За последние 12 лет на наших глазах интернет выходит на новый этап
развития этап появления децентрализованных систем, в которых все
пользователи равны. Первой такой системой стал биткоин. Стоящая за
ним технология блокчейн сейчас делает заголовки мировых СМИ. О том,
почему блокчейн грозит исчезновением традиционным банкам и что
придет им на смену, ПостНаука узнала у Владимира Попова,
технического директора лаборатории блокчейн Сбера.Слово блокчейн
может означать как узкоспециализированную технологию хранения
данных, так и в целом децентрализованную систему. Из-за этой
путаницы мы постоянно читаем заголовки типа Мы сделаем Х на
блокчейн, которые на самом деле означают замену обычной базы данных
ее более дорогой и сложной альтернативой.Но на самом деле никто
никогда не ставил себе задачу создать блокчейн или использовать
блокчейн. Целью всегда была система, которая позволяет многим
пользователям совместно использовать какой-либо ресурс;
децентрализованная система, в которой все пользователи равны.
Блокчейн это инструмент для создания такой системы.Технически он
представляет собой непрерывную цепочку записей или блоков
информации. Каждый блок цепочки связан с предыдущим и последующим
блоками по особым правилам.В блокчейне много computer science и
криптографииВ основе технологии блокчейна во втором, более широком
смысле децентрализованной системы хранения данных лежит целый набор
достижений computer science.Важное понятие распределенных
вычислений, без которого невозможен блокчейн, это консенсус.
Алгоритм консенсуса предписывает компьютерам, которые обмениваются
данными, правила, по которым они подтверждают или не подтверждают
добавление в базу новых элементов. Формальное доказательство
свойств консенсуса сложная математическая задача, решение которой
позволяет всем участникам блокчейна договариваться между собой о
некоторой общей правде. Например, в случае биткоина речь может идти
об объеме эмиссии или балансе каждого участника.Второй основой для
децентрализованных систем является криптография. Именно с помощью
криптографических методов связываются друг с другом блоки цепочки.
Для этого используется хеш-функция математическое преобразование,
применение которого к массиву данных дает некоторое число
хеш-сумму. Каждый следующий блок блокчейна содержит хеш-сумму
предыдущего. Это гарантирует необратимость всей цепочки; любое
изменение в любом блоке меняет суммы во всех связанных с ним
блоках. Но это только самые основы блокчейна; в нем много других
криптографических инструментов, которые используются для того,
чтобы отслеживать, кому принадлежат средства, или анонимно
передавать их. Эти инструменты могут быть относительно простыми или
очень сложными в зависимости от конкретной задачи.В связи с
блокчейном также часто говорят о теории игр, экономическом и
финансовом моделировании. Помимо этого, существуют новые
направления, связанные с современной криптографией например,
доказательства с нулевым разглашением, обеспечение целостности
комплексных вычислений. С их помощью ваш компьютер проверяет
вычисления, которые выполнило другое устройство, скажем облачный
провайдер.Есть еще одна важная и мало освещенная тема время в
распределенных системах. У каждого компьютера в распределенной
системе есть собственные часы. Процессы на каждом компьютере
используют собственные часы для получения текущего времени. Два
процесса, выполняющиеся на разных компьютерах, ассоциируют отметку
времени с каждым событием.Однако, даже если эти процессы будут
считывать показания своих часов одновременно, их часы будут
сообщать им разное время. Сделать так, чтобы часы разных устройств
всегда показывали в точности одно и то же время, в принципе
невозможно это было доказано в конце XX века.Для многих применений
распределенных вычислений, в частности для систем, которые хранят
данные о финансовых транзакциях, даже очень маленькие различия в
датировке событий могут грозить большими ошибками. Создатели
блокчейна по-разному решают эту проблему: иногда обучая систему
определять очередность событий, иногда особым образом синхронизируя
процессы.Все, что нужно для блокчейна, изобрели в 19701980-е
годыБольшинство протоколов, которые используются в распределенных
системах с блокчейном, были придуманы еще в 19701980-х годах для
других целей. Нужно было, к примеру, договориться об общей версии
показаний для датчиков на самолетах или устройствах связи и учесть,
