Научная статья на тему 'Системный анализ технологии обмена и хранения данных blockchain'

Системный анализ технологии обмена и хранения данных blockchain Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
5707
498
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БЛОКЧЕЙН / ЗАДАЧИ / ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ / КОНСЕНСУС / СИНХРОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ / BLOCKCHAIN / PROBLEMS / APPLICATION AREAS / CONSENSUS / SYNCHRONOUS TECHNOLOGIES OF DATA HANDLING

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Власов Андрей Игоревич, Карпунин Алексей Александрович, Новиков Илья Павлович

Данная статья посвящена системному анализу технологии блокчейн и ее применимости в современных реалиях. Основное внимание уделено задачам, которые стоят перед распределенной технологией блокчейн. Показаны области применения технологии. Рассмотрены математические модели и алгоритмы для реализации компонентов блокчейн. Проведен системный анализ противоречий технологии блокчейн, кратко проанализирована внутренняя логика (шифрование, консенсус). Показаны перспективы развития сервисов блокчейна на основе концепции «умного контракта»", который позволяет в автоматическом режиме производить сделки между участниками, что дает возможность создавать децентрализованные, автономные организационные единицы. Данные единицы руководствуются собственными законами и действуют практически автономно, реализация децентрализованные приложения. Децентрализованные приложения гибче, прозрачнее и надежнее, чем современное программное обеспечение, созданное с применением традиционных моделей. Показано, что, используя свойства пиринговых (P2P) сетей с равноправием всех участников, технология блокчейн позволяет напрямую осуществить транзакцию с любым участником данной сети. Это создает процессинговое ядро «децентрализованных автономных организаций», которые следует рассматривать как организацию нового типа, которая подобна цифровой компании. Решения на основе блокчейнов образуют безопасный и естественно децентрализованный каркас для обработки транзакций. Основным преимуществом блокчейна по сравнению с другими моделями баз данных является реализация управления алгоритмически единым протоколом. В заключении даны рекомендации по использованию технологии для ведения единого реестра данных в условиях синхронных технологий обработки и управления.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Власов Андрей Игоревич, Карпунин Алексей Александрович, Новиков Илья Павлович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SYSTEM ANALYSIS OF THE BLOCKCHAIN DATA EXCHANGE AND STORAGE TECHNOLOGY

This article is concerned with system analysis of a blockchain technology and its applicability in the modern environment. The main attention is paid to problems which face the distributed blockchain technology. Technology application areas are shown in this article. Mathematical models and algorithms for implementation of components blockchain are considered. System analysis of contradictions of blockchain technology is carried out, with a brief analysis of the internal logic (an encoding and a consensus). This work shows perspectives of development of blockchain services on the basis of the "smart contract" concept which allows making trans-actions between participants in an automatic mode that makes it possible to create decentralized, independent organizational units. These units are guided by own laws and work almost independently, implementing decentralized applications. The decentralized applications are more flexible, more transparent and safer than the modern software created using traditional models. It is shown that using properties of peer-to-peer (P2P) networks with equality of all participants, blockchain technologies allow implementing the transaction directly with any participant of this network. It creates a processing kernel of the "decentralized independent organizations" which should be considered as the organization of a new type, similar to a digital company. Blockchain-based decisions form safe and naturally decentralized frame for transaction processing. The primary benefit of the blockchain, in comparison with other models of databases, is the implementation of control using the algorithmically uniform protocol. In conclusion, the recommendations for using the technology to maintain the unified data register in the conditions of the synchronous technologies of data handling and control are made.

Текст научной работы на тему «Системный анализ технологии обмена и хранения данных blockchain»

 Щ] Информатика, вычислительная техника и управление

оо оо Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 55, no.3

23. Rzhechitskii E.P., Kondrat'ev V.V., Tenigin A.Yu. Tekhnologicheskie resheniya po okhrane okruzhayushchei sredy pri proiz-vodstve alyuminiya [Technological solutions for environmental protection in aluminum production]. Irkutsk: IRKUTSK STATE TECHNICAL UNIVERSITY Publ., 2013, 159 p.

24. Shakhrai S.G., Korostovenko V.V., Rebrik I.I. Sovershenstvovanie sistem kolokol'nogo gazootsosa na moshchnykh elek-trolizerakh Soderberga [Perfection of systems of a bell-type gas-pump on high-power Soderberg electrolyzers]. Krasnoyarsk: IPK SFU Publ, 2010, 145 p.

25. Kondrat'ev V.V. et al. Tekhniko-ekologicheskie i pravovye aspekty proizvodstva alyuminiya [Technical, ecological and legal aspects of aluminum production]. St.-Petersburg: MANEB Publ., 2011, 224 p.

26. Ershov V.A. et al. Vliyanie koeffitsientov fil'tratsii na dostovernost' prognoza izmeneniya napryazheniya alyuminievogo el-ektrolizera [Influence of the filtration coefficients on the reliability of the forecast of changes in the voltage of an aluminum electrolyzer]. VestnikIrGTU [Proceedings of Irkutsk State Technical University], 2010, No. 5 (45), pp. 184-187.

