Азы технологии блокчейн: введение в распределенные реестры

Познакомьтесь с этой совершенно новой технологией и вкладом IBM в ее развитие. Все мировое сообщество делает ставки на то, насколько кардинально технология блокчейн изменит способы осуществления организациями своих финансовых операций. Давайте разберемся, как работает сеть блокчейн, что делает ее уникальной и как IBM помогает ее совершенствовать. Для начала небольшая предыстория.

Роль реестров

В современном мире, взаимосвязанном и объединенном глобальной сетью, экономическая деятельность осуществляется посредством коммерческих сетей, которые стирают национальные, географические границы и границы юрисдикций. Как правило, такие сети переплетаются на торговых площадках, где производители, потребители, поставщики, партнеры, активные участники рынка или посредники, а также прочие заинтересованные лица владеют, управляют ценностями, известными под названием активы, а также реализуют свои права и привилегии на них.

Активы могут быть материальными и физическими, как, например, машины и дома, либо нематериальными и виртуальными, — как сертификаты на акции и патенты. Получение права собственности на активы и их передачу, известную как транзакция, создает ценность коммерческих сетей.

Как правило, участниками транзакций являются различные покупатели, продавцы и посредники (например, банки, аудиторы или нотариусы), коммерческие соглашения и контракты между которыми вносятся в разнообразные реестры. В коммерческой деятельности, как правило, используется несколько реестров для ведения учета активов, находящихся в собственности, и активов, передаваемых участниками друг другу в различных видах деятельности. Реестры являются системами учета экономической деятельности и интересов предприятий.

Типовой реестр выглядит следующим образом:

Проблемы существующих реестров коммерческой деятельности

Реестры, использующиеся сегодня в предпринимательской деятельности, во многом несовершенны. Они неэффективны, дорогостоящи, а их функционирование непрозрачно и подвержено мошенническим манипуляциям и неправомерным действиям. Эти проблемы являются следствием использования сторонних централизованных систем, основанных на доверии, таких как: финансовые, расчетно-клиринговые организации и другие посредники существующих организационных структур.

Такие централизованные системы реестров создают своего рода помехи и препятствия, растягивающие время выполнения транзакций. Недостаточная прозрачность их работы, а также подверженность коррупции и мошенничеству приводят к возникновению споров. При этом их урегулирование, совершение обратных сделок и страхование транзакций довольно затратно и в средствах, и во времени — все эти риски и неопределенности приводят к упущенным возможностям для бизнеса.

Кроме того, неупорядоченные копии реестров, используемые в собственных системах каждого участника, становятся причиной принятия ошибочных коммерческих решений на основе временных недостоверных данных. В лучшем случае принятие решения на основе актуальной информации откладывается на время приведения в соответствие отличающихся копий реестров.

Что же такое блокчейн?

Термины, используемые в технологии блокчейн, и их варианты использования

Блокчейн — это защищенный от несанкционированного доступа цифровой реестр общего пользования, который ведет учет транзакций в публичной или закрытой одноранговой сети. Распределенный между всеми узлами сети реестр непрерывно записывает историю операций с активами между одноранговыми (одного порядка) узлами сети в виде блоков информации.

Все утвержденные блоки транзакций соединяются в цепочку — с начального блока до последнего добавленного, отсюда и название технологии — блокчейн (англ. block chain — цепочка блоков). Таким образом, блокчейн выступает в качестве единого источника достоверных данных, а участники блокчейн-цепи видят только те транзакции, которые относятся именно к ним.

Как работает  блокчейн-сеть ?

Вместо того чтобы обращаться к третьим лицам, например, финансово-кредитныморганизациям, в качестве посредников при проведении транзакций, узлы блокчейн-сетииспользуют специальный протокол консенсуса для согласования содержимого реестра, а также криптографические алгоритмы хеширования и электронно-цифровые подписи для обеспечения целостности транзакции и передачи ее параметров.

Механизм консенсуса гарантирует, что распределенные реестры являются точными копиями, что снижает риск появления мошеннических транзакций, поскольку постороннее вмешательство может возникнуть во многих местах одновременно. Криптографические алгоритмы хеширования, такие как алгоритм вычислений SHA256, гарантируют, что любое изменение входных данных транзакции, даже самое незначительное, приведет к появлению другого значения хеша в результатах расчетов, что указывает на вероятность компрометации входных данных транзакции. Электронно-цифровыеподписи гарантируют, что транзакции осуществляются легитимными отправителями (подписаны закрытыми ключами), а не злоумышленниками.