что некоторые из этих датчиков могут выходить из строя. То, что
называется сейчас доказательством работы (proof-of-work, принцип
защиты сетевых систем от злоупотребления услугами), тоже было
придумано за несколько лет до появления блокчейна. Это была система
защиты от спама на основе вычисления хеш-функции.Никто не знает
имени создателя блокчейнаГоворя о создании блокчейна, принято
упоминать анонимного изобретателя протокола Bitcoin и создателя
одноименной сети. Однако его работа состояла из сочетания
предыдущих идей, в частности децентрализованных меток времени и
защиты от спама на основе хеш-функции.Блокчейн это система
доверияПо мере развития интернета мы все сильнее объединяемся в
единую сеть хранения и обработки данных. Однако, несмотря на
огромное количество связей в этой сети, круг доверия отдельного
пользователя (человека, семьи, общины, организации, страны)
по-прежнему не превышает числа Данбара ограничителя на количество
постоянных социальных связей, которые человек может поддерживать.
Его считают примерно равным 150.Применительно к капиталу это
работает так: люди охотнее передают деньги тогда, когда доверяют
получателю. Мы скорее дадим в долг родственнику или коллеге, чем
знакомому из социальной сети. Налоги оплачивались бы куда охотнее,
если бы люди доверяли тем, кто управляет государственным бюджетом,
а благотворители собирали бы больше средств, если бы люди могли
проверить, на что пойдут их пожертвования.Для того чтобы круг
доверия расширился на малознакомых и незнакомых людей и
организации, интернету нужны были новые протоколы. Их появление
было неизбежно, и оно прекрасно укладывается в логику развития
интернета. Так, в конце XX века создавались протоколы для обмена
почтой, где были письма (это всем понятные объекты с заголовком,
подписью и прочим) и адресаты, и протоколы обмена файлами, которыми
мы до сих пор пользуемся, хотя редко об этом задумываемся.А вот
протоколов, которые оперировали бы ценностями, в открытом интернете
раньше не существовало. Специальные правила обязательно закрытые,
не общие для обмена информацией о транзакциях выработали для
финансовых институтов. Это, например, протоколы SWIFT, ISO
инструменты для взаимодействия между банками и международными
платежными системами. Они были созданы для коммуникации между
доверенными участниками, то есть теми, которые доверяют друг другу
и некоторому обычному центральному контрагенту (например, VISA или
Mastercard).Долго так продолжаться не могло. Интернет становился
доступен все большему числу пользователей, росла вычислительная
мощность, доступная отдельным людям и компаниям. Экономические
связи опустились на уровень ниже появились мобильные банки,
интернет-банкинг. Люди стали очень много покупать в интернете, вся
информация об их собственности стала цифровой.Это совпало с
накоплением частных технических решений: для времени в
распределенных системах, для обмена данными и их хранения. И в
какой-то момент появилась возможность создания такой системы, в
которой пользователи не доверяют все одному центральному
вычислительному центру, например банку, а сами являются такими
вычислительными центрами. Первой такой системой стал биткоин
открытый интернет-протокол для совместного учета ценностей. Для его
построения использовался блокчейн.С такой системой вместо узкого
круга доверия из десятков пользователей перед пользователем открыты
все участники системы. Вместо того чтобы давать взаймы только
знакомым, пользователь может дать взаймы кому угодно, потому что
знает, что долг вернет программа. Правила того, каким образом мой
долг будет взиматься, прописаны в коде. И прочитать этот код может
кто угодно любой пользователь или его доверенное лицо. Если к этой
системе присоединятся все жители Земли, то у каждого будет 8
миллиардов потенциальных заемщиков.Блокчейн добавляет базе данных
новое измерениеДля того чтобы понять ограничения классических
систем хранения данных, представим себе бухгалтерскую таблицу. Она
обеспечивает целостность только между строками например, итог в
чеке соответствует сумме позиций, а если какая-то позиция меняется,
уходит или добавляется новая, сумма меняется.Другой пример игра
Монополия. В какой-то момент игроку А доверяют записывать очки
другими словами, начинается централизация. Игрок А может в любой
момент добавить кому-нибудь очков и утверждать, что они всегда были
в турнирной таблице.Примерно так же работают знакомые нам
