Расцвет DLT: технологии, лежащие в основе децентрализованных систем

Технология распределённого реестра (DLT) — это база данных, которую каждый участник сети может читать и помогать обновлять. В отличие от традиционной базы данных, у неё нет центрального сервера. Каждый участник, называемый узлом, хранит копию реестра. Когда кто-то хочет добавить новую запись, узлы соединяются по одноранговому (P2P) протоколу и запускают алгоритм консенсуса для определения действительности записи. Реестр принимает изменения только при согласии большинства узлов. Эта постоянная перекрёстная проверка предотвращает двойные траты и мошенничество, поскольку он децентрализован.

Почему так важен одноранговый подход

Центральные базы данных — лёгкая добыча. Если один сервер выйдет из строя или один администратор нанесёт ущерб, записи, накопленные за годы, могут исчезнуть или их придётся переписать. В P2P-сети это невозможно, поскольку ни одна машина не может испортить всю сеть. Каждый узел хранит как минимум ту часть реестра, которая ему необходима. В то время как «полные узлы» хранят всю информацию с первого дня, «лёгкие клиенты» хранят только заголовки или последние данные. Благодаря гибкости хранилища технологии распределенного реестра масштабируются от небольших сенсорных сетей до систем, осуществляющих транзакции на триллионы долларов.

Защита хэша

Большинство людей сталкиваются с технологией распределённого реестра (DLT) через блокчейны, где транзакции группируются в последовательные «блоки», каждый из которых скреплён криптографическим хешем, связывающим его с предыдущим блоком. Но блоки — не единственно возможная структура. Альтернативные архитектуры, такие как Tangle от IOTA или Hedera Hashgraph, организуют данные в виде направленных ациклических графов, позволяя нескольким ветвям развиваться параллельно, прежде чем объединиться в общую историю. Независимо от геометрии, каждая надёжная DLT основывается на трёх принципах: неизменяемости, избыточности и криптографии.

В рамках концепции неизменяемости запись сохраняется навсегда, а изменения отображаются как новые записи. В рамках концепции избыточности копии всего реестра хранятся на тысячах независимых узлов, что исключает случайную потерю или вредоносные действия. В рамках криптографии каждая транзакция имеет цифровую подпись, математически связывает отправителя, содержимое и время. Благодаря этим концепциям DLT предоставляет сервисы, защищённые от несанкционированного доступа, что невозможно в бумажных реестрах и односерверных базах данных.

Модели консенсуса

Это ядро DLT, определяющее, как участники сети согласовывают валидность транзакций. Ранние модели, такие как Proof-of-Work (PoW), обеспечивали высокий уровень безопасности, но потребляли огромное количество энергии, в то время как Proof-of-Stake (PoS) заменял майнеров валидаторами, которые блокируют монеты для получения прав на блок, что значительно сокращало потребление энергии. Такие варианты, как Delegated PoS (DPoS), позволяют держателям токенов голосовать за валидаторов, в то время как BFT обеспечивает быстрое голосование на основе раундов. Proof-of-Authority (PoA) использует доверенные идентификаторы вместо токенов, в то время как Proof-of-History (PoH), используемый в Solana, добавляет временные метки событий для оптимизации порядка. Современная задача — найти баланс между скоростью, децентрализацией и устойчивостью, создавая тем самым эффективный консенсус без ущерба для доверия и нанесения ущерба окружающей среде.

Типы бухгалтерских книг

• Реестр без разрешения: к нему имеет доступ любой пользователь, он позволяет просматривать данные и проверять транзакции. Наиболее распространённые реестры в этой категории — Bitcoin и Ethereum. Более того, реестр не требует идентификации, что означает его прозрачность и устойчивость к цензуре.
• Permissioned Ledger: Доступ предоставляется только проверенным пользователям и обычно используется компаниями и государственными органами. В этом случае требуется подтверждение личности, что обеспечивает высокую конфиденциальность, скорость и контроль над тем, кто может просматривать и редактировать данные.
• Гибридный реестр: как следует из названия, он сочетает в себе функции как общедоступных, так и общедоступных реестров, превращаясь в гибридный реестр. Публичный уровень обеспечивает прозрачность, а закрытый — конфиденциальные операции. Идеально подходит для предприятий, которым требуется конфиденциальность и которые при этом используют преимущества децентрализованной модели доверия блокчейна.
• Федеративный реестр: контролируется группой предварительно одобренных учреждений или организаций, каждая из которых управляет валидирующим узлом. Этот тип реестра широко используется в финансовой сфере и обеспечивает высокий уровень безопасности, масштабируемости и управления при сохранении децентрализации.