Децентрализованная одноранговая блокчейн-сеть лишает отдельных участников или групп участников возможности контролировать базовую инфраструктуру или дестабилизировать всю систему. Все участники сети равны и подключаются к ней по одним и тем же протоколам. Участниками могут быть физические лица, государственные структуры, организации или объединения всех перечисленных типов участников.

По сути система записывает хронологический порядок проведения транзакций со всеми узлами сети, признавшими действительность транзакций посредством выбранной модели консенсуса. Результатом являются не подлежащие отмене транзакции, согласованные всеми участниками сети децентрализованно.

Преимущества блокчейна для бизнеса

В традиционных коммерческих сетях все участники обеспечивают поддержку собственных дублируемых реестров, расхождения между которыми приводят к возникновению споров, увеличивают время выполнения расчетов, а также требуют привлечения посредников со всеми сопутствующими расходами. В то же время использование распределенных реестров на основе технологии блокчейн, в которых транзакции не могут быть изменены после принятия консенсуса и внесения в реестр, может сэкономить предпринимателям время и деньги, а также снизить возможные риски.

Блокчейн-технологии сулят более высокую прозрачность взаимодействия между заинтересованными участниками, улучшенную автоматизацию, адаптацию реестров под индивидуальные требования, а также более высокий уровень доверия к ведению учета. Механизмы консенсуса в блокчейне имеют преимущества консолидированного и упорядоченного массива данных, имеющего меньший процент погрешностей и квазиреальные справочные данные, и позволяющего участникам вносить изменения в описания принадлежащих им активов.

Поскольку ни один участник не владеет центральным источником происхождения информации, содержащейся в распределенном реестре, блокчейн-технологии повышают уровень доверия и обеспечивают целостность информационного потока между участниками.

Неизменность механизмов блокчейна приводит к снижению затрат на аудит и повышению прозрачности соблюдения нормативных требований. А поскольку контракты, заключаемые в коммерческих сетях на базе блокчейн-технологий, являются интеллектуальными, автоматизированными и окончательными, бизнес только выигрывает от высокой скорости выполнения, снижения затрат и рисков, а также своевременных расчетов по контрактам.

Преимущества блокчейна для бизнеса

Чтобы понять, подходит ли в вашем случае блокчейн, задайте себе следующие вопросы:

1. Используется ли коммерческая транзакционная сеть?
2. Требуется ли консенсус участников для подтверждения транзакций?
3. Являются ли аудиторский учет и отслеживание источников обязательными?
4. Должен ли отчет о проведенных транзакциях быть неизменным или защищенным от несанкционированного доступа?
5. Должна ли процедура разрешения споров быть окончательной?

Если вы ответили утвердительно на первый и хотя бы на еще один из этих вопросов, то в вашем случае использование технологии блокчейн пойдет на пользу. Для того чтобы блокчейн стал эффективным решением, требуется сеть. Однако сеть бывает разных видов. Это может быть сеть между организациями в виде производственно-сбытовойцепочки, либо сеть внутри одной организации. Внутри организации блокчейн-сеть можно использовать для распространения данных между отделами или, как вариант, для создания сети аудита или корпоративного контроля. Помимо этого сеть может существовать и между отдельными людьми, которым, к примеру, необходимо хранить данные, цифровые активы или контракты в блокчейне.

Представляем проект Hyperledger от Linux Foundation

Проект Hyperledger — это попытка создания блокчейн-системы для межкорпоративных транзакций (B2B) и транзакций между бизнесом и клиентом (B2C) на основе открытого кода. IBM является одним из основателей проекта Hyperledger, чьи 44 тысячи строк блокчейн-кода лежат в основе первого предварительного проекта — Hyperledger Fabric. Основная задача Hyperledger Fabric — создание открытой системы, которая будет являться стандартом применения в различных отраслях для B2B- и B2C-операций.

Основными целями такой попытки являются:

• поддержка вариантов применения в широком спектре отраслей с различными требованиями;
• соответствие действующим нормативным базам;
• поддержка идентификации лиц, а также частных и конфиденциальных операций;
• поддержка контролируемых и общих реестров;
• поддержка производительности, масштабирования, проверяемости, уникальности, безопасности и конфиденциальности;
• снижение объема дорогостоящих вычислений, связанных с доказательством работы.