виртуальные объекты: их, в отличие от физических объектов, можно
изменить, не оставив следов. Но сделать так в децентрализованной
системе нельзя. Любое действие в ней оставляет следы. В
децентрализованной системе каждый игрок может увидеть, когда именно
игроку в Монополию добавились очки.Блокчейн вводит для данных новое
измерение время, и данные в нем представлены не в виде
единственного финального среза, которому вы обязаны доверять, а в
виде последовательности шагов, в результате которых был получен
результат.Вместо того чтобы увидеть, что сейчас у игрока B 50
очков, распределенная система записывает, что на первом ходе игрок
B получил 10, потом 20, потом еще 20 очков. Чтобы обеспечить
верифицируемость такой записи, нужны физические и математические
свойства системы. Эти свойства в блокчейне обеспечиваются
криптографией.Блокчейн стал причиной золотой лихорадкиБиткоин это
протокол и одноименная криптовалюта. Появившиеся вслед за ним
криптовалюты часто копировали его основу правила игры, давали копии
новое имя и добавляли кое-что новое. Это новое не всегда
соответствовало духу открытости, заложенному в оригинале. Да и сам
факт копирования не соответствует этой идеологии. Но в условиях
золотой лихорадки, от которой сейчас потряхивает криптоиндустрию,
такие практики получили широкое распространение.Важно понимать, что
сам по себе протокол сложно монетизировать, ведь он заменяет собой
оператора, берущего комиссию за услуги. Комиссии создателю
оператора в протоколе тоже отсутствуют по крайней мере, там, где
создатели системы действуют честно и не пытаются ввести неявные
комиссии через тайную эмиссию активов или отчисления на развитие
протокола. В протоколе, таким образом, нет посредников, есть только
набор агентов, которые взаимодействуют друг с другом, оказывают
друг другу услуги и платят комиссию тоже непосредственно друг
другу.В отличие от биткоина, его копии создаются с целью обогащения
их создателей или ранних инвесторов. Получается, что протокол сам
по себе это абсолютно нейтральная технология, которую можно было бы
использовать в разных целях, а криптовалюты и создаваемые вокруг
них инвестиционные проекты это часто мошеннические схемы.
В будущем блокчейн приведет к отказу от посредников в финансовых
операцияхСегодня денежная масса один из наглядных примеров общего
ресурса, на управление которым претендуют децентрализованные
системы на основе блокчейна. Неудивительно, что он нашел применение
в первую очередь в финансовой сфере.Криптокошелек это замена
традиционному банковскому счету, причем хозяин кошелька фактически
сам себе банк в смысле ответственности за хранение средств.
Естественно, не все хотят этим заниматься, и уже появились
специализированные безопасные хранилища. Но это уже не депозитарный
риск, на который вы идете, кладя деньги на счет в банке. Риск здесь
только технологический. Доверенный посредник чужого криптокошелька
почти никогда не имеет полного доступа к средствам на нем и этим
отличается от банка.Если управление финансами перейдет в
распределенные системы, роль банков существенно изменится. Из
хранителей ваших средств они могут превратиться в организации,
которые рассчитывают, например, риски вложений, риски кредитования,
или стать простыми хранителями ключей от криптокошельков. При этом
они не будут владеть активами владельцами смогут быть только сами
пользователи.Недавно Сбер получил от Банка России лицензию и теперь
сможет стать оператором платформы цифровых финансовых активов
(ЦФА). Платформа будет регулироваться цифровым правом. Особенность
цифрового права заключается в том, что оно в соответствии с
Гражданским кодексом должно исполняться в отсутствие посредников, в
том числе самого оператора. До сих пор таким свойством обладали
только права собственности на физические объекты, а все цифровое
считалось всего лишь информацией на экране. Провайдер конкретного
сервиса может изменить или удалить информацию, а цифровой продукт
так легко изменен быть не может. Фактически поправки о цифровом
праве стали стимулом для развития децентрализованных систем в
России.Планы по ЦФА касаются пока только создания инвестиционных
продуктов с использованием распределенных реестров, с более
открытой моделью участия и контроля. Однако концепция платформы и
ее программное обеспечение могут использоваться и для других целей,
в частности токенизации и учета практически любых видов ценностей.