27. Evseev N.V. et al. Opredelenie effektivnosti raboty alyuminievykh elektrolizerov pri ispol'zovanii ukrupnennogo glinozema marki G-00K [Determination of the efficiency of aluminum electrolysers using enlarged alumina of grade G-00K]. Tsvetnye metally [Non-ferrous metals], 2006, No. 12, pp. 51-54.

28. Ershov V.A. Avtomaticheskaya podacha glinozema na elektrolizerakh s bokovym tokoprovodom [Automatic feed of alumina on electrolyzers with lateral current conductor]. Sistemy. Metody. Tekhnologii [Systems. Methods. Technologies], 2014, No. 4 (24), pp. 99102.

29. Proizvodstvo alyuminiya i splavov na ego osnove : spravochnik metallurga [A reference book of a metallurgist. Production of aluminum and alloys based on it: a reference book]. Irkutsk: INRTU Publ., 2015, 764 p.

30. Kondrat'ev V.V. et al. Nanostruktury i alyuminievaya promyshlennost' [Nanostructures and aluminum industry]. Vestnik IrGTU [Proceedings of Irkutsk State Technical University], No. 8, 2015, pp. 77-85.

31. Shakhrai S.G. et al. Obosnovanie vozmozhnosti nagreva glinozema teplom anodnykh gazov alyuminievogo elektrolizera [Substantiation of the possibility of heating alumina with the heat of anode gases of an aluminum electrolyzer]. Vestnik IrGTU [Proceedings of Irkutsk State Technical University], 2016, No. 3 (110), pp. 131-138.

32. Radionov E.Yu., Ershov V.A. Osobennosti magnitnoi gidrodinamiki elektrolizerov OA-300 5-oi serii Irkutskogo alyuminievogo zavoda [Features of magnetic hydrodynamics of electrolyzers OA-300 of the 5th series of the Irkutsk aluminum plant]. Vestnik IrGTU [Proceedings of Irkutsk State Technical University], 2009, No. 4 (40), pp. 210-213.

33. Kondrat'ev V.V., Nikolaev V.N., Karlina A.I. Modelirovanie i laboratornye ispytaniya vysokoeffektivnogo teploobmennika s nizkim statisticheskim soprotivleniem [Modeling and laboratory tests of a high-efficiency heat exchanger with low statistical resistance]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern Technologies. System analysis, Modeling], 2015, No. 2 (46), pp. 8083.

34. Kondrat'ev V.V. et al. Description of the heat exchanger unit construction, created in IRNITU. International Journal of Applied Engineering Research, 2016, Vol. 11, No. 19, pp. 9979-9983.

35. Sysoev I.A. et al. Razrabotka sposoba upravleniya energeticheskim rezhimom elektrolizerov dlya proizvodstva alyuminiya [Development of a method for controlling the energy regime of electrolyzers for aluminum production]. Tsvetnye metally [Non-ferrous metals], 2016, No. 5 (881), pp. 38-43.

УДК 681.3.06

DOI: 10.26731/1813-9108.2017.3(55). 75-83

Власов Андрей Игоревич,

к. т. н., доцент, Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, e-mail: vlasovai@bmstu.ru Карпунин Алексей Александрович, ассистент, Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, e-mail: AlexK811@yandex.ru Новиков Илья Павлович, магистр, Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, e-mail: ilyanovikov1994@yandex.ru

A. I. Vlasov,

Ph.D. in Engineering Science, Assoc.Prof., Bauman Moscow State Technical University, e-mail: vlasovai@bmstu.ru A. A. Karpunin,

Asst., Bauman Moscow State Technical University, e-mail: AlexK811@yandex.ru

I. O. Novikov,

Master's Degree, Bauman Moscow State Technical

University,

e-mail: ilyanovikov1994@yandex.ru

Информация о статье

Дата поступления: 28 мая 2017 г.

Article info

Received: May 28, 2017

СИСТЕМНЫЙ анализ технологии обмена и хранения ДАННЫХ BLOCKCHAIN

SYSTEM ANALYSIS OF THE BLOCKCHAIN DATA EXCHANGE AND STORAGE TECHNOLOGY

Аннотация. Данная статья посвящена системному анализу технологии блокчейн и ее применимости в современных реалиях. Основное внимание уделено задачам, которые стоят перед распределенной технологией блокчейн. Показаны области применения технологии. Рассмотрены математические модели и алгоритмы для реализации компонентов блокчейн. Проведен системный анализ противоречий технологии блокчейн, кратко проанализирована внутренняя логика (шифрование, консенсус).

