. Это, в свою очередь, создает предпосылки для использования технологии блокчейна в интернете вещей. Например, в умном доме, который контролирует расход электричества, газа, воды и количество продуктов в холодильнике, управляющая система может автоматически заключать контракты на поставки всего необходимого и оплачивать их.

Блокчейн в тумане

Существуют интересные примеры использования технологии блокчейна для организации распределенного облачного хранилища, использующего место на дисках участников сети. Некоторые специалисты такие виды облачных вычислений называют туманными, так как в них облака из ЦОДа спускаются на «землю» – в сети и компьютеры пользователей, а облако, спустившееся на землю, – это туман.

Сама идея проста. У многих на дисках есть свободное пространство. Почему бы не продавать его другим участникам сети? Потенциал у идеи большой – совокупное дисковое пространство на компьютерах пользователей сейчас намного превышает совокупное дисковое пространство, которое можно взять из облаков.

Примером может служить проект Storj, победитель Texas Bitcoin Сonference 2014. В этом проекте пользователи отправляют в пиринговую сеть на хранение свой файл, который делится на блоки заданного размера. Блоки шифруются, вычисляется хеш, и блоки отправляются в блокчейн-сеть.

 Таким образом, в сети блокчейна хранятся хеши файлов и информация о месте их нахождения, причем никто, кроме хозяина, не может восстановить зашифрованный и распределенный по сети файл.

Другой пример распределенного облачного хранилища – проект Sia. В нем используется криптовалюта SiaCoin, которая является хранилищем контрактов. Она служит для вознаграждения пользователей, предоставляющих свободное место на диске другим лицам в рамках проекта Sia. Сейчас пользование 1 Гбайт в месяц в этом хранилище стоит порядка 200 SiaCoin, месячная же аренда 1 Тбайт облачного дискового пространства обойдется заказчику в сумму порядка $5.

Блокчейн и интернет вещей

Облачные технологии, отличающиеся гибкостью и масштабируемостью, внесли колоссальный вклад в развитие интернета. Но для развития интернета вещей требуется нечто большее. Интернет вещей – это громадное количество подключенных датчиков, камер, смартфонов, компьютеров и устройств, которые взаимодействуют друг с другом, с различными приложениями, а также с веб-сайтами, социальными сетями и другими источниками информации. Чтобы извлечь из этого максимальную пользу, необходимо обрабатывать и анализировать данные, которые генерируют все эти объекты, в реальном времени.

Рис. 2. Распределенное хранение файлов в сети блокчейн

Для таких приложений, работающих в реальном времени и требующих широкой полосы пропускания, нужна новая распределенная модель, в которой функционал облачных вычислений, сетевого взаимодействия и хранения спускается из облака на землю, на самую границу сети. Туман – это продолжение существующей облачной архитектуры до границы сети, как можно ближе к источникам данных. Такой туман делает возможными обработку и анализ данных в реальном времени.

Часть данных, прежде всего для расчета интегральных показателей, будет по-прежнему передаваться в облако, но основной массив информации будет обрабатываться на нижнем уровне. И вот здесь может пригодиться блокчейн как технология хранения данных на нижнем уровне с невозможностью их дальней правки.

Приведу пример из личного опыта. Когда-то я проводил статистический анализ первичных данных одного энергетического объекта. Гистограмма распределения усилия извлечения одного из устройств при плановых работах в целом выглядела как классическое распределение Гаусса. С одним отличием – резким скачком при значении Х и отсутствием значений, превышающих эту величину. Стал разбираться и выяснил, что рабочим под страхом потери части зарплаты запрещалось извлекать устройство с силой больше Х, так как это могло привести к обрыву троса. Поэтому если усилие превышало значение Х, то они просто вместо получаемого с датчиков значения указывали предельно допустимое.

Использование в данном случае технологий блокчейна, сохранение данных сразу в распределенную базу данных, например в пиринговую сеть, охватывающую несколько предприятий, делало бы корректировку данных задним числом невозможной.

Среди ведущихся в этой области работ можно выделить представленную в январе текущего года компанией IBM технологию ADEPT, которая будет обеспечивать связь потребительских устройств между собой с помощью биткойна и сети Ethereum, а также поддерживаемый компанией Samsung стартап Filament, который ориентирован на использование в индустриальном интернете вещей.

Блокчейн для ЦОДов

Поднимемся опять к классическим облакам и посмотрим, как блокчейн можно применять в разных моделях облачных сервисов.

Логично предположить, что сер­висы colocation и IaaS можно использовать для майнинга. Подтверждение вычислительной мощностью по-прежнему является самым популярным способом подтверждения правильности блоков. И не важно, для чего используется майнинг – для криптовалют, типа биткойна, для защищенного электронного документооборота или ведения реестров. Важно, что спрос на вычислительные мощности есть. И это, конечно, может быть интересным для ЦОДов.

В ЦОДах могут устанавливаться специализированные компьютеры для майнинга по модели colocation или же майнеры могут задействовать вычислительные мощности ЦОДа по модели IaaS. Сейчас половина мирового майнинга осуществляется в Китае. Однако в этой сфере у нас есть немалые конкурентные преимущества. Это низкая стоимость электроэнергии в восточных районах страны, которая в пять раз ниже китайской, и низкая среднегодовая температура, уменьшающая затраты на охлаждение. Если добавить к этому проблемы, вызванные «Великим китайским файрволом», то наши ЦОДы могут оказаться привлекательными даже для китайских майнеров.