Так, в Сбере уже разрабатывается пилотная версия
децентрализованного приложения для учета квоты на углеродные
единицы.Будущее за распределенными системамиЕсли обобщить тренды,
то можно увидеть, что кроме общения человека с человеком сейчас
появляется общение вида человек протокол, причем этот протокол
может получать от сделок выгоду. Он может сам платить за услуги
хостинга и тому подобное. Происходит не просто автоматизация, а
развитие автономных исполнителей заранее запрограммированных задач,
с участием в том числе людей и протоколов.На распределенные системы
теоретически можно перевести все процессы, в которых происходит
перераспределение общих ресурсов, где есть доверие к авторитетам и
недоверие ко все остальным участникам. А общих ресурсов у
человечества много. Это могут быть деньги, или природные ресурсы,
или, например, охрана окружающей среды. Уже сейчас многие компании
участвуют в создании единого реестра углеродных выбросов на основе
блокчейна.Еще одна сфера потенциального применения
децентрализованных систем верификация облачных вычислений. Сейчас
очень много вычислений делегируются сторонним провайдерам.
Существуют крупнейшие мировые провайдеры, такие как Amazon, Google,
Яндекс, и мы доверяем им. Что бы ни сделала облачная программа, мы
считаем, что она действительно отработала, и отработала корректно.
Хотя на самом деле никаких гарантий не существует: пользователь
даже не может проверить, правильно ли программа выполнила свою
работу и бралась ли за нее вообще или просто сгенерировала
некоторый результат. Такие системы, например, начисляют проценты по
нашим кредитам.Было бы вполне логично доверить их работу
децентрализованным системам, в которых вы всегда можете проверить,
правильно ли вам начислили проценты и кто это сделал, причем
информация об этом сохранится до тех пор, пока существует
система.На принципах децентрализации, вероятно, будут строиться и
большие международные проекты по управлению общими ресурсами.
Климат, экосистемы, животные и растения, вода и воздух все это наши
общие ресурсы, и управлять ими гораздо логичнее всем вместе и на
равных, чем через посредничество отдельных государств. Зона доверия
к государству совпадает с его территориальными границами, а в
случае с математическими законами таких границ просто нет и это
делает защищенные математическими законами децентрализованные
системы идеальными для решения вопросов о том, как нам
распорядиться планетой.В России сейчас не так много структур,
занимающихся разработкой систем, связанных с распределенными
реестрами. Сбер одна из них. В его лаборатории блокчейна
разрабатывают пилотные проекты почти по всем направлениям, которые
есть в мировой практике. Это и платежи, и учет ценностей, и
документооборот, и голосование, предметы цифрового искусства и
авторский контент (NFT), прикладная криптография и протоколы,
децентрализованные биржи и другое. У Сбера есть преимущество: такая
крупная экосистема умеет находить применение технологиям
практически в любой отрасли; помогает здесь и высокая концентрация
разнопрофильных специалистов.Примеры применения распределенных
систем: электронное голосованиеОбобществить через блокчейн можно и
управление важными общественными процессами, как, например, уже
упомянутым голосованием. Это могут быть голосования разного рода
например, учет всевозможных достижений и человеческих качеств:
дипломы об образовании, спортивные достижения, социальные заслуги.