© А. И. Власов, А. А. Карпунин, И. П. Новиков, 2017

75

Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, № 3 (55), 2017

Показаны перспективы развития сервисов блокчейна на основе концепции «умного контракта»", который позволяет в автоматическом режиме производить сделки между участниками, что дает возможность создавать децентрализованные, автономные организационные единицы. Данные единицы руководствуются собственными законами и действуют практически автономно, реализация децентрализованные приложения. Децентрализованные приложения гибче, прозрачнее и надежнее, чем современное программное обеспечение, созданное с применением традиционных моделей. Показано, что, используя свойства пиринговых (P2P) сетей с равноправием всех участников, технология блокчейн позволяет напрямую осуществить транзакцию с любым участником данной сети. Это создает процессинговое ядро «децентрализованных автономных организаций», которые следует рассматривать как организацию нового типа, которая подобна цифровой компании. Решения на основе блокчей-нов образуют безопасный и естественно децентрализованный каркас для обработки транзакций. Основным преимуществом блокчейна по сравнению с другими моделями баз данных является реализация управления алгоритмически единым протоколом. В заключении даны рекомендации по использованию технологии для ведения единого реестра данных в условиях синхронных технологий обработки и управления.

Ключевые слова: блокчейн,задачи, области применения, консенсус, синхронные технологии обработки данных.

Abstract. This article is concerned with system analysis of a blockchain technology and its applicability in the modern environment. The main attention is paid to problems which face the distributed blockchain technology. Technology application areas are shown in this article. Mathematical models and algorithms for implementation of components blockchain are considered. System analysis of contradictions of blockchain technology is carried out, with a brief analysis of the internal logic (an encoding and a consensus). This work shows perspectives of development of blockchain services on the basis of the ".smart contract" concept which allows making transactions between participants in an automatic mode that makes it possible to create decentralized, independent organizational units. These units are guided by own laws and work almost independently, implementing decentralized applications. The decentralized applications are more flexible, more transparent and safer than the modern software created using traditional models. It is shown that using properties of peer-to-peer (P2P) networks with equality of all participants, blockchain technologies allow implementing the transaction directly with any participant of this network. It creates a processing kernel of the "decentralized independent organizations" which should be considered as the organization of a new type, similar to a digital company. Blockchain-based decisions form safe and naturally decentralized frame for transaction processing. The primary benefit of the blockchain, in comparison with other models of databases, is the implementation of control using the algorithmically uniform protocol. In conclusion, the recommendations for using the technology to maintain the unified data register in the conditions of the synchronous technologies of data handling and control are made.

Keywords: blockchain, problems, application areas, consensus, synchronous technologies of data handling.

Введение

В настоящее время вопросы надежности систем приобретают все большее значение, это формирует новые требованиям к технологиям обработки и хранения данных. Остановимся подробнее на анализе технологии блокчейн (blockchain или block chain - цепочка блоков транзакций) - выстроенной по определённым правилам цепочки из формируемых блоков транзакций, ориентированной на обеспечение взаимодействия большого количества пользователей между собой без использования «доверенных посредников» [1].

За надежность хранения информации блок-чейну приходится расплачиваться быстродействием. Например, в системе биткойн [2] время, необходимое для добавления одного блока, составляет около 10 минут, это связано с децентрализацией системы: необходимо чтобы информация о новой транзакции распространилась примерно на 80 % сети. Наряду со скоростью также стоит вопрос хранения информации: так как каждый пользователь хранит 80 Гбайт и пользователей около 16,1 миллиона (по данным 2016 г.), то объем задействованных хранилищ суммарно равен 1,3 экса-байт! Из этого можно сделать вывод о проблемах масштабируемости блокчейн технологий.

Блокчейн берет свое начало из пиринговых сетей, для которых впоследствии Брэн Коэн добавил распределенные хэш-таблицы и таким образом реализовал BitTorrent. Биткойн используя достижения BitTorrent и решив проблему децентра-

лизованного консенсуса, создал первый блокчейн. Впервые термин появился как название распределённой базы данных, реализованной в криптова-люте «биткойн». Следующим этапом стоит считать Ethereum, который, добавив умные контракты в систему блокчейн, сделал платформу для разработки децентрализованных приложений. Также стоит отметить Hyperledger, реализовавший модульную структуру, которая упрощает интеграцию с существующими системами [3]. В основе протоколов более высокого уровня лежит понятие «умный контракт» - электронной алгоритм, описывающий набор условий, необходимых для выполнения транзакции, который хранится в узлах сети. Под транзакцией понимаются действия участников системы, связанные с взаимодействием с данными. При совершении транзакции ее следует зафиксировать в блокчейне, для этого транзакции помещаются в блоки. Но для добавления нового блока в блокчейн необходимо разрешение от других участников сети. Алгоритм получения этого разрешения получил название «консенсус».

Технологии блокчейн являются перспективными для реализации корпоративных информационных систем, так как на сегодняшний день преобладают изолированные внутренние бизнес-процессы в бэк-офисе, которые чрезвычайно сложны, запутанны и не прозрачны. Можно констатировать, что технологии блокчейн востребованы в современном мире из-за множественных взаимодействий по обмену и хранению данных

Информатика, вычислительная техника и управление

Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 55, no.3

m

[4-6]. Основная проблема состоит в том, что у каждого рынка, у каждой организации есть свой регистр данных (ledger).

