Чотири реальних застосування блокчейна в цьому світі

Було б недостатньо сказати, що технологія блокчейна — одна з найбільш інноваційних у цьому столітті. Всякий раз, коли ми про неї думаємо, ми автоматично згадуємо кріптовалюти, в основному Биткоин. Однак BTC — не єдиний прояв блокчейна, швидше за одне з найперших і популярних. Все більше людей бачать децентралізації і прозорості, пов'язаних з блокчейном, потенціал змінити різні галузі. Давайте розглянемо чотири по-справжньому сильних застосування блокчейна, можливих в реальному світі.

Застосування блокчейна в реальному світі

Перш ніж перейти до галузей, в яких можуть бути застосування блокчейна, давайте спочатку познайомимося з самою технологією.

Що таке блокчейн?

Блокчейн — це ланцюг блоків, в якій кожен блок містить цінні дані, незалежні від центру спостереження. Він криптографічно безпечний і незмінний. Блокчейн використовує дві важливі структури даних: покажчики (pointer) і зв'язані списки).

Покажчики — це змінні в програмуванні, які зберігають адреси інших змінних. Зазвичай змінні в будь-якій мові програмування зберігають дані.

Наприклад, int a = 10 означає, що є змінна «а», яка зберігає цілочисельні значення. У цьому випадку цілочисельне значення дорівнює 10. Це нормальна змінна.

У послідовності блоків кожен блок містить дані, які пов'язують його з наступним блоком покажчиком. Змінна покажчика, в даному випадку, містить адреса наступного вузла і утворює з'єднання. Останній вузол містить нульовий покажчик.

Важливо відзначити, що покажчик усередині кожного блоку містить адресу наступного блоку. Що це означає для першого блоку в списку? Де знаходиться курсор першого блоку?

Перший блок називається «блоком генезису», а його вказівник знаходиться в самій системі. Виглядає він так:

Якщо вам цікаво, що таке hash pointer, це покажчик, який містить геш попереднього блоку. Про хешах ми ще поговоримо.

Блокчейн — це, по суті, зв'язаний список, який виглядає так:

Блокчейн це зв'язаний список, який містить дані і покажчики хеш попереднього блоку, створюють ланцюжок. Покажчик хеш схожий на вказівник, але крім змісту адреси попереднього блоку він містить також хеш даних попереднього блоку. Саме ця невелика деталь робить блокчейн таким надійним і перспективним.
Запам'ятайте цей момент, ми до нього ще повернемося.

Отже, два найцікавіших властивості блокчейна:

1. Децентралізація
2. Неподільність
Тепер Давайте розберемо, як блокчейн набуває кожне з цих властивостей.

#1. Децентралізація

Звичайна мережева структура — це «клієнт-сервер».

Це централізований сервер. Будь-хто, хто хоче підключитися до сервера, може надіслати запит для отримання необхідної інформації. Так, по більшій частині, працює Інтернет. Коли ви хочете щось від Google, ви відправляєте запит на сервер Google, який повертається з результатом. Це клієнт-серверна система. В чому проблема такої моделі?
Оскільки все залежить від сервера, критично важливо, щоб сервер функціонував постійно, щоб система працювала. Це вузьке горлечко. Припустимо, з якоїсь причини головний сервер перестане працювати. Це торкнеться всю мережу. Також є проблеми з безпекою. Оскільки централізована мережа, сервер обробляє багато конфіденційної інформації про клієнтів. Це означає, що будь-хто може зламати сервер і отримати ці фрагменти інформації. Крім того, залишається проблема цензури. Якщо сервер вирішить, що конкретний елемент (пісня, фільм, книга тощо) не підлягає поширенню в мережі, так і буде.

Таким чином, щоб протистояти всім цим проблемам, потрібна була інша архітектура мережі. Це мережа, яка розділяє всю свою робочу навантаження серед однаково привілейованих учасників (peers), тобто є одноранговою. Більше немає єдиного центрального сервера, всі вузли розподілені і децентралізовані. Це мережу peer-to-peer.

Навіщо людям використовувати peer-to-peer?

Одне з головних застосувань мережі p2p — це спільне використання файлів, відома багатьом по «торрентів». Завантаження великих файлів з сервера, як правило, повільна і піддається цензурі, як ми вже з'ясували. Але в p2p-системі центрального органу влади немає, і тому навіть якщо один з вузлів вийде з гонки, залишиться ще багато. Плюс, немає ніякої цензури і стандартів центральної системи.
Порівняємо:

#2. Неподільність

Незмінність в контексті блокчейна означає, що як тільки в блокчейн введена інформація, її вже не можна змінити. Причина такого захисту полягає в криптографічного хеш-функції.
Простими словами, хешування означає, що ми беремо вхідні рядок будь-якої довжини і робимо з неї вихід фіксованої довжини. У контексті криптовалют начебто Биткоина, за вхідні дані беруться транзакції, які проводяться через алгоритм хешування (Биткоин використовує SHA-256), який дає вихід фіксованої довжини.
Давайте розглянемо, як працює процес хешування. Візьмемо алгоритм SHA-256 (Secure Hashing Algorithm 256).

У випадку з SHA-256 незалежно від того, наскільки великий або малий у вас enter, вихід завжди буде мати фіксовану довжину в 256 біт. Це важливо, коли даних і транзакцій величезна кількість. Замість того, щоб запам'ятовувати всі вхідні дані, досить запам'ятати хеш і відстежувати його.
Криптографічна хеш-функція являє собою спеціальний клас хеш-функцій, який ідеально підходить для криптографії за своїмвластивостями. Щоб криптографічна хеш-функція була безпечною, у неї повинні бути певні властивості. Але сьогодні ми обговоримо лише одну з них: ефект лавини.
Що це означає?
Навіть якщо ви робите невелика зміна ввідних даних, на хеше зміни будуть величезними. Навіть якщо змінити першу букву введення, вихідний хеш зміниться зовсім.

А що таке хеш-покажчик? Хеш-покажчик, як ми з'ясували, аналогічний вказівником, тільки містить геш даних попереднього блоку ж адресою.
Уявіть на секунду, що хакер атакує блок 3 і намагається змінити дані. З-за властивостей хеш-функції, будь-яка зміна даних змінить хеш. Значить будь-які легкі зміни в блоці 3 призведуть до того, що хеш блоку 2 зміниться, і так далі. Ланцюг зміниться, а це неприпустимо. Отже, підробити інформацію в блокчейне не можна.
Тепер, коли ми розібралися з тим, що таке блокчейн, давайте розглянемо її застосування в різних галузях.

#1. Застосування блокчейна в харчовій промисловості

Їжа — не перше, що приходить на розум, коли ви замислюєтеся про застосування блокчейна, не так. Але багато великі мережі на кшталт Walmart об'єднуються з IBM для включення блокчейна у свою систему управління їжею.
Навіщо?
Один з найбільш фундаментальних питань, яке ми ставимо, поглинаючи будь їстівний продукт, звучить так: «Звідки взялася моя їжа?».
Все більше людей починають цікавитися джерелом своєї їжі і це створює багато проблем не тільки для споживачів, але і для постачальників.
У жовтні 2006 року кілька штатів США постраждали від великої спалаху кишкової палички. Винуватець? Шпинат.
Постраждало близько 199 осіб, з них 22 дитини у віці до п'яти років. 31 з цих 199 отримали ниркову недостатність — гемолитически-уремічний синдром. Троє загинули.
Внаслідок цього вся харчова промисловість занурилася в хаос. Люди відчайдушно намагалися відстежити джерело зараженого шпинату. Шпинат на ринку відразу ж прибрали. FDA знадобилося в цілому 2 тижні, щоб знайти джерело зараження, і протягом цього часу шпинату на ринку не було взагалі.
Що ж стало джерелом? Всього одна ферма. Одна партія.

