Блокчейн. Схема новой экономики - Мелани Свон

Задержка

Сейчас каждая транзакция с участием блока биткойна обрабатывается 10 минут – это и есть минимальное время подтверждения транзакции. Для обеспечения достаточной безопасности придется ждать дольше, около часа, а если транзакция крупная, то еще дольше, чтобы снизить риск атаки с двойной тратой (в которой биткойны повторно тратятся путем отдельной транзакции до того, как получатель подтвердит получение причитающихся ему бит-койнов). Для сравнения: максимальное время ответа при первичной обработке транзакции VISA – несколько секунд.

Размер и скорость распространения

В конце 2014 года размер распределенного журнала записей биткойна составлял 25 ГБ, а в начале 2016 года – более 60 ГБ. Скачивание такого объема данных может занять целый день. Если число транзакций увеличится до показателей VISA (2 тыс. транзакций в секунду), то увеличение размера составит 1,42 ПБ в год или 3,9 ГБ в день. При скорости 150 тыс. т/с распределенный журнал записей будет расти на 214 ПБ в год. Биткойн-сообщество называет проблему увеличения размера блокчейна «раздуванием», и это позволяет предположить, что пользователи предпочитают журналы записей небольшого объема. Однако для настоящего масштабирования, необходимого для внедрения идеи блокчейна в широкие массы, журнал записей должен стать большим, а доступ к нему – более эффективным. Это наводит на мысли о централизации, поскольку для запуска полного узла биткойна (работающий в фоновом режиме сервер, хранящий и раздающий блокчейн) требуются ресурсы, и в настоящее время число полных узлов упало примерно до 7 тыс. серверов по всему миру.

О том, должны ли системы, на которых запущен полный узел, получать вознаграждение, ведутся дискуссии. 60 ГБ – это вроде бы не так много в современную эпоху больших данных, когда исследователи работают с терабайтами информации. Но исследовательские данные можно сжать, а блокчейн сжимать нельзя из соображений безопасности и доступности. Впрочем, это открывает возможность для разработки инновационных алгоритмов сжатия, позволяющих использовать блокчейн, записывать в него данные, сохранять целостность и доступность даже при достижении гораздо большего размера. Один из новаторских способов решить проблему раздувания распределенного журнала записей и сделать данные более доступными – использовать API, как Chain и другие производители, поддерживающие автоматизированные обращения к полному журналу записей биткой-на. Некоторые решения получают балансы адресов и изменения этих балансов и уведомляют пользовательские приложения, когда в сеть добавляются новые транзакции или блоки. Существуют также средства для работы с блоками, имеющие веб-интерфейс (например, https://blockchain.info/), приложения-посредники, позволяющие запрашивать данные распределенного журнала записей частично, и мобильные электронные кошельки с пользовательским интерфейсом, эффективно работающие с усеченным набором данных блокчейна.

Безопасность

Распределенный журнал записей биткойна имеет ряд потенциальных проблем с безопасностью. Наибольшие опасения вызывает «атака 51 %», которая станет возможной, если некто получит контроль минимум над 51 % вычислительных мощностей, используемых для майнинга. Это позволит ему совершать двойную трату собственных биткойнов, ранее участвовавших в транзакциях (но не биткойнов, принадлежащих другим людям)[210]. Эта проблема возникает из-за тенденции к централизации майнинга – запись большинства транзакций выполняется несколькими крупными пулами. В настоящий момент можно полагаться только на добропорядочность владельцев крупных пулов. Некоторые из них (например, Ghash.io) заявляют, что не собираются проводить атаки, но сеть все же небезопасна[211]. Двойную трату можно выполнять и другими способами – например, если написать соответствующий код и обманом вынудить пользователя повторно отправить транзакцию. Еще одна проблема безопасности таится в потенциальной возможности взлома эллиптической криптографии, которую использует биткойн. Однако специалисты уже готовят обновления для устранения этой уязвимости[212].

Бесцельная трата ресурсов

Для майнинга используется огромное количество электроэнергии, которая тратится впустую. По некоторым оценкам, стоимость этой электроэнергии достигает 15 млн долларов в день и более[213]. С одной стороны, именно расточительность майнинга производит децентрализованное доверие в такой модели: пользователи конкурируют, выполняя бесполезную в других отношениях работу, пытаясь получить вознаграждение. С другой стороны, потраченные ресурсы не дают никакой выгоды, кроме безопасности криптовалюты, защищенной подобным майнингом.