Облачные платформы для блокчейна

Технология блокчейна привлекла внимание и других ИТ-гиган­тов помимо IBM. Так, Microsoft совместно с компанией ConsenSys предоставила в Azure средст­ва разработки для платформы Ethe­reum («Эфириум»). С осени 2015 г. Microsoft Azure открыла своим клиентам возможность использовать технологию блокчейна по модели Ethereum Blockchain as a Service (EBaaS). И за первые два месяца после анонса вокруг Microsoft Azure EBaaS образовалась экосистема из десятка разработческих и процессинговых компаний, решения которых могут использовать другие клиенты Microsoft Azure.

EBaaS позволяет клиентам быстро развернуть и протестировать свои решения на базе технологии блокчейна, освобождая их от каких-либо капитальных затрат на этапе апробации новой технологии. Готовое решение не привязывается жестко к Azure. Оно может развертываться в любых других публичных облаках, в частных облаках, на виртуальных и физических машинах.

Интересен выбор Microsoft: платформа «Эфириум» – это разработка выходца из России, 21-лет­него Виталия Бутерина. Когда Виталий объявил о намерении собрать средства с помощью краудфандинга на создание «децентрализованной платформы для публикаций с Тьюринг-полным языком программирования», сбор побил мировой рекорд: $18 млн за четыре недели.

Одним из первых проектов на основе «Эфириума» стала разработка «умных» облигаций (smart bonds), а банки, опираясь на нее, создают платформы для торговли акциями, базирующиеся на собственном блокчейне.

В январе нынешнего года банковский консорциум R3 провел испытания технологии блокчейна для банковских структур. В испытаниях приняли участие BMO Financial Group, Credit Suisse, Commonwealth Bank of Australia, HSBC, Natixis, Royal Bank of Scot­land, TD Bank, UBS, UniCredit и Wells Fargo, которые пять дней обменивались записями в распределенной базе данных на блокчейн-тех­нологии open source. По сути, тестировались возможность установления связи между участниками, их распределенная идентификация и верификация. В качестве платформы использовалась Microsoft Azure EBaaS, а само тестирование происходило на облачных ресурсах Microsoft Azure.

Успех «Эфириума» показал, что блокчейн интересен для бизнеса. Он вдохновил на работы в этой области новых игроков. Почему бы и у нас не создать аналогичные платформы для разработок в области технологии блокчейна? Что-то аналогичное EBaaS, но, например, на платформе OpenStack?

Блокчейн и SaaS

Развитие технологий блокчейна приведет к появлению разнообразных сопутствующих облачных сервисов, работающих по модели SaaS. Например, сервисов облачного майнинга. Примером может служить облачный майнинг Ebot, позволяющий получать любую криптовалюту, основанную на алгоритме SHA-256 или Scrypt. Или различные сервисы для работы с криптовалютами, типа бирж, криптобанков или платежных сервисов.

Блокчейн начинают использовать такие крупные компании, как Alibaba Group. В ходе недавней конференции в Шанхае платформа онлайн-платежей Alipay объявила о возможности предоставления облачного сервиса, основанного на технологии блокчейна. Alipay с высокой вероятностью представит основанный на блокчейне облачный платежный сервис уже в 2016 г. Только пока непонятно, будет ли компания выпускать собственную криптовалюту или прибегнет к уже существующим.

Децентрализованный и прозрачный блокчейн позволяет всем участникам сети совершать сделки друг с другом, не привлекая сторонних компаний. Независимость сети от посредников и традиционных финансовых платформ значительно удешевляет согласование транзакций и платежей, что особенно важно для таких компаний, как Alipay.

Вице-президент Alibaba Group Гао Хунбин отметил: «Если блокчейн будет широко использоваться, если эту технологию будут все больше применять коммерческие организации и если в этот процесс будет вовлечено больше обычных людей, это приведет к хранению в нем информации. Конечная ценность блокчейна в хранении кредитной информации. Это сердце всего бизнеса и финансов. В прошлом мы получали эту информацию из кредитных рейтингов компаний».

Технология блокчейна интересует не только финансовые организации. Ее можно использовать для защиты авторского права, проведения выборов и различных голосований, для регистрации прав собственности на имущество, в том числе недвижимость.

В вышедшем в январе докладе Distributed Ledger Technology: Blackett Review, подготовленном британским ведомством по науке, говорится, что технологии распределенного реестра в потенциале могут помочь правительству в таких аспектах, как сбор налогов, распределение пособий, выдача паспортов, земельные кадастры, обеспечение каналов поставок товаров, а также целостности государственных записей и услуг.

Все это создает предпосылки для появления новых SaaS-приложений. Кроме того, возникают сервисы, уже ставшие стандартными, но реализованные на основе технологии распределенных баз данных, например основанные на технологии блокчейна защищенные от внешнего контроля мессенджеры. Или построенный на платформе «Эфириум» аналог твиттера Eth-Tweet, в котором сообщение может удалить только автор.

* * *

Если к криптовалютам отношение регуляторов в России неоднозначное, и их в нашей стране могут просто запретить, то к технологии блокчейна претензий нет. По словам заместителя председателя ЦБ РФ Ольги Скоробогатовой, в 2017–2018 гг. мы увидим реальные примеры использования этой технологии. «Я думаю, что будущее за блокчейном, и мы должны подготовиться к этому», – заявила она. Готовиться нужно в том числе и в области использования облачных технологий.  

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!
Поделиться: