Ограниченность масштабирования, DEXON и его изящное решение

Технологии распределенного реестра и блокчейна - это революционное решение, способное коренным образом изменить целые сферы бизнеса и общественной жизни. Фундаментальные преимущества децентрализованных решений достаточно очевидны и много раз освещены как в публикациях криптографов, стоявших у основания процесса, так и в современных исследованиях. Также не требует обоснования и преимущество распределенного контрагента, точнее, отсутствия единого контрагента. Очевидными преимуществами такого подхода являются распределение рисков, потенциальное отсутствие ограничений на масштабируемость, а также, в определенной степени, отсутствие предвзятости оператора к контрагентам.

Решения, основанные на принципах децентрализации, объединены в группу под общим названием decentralized application, или dApps. На сегодня абсолютное большинство программ и проектов, использующих распределенные технологии, задействуют их для хранения данных, но не для процессинга самих приложений. Кроме того, сфера применения таких решений остается достаточно ограниченной, как и число потребителей, использующих такие приложений и программы.

Причины этого хорошо понятны: существующие децентрализованные решения достаточно ограничены в части скорости транзакций, пропускной способности сетей, а также -- и это, пожалуй, ключевой фактор, тормозящий развитие dApps -- в возможностях быстрого масштабирования нагрузки.

Попробуем описать проблему цифрами. Два блокчейна, наиболее высоко оцененные сейчас рынком и признанные в качестве стандарта среди комьюнити-блокчейнов (каждый в своей специфической нише), это Bitcoin и Ethereum. Хотя рыночная стоимость этих блокчейнов различается в 4 раза, количественные показатели, характеризующие функциональность сетей, сопоставимы: сеть биткоинаподдерживают около 10 тысяч узлов, «эфир» – примерно в полтора раза больше.

Меж тем, количество узлов, хоть и важно, не обязательно является ключевым параметром скорости и пропускной способности блокчейна. Сейчас биткоин обрабатывает 213 тысяч транзакций в сутки (2.5 в секунду), эфир – 800 тысяч (9.2 в секунду). И тут коренится главная сложность для создания dApps, способных бросить вызов ведущим мировым централизованным решениям, включая платежные. Система Visa поддерживает обработку 24,000 транзакций в секунду (хотя эта цифра вызывает критику со стороны некоторых адептов децентрализации).

Препятствием для кратного увеличения этой пропускной способности является несколько факторов. В первую очередь, разворачивание новых нод любого блокчейна -- это не регулируемый, а самоорганизующийся процесс, динамика которого напрямую зависит от экономической выгоды участников. Волатильность цен на криптовалюты делает сроки окупаемости майнингового оборудования менее определенными, это тормозит инвестиции в новые мощности, что замедляет рост размеров сети. Корпоративные блокчейны в определенной степени избавлены от этой проблемы и могут быть расширены под нужды конкретного потребителя, но для dApps это, увы, не ответ -- по своей природе (и идеологии) команды разработчики dApps распределенные и у них нет “дирекции единого заказчика” или консолидированного плана продаж.

Вторая проблема коренится в самой сути блокчейн-решений. Не уходя глубоко в анализ всех существующих форм консенсуса, нужно отметить, что в большинстве случаев (то есть в большинстве существующих публичных блокчейнов) используются формы консенсуса, требующего одновременной верификации всех новых транзакций или блоков всеми участниками системы. И тут на поверхность выходит второй ограничитель, снятие которого не под силу никакому игроку или решению -- ширина каналов связи.

Узкие или нестабильные каналы не могут быть устранены или заменены силами потребителей, особенно в случаях, когда речь идет о транснациональных перемычках или межконтинентальных кабелях. Расширение таких каналов -- вопрос лет или даже десятилетий. Определенные подвижки происходят за счет внедрения более эффективных методов упаковки сигнала, но они не способны повысить пропускную способность на порядки.

В этой ситуации актуальным стал вопрос о структурной перестройке самого блокчейн-решения с тем, чтобы его архитектура перестала представлять проблему для масштабируемости и, в конечном итоге, коммерческого применения. Новый подход к этому вопросу предлагает проект DEXON, разрабатывающий блокчейн на принципиально иных принципах, нежели существующие ныне.

Прежде чем анализировать преимущества и особенности DEXON, отметим, что проект разрабатывается и поддерживается организацией DEXON Foundation, команда которой в значительной степени состоит из руководителей и основателей криптовалютной платформы Cobinhood. Из этого можно сделать достаточно простой вывод: разработчики нового блокчейна в практической работе сталкиваются с задачами которые невозможно решить силами существующих сетей.

Если говорить более конкретно, Cobinhood с самого начала ставила себе, среди прочего, две цели -- в течение ближайших лет перейти на децентрализованную модель биржевой торговли, а также обеспечить скорость обработки транзакций, позволяющую реализовать модель высокочастотного трейдинга с 1 млн операций в секунду (что, на наш взгляд, соответствует лучшим показателям HFT-площадок, существующих в “фиатном” финансовом мире на сегодня).

Концепция, заложенная в DEXON, поддерживается серьезным венчурным капиталом. Так, на самых ранних стадиях о вложении в проект в размере $20 млн заявила международная венчурная фирма IDG Capital. На наш взгляд, это свидетельствует не только о качестве самой концепции проекта, но и о слабости имеющихся на рынке альтернатив -- открытыми для инвестиций являются целый ряд “корпоративных децентрализованных” блокчейнов (да простят нам их основатели такую формулировку, но иначе нельзя охарактеризовать проекты с сервисными токенами и одновременно полнофункциональной корпоративной структурой по их маркетингу) - Cardano, Stellar, IOTA, Ripple и многие другие.