Можно выделить следующие проблемы при использовании множественных регистров:

- каждая сторона вынуждена хранить свой регистр данных;

- несоответствие и ошибки данных и, как следствие, не менее сложные операции сверок;

- отсутствие стандартизации;

Технологии блокчейн предусматривают:

- один общий доверенный регистр;

- центральный контрагент;

- устранение недоверия контрагентов.

Устранение недоверия происходит благодаря невозможности изменения или удаления уже добавленных данных и распределенному алгоритму для добавления новой информации. Помимо этого, происходит уменьшение издержек, как временных, так и денежных.

Из-за того, что блокчейн делает бизнес-процессы прозрачными и защищает информацию надежнее, чем любая технология, которая использовалась до этого, блокчейн находит себе массу применений:

- цифровая корпоративная система [7];

- цифровой нотариус [8];

- торговая площадка без посредников -OpenBazaar [7];

- системы межбанковских платежей - Ripple [8];

- электронное голосование - e-voting НРД [9].

На основании вышеизложенного можно

предположить, что основное внимание в дальнейшем будет сконцентрировано:

- на пилотных и не только проектах с использованием блокчейна - FireChat, PopcornTime, Lighthouse, Gems, CanadaCoin [7, 10];

- исследованиях децентрализованных алгоритмов консенсуса [7];

- развитии различных прикладных платформ: Bitcoin, Ethereum, Eris, Ripple, Dogecoin, Hyperledger и др.;

- дальнейшей унификации и стандартизация блокчейна;

- развитии эффективных механизмов конвертации физических вещей в цифровой мир.

В рамках данной работы предпринята попытка систематизации базовых положений технологии блокчейн, что позволит сформулировать конкретные практические рекомендации по внедрению и ведению единого реестра данных в условиях синхронных технологий информационного сопровождения процессов жизненного цикла изделий.

Системный анализ технологии блокчейн

Блокчейн, как любая «молодая» технология характеризуется рядом задач, которые необходимо решить для полномасштабного внедрения.

Рассмотрим проблему децентрализованного хранения данных (рис. 1). Если в каждом узле сети хранить полный регистр данных, то будет возможно восстановить сеть вплоть до момента уничтожения последнего узла сети, но расплата за это столь же велика - в процессе работы сеть постоянно растет, что в будущем приведет к неконтролируемым объемам данных. Плюс для вхождения в сеть нового участника ему придется синхронизировать (выкачать) огромное количество данных [11].

Как вариант, для решения данной проблемы можно предложить использовать стандартную БД, в которой хранятся реальные данные в зашифрованном виде, а в блокчейн заносится лишь их хэш и старые блоки подвергаются архивации. Хотя это в большей степени отсрочка, нежели решение проблемы. Может показаться, что для решения этих задач возможно использовать методы из таких технологий, как «Big Data» [12]. Она также ориентирована на работу с большими объемами хранения и обработки данных, уже отработаны различные архитектуры - Map Reduce, Shared Memory, Shared Nothing, Shared Disk и другие. Основным препятствием перед интеграцией инструментов Big Data в блокчейн является тип системы: блокчейн является децентрализованной, распределенной системой - это значит, что вычисления распределяются между несколькими узлами и отсутствуют узлы, управляющие работой других узлов сети. Но возможна интеграция и в другую сторону: ведь технически блокчейн является простой базой данных с ужасной масштабируемостью и отсутствием языков запросов, но децентрали-зованность, неизменяемость, прозрачность и возможность универсального обмена данными компенсируют с лихвой ее недостатки. И в настоящее время ведутся разработки BigchainDB и IPDB, которые могут стать базами данных планетарного масштаба с децентрализованным управлением.

Еще одной немаловажной задачей является обеспечение доверия к системе, т. е. система должна быть одновременно и анонимной, и прозрачной для ее участников (рис. 2).

Пользователи хотят видеть движение данных в сети и чтобы другие пользователи не знали, чем занимаются они. Для этого было решено применить алгоритмы асимметричного шифрования [9] - таким образом, у каждого пользователя имеется пара ключей: приватный и публичный (рис. 3).

Приватный ключ используется для подписи блоков, отправляемых пользователем. Адрес пользователя в сети отображается при помощи публичного ключа.

ИРКУТСКИМ государственный университет путей сообщения

Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, № 3 (55), 2017

Рис. 1. Карта противоречий для децентрализованного хранения данных

Закрытость данных

Рис. 2. Карта противоречий для доверия к системе

Рис. 3. Взаимосвязь пользовательских данных

Информатика, вычислительная техника и управление

Modern technologies. System analysis. Modeling, 2C17, Vol 55, no.3

m

Финансовые приложения Корпорации Правительство Межотраслевые

Междунар одные платежи СМИ Управление записями Интернет вещей

Дене:.кные рынки Здравоохранение Голосование Голосование акционеров

Торговое фянансированне Недвижимость Налоги Управление записями

Соблюдение регулятивных норм н аудит Управление цепочками поставок Управление учётными данными Кнб ер ó е з опасно сть

Про I нво д е ист вне отмыванию денег Энергетика Управление и некоммерческая прозрачность Хранение данных

Страхованне Законодательство, нормативный надзор Финансовый менеджмент и бухгалтерский учет

Одноранговые транзакции Big Data

Рис. 4. Классификация областей применения технологии блокчейн

Анализ и классификация областей применения

Основные области применения для технологии блокчейн представлены на рис. 4.

