Что такое эксклюзивные блокчейны

Биткойн-блокчейн хорошо проявил себя в качестве децентрализованной электронной платежной платформы. Поэтому не удивительно, что успех биткойна привел к попыткам различных компаний адаптировать технологию для корпоративного применения. Например, эстонский LHV Bank внедрил ^[1] систему платежей Cuber, основанную на окрашенных монетах (colored coins ^[2]), организованных поверх биткойн-блокчейна.

Однако разработчики корпоративных приложений быстро пришли к пониманию, что биткойн-блокчейн не может полностью удовлетворить их требования, по крайней мере, в краткосрочной перспективе. Это привело к появлению эксклюзивных блокчейнов ^[3] (permissioned blockchain), о которых мы поговорим в сегодняшнем материале.

^[4]/ изображение Adam Bailey ^[5] CC ^[6]

Одним из препятствий к прямой адаптации общедоступного блокчейна, коим является биткойн, стала его открытость. В такой сети любой её участник способен читать данные из блокчейна и записывать их, создавая новые блоки транзакций. Иными словами, общедоступные блокчейны обладают устойчивостью к цензуре. Однако эта особенность перестает быть достоинством в контексте внутренних рабочих процессов крупной компании — в этом случае на первый план выходит контроль доступа.

Здесь компаниям на помощь пришли так называемые эксклюзивные блокчейны. Эксклюзивный блокчейн — это блокчейн, в котором обработка транзакций осуществляется ^[7] определенным списком субъектов с установленными личностями. Доступ для чтения данных также обычно ограничивается, хотя определенные права могут распространяться за пределы круга операторов блокчейна.

Например, в финансовом блокчейне, поддерживаемом несколькими банками, данные будут доступны регулятору и правоохранительным органам; также свои данные смогут просматривать клиенты банков. Помимо этого, в этой схеме могут быть задействованы разработчики сторонних финансовых приложений, построенных на основе блокчейна, имеющих ограниченный доступ к определенному своду информации.

И мировые организации уже изучают возможности построения собственных эксклюзивных блокчейнов. Три крупных нидерландских банка ABN Amro, ING и Rabobank исследуют использование блокчейна для платежных систем. А, например, компания Citigroup построила три блокчейна и внутреннюю валюту на их основе с целью минимизации рисков при взаимодействии с другими банками.

Особенности эксклюзивных блокчейнов

Эксклюзивные блокчейны обеспечивают ^[8] больший контроль над системой со стороны компании. Суть в том, что такие сети позволяют, например, быстро обновлять функциональность. Поэтому их использование наиболее оправдано в учреждениях, работающих с реестрами и системами учета — эксклюзивные блокчейны формируют более контролируемую среду, по сравнению с общедоступными блокчейнами.

Другой особенностью эксклюзивных блокчейнов является прозрачная структура управления. Они также предлагают большую гибкость и адаптивность в сравнении с открытой блокчейн-инфраструктурой. Это позволяет эксклюзивным блокчейнам находить применение ^[9] в решении очень специфических бизнес-задач — управлении правами собственности, журналистике, выборной системе.

Многие эксперты полагают, что они решат множество проблем финансовых организаций, которые не способен решить, скажем, биткойн. Например, соблюдение ^[10] нормативов закона «О перемещаемости и подотчётности страхования жизни» (HIPAA) или политик по борьбе с отмыванием денег (AML).

«Закрытые блокчейны предоставляют компаниям интересную возможность использовать бездоверительность и прозрачность [блокчейнов] во внутренних и межкорпоративных сценариях», — говорит ^[11] Дэн Василюк (Dan Wasyluk), руководитель команды Syscoin.

Создание блоков в эксклюзивном блокчейне не требует доказательства работы ^[12] (proof-of-work). Вместо него, для консенсуса в эксклюзивных блокчейнах могут использоваться хорошо изученные алгоритмы консенсуса с аутентифицированными участниками, например, Practical Byzantine Fault Tolerance ^[13] (PBFT). Другой пример — протокол создания блоков, используемый в BitShares. В подобных алгоритмах у каждого обработчика транзакций есть пара ключей ^[14] — закрытый и открытый. Создатели блоков известны и определяются по цифровой подписи блока.

Фреймворки для эксклюзивных блокчейнов

Блокчейны с эксклюзивным доступом менее глобальны по сравнению с общедоступными блокчейнами. При их создании разработчики не ставят целью построить единую инфраструктуру для какой-нибудь отрасли в целом. По этой причине разработка эксклюзивных блокчейнов ведется на основе фреймворков, в то время как общедоступные блокчейны больше похожи на PaaS-решения ^[15]. Грубо говоря, блокчейн-фреймворки по своим задачам напоминают СУБД (одну и ту же СУБД можно подставить в back-end множества сайтов), а общедоступные блокчейны — веб-платформы наподобие Twitter или Facebook (каждая платформа уникальна и имеет свой набор характеристик).

Активное развитие фреймворки для эксклюзивных блокчейнов начали недавно — буквально несколько лет назад. У большей части из них открыт исходный код (либо его открытие планируется в будущем), так что любой желающий может начать разработку для эксклюзивных блокчейнов. Из наиболее популярных фреймворков можно выделить:

• IBM Fabric ^[16]. Компания IBM начала разработку своего блокчейн-фреймворка в 2015 году. В 2016 году ИТ-гигант стал одним из основателей Hyperledger ^[17] — проекта под крылом The Linux Foundation, направленного на разработку enterprise-стандартов для блокчейнов и распределенных реестров. Фреймворк написан на Go и использует Docker-контейнеры для реализации смарт-контрактов.

• Intel Sawtooth Lake ^[18]. Intel подошла к блокчейну с точки зрения интернета вещей (Internet of Things). Из особенностей Sawtooth Lake можно выделить алгоритм консенсуса proof of elapsed time ^[19] (PoET), который использует модуль доверенных вычислений ^[20] SGX ^[21], встроенный в процессоры Intel последних поколений. Реализован на Python.

• R3 Corda ^[22]. Corda — результат работы консорциума R3 ^[23], объединяющего крупнейшие банки планеты. В отличие от других рассматриваемых фреймворков, Corda строит не блокчейны, а распределенные реестры: в Corda нет понятия блоков и масштабной репликации данных в целом. Corda написана на Kotlin ^[24] и поддерживает смарт-контракты на любом JVM-совместимом языке.

• Enterprise Ethereum ^[25]. Несмотря на то что Ethereum является общедоступным блокчейном, его разработчики уделяют много внимания использованию кода продукта для создания эксклюзивных блокчейнов. В начале 2017 года они объявили об организации альянса Enterprise Ethereum, целью которого является разработка функций, ориентированных на бизнес (например, выделение алгоритма консенсуса в отдельный модуль).

Помимо перечисленных решений, есть множество других фреймворков: Chain ^[26], Monax ^[27], Symbiont ^[28], Axoni ^[29] и так далее. Также имеется ряд инициатив, приближающих блокчейн биткойна к корпоративной среде, например BloqEnterprise ^[30].

Привязка к блокчейнам

Несмотря на то что в эксклюзивных блокчейнах необязательно использовать доказательство работы, этот протокол все-таки можно подключить. Такой подход упрощает аудит и дополнительно повышает уровень защищенности и контроля над системой для конечных пользователей. По сути, доказательство работы переводит доверие к блокчейну из субъективного, когда доверие к системе эквивалентно доверию к контролирующей его организации, в объективное — здесь уровень доверия строится на основе математических законов и высокой экономической стоимости атак на систему.

Другой способ «объективизации» эксклюзивных блокчейнов — использование привязки ^[7] к общедоступным блокчейнам. Привязка блокчейна (blockchain anchoring) — это технология, в соответствии с которой операторы эксклюзивного блокчейна периодически высылают хеши блоков для включения в поддерживающий общедоступный блокчейн в формате транзакций-свидетельств.

Ближайшая аналогия для привязки блокчейна — публикация заголовков блоков в печатном издании (например, в газете). Такая схема была предложена ^[31] криптографами еще в начале 1990-х и с успехом используется некоторыми компаниями, например Guardtime ^[32].

Идея в обоих случаях одинакова: средство для привязки (общедоступный блокчейн или печатное издание) нельзя подменить задним числом из-за большого тиража и высокой экономической стоимости атаки. Таким образом, записываемые в эксклюзивный блокчейн данные становятся неоспоримыми, то есть их нельзя подменить, даже если все операторы блокчейна сговорятся между собой. Привязка не разглашает никакой информации об эксклюзивном блокчейне (из-за использования хеш-функций) и вместе с тем фиксирует текущее состояние блокчейна целиком (все блоки связаны в одну цепочку при помощи тех же хеш-функций).

Однако у общедоступных блокчейнов есть преимущества по сравнению с газетами. Они позволяют осуществлять привязку чаще, гибко настраивать её формат (например, можно фиксировать определенные отдельные транзакции эксклюзивного блокчейна), а также проводить автоматические проверки. Включенная в связанный блокчейн информация может быть проверена пользователями эксклюзивного блокчейна. Это гарантирует неизменность истории транзакций в системе (по сути, для этого используется внешнее доказательство работы).

Привязка ^[7] эксклюзивного блокчейна при помощи поддерживающего общедоступного блокчейна (например, биткойна)

Для атаки на цепь, защищенной привязкой к открытому блокчейну, злоумышленнику требуется преодолеть механизмы консенсуса как для эксклюзивного блокчейна, так и для поддерживающей цепи. Сама же привязка к блокчейнам не требует большого количества ресурсов и не создает критической зависимости от поддерживающего блокчейна — сотрудничество между операторами эксклюзивного блокчейна и майнерами на поддерживающем блокчейне носит необязательный характер.

Привязка к блокчейнам решает проблему диверсификации безопасности распределенных реестров и может применяться в блокчейнах, которые не используют внутреннее доказательство работы. При этом оба подхода не являются взаимно исключающими и могут применяться одновременно для повышения уровня защищенности.

Автор: Bitfury Group

Источник ^[33]