Для обеспечения функциональных и необходимых возможностей Hyperledger Fabric использует следующие решения:

• «умные» контракты;
• цифровые активы;
• систему хранения отчетных материалов;
• децентрализованные сети, функционирующие на основе консенсуса;
• сменные модели/алгоритмы консенсуса;
• криптографическую безопасность.

Архитектура Hyperledger Fabric поддерживает модульность, функциональную совместимость со стандартом plug-and-play и контейнерную технологию для поддержки «умных» контрактов, написанных на любом распространенном языке.

Дополнительная информация доступна на Hyperledger Project в разделе Hyperledger Whitepaper, а также в документации Hyperledger Fabric на GitHub.

Требования к компаниям по использованию блокчейна

Мы считаем, что блокчейн является поистине революционной технологией, которая может изменить коммерческие сети. Мы также считаем, что эта технология должна развиваться в открытом доступе при участии других технологических компаний и отраслей. Поэтому IBM продолжает предоставлять код Hyperledger Fabric.

С точки зрения IBM, технологии блокчейн промышленного образца обладают следующими характеристиками:

• контролируемый и общий реестр — это сугубо прикладная система учета (SOR) и единственный источник подлинных данных. Она видима всем участникам коммерческой сети;
• протокол консенсуса, согласованный со всеми участниками коммерческой сети, обеспечивает обновления реестра исключительно через подтвержденные сетью транзакции;
• криптография обеспечивает защиту от несанкционированного доступа, аутентификацию и целостность операций;
• «умные» контракты содержат условия соглашений участников относительно деловой активности, происходящей в сети. Они хранятся в согласовывающем узле блокчейна и активируются в результате операций.

В дополнение к этому технология блокчейн промышленного образца должна соответствовать ключевым требованиям отрасли, таким как производительность, идентификация лиц, частных и конфиденциальных сделок. Архитектура Hyperledger Fabric была создана таким образом, чтобы соответствовать данным потребностям. Она также разработана с использованием сменной модели консенсуса, позволяющей предприятиям выбрать оптимальный алгоритм для своей сети.

С чего начать?

IBM предлагает гибкие платформы и безопасную инфраструктуру, чтобы помочь вам в разработке, развертывании и управлении блокчейн-сетями. 

Технологии блокчейн на Bluemix

С бесплатной услугой блокчейн на IBM Bluemix вы сможете создать свою собственную сеть блокчейн с согласовывающими узлами и службой безопасности. После этого вы сможете внедрять «умные» контракты (также известные как чейн-коды), просматривать результаты и создавать приложения.

Активируйте бесплатную пробную версию Bluemix и начните работу с блокчейном в Bluemix. Следуйте пошаговым инструкциям в  IBM Блокчейн 101: Краткое руководство для разработчиков для создания своей первой сети блокчейн в безопасной облачной среде.

Подписанные и протестированные IBM образы из Docker Hub

В качестве альтернативы вы можете настроить и работать с блокчейн-сетьюпосредством контейнеров Docker и файлов Docker Compose с подписью IBM. Образы были протестированы на работоспособность, стабильность и производительность и готовы к внедрению в любую среду. IBM предлагает платную техническую поддержку данной опции.

Другие предложения

IBM предлагает среду высокой безопасности для корпоративных внедрений. Сети работают в изолированном пространстве с защищенной инфраструктурой, которая предотвращает любую попытку обхода систем безопасности или несанкционированного доступа.

IBM также предлагает платформу Watson IoT™ с возможностью добавления выбранных данных из интернета вещей (IoT) в частную сеть блокчейн. Это позволяет IoT-устройствам отправлять данные в частные блокчейн-реестры для включения в общие операции с устойчивыми к взлому данными.

Заключение

Технологии блокчейн представляют собой кардинально новый подход к организации деловых операций. Они знаменуют новое поколение надежных и умных приложений для регистрации и обмена физическими, виртуальными, материальными и нематериальными активами. Благодаря ключевым понятиям криптографической безопасности, децентрализованному консенсусу и общему открытому реестру (должным образом контролируемому и ограниченному в видимости), блокчейн-технологии могут коренным образом изменить организацию нашей экономической, социальной, политической и научной деятельности.

Список благодарностей от авторов

Авторы выражают благодарность за вклад в написание данной статьи Нитину Гауру, Джошуа Хортону и Никхилу Гупте, которые проверяли приведенные в статье данные и вносили конструктивные предложения. Авторы также выражают благодарность Скотту Слоану, Сужатхе Перепа и другим членам руководящего совета по техническим продажам IBM (TSLC) за их работу в единой блокчейн-команде IBM.

Источник: ibm.com