Всього одна партія шпинату паралізувала всю галузь на два тижні. Два тижні фермери залишалися без засобів до продовження роботи.
Всього цього можна було б уникнути, якби був спосіб відстежити шпинат краще.
Виникає інше питання: «чи Повинні ми краще відстежувати їжу?».
Невже це краще, що ми можемо зробити з нашою їжею?
Відстежувати пересування їжі або ж бачити всі дані про неї цілком щомиті?
Як ми вже бачили раніше, відстеження їжі — дуже повільний процес. Зазвичай він займає багато часу, протягом якого цілі галузі і засоби до існування можуть стопоритися. Який найкращий спосіб впоратися з цим?
Що, якщо б могли зробити прозорим кожен етап існування їжі (від дозрівання на фермі до моменту потрапляння на прилавок)?
Що станеться, якщо використовувати блокчейн для збереження всіх записів про їжу? Не забувайте, що блокчейн — це відкрита книга, і всі дані в ній відкриті для всіх, і немає жодного центрального органу, який міг би втрутитися або ж ніс би відповідальність. Це значно скорочує час, який може бути витрачено даремно на підтримання порядку. Наявність даних у блокчейне знизить час очікування при отриманні даних з тижнів до декількох секунд.
Walmart вже провів два тесту з IBM, один з китайської свининою, а інший з мексиканським манго. Walmart і IBM використовували Hyperledger Fabric, блокчейн, який спочатку був розроблений IBM, а тепер перебуває у віданні групи Hyperledger в Linux Foundation. Френк Яньнас, віце-президент з безпеки харчових продуктів в Walmart, так розповів про підсумки випробувань:

«Ми були так надихнули, що дуже швидко почали звертатися до інших постачальників і роздрібним торговцям».

Оскільки блокчейн стає все більш інтегрованим у харчову промисловість, він зробить весь процес більш прозорим і безпечним. Переваги прозорого харчового ланцюжка досить численні, наприклад:

• Істотно підвищується безпека їжі.
• Вся їжа буде свіжою, оскільки ніхто не ризикне відправити «несвіжу» їжу у відкриту для всіх систему.
• Буде менше харчових відходів, оскільки кожен шматочок їжі буде врахований.
• Маніпуляцій з їжею не буде, оскільки система відкрита для всіх.
• Інша перевага відкритої системи в тому, що вона накладає відповідальність на виробників їжі, оскільки вони знають, що їм не вдасться провернути брудні справи.

#2. Застосування блокчейна в кібербезпеки

7 вересня 2017 року Equifax, одне з найбільших у світі агентств з кредитування споживачів потрясло весь світ, коли з'ясувалося, що воно зіткнулося з серйозним порушенням кібербезпеки. Зловмисники отримували несанкціонований доступ до даних з середини травня до кінця липня 2017 року. Дані порядку 145,5 мільйона людей були скомпрометовані, включаючи:

• Імена
• Номери соціального страхування
• Дати народження
• Адреси
• Номери водійських ліцензій

Але це, звичайно, не перший раз, коли добре відома компанія потрапляє в халепу щодо кібербезпеки. У 2016 році пошукової гігант Yahoo! зіткнувся з великою атакою і близько мільярда акаунтів компанії було скомпрометовано. Хакери отримали доступ до наступних даних:

• Імена
• Паролі
• Телефонні номери
• Відповіді на секретні питання

На жаль, це не перший випадок злому Yahoo,оскільки в Інтернеті повно гайдів на тему «як зламати Yahoo». Yahoo — це такий зарубіжний Mail.ru. Уявіть, наскільки сумно у компанії із збереженням безпеки даних, якщо в Інтернеті викладають гайди, як їх дістати.
Провівши власне дослідження, компанія Verizon виявила певні тенденції. Виявляється, 65% зломів даних здійснюється через слабких, дефолтних або вкрадених паролів. Це значна кількість, незважаючи на те, що воно менше минулорічного (95%). Згідно з дослідженнями, основною причиною злому стає недбалість самих людей.
Час від часу люди піддаються фішинговим атак і продовжують «ділитися» конфіденційними даними, такими як імена користувачів, паролі і дані кредитної картки. 23% людей продовжують відкривати фішингові листи, а половина з них навіть відкривають вкладення, які приходять разом з ними.
Якщо ви хочете дізнатися справжню глибину цієї проблеми, подумайте ось про що: кіберзлочини обходяться глобальній економіці в 400 мільярдів доларів на рік.
А тепер питання: як блокчейн міг би перешкодити проведенню таких атак?
Є три важливі особливості, які дозволяють блокчейну протистояти атакам на кібербезпеку.

Особливість #1: довірча система

Система блокчейна працює без поняття «людського довіри». Система незалежна від людської етики.

Особливість #2: непідