Сравнительный анализ блокчейна и альтернативных технологий распределенного реестра

Цифровизация является одним из наиболее актуальных трендов развития общества сегодня. Она охватывает такие сферы как экономика, государственное управление, производство, наука, здравоохранение, бизнес, а также повседневная жизнь людей. Цифровизация подразумевает преобразование различной информации в цифровую форму, а также более эффективную работу с ней [1]. Она является частью Индустрии 4.0 [2], пришедшей на смену информатизации и компьютеризации. Технологии, применяемые в данных программах это большие данные, интернет вещей, виртуальная реальность, дополненная реальность, различные виды 3D печати, автономные роботы, квантовые вычисления, печатная электроника, а также распределенные реестры. Они и стали объектами данного исследования.

Наиболее известной технологией распределённого реестра можно назвать блокчейн. Интерес к данной технологии не пропадает уже который год. Следует отметить, что криптовалюта – это не единственная возможность применения данной технологии. Все больше специалистов меньше интересуются самими криптовалютами и больше заинтересованы в поиске возможностей и методов использования блокчейна как самостоятельной технологии. Одновременно с этим множество стран работают над разработкой законодательных проектов, связанных с цифровой экономикой и блокчейном, в частности. Однако, блокчейн не является единственной технологией распределенного реестра. Он не идеален. Это стало одной из причин, по которой разработчики не прекращают заниматься созданием технологий, позволяющих превзойти имеющиеся недостатки блокчейна.

Методика исследования. Целью данной работы является выявление преимуществ альтернативных технологий распределенного реестра, по сравнению с блокчейном.

Для этого были сформулированы следующие задачи:

• 1.    Выделить слабые места технологии блокчейн для предпринимателей;

• 2.    Провести анализ технологии распределенного реестра Tangle (выделить основные отличия от блокчейна);

• 3.    Составить таблицу с основными преимуществами, слабостями, возможностями и угрозами для данной технологии;

• 4.    Рассмотреть возможные сферы применения;

• 5.    Аналогичным образом проанализировать технологии Hashgraph и TraceChain;

• 6.    Составить и проанализировать сравнительную таблицу для блокчейна, Tangle, Hashgraph и TraceChain.

В ходе исследования применялись как общенаучные теоретические методы (обобщение, дедукция), так и экспериментальные, включающие в себя методы наблюдения, абстрагирования, сравнительный анализ. Также были применены такие специальные методы экономического анализа, как функциональный анализ.

Существует множество статей, где авторы анализируют и сравнивают различные виды блокчейнов [3], а также продуктов, созданных на них, как на платформах [4]. В данном же исследовании авторы задались вопросом, возможна ли реализация блокчейна, без самого протокола блокчей- на, то есть без его знаменитой цепочки блоков. Авторами были отобраны следующие технологии Tangle, Hashgraph, TraceChain, которые отличаются от блок-чейна своей структурой, а также другими характеристиками. При этом данные технологии, по словам разработчиков, по некоторым показателям превосходят блок-чейн, либо имеют подобный потенциал.

Блокчейн не только модная технология сегодня, но и достаточно специфичная. Предприниматель или менеджер организации должен сначала определить для чего ему нужна эта технология, какие функции она должна выполнять и оценить целесообразность ее использования. При трансфере блокчейна в действующую инфраструктуру предприятия специалист столкнется со следующими проблемами, свойственными различным видам блокчейна:

• –    Большие энергозатраты, которые увеличиваются за счет дополнительных процессов шифрования (для частных блок-чейнов);

• –    Сложность внедрения на предприятие, поскольку отсутствуют рабочие алгоритмы внедрения;

• –    Необходимость создания новых законодательных документов, регулирующих и защищающих деятельность участников блокчейна;

  – Снижение общей скорости блокчейна, в зависимости от количества узлов, и объема хранящейся, передаваемой информации (для консорциумных и общественных блокчейнов).

Тем не менее, современные реалии вынуждают организации постоянно находиться в движении. Они должны постоянно изменяться и улучшаться, чтобы не отстать от своих конкурентов, согласно теории Черной королевы. Следует понимать, что блокчейн — это не единственная технология распределенного реестра данных, доступная сегодня. Существуют аналоги, которые не уступают ей в ряде характеристик.

Tangle. Ее основателями считаются Дэвид Сэнстебё, Сергей Иванчегло, Доминик Шинер и Сергей Попов. Они видят будущее своего продукта в роли буфера безопасности для блокчейна, а также элемента экосистемы умных устройств, когда подобным устройствам потребуется способ обмена данными в реальном времени с наименьшей ценностью. Наиболее известным случаем применения данной технологии на момент исследования является криптовалюта IOTA [6].

Главным отличием Tangle от блокчейна является то, что данная технология не требует участия майнеров. Все транзакции, совершенные в сети, подтверждаются самими участниками сети. То есть каждый отправитель транзакции должен произве- сти обработку других. Отсутствие майнеров позволяет избежать «заторов» сети, связанных с их нехваткой. Также система Tangle, в отличие от блокчейна, использует алгоритм DAG (прямой ациклический график). Согласно этому графу каждая новая транзакция, чтобы получить подтверждение, должна подтвердить две предыдущие. Это позволяет избежать проблемы «двойного учета» [7].

Авторами была составлена таблица SWOT-анализа данной технологии (таблица 1).

Таблица 1. SWOT-анализ технологии Tangle Tangle SWOT analysis

S-Преимущества	W-Слабости
•    Отсутствие майнеров; •    Нет угрозы централизации сети; •    Отсутствие конкуренции между майнерами; •    Не требует дополнительного оборудования; •    Самообеспечение.	•    Слабая анонимность; •    Еще не прошла стадию масштабного тести рования; •    Недостаточный уровень целевых сфер при менения; •    Ограничен скоростью распространения ра диоволн [8].
O-Возможности	T-Угрозы
•    Чем больше используется, тем больше рас ширяется; •    Применение в IoT; •    Применение в сфере микроплатежей.	•    Недостаточное количество пользователей; •    Развитие конкурентов; •    Отсутствие развития целевых сфер приме нения.

Применение данной технологии можно считать эффективным для проведения микроплатежей. Она прекрасно подойдет для коммерции, когда пользователям нужна открытость и прозрачность, а не анонимность информации. Также ее можно использовать в качестве облака, которое будет связывать элементы концепции IoT [9].

Hashgraph [10-12]. Hashgraph – распределенный реестр с гарантированной асинхронной толерантностью к необъяснимым ошибкам. Запатентован в США доктором Лемоном С. Бейрдом. Первый коммерческий реестр данной технологии был создан компанией Swirlds Inc.

Главным отличием Hashgraph от блок-чейна является метод построения цепочки. В случае блокчейна это строго последовательная цепочка блоков, в которой исключены возможные разветвления, а сама система обрабатывает только один блок за раз. При этом, если блоки были созданы одновременно, то сообщество выбирает только один, отбрасывая второй. Из-за этого, порой могут возникнуть заторы при создании цепочки. Если блокчейн работает только с одним блоком, и замедляет скорость операции по вычислению, если поступает слишком много новых блоков, то Hashgraph работает с каждым блоком одновременно. Каждая созданная ветвь развивается параллельного другим, не блокируя работу других.

При этом Hashgraph использует алгоритм консенсуса Gossip about gossip. В отличие от PoW и PoS, наиболее часто встречающихся в блокчейне, он не нуждается ни в специальном оборудовании. Это позволяет ему использовать меньший объем данных о предыдущих транзакциях, что также способствует увеличению пропускной способности сети.

Авторами была составлена таблица SWOT-анализа данной технологии (таблица 2).

Таблица 2. SWOT-анализ технологии Hashgraph Hashgraph SWOT analysis

S-Преимущества	W-Слабости
•    Цепочка-дерево; •    Не требует дополнительного оборудования; •    Меньший объем данных о предыдущих транзакциях;	•    Слабая анонимность; •    Наличие интернета; •    Недоработанный код; •    Ограничена скоростью домашнего интерне та.
O-Возможности	T-Угрозы
•    Применение, в качестве платформы для соз дания приложений; •    Применение в качестве реестра;	•    Развитие конкурентов; •    Отсутствие развития целевых сфер приме нения.

Комания Swirlds, пропагандирующая данную технологию, считает, что хэшграф не заменит блокчейн, но они вполне смогут сосуществовать [14]. Они уже предлагают свою платформу для создания приложений на хэшграфе. Скорость работы позволит производить записи в реестре, практически в реальном времени. Таким образом данную технологию можно будет использовать во множестве государственных реестров (налогообложение, социальные фонды, страхование и т.п.). Некоторые решения, предлагаемые подобными проектами только потенциально возможны для блокчейне, а вот на хэшграфе могут стать реально исполнимыми.