DEXON с самого начала настроен на практическое, даже прагматическое использование системы. Во главу угла многих первых систем все же ставились фундаментальные принципы распределенной криптографии, анонимности, а также независимости сообщества. Рассматриваемая система, сохраняя все эти базовые принципы, сразу идет дальше и примеряет свою функциональность на возможные потребности коммерческого потребителя.

Нюансы проекта достаточно детально описаны в white paper проекта, мы же остановимся сейчас на наиболее важных технических и структурных аспектах.

В части масштабируемости DEXON ставит задачу создания системы, которая бы поддерживала миллиарды пользователей, имела потенциально бесконечно масштабируемый, имеющий малый срок операции и защищенный слой консенсуса, такой же масштабируемый механизм смарт-контракта (что немаловажно, имеющий потенциал параллельного исполнения), а также хранилище данных и ключей, имеющее все вышеупомянутые характеристики.

В систему на начальном этапе закладываются принципы, отсутствовавшие, увы, у биткоина и “эфира”, функциональность которых не была дополнена должным юзабилити для ранних пользователей и разработчиков. В частности, ставится задача разработки собственного API и внутреннего программного языка, закладывается возможность для модификации смарт-контракта, модульный формат основных компонентов разработки. Немаловажными особенностями можно счесть и специальные “легкие” ноды на мобильных устройствах (что становится более актуальным в долгосрочной перспективе), а также возможность встраивания нод в устройства “интернета вещей”.

DEXON ставит задачу реализации межблокчейновых мостов с тем, чтобы транзакции других блокчейнов могли быть перенесены на него. Стратегически это верное направление, поскольку роль “блокчейна блокчейнов” до сих пор вакантна, а проекты, замахивавшиеся на ее занятие, успеха еще не достигли (речь, в частности, о Metronome и некоторых других).

Структура разрабатываемого блокчейна достаточно стандартна и включает в себя базовые элементы инфраструктуры, протокол, элементы интерфейса и компоненты, ориентированные на бизнес-потребителя.

В отличие от, к примеру, биткоина, DEXON формируется как система, в основе которой лежат индивидуальные учетные номера. Это закладывает возможность такого функционала, как одновременный учет множества валют, отсылка одной валюты по списку адресатов в рамках одной транзакции, а также встречная задача -- отсылка одному адресату (также в рамках одной транзакции) корзины валют или токенов.

Заложены в систему и другие принципы, необходимость которых стала очевидной уже после нескольких лет практики использования распределенных систем, - разнообразие ролей, кошельки с множеством подписей и иные атрибуты, необходимые в корпоративных и общественно-управляемых процедурах.

Консенсус и структура DEXON заслуживают отдельного рассмотрения. Проект основывается на “праве на основе участия” (PoP, proof of participation). Сама структура, которую планирует воплотить проект, получила название “решетка” или “сетка блокчейнов” (blocklattice).

Описанная и представленная структура, фактически, предполагает одновременную параллельную работу множества блокчейнов, которые берут на себя нагрузку разных потребителей, либо подключаются в случае роста нагрузки в каждом отдельном случае. При таком сценарии подтверждение блоков происходит в отдельно взятом блокчейне, в то время как “параллели” фиксируют факт появления новых блоков, сохраняя отметку времени их создания, хэш, размер блока, а также саму историю верификаций (“acking”).

Для целей скорости обработки данных алгоритм верификации блоков сторонних параллелей и алгоритм записи полной версии блокчейна DEXON (полной копии всех блоков всех параллелей) реализуются независимо, в привязке к текущей нагрузке на сеть и мощности сетевых каналов. В этой конфигурации масштабируемость достигается за счет загрузки сети в параллельном режиме, то есть не полного, а сегментного ее использования. Де факто, последовательные операции заменяются параллельными, и размер сети перестает быть препятствием для ее емкости, напротив, он становится резервом для расширения ее пропускной способности.

Кроме того, DEXON на этапе разработки намеревается использовать принцип шардинга. В случае, если нода достигает максимума своей нагрузки, она может сформировать неограниченное количество “шардов” для кратного повышения пропускной способности.

Описанные решения, в сочетании с массой базовых на сегодня, но критических параметров -- защита от атак, двойная проверка безопасности и иных -- делает технологию DEXON радикально более применимой в практической жизни и децентрализованных приложениях уже сейчас.

Надо отметить, что разработчики заложили в систему прообраз еще более существенных изменений протокола. В частности, для ускорения обработки данных на этапе верификации предполагается внедрение сначала симметричной системы подтверждения в рамках “сетки”, которая затем эволюционировать в систему избирательно случайного подтверждения в ситуации, когда число нод DEXON достигнет нескольких миллионов.

Развитие технологии распределенного реестра и новые подходы к организации консенсусов будут в числе вопросов, которые обсудят участники конференции Blockchain Life 2018, посвященной блокчейну, криптовалютам, ICO и майнингу, которая пройдет 7-8 ноября в Санкт-Петербурге.

Среди спикеров форума владельцы и топ-менеджеры крупнейших криптовалютных фондов и международных бирж, включая китайские -- Максимельян Маренбах (Kraken), Ву Син (Huobi exchange), Алдрич Викторино (Okex), Ронни Боесинг (OpenLedger), а также Попо Чен, основатель и руководитель Cobinhood и один из основателей проекта DEXON.

В рамках конференции Попо Чен выступит с рассказом о DEXON, текущем состоянии проекта и перспективах его развития. О революционной технологии всегда интересно услышать из первых уст.

Итак, здравствуй новый децентрализованный мир!