Особенности DLT

• Децентрализация: подразумевает, что сеть не контролируется каким-либо одним органом, а данные распределяются между несколькими участниками для обеспечения прозрачности и устойчивости.
• Неизменяемость: после добавления данных в реестр их невозможно изменить или удалить, что обеспечивает защиту записи от несанкционированного доступа.
• Безопасность: DLT использует криптографические методы и распределенное хранилище для защиты данных от несанкционированного доступа, тем самым предотвращая вредоносные действия с информацией.
• Механизм консенсуса: для проверки транзакций участники сети договариваются с помощью определенных алгоритмов, что обеспечивает точность и устраняет необходимость в центральном валидаторе.
• Избыточность: хранение нескольких копий реестра на узлах предотвращает потерю данных и сбои.
• Право собственности: Все узлы вносят свой вклад в ведение реестра, разделяя тем самым коллективную ответственность за точность и целостность данных.

Примеры использования DLT

• Финансы и банковское дело: технология распределенного реестра (DLT) оптимизирует платежи, клиринг и расчеты, сокращая задержки и издержки. Она также поддерживает токенизацию таких активов, как акции, облигации и недвижимость, для эффективной цифровой торговли.
• Управление цепочками поставок: технология DLT обеспечивает сквозную прослеживаемость товаров, проверяя их подлинность, происхождение и состояние. Она повышает прозрачность и снижает уровень мошенничества в таких отраслях, как производство продуктов питания, фармацевтика, электроника и предметов роскоши.
• Здравоохранение: Защищая данные пациентов, система обеспечивает обмен данными между поставщиками услуг без ущерба для конфиденциальности. Она поддерживает клинические испытания, отслеживание назначений и мониторинг в режиме реального времени с повышенной точностью и совместимостью.
• Проверка личности: обеспечивает суверенную цифровую идентификацию, позволяющую пользователям контролировать свои персональные данные. Она упрощает процедуру KYC, снижает риск кражи личных данных и упрощает доступ к финансовым, государственным и онлайн-услугам.
• Недвижимость: технология DLT оцифровывает права собственности и записи о транзакциях, ускоряя передачу прав собственности, сокращая объем бумажной работы и предотвращая мошенничество за счет прозрачных и защищенных от несанкционированного доступа реестров и автоматизации смарт-контрактов.
• Системы голосования: предлагает безопасную, прозрачную и проверяемую систему электронного голосования, которая повышает доверие к выборам, предотвращая фальсификацию, позволяя вести контрольные журналы и обеспечивая точную аутентификацию избирателей.
• Энергетика и коммунальные услуги: Поддерживая одноранговую торговлю электроэнергией, оптимизацию сетей и отслеживание квот на выбросы углерода, решение обеспечивает прозрачное и автоматизированное выставление счетов и управление ресурсами в децентрализованных и возобновляемых энергетических сетях.

Препятствия DLT

• Масштабируемость: многие DLT-системы испытывают трудности с обработкой больших объёмов транзакций. По мере роста числа пользователей медленная обработка транзакций и перегрузка сети становятся узкими местами, особенно по сравнению с традиционными централизованными системами, такими как Visa или Mastercard.
• Совместимость: различные платформы DLT часто не могут взаимодействовать друг с другом. Отсутствие стандартизации ограничивает обмен данными и активами между сетями, затрудняя создание бесшовных, взаимосвязанных цифровых экосистем.
• Проблемы регулирования: в каждой стране действуют собственные правила в отношении DLT, что создает путаницу. Нечеткие определения, правила лицензирования и стандарты соответствия затрудняют внедрение, особенно в таких секторах, как финансы, где правовая ясность имеет решающее значение для инноваций.
• Квантовая угроза: Будущие квантовые компьютеры могут нарушить существующие криптографические стандарты. Системы распределенного реестра (DLT) должны быть оснащены квантово-устойчивыми алгоритмами для защиты безопасности реестра, прежде чем квантовые технологии станут широкодоступными или будут использованы в военных целях.
• Энергопотребление: механизмы консенсуса Proof-of-Work требуют огромных вычислительных мощностей, потребляя чрезмерное количество энергии. Это вызывает опасения и критику в адрес окружающей среды, особенно в связи с тем, что устойчивое развитие становится ключевым требованием для корпоративных и государственных решений.

Заключение

Всего за десять с небольшим лет технология распределённого реестра превратилась из экспериментального блокчейна Bitcoin в многоотраслевую основу для финансов, цепочек поставок, идентификации и других сфер. Благодаря одноранговым сетям, криптографическому хешированию и надёжному консенсусу записи защищены от несанкционированного доступа без центрального посредника, что повышает прозрачность и доверие. Однако её внедрение по-прежнему сталкивается с препятствиями, такими как ограничения масштабируемости, регулирование, высокое энергопотребление в некоторых моделях и надвигающиеся квантовые угрозы. Инновации в области консенсуса, интероперабельности и удобного дизайна могут определить, станет ли DLT универсальной инфраструктурой или останется специализированным решением.