TraceChain. Создатель TraceChain – российская команда разработчиков MetaHash [15]. Технология разрабатыва- лась и тестировалась в течение 5 лет в закрытом режим, а весной 2018 года, она стала открыта для тестирования.

Технология TraceChain отличается от классического блокчейн своей архитектурой. Она использует математические алгоритмы оптимального распространения сигнала. Все сигналы идут от внешнего радиуса к центру, синхронизируются внутри множества мощных ядер и расходятся обратно по сети [16]. Таким образом формируется не последовательная цепочка блоков, и не дерево, как в Hashgraph, а замкнутые кольца, находящиеся одно в другом.

Авторами была составлена таблица SWOT-анализа данной технологии (таблица 3).

Таблица 3. SWOT-анализ технологии TraceChain TraceChain SWOT analysis

S-Преимущества	W-Слабости
•    Цепочка в виде колец; •    Элементы AI для самообучения, определе ния роли узлов и оптимизации; •    5 типов консенсуса для подтверждения транзакции; •    Не требует дополнительного оборудования; •    Интуитивный интерфейс.	•    Слабая анонимность; •    Резервные и восстановительные данные на блокчейне.
O-Возможности	T-Угрозы
•    Можно арендовать за 40$ в месяц; •    Применение, для децентрализации, интегра ции приложений; •    Применение в качестве реестра;	•    Развитие конкурентов; •    Потеря резервных и восстановительных данных; •    Отсутствие развития целевых сфер приме нения.

Создатели технологии – российский стартап MetaHash, – уже заканчивают тестирование сети на серверах в Европе, Азии и Америке. Они обещают также интуитивный интерфейс приложения, который позволит пользоваться им всем желающим.

Команда MetaHash называет TraceChain Блокчейном 4.0 [17].

Как и блокчейн, ни одна из описанных технологий на данный момент не регулируется государством. Различные законопроекты, поправки только вносятся в законодательства разных стран. Так, Россий- ская Ассоциация Криптоэкономики и Блокчейна (РАКИБ) в 2018 году внесла свои предложения по корректировке законопроектов, подготовила пакет поправок в действующее законодательство, разработала единый глоссарий криптовалют и блокчейна, часть терминов которого вошла в глоссарий стран ЕАЭС [18].

Очевидно, что внесение поправок и проектов в законодательство РФ для таких проектов как Tangle, Hashgraph, TraceChain будет происходить благополучнее, после первого опыта с блокчей-ном. Появится больше случаев, в том числе и судебной практики, которую сейчас сложно назвать сформировавшейся. Этому также могут содействовать отличительные характеристики данных технологий. Так, технология Tangle, вероятно, будет признана быстрее остальных, из-за отсутствия майнеров в своей структуре. Положительным фактором можно также считать более низкий уровень анонимности, предоставляемый данными сетями.

Проблема правового регулирования и законодательства пока остается общей как для блокчейна, так и для его аналогов.

Авторами была составлена следующая сравнительная таблица блокчейна и технологий Tangle, Hashgraph и TraceChain (табл. 4).

Таблица 4. Сравнительная таблица Comparison table

	Блокчейн	Tangle	Hashgrapf	TraceChain
Пропускная способность	6 тр\с	1 000 тр\с	4 000 тр\с	50 000 тр\с
Ограничение скорости	Мощность  оборудова ния	Скорость распространения радиоволн	Скорость   ин тернета	-
Наличие майнеров	да	нет	да	да
Структура	цепочка	дерево	дерево	кольца
Необходимость доп. оборудования	да	нет	нет	нет
Стадия разработки	Внедрение и освоение	Масштабное  тестиро вание	Ранние стадии разработки	Бета-тестирование
Анонимность	Да (в соответствующей сети)	нет	нет	нет

Данные параметры сравнения были отобраны исходя из наиболее узких мест технологии блокчейн, а также скорости и удобства их возможного внедрения и применения. Пропускная способность позволяет понять, какой объем информации может быть обработан системой за определенный промежуток времени. Ограничение скорости – какие внешние факторы, могут сдерживать систему, не позволяя ей увеличить свою пропускную способность. Помимо использования иных графов, протоколов, участников главным отличием, обеспечивающим альтернативным технологиям их преимущество является их оригинальная структура. Наличие майнеров в системах распределенного реестра осложняет процесс разработки законодательных проектов, поскольку до сих пор не ясно, как можно контролировать их, порой, бесконтрольное потребление электроэнергии, какими налогами облагать и так далее [19].