Например, случай управления учетными данными реализован в проекте Игоря Баринова -Block notary [13]. Данное приложение позволяет пользователю идентифицироваться перед регулятором посредством фото или видео. Этот файл добавляется в блокчейн, где его уже нельзя изменить или перезаписать.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Можно рассмотреть реализацию торговых площадок на основе блокчейна на примере Open-Bazaar. В OpenBazaar нет центрального сервера, отвечающего за все. OpenBazaar представляет собой пиринговый клиент, доступ к которому не может ограничить ни одно правительство. Для работы OpenBazaar не требуется одобрение со стороны закона, это отражает эволюцию неограниченного глобального рынка. Как выразились его создатели, «это eBay и BitTorrent в одном флаконе» [7]. OpenBazaar позволяет взаимодействовать продавцам и покупателям для покупки и продажи товаров без третьей стороны, а соответственно и комиссии.

Среди систем межбанковских платежей можно отметить систему на основе протокола Ripple. В рамках пилотной программы была задействована облачная платежная платформа RC Cloud, при помощи которой можно проводить внутренние и международные денежные переводы практически моментально и по более низкой стоимости, чем у традиционных решений [8].

Среди социальных медиа можно привести пример проекта по электронному голосованию - e-

voting, дата релиза которой намечена на 2017 год [9]. Основная задача - защита голоса избирателя / акционера. Блокчейн обеспечивает все требования как платформа голосования:

- отказоустойчивость;

- каждый голос может быть однозначно прослежен до его источника;

- нельзя ограничить доступ к системе;

- анонимность избирателя;

- возможность проверки результатов для каждого.

Анализ логической модели

«достоверности» технологии блокчейн

Одной из главной проблем блокчейн является достоверность данных, это определяет необходимость применения эффективных алгоритмов шифрования. Они должны гарантировать достаточную криптографическую стойкость для информации в сети, а также позволять реализовать цифровую подпись [14].

Рассмотрим алгоритм работы ассиметрично-го шифрования RSA [15].

Сначала выбираются два простых числа p и q. Далее находятся модуль для открытого и закрытого ключа ( 1) и функция Эйлера от модуля (2):

п = q * р (1)

<р(п) = <p(;pq) =(р- l)(tj - 1) (2)

После этого выбирается целое число е (открытая экспонента) от 1 до <р(?i), взаимно простое с <р (и). Обычно в качестве е берут простые числа, содержащие небольшое количество единичных бит в двоичной записи, но не слишком малые, для быстрого возведения в степень.

Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, № 3 (55), 2017

Далее находится число d, отвечающее формуле (3):

d * emod <р(п) = 1 (3)

Таким образом формируется приватный ключ {d, n} и публичный ключ {e, n}, при помощи которых производится шифрование (4) и дешифрование (5) данных.

с = тв modn (4)

?

m — cd mod n — с — meû modn — с — m mod n — m (5) где m <n,c - шифрованные данные, m - нешифрованные данные, mod <p{n) - круг значений (чем больше, тем лучше).

При попытке же взломать (подобрать) закрытый ключ придется перебрать 2Л комбинаций, где N - длина ключа. Например, при длине ключа в 256 бит и скорости подбора паролей 1024 в секунду потребуется 1,23е + 67 лет, что очень и очень много, да и информация к тому времени будет уже не актуальна.

Также используются более прогрессивные алгоритмы, такие как Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA), которые работают схожим образом, но имеют свои тонкости.

Не менее важен вопрос специальных алгоритмов конкурентного доступа и разрешения коллизий в сети.

Ниже рассмотрены некоторые из них:

- PBFT - запрос на добавление блока рассылается всем участникам, и все производят вычисления хэша следующего блока, после чего рассылают свое решение остальным участникам, в итоге каждый участник получает массив ответов и принимает ответ с общим числом более 50 % за достоверный, недостаток - время выполнения тран-

закции увеличивается в зависимости от размера сети;

- PoW - узлы сети (майнеры) решают задачу по вычислению хэша следующего блока с определенным условием, и кто быстрее посчитает хэш, того блок и будет следующим. Минусы - энергоемкость из-за сложности вычислений и присутствие некоторой централизации - майнеров;

- PoS - альтернатива PoW, не требует больших вычислительных мощностей: участники сети имеют внутрисистемную валюту, и кто богаче, тот имеет приоритет для формирования блока, недостатки - отсутствие случайности;

- Proof of какого- либо ограниченного ресурса (Burn, Space, Bandwidth) - являются разновидностями PoW и PoS.

Концепция внедрения технологий блокчейн в системах удаленной идентификации личности

Удаленная идентификация личности - перспективное направление для организаций, осуществляющих работу с физическими лицами, для обеспечения выполнения ФЗ № 115. Структура такой системы представлена на рис. 5.

Основные участники системы представлены в табл. 1.

Определившись с ролями, можно приступить к выбору блокчейн-платформы для реализации системы. Основные требования к платформе:

- закрытость сети блокчейн;

- поддержка умных контрактов;

- возможность аудита;

- возможность замены алгоритмов шифрования.

Рис. 5. Архитектура системы удаленной идентификации личности

анш Информатика, вычислительная техника и управление П

со ОО Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 55, no.3 L

ш

Т а б л и ц а 1

Основные участники системы

Роль Описание

Потребитель Человек, который хочет занести свои личные данные в систему

Организация Осуществляет добавление и работу с данными потребителей

Регулятор Проверяет соблюдение процедур идентификации

Государственные органы Опциональный участник сети, хранит свою БД с личными данными пользователей и выполняет валидацию данных в основной системе на основании своей БД

— Узел сети ]—

Лег эмуляции транзакции

Узел подтверждения

транзакции

Реестр

умный догов с р

Событие

3 Пер »Дача

поданной транзакции

i Рассыпка

нового блока «-

СлужСа

УЛООЯДОЧ:1Е,1Н11Я запросов

Добавляет транзакцию в блох coin аса о алгоритму консенсуса

Рис. 6. Архитектур

Этим требованиям отвечает open-source платформа Hyperledger Fabric (рис. 6) [16]. Она реализует закрытую сеть без криптовалюты, поддерживает использование умных контрактов и ролей для участников, имеет широкий SDK, а также модульную структуру, позволяющую заменить каждый модуль системы, таким образом позволяя повторно использовать ранее сделанные наработки компании.

Обобщенный алгоритм работы системы может быть представлен в следующей последовательности:

1. Пользователь приходит в одну из организаций, входящую в консорциум сети блокчейн, и проходит процедуру аутентификации.

2. Далее его данные заносятся в базу, а пользователь получает электронный ключ от своей записи.

3. Пользователь авторизуется в сети и формирует запрос на обработку данных, регулятор требует идентификационные данные, которые пользователь уже оставил в сети.

4. Пользователь вводит свой электронный ключ и отмечает атрибуты своей записи, которые необходимо предоставить регулятору.

Таким образом возможно проведение удаленной идентификации посредством электронного ключа.

Hyperledger Fabric

Реализовав закрытую сеть, где будут находиться группа разработчиков, менеджер проекта, подрядчик и др., технология блокчейн обеспечивает при выполнении работы регистрацию транзакции только в юридически определенные моменты. Перед этим действия должны быть одобрены менеджером проекта и другими разработчиками, только после чего будет инициализирована следующая транзакция. Таким образом, заинтересованные стороны получают четкий и равномерно распределенный стимул регистрировать эти факты по цепочке: либо вы не получите те ресурсы, который заказали.

Заключение

Переход от экстенсивного роста к интенсивному обуславливает сокращениею числа свободных ниш и, как следствие, кооперации многих ранее не работавших сообща людей и организаций. У каждого своя БД, своя инфраструктура данных, что порождает неточности и недостоверность информации. В мире, где цена ошибки выше, чем цена системы, требуется технология, умеющая управлять издержками, снижать издержки, обеспечивать эффективность обмена данными и минимизировать ошибки, что во многом позволяет делать технология блокчейн.

Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, № 3 (55), 2017

В работе представлен анализ технологии блокчейн и особенностей ее применения, рассмотрена внутренняя логика (шифрование, консенсус) и приведен пример использования технологии для ведения единого реестра данных в условиях синхронных технологий на примере удаленной идентификации пользователя.

Перспективы внедрения блокчейн-технологии обширны. Она находит использование не только при реализации традиционных распределенных финансово-экономических систем, но и в рамках корпоративных систем информационного сопровождения жизненного цикла изделий при внедрении синхронных технологий проектирования в качестве распределенной учетной книги записей [17-19]. Это позволяет обеспечить синхронизацию проектных действий распределенной команды разработчиков и производства.

Значительные перспективы открывает технология блокчейн при реализации сервисов типа «одного окна», в настоящее время ведутся активные проработки применения данных технологий при реализации распределенной информационной системы для здравоохранения в г. Москве.

Крупные корпорации также не оставляют без внимания данные технологии. Как было отмечено руководством РЖД: «Внедрение цифровых форматов в операционную деятельность РЖД яв-

ляется одним из важнейших приоритетов программы инновационного развития перевозчика с 2016 по 2020 годы на пути к созданию «умной» железной дороги». В рамках проекта «Цифровая железная дорога» приоритетное внимание будет уделено вопросам автоматического управления, внедрению перспективных систем идентификации пассажиропотока и т. п.

