Мало у каких технологий разрыв между заявленным и тем, в чём они оказались реально хороши, был так велик.
Отделяем достижение от маркетинга
Лежащий в основе результат подлинный, и его стоит чётко сформулировать прежде критики.
Решённая задача звучит так: позволить набору сторон, которые не доверяют друг другу, без центрального органа, договориться об упорядоченной записи событий так, чтобы это противостояло попыткам участников смошенничать. Это долгое время оставалось открытой проблемой в распределённых вычислениях, и сочетание криптографического связывания, экономического стимула и механизма консенсуса, решившее её, — реальный вклад.
Цена этого свойства — то, что обычно опускают.
Каждый участник хранит и проверяет одни и те же данные, что колоссально менее эффективно, чем когда работу один раз делает одна база данных.
Пропускная способность ограничена по замыслу, потому что согласование между многими сторонами требует времени.
Любое изменение требует координации между участниками, которые могут не соглашаться друг с другом, — в этом и суть, и именно поэтому такие системы развиваются медленно.
Вы платите очень высокую цену за эффективность ради одного свойства: не нуждаться в доверенной центральной стороне. Если она у вас уже есть, вы платите ни за что.
Одна эта фраза объясняет большую часть того, что случилось с корпоративным блокчейном между анонсами и тихими закрытиями.
Что охватывает направление
Область: распределённые базы данных, блокчейны, смарт-контракты, консенсус, цифровые активы и децентрализованные приложения.
Четыре области.
Основы распределённых систем. Репликация, согласованность, поведение при разделении сети и алгоритмы консенсуса — большинство из них появились задолго до блокчейна.
Криптографические строительные блоки. Хеширование, подписи, управление ключами и то, что каждый из них на самом деле гарантирует.
Смарт-контракты. Модели программирования, среды исполнения и специфичная для них практика безопасности.
Приложения и регулирование. Где эти системы реально используются, и правовая база, которая сейчас вокруг них формируется.
Вопрос, который убивает большинство проектов
Между серединой прошлого десятилетия и началом этого было анонсировано большое число корпоративных блокчейн-инициатив. Большое число было тихо закрыто. Причина была неизменной, и её можно свести к одной диагностике.
Есть ли сторона, которой доверяют все участники, чтобы вести запись? Если да, база данных под управлением этой стороны быстрее, дешевле, легче меняется и легче восстанавливается. Почти в каждом корпоративном консорциуме такая сторона была — или могла быть назначена.
Три дополнительных вопроса, которые отсеивают почти всё остальное.
Описывают ли данные физический мир? Если да, цепочка фиксирует то, что кто-то внёс. Защищённая от подделки запись непроверенного утверждения — это просто защищённое от подделки непроверенное утверждение. Проекты по прослеживаемости цепочек поставок столкнулись именно с этим: сложность была не в базе данных, а в том, чтобы узнать, соответствует ли содержимое коробки этикетке.
Нужно ли что-то удалять или исправлять? Неизменность конфликтует с правами на защиту данных, с исправлением ошибок и с юридическими обязательствами удалить информацию. Это подлинная несовместимость, а не деталь реализации.
Будут ли участники реально запускать узлы? Многие консорциумные цепочки в итоге работали на инфраструктуре одной компании — а это база данных с лишними шагами и худшей производительностью.
Через этот фильтр проходит узкий набор случаев: системы, где участники по-настоящему не доверяют друг другу, где нет приемлемого центрального оператора и где данные родные для системы, а не утверждение о мире. Цифровые активы, отдельные приложения расчётов и клиринга и определённые трансграничные схемы попадают внутрь. Большинство остального — нет, и сказать это прямо полезнее, чем энтузиазм.
Где это находится в домене
Блокчейн и распределённые системы — восьмое из восьми направлений в домене ИИ, данных и вычислений Astra Trainer, и оно намеренно выстроено вокруг половины, связанной с распределёнными системами. Материал про консенсус, репликацию и согласованность — устойчивая часть, и она переносится на огромный объём обычной инженерии.
Оно связано с компьютерными науками — через основы распределённых систем, с кибербезопасностью — через управление ключами и безопасность контрактов, и с облачными вычислениями и DevOps — через инфраструктуру, на которой работают эти сети. Восемь направлений можно посмотреть здесь.
Почему безопасность смарт-контрактов не похожа на прочую безопасность
Самая технически своеобразная область в этом направлении, и там, где особенно показательна история провалов.
Смарт-контракт — это код, развёрнутый в цепочке, который исполняется автоматически. Четыре свойства вместе делают его проблему безопасности необычно неумолимой.
Код обычно неизменяем после развёртывания. Дефект нельзя пропатчить так, как это делают с обычным ПО. Паттерны обновления существуют, но несут собственные риски, включая централизованный контроль, которого они как раз призваны избежать.
Он напрямую держит ценность. Эксплуатация дефекта — не шаг к цели, а сама цель, и выручка сразу же переводима.
Его видят все. Развёрнутый код публичен, поэтому любой может неспешно искать в нём изъяны, имея прямой финансовый стимул их найти.
Исполнение по умолчанию состязательно. Порядком транзакций можно манипулировать, внешние вызовы могут повторно входить в контракт до завершения, источники цен можно сдвинуть, и предположение, что вызываемый контракт ведёт себя разумно, небезопасно.
В результате очень крупные суммы были потеряны из-за дефектов, которые в обычном ПО остались бы незаметными багами. Инженерный ответ на это соответственно строг: формальная верификация, несколько независимых аудитов, обширное состязательное тестирование и поэтапное развёртывание с ограничениями по сумме. Эта дисциплина по-настоящему ценна и хорошо переносится на любое ПО с высокой ценой ошибки.