Все, что считается ценным для человека, скорее всего, имеет смысл
учитывать децентрализованным образом просто потому, что человек
заинтересован в фальсификации ценностей, а децентрализованная
система защищает от фальсификаций.Но сам по себе блокчейн защищает
от ровно одного типа атаки на систему электронного голосования, а
именно от подмены данных целиком, когда голосование заканчивается,
а потом данные откатываются на несколько шагов назад. При этом
существует еще несколько способов искажения голосования как со
стороны голосующего, так и со стороны того, что подсчитывает
результаты. Для того чтобы защититься от оставшихся типов атак,
нужно придумывать значительно более сложные конструкции, чем просто
блокчейн.Поэтому все протоколы голосования на блокчейне отличаются
друг от друга не блокчейн-слоем, а правилами игры на более высоком
уровне. Эти правила регулируют то, как мы проверяем, настоящий ли
нам достался бюллетень, как голосующий проверяет, что его бюллетень
был учтен и что результаты голосования верны. Блокчейн же остается
слоем системы, обеспечивающим хранение данных.Примеры применения
распределенных систем: NFTТрадиционно термином NFT описывался
произвольный уникальный объект с набором отличительных свойств.
Например, недвижимость или конкретная купюра с уникальным серийным
номером все это можно смоделировать с помощью NFT. Однако в
последнее время эта аббревиатура используется в контексте права
владения предметами цифрового искусства или цифровыми клонами
реальных объектов.Приобретая NFT, покупатель получает титул
владельца объекта, которым потенциально хотели бы владеть многие.
Это похоже на приобретение физических предметов искусства. Статус
владельца чуть-чуть приближает человека к автору произведения.
Купил Джоконду приблизился к Леонардо да Винчи. На большинстве
площадок имя владельца NFT написано рядом с именем автора, а иногда
и крупнее.Рынок NFT сейчас это в первую очередь рынок внимания. Как
и в случае с криптовалютами, много пользователей покупают
NFT-активы для дальнейшей перепродажи и подавляющее большинство
оказывается в убытке. Не вполне честные игроки преподносят NFT как
покупку интеллектуальных прав и некий неизменный объект, который
приобретает инвестор, покупатель. Однако на деле никаких прав
покупателю не гарантируется. Кроме того, нечистоплотные игроки
обещают покупателям дополнительные бонусы: связанные с объектами
NFT игры, соответствующие участки метавселенных, новые NFT. Эти
обещания не всегда выполняются.Примеры применения распределенных
систем: DeFiКуда более революционным движением, чем NFT, можно
назвать семейство продуктов и протоколов DeFi (Decentralized
Finances) децентрализованные финансы. Именно они позволяют
переосмыслить традиционные продукты кредиты, страховку, ценные
бумаги и перевести их в формат взаимодействий p2p (равный с
равным).Помимо этого, есть ряд новых механик, которых не было в
традиционном мире. Например, автоматизированные маркетмейкеры это
возможность для любого частного лица или организации вместо
рискованных инвестиций просто предоставлять ликвидность другим
лицам. В этой системе может не быть ни операторов, ни источников
цен. Такие системы работают абсолютно автономно и могут сами
служить источником данных для рынка.Распределенные системы и
государствоГосударство самый консервативный из всех институтов, но
и оно положительно оценивает возможности систем, построенных на
доверии. В декабре прошлого года в России был запущен пилот
Министерства внутренних дел по выпуску паспортов нового образца, с
чипом для хранения ключей электронно-цифровой подписи. Эти паспорта
будут выглядеть как пластиковые карточки, и в них можно будет
хранить неизвлекаемый секретный ключ. В приложении Госуслуги.Авто
можно в защищенной памяти хранить свидетельство о регистрации
транспортного средства, а со временем там же можно будет хранить
полис ОСАГО, диагностическую карту и водительские права.