Все большее распространение находит технология блокчейн и при решении задач логистики: так, IBM совместно с крупнейшим в мире перевозчиком Maersk разрабатывает информационную логистическую платформу, основанную на технологии блокчейн [20]. Реализуемая блокчейн-платформа, разрабатываемая IBM и Maersk, будет доступна для любых компаний, работающих в судоходной и логистической отраслях. Система поможет управлять и отслеживать документацию, касающуюся миллионов контейнеров по всему миру. С учетом масштаба, технология должна сэкономить участникам рынка миллиарды долларов.

Это только отдельные примеры внедрения данных технологий в решение задач обработки данных и управления. Следует ожидать в ближайшее время их бурное развитие применительно к системам госуслуг, социальным медиа, в ставшего уже традиционными финансовом и корпоративном секторе.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Melanie Swan. Blockchain: Blueprint for a New Economy. O'Reilly Media, Inc., 2015. 152 p.

2. Satoshi Nakamoto. Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System. 2008. 74 р.

3. Andreas M. Antonopoulos. The Blockchain // Mastering Bitcoin. O'Reilly Media, Inc., 2014.

4. Pedro Franco. The Blockchain // Understanding Bitcoin: Cryptography, Engineering and Economics. John Wiley & Sons, 2014. 288 p.

5. Satoshi Nakamoto. Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System. 2008. 9 р.

6. Олег Мазонка, Влад Попов. Хэш Цепочки Технологии Hasq. Австралия. Hasq Technology Pty Ltd, 2014. URL: http://jrxv.net/x/16/Hasq_Hash_Chains_RU.pdf. (Дата обращения 05.05.2017).

7. Siraj Raval Decentralized Applications: Harnessing Bitcoin's Blockchain Technology. O'Reilly Media, 2016. Рр. 34-123.

8. Japan bank consortium plan to use blockchain technology from Google-backed Ripple to make payments // CNBC : site. URL: http://www.cnbc.com/2017/03/01/japanese-banks-plan-to-adopt-blockchain-for-payments.html. (Дата обращения 02.03.2017).

9. Проект электронного голосования e-proxy voting получил премию «Время инноваций». URL: https://www.nsd.ru/ru/press/pressrel/index.php? id36=633273. (Дата обращения 19.12.2016).

10. Project Jasper: Lessons From Bank of Canada's First Blockchain Project // Coindesk : site. URL: http://www.coindesk.com/project-jasper-lessons-bank-of-canada-blockchain-project/. (Дата обращения 10.02.2017).

11. Власов А.И. Концепция визуального анализа сложных систем в условиях синхронных технологий проектирования // Датчики и системы. 2016. № 8-9 (206). С. 19-25.

12. Власов А.И., Новиков П.В., Ривкин А.М. Особенности планирования воздушного движения с использованием синоптических карт, построенных с применением технологий BIG DATA // Вестник Моск. гос. техн. ун-та им. Н.Э. Баумана. Сер.: Приборостроение. 2015. № 6 (105). С. 46-62.

13. Соколова А. Шесть крутых русских в мире блокчейна. URL: https://rb.ru/list/russian-blockchain/ (Дата обращения 16.04.2016).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

14. Сельвесюк Н.И., Островский А.С., Гладких А.А., Аристов Р.С. Объектно-ориентированное проектирование нейронной сети для автоматизации определения архитектуры вычислительной системы в задачах обеспечения информационной безопасности // Науч. вестн. Новосиб. гос. техн. ун-та. 2016. № 1 (62). С. 133-145.

15. Rivest R., Shamir A., Adleman L. A method for obtaining digital signatures and public-key cryptosystems // Commun. ACM New York City: ACM, 1978. 7 c.

16. Welcome to Hyperledger Fabric. URL: https://hyperledger-fabric.readthedocs.io/en/latest/. (Дата обращения 31.05.2017).

17. Власов А.И., Михненко А.Е. Информационно-управляющие системы для производителей электроники // Производство электроники. 2006. № 3. С. 15-21.

ш

оо

оо

Информатика, вычислительная техника и управление

18. Власов А.И., Михненко А.Е. Принципы построения и развертывания информационной системы предприятия электронной отрасли // Производство электроники. 2006. № 4. С. 5-12.

19. Власов А.И., Ганев Ю.М., Карпунин А.А. Картирование потока создания ценностей в концепции «Бережливого производства» // Информационные технологии в проектировании и производстве. 2016. № 2 (162). С. 23-27.

20. Maersk и IBM создадут первую в логистической отрасли блокчейн-платформу // ТАСС. Информационное агентство России : сайт. URL: http://tass.ru/transport/4076367. (Дата обращения 31.05.2017).