Предпринимателей, как правило, интересует то, насколько эффективно и быстро можно внедрить новую технологию в свою деятельность, какие при этом потребуются затраты. Для этого, был введен параметр потребности в дополнительном оборудовании. Обучение персонала не является сравнительным параметром, так как подготовка и переподготовка соответствующих кадров будет обязательна для все организаций. От бизнеса часто требуется сохранение коммерческой тайны, а иногда наоборот прозрачность всех операций. Поэтому такой параметр, как анонимность, можно назвать уместным в данном сравнении технологий. Стадия разработки позволяет понять, как скоро технология появится на рынке и станет доступной обычным пользователям и предпринимателям.

Очевидно, что блокчейн на данный момент является самым завершенной технологией, находящейся на стадии внедрения и освоения. Несмотря на то, что другие технологии превосходят ее в скорости, все они находятся на стадиях разработки и полностью не подтвердили свои показатели на практике.

Если рассматривать частные виды блокчейна, то в отличие от своих конкурентов, он оставляет право анонимности для своих пользователей. Он также может быть дополнительно усилен несколькими протоколами шифрования, хоть это и повлияет на его скорость. Также в подобном виде блокчейна есть возможность регулировать работу майнеров, не допуская монополизации сети крупными игроками.

Разработчики технологий-аналогов разрабатывали их для определенных сфер применения, в основном связанных с финансовым сектором. Однако все эти функции могут выполняться одним блокчей-ном. Хоть и, не для каждой из них блок-чейн сегодняшнего дня является наиболее эффективным. Именно эту нишу и стремятся занять Tangle, Hashgraph и TraceChain. Из этого можно сделать вывод, что частный блокчейн станет скорее премиальной технологией, позволить которую смогут себе не все, а консорциумный или общественный, вполне сможет перейти на одну из технологий-аналогов.

Создатели блокчейнов также понимают недостатки блокчейна и работают над их устранением. Одной из основных считается проблема масштабируемости в следствие низкой пропускной способности, по сравнению с аналогами. Изменить структуру цепочки блоков представляется маловероятным. Поэтому разработчики создали приложение EOSIO [20], решающее проблему как вертикального, так и горизонтального масштабирования сети, на которой могут быть созданы приложения. Результат их работы – блок-цепь, способная масштабироваться до миллионов транзакций в секунду.

Выводы. В ходе исследования были выделены такие узкие места технологии блокчейн, как большие энергозатраты, сложность внедрения, отсутствие законодательства, снижение скорости. Проведен анализ и составлена SWOT-таблица анали- за технологий Tangle, Hashgraph, TraceChain. Описаны их возможные сферы применения, которые более узкие, чем у блокчейна. Сформирована сводная таблица сравнения описанных технологий по следующим параметрам: пропускная способность, ограничение скорости, наличие майнеров, структура, необходимость в дополнительном оборудовании, стадия разработки, анонимность.

После анализа сводной таблицы были сделаны выводы о том, что блокчейн самая завершенная технология распределенного реестра среди анализируемых. Альтернативные технологии превосходят его по некоторым параметрам, однако, в отличие от блокчейна они находятся на стадиях тестирования, а значит, что их показатели могут измениться.

Также стоит отметить, что и сам блок-чейн продолжает меняться и развиваться, дополняя свою структуру инструментами, направленными на расширение его узких мест (EOSIO).

Какая технологи окажется превзойдет остальные пока не ясно, но блокчейн является лидером, как самый распространенный и законченный. Поэтому все создаваемые технологии направлены на сосуществование с ним, а не замену.

В будущем, разработчики, работающие с распределенными реестрами данных, помимо сохранения безопасности своих сетей и наращивания их масштабируемости, должны не забывать о внедрении таких сервисов как KYC (know your client) и AML (anti money laundering). Подобные сервисы способствуют и более быстрому освоению, и использованию технологий пользователями и более охотному принятию технологий на законодательном уровне. Также более востребованными станут сервисы, способные работать совместно с другими технологиями распределенных реестров и приложениями.

Направление дальнейших исследований видится в исследовании и анализе взаимодействия технологий распределенных реестров с другими технологиями цифровизации (Big Data, IoT и т.п.).