Где знание распределённых систем реально окупается
Практическая причина преподавать это направление, отдельно от цифровых активов.
Основы, лежащие под блокчейном, — это основы, лежащие под огромной частью современной инфраструктуры, и большинство инженеров держат их не слишком крепко.
Алгоритмы консенсуса работают внутри систем координации, от которых зависят базы данных, оркестраторы и service mesh.
Модели согласованности. Понимание того, что распределённое хранилище на самом деле гарантирует, а что нет, предотвращает класс повреждения данных, который трудно обнаружить и ещё труднее объяснить.
Поведение при разделении сети. Каждая распределённая система должна выбирать, что делать, когда часть её не может связаться с остальными, и этот выбор имеет последствия, которые приложение обязано обрабатывать.
Криптографическая верификация. Хеширование, подписи и защищённые от подделки структуры используются далеко за пределами этого направления — в целостности цепочки поставок ПО, журналах аудита и верификации документов.
Управление ключами. Самая сложная операционная проблема в этой области, применимая везде, где используется криптография. Потерянные ключи означают потерю доступа без возможности восстановления — это проблема рабочего процесса и управления, а не математики.
Организация, которая обучает этому людей, получает инженеров распределённых систем — дефицитную и устойчивую компетенцию вне зависимости от того, что происходит на рынках активов.
Роли, поимённо
Инженеры распределённых систем. Самая широкая и устойчивая роль.
Разработчики смарт-контрактов.
Аудиторы смарт-контрактов и исследователи безопасности, по-настоящему узкоспециализированная и высокооплачиваемая группа.
Инженеры протоколов, работающие над самими сетями.
Инженеры-криптографы.
Инженеры инфраструктуры блокчейна и эксплуатации узлов.
Специалисты по хранению цифровых активов и управлению ключами.
Специалисты по комплаенсу и регулированию цифровых активов — область, быстро растущая по мере вступления режимов регулирования в силу.
Аналитики блокчейна, отслеживающие активность в цепочке, — широко используются в расследованиях и правоприменении.
Кого можно обучить этому
Бэкенд- и системные инженеры. Основной путь. Концепции распределённых систем строятся на том, что они уже знают, а криптографический слой — чётко очерченное дополнение.
Инженеры по безопасности. В аудит смарт-контрактов, где состязательное мышление — ключевой навык, а специфика области — то, чему можно научиться.
Инженеры баз данных. В распределённые системы данных, уже владея понятиями согласованности и репликации.
Инженеры финансовых систем. В приложения расчётов и хранения активов, где дефицитна именно отраслевая половина.
Специалисты по комплаенсу и финансовым преступлениям. В комплаенс цифровых активов и анализ в цепочке, где напрямую переносится существующий следственный метод.
Выпускники по криптографии и математике. В инженерию протоколов.
Аудиторы. В процесс проверки контрактов и управление, дополняя, а не заменяя технический аудит.
Регулирование, хранение и необратимость. Цифровые активы подпадают под финансовое регулирование, налоговый режим, обязательства по противодействию отмыванию денег и законодательство о ценных бумагах, которые существенно различаются по юрисдикциям и быстро меняются. Транзакции, как правило, необратимы, а потеря или компрометация ключей обычно означает безвозвратную потерю без механизма восстановления. Неизменяемые записи могут конфликтовать с правами на защиту данных, включая право на удаление и исправление. Ничто здесь не является инвестиционной, юридической или налоговой консультацией и не является рекомендацией в отношении какого-либо актива. Организациям следует получить консультацию квалифицированных специалистов перед любым развёртыванием или удержанием актива.
Что важно вынести
Распределённый консенсус между не доверяющими друг другу сторонами — реальное достижение, и он по замыслу дорог, потому что это и есть цена этого свойства.
Диагностика, которая закрыла большинство корпоративных проектов, проста: если доверенная сторона существует, база данных лучше по любому значимому параметру.
Запись утверждения о физическом мире в цепочку делает его защищённым от подделки, а не истинным.
Безопасность смарт-контрактов необычно неумолима, потому что код неизменяем, публичен, исполняется в состязательной среде и напрямую держит ценность, а получившаяся инженерная дисциплина стоит того, чтобы заимствовать её в других местах.
И устойчивая причина преподавать это — компетенция в распределённых системах, которая остаётся ценной независимо от того, что происходит на рынках активов.
Какую проблему на самом деле решает блокчейн?
Позволяет сторонам, которые друг другу не доверяют, договориться об упорядоченной записи без центрального органа. Это свойство реально и дорого обходится с точки зрения эффективности, потому что каждый участник хранит и проверяет одни и те же данные.
Почему остановилось большинство корпоративных блокчейн-проектов?
Потому что доверенная сторона существовала или могла быть назначена, а значит, обычная база данных быстрее, дешевле и легче меняется. Многие консорциумные цепочки в итоге тоже управлялись одной компанией, что убирает причину их использовать.
Может ли блокчейн гарантировать прослеживаемость поставок?
Он может сделать запись защищённой от подделки. Он не может проверить, что внесённое кем-то соответствует физической реальности, а эта проверка всегда и была самой сложной частью.
Почему безопасность смарт-контрактов так сложна?
Потому что развёрнутый код обычно неизменяем, публично читаем, напрямую держит ценность и исполняется в состязательной среде, где манипуляция порядком транзакций, повторный вход и манипуляция источниками цен — рутинные методы атаки.
Стоит ли в это обучать людей?
Половина, связанная с распределёнными системами, — безусловно да. Консенсус, модели согласованности, поведение при разделении сети, криптографическая верификация и управление ключами применимы во всей современной инфраструктуре вне зависимости от рынков цифровых активов.