1. Swan M. Blockchain: Blueprint for a New Economy. O'Reilly Media, Inc., 2015, 152 p.

2. Nakamoto S. Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System. 2008, 74 p.

3. Antonopoulos A. M. The Blockchain. Mastering Bitcoin. O'Reilly Media, Inc., 2014.

4. Franco P. The Blockchain. Understanding Bitcoin: Cryptography, Engineering and Economics. John Wiley & Sons, 2014, 288 p.

5. Nakamoto S. Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System, 2008, 9 p.

6. Oleg Mazonka, Vlad Popov. Khesh Tsepochki Tekhnologii Hasq. Avstraliya. Hasq Technology Pty Ltd, 2014. URL: http://jrxv.net/x/16/Hasq_Hash_Chains_RU.pdf. (Accessed 05.05.2017).

7. Siraj Raval Decentralized Applications: Harnessing Bitcoin's Blockchain Technology. O'Reilly Media, 2016. pp. 34-123.

8. Japan bank consortium plan to use blockchain technology from Google-backed Ripple to make payments. CNBC: a site. URL: http://www.cnbc.com/2017/03/01/japanese-banks-plan-to-adopt-blockchain-for-payments.html. (Accessed 02.03.2017).

9. Proekt elektronnogo golosovaniya e-proxy voting poluchil premiyu «Vremya innovatsii» [The electronic voting project for e-proxy training received the "Innovation Time" award]. URL: https://www.nsd.ru/ru/press/pressrel/index.php? id36=633273. (Accessed 19.12.2016).

10. Project Jasper: Lessons From Bank of Canada's First Blockchain Project. Soindesk: a site. URL: http://www.coindesk.com/project-jasper-lessons-bank-of-canada-blockchain-project/ (Accessed 10.02.2017).

11. Vlasov A.I. Kontseptsiya vizual'nogo analiza slozhnykh sistem v usloviyakh sinkhronnykh tekhnologii proektirovaniya [The concept of visual analysis of complex systems in the conditions of synchronous design technologies]. Datchiki i sistemy [Sensors and systems], 2016, No. 8-9 (206), pp. 19-25.

12. Vlasov A.I., Novikov P.V., Rivkin A.M. Osobennosti planirovaniya vozdushnogo dvizheniya s ispol'zovaniem sinopticheskikh kart, postroennykh s primeneniem tekhnologii BIG DATA [Features of air traffic planning using synoptic charts built using BIG DATA technology]. Vestnik Mosk. gos. tekhn. un-ta im. N.E. Baumana. Ser.: Priborostroenie [Herald of BaumanMoscow State Technical University. Series: Instrument engineering], 2015, No. 6 (105), pp. 46-62.

13. Sokolova A. Shest' krutykh russkikh v mire blokcheina [Six cool Russians in the world of blockchain]. URL: https://rb.ru/list/russian-blockchain/. (Accessed 16.04.2016).

14. Sel'vesyuk N.I., Ostrovskii A.S., Gladkikh A.A., Aristov R.S. Ob"ektno-orientirovannoe proektirovanie neironnoi seti dlya avtomatizatsii opredeleniya arkhitektury vychislitel'noi sistemy v zadachakh obespecheniya informatsionnoi bezopasnosti [Object-oriented design of a neural network for automating the determination of the architecture of a computer system in the tasks of ensuring information security]. Nauchnyi vestnik Novosibirskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Science bulletin of Novosibirsk State Technical University], 2016, No. 1 (62), pp. 133-145.

15. Rivest R., Shamir A., Adleman L. A method for obtaining digital signatures and public-key cryptosystems. Commun. ACM. New York City: ACM, 1978, 7 p.

16. Welcome to Hyperledger Fabric. URL: https://hyperledger-fabric.readthedocs.io/en/latest/. (Accessed 31.05.2017).

17. Vlasov A.I., Mikhnenko A.E. Informatsionno-upravlyayushchie sistemy dlya proizvoditelei elektroniki [Information-control systems for electronics manufacturers]. Proizvodstvo elektroniki [Production of electronics], 2006, No. 3, pp. 15-21.

18. Vlasov A.I., Mikhnenko A.E. Printsipy postroeniya i razvertyvaniya informatsionnoi sistemy predpriyatiya elektronnoi otrasli [Principles of construction and deployment of the information system of an enterprise in the electronic industry]. Proizvodstvo elektroniki [Production of electronics], 2006, No. 4, pp. 5-12.

19. Vlasov A.I., Ganev Yu.M., Karpunin A.A. Kartirovanie potoka sozdaniya tsennostei v kontseptsii «Berezhlivogo proizvodstva» [Mapping the flow of value creation in the concept of "Lean Manufacturing"]. Informatsionnye tekhnologii vproektirovanii iproizvod-stve [Information Technologies in Design and Production], 2016, No. 2 (162), pp. 23-27.

20. Maersk i IBM sozdadut pervuyu v logisticheskoi otrasli blokchein-platformu [Maersk and IBM will create the first block chain-based platform in the logistics industry]. TASS. Informatsionnoe agentstvo Rossii: a site. URL: http://tass.ru/transport/4076367. (Accessed 31.05.2017).

REFERENCES

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.