Удобство использования

API для работы с Bitcoind (полный узел биткойна) гораздо менее удобен в работе, чем текущие стандарты API, такие как широко используемые API REST.

Различие версий, обратная совместимость, множественные цепочки

Некоторые технические проблемы связаны с инфраструктурой. Одна из них – быстрый рост числа распределенных журналов записей. Новых блокчейнов стало так много, что в некоторых из них несложно развернуть ресурсы для проведения «атаки 51 %». Другая проблема в том, что, когда происходит сплит блок-чейна (разделение на две несовместимых цепочки из-за административных причин или при апгрейде сети), становится не так-то легко объединить их или провести перекрестные транзакции на разделенных цепочках.

Серьезную техническую сложность создает требование наличия полной экосистемы подключаемых решений для поддержки всей цепочки создания ценности. Например, распределенному журналу записей требуется безопасное децентрализованное хранилище (MaidSafe, Storj), система сообщений, транспортная структура, протоколы взаимодействия, пространства имен, службы управления адресами, средства сетевого администрирования и архивирования. В идеале индустрия блокчейна будет развиваться, как модель облачных вычислений, для которой заранее, на первых стадиях развития, были определены и реализованы стандартные инфраструктурные компоненты, такие как облачные серверы и система транспорта, что позволило сфокусироваться на более высоком уровне услуг добавления ценности, а не на базовой инфраструктуре. Для экономики блокчейна это очень важно ввиду сложности шифрования и обеспечения конфиденциальности в децентрализованных сетях. В блокчейн-индустрии сейчас идет выработка лучших практик для типичного блокчейн-стартапа с точки зрения сетевой безопасности, криптографии и математики. Желательно, чтобы эти требования не были очень высокими и можно было положиться на безопасный стек инфраструктуры, в котором эта функциональность была бы доступна автоматически. Это позволит ускорить развитие индустрии блокчейна, и каждой организации не придется заново изобретать колесо и беспокоиться о том, что электронный кошелек не поддерживает мультиподпись (или любой другой стандарт безопасности, принятый на тот момент).

Возможные улучшения

Ниже описаны возможные решения некоторых из описанных проблем.

Офлайн-кошельки для хранения криптовалюты

Большую часть средств в биткойнах и других криптовалютах можно хранить в различных офлайн-кошельках, таких как бумажные кошельки, холодные хранилища и бит-карты.

Темные пулы

Цепочка создания ценности может быть гораздо более детализированной. Например, крупные криптобиржи обычно оперируют собственными внутренними базами данных транзакций и периодически синхронизируют сводку этих транзакций с блокчейном. Эта идея позаимствована у банковской индустрии.

Альтернативные алгоритмы хеширования

Litecoin и другие криптовалюты используют алгоритм scrypt, работающий немного эффективнее майнингового алгоритма биткойна. В будущем могут появиться еще более эффективные алгоритмы хеширования.

Альтернативы подтверждению работы в задаче византийских генералов

Существует много других моделей консенсуса (подтверждение ставки, гибриды и варианты) с меньшей задержкой, требующих меньше вычислительной мощности, расходующих меньше ресурсов и повышающих безопасность небольших цепочек. Рассматриваются также модели на основе консенсуса без майнинга, такие как модель Tendermint DLS (измененная версия решения задачи византийских генералов), в которой используются залоговые транзакции[214]. Другой вариант консенсуса без майнинга и подтверждения работы – алгоритм консенсуса Hyperledger, основанный на алгоритме PBFT (практическая византийская парадигма отказоустойчивости).

Использование самых последних или неизрасходованных выходов

Многие блокчейн-операции могут работать аналогично тому, как работают транзакции кредитных карт. «Тонкие кошельки» функционируют именно так, не запрашивая весь блокчейн, как это делает полный узел Bitcoind. Это позволяет держать электронные биткойн-кошельки даже на сотовых телефонах. Похожее решение – Cryptonite, оно использует упрощенную схему данных «мини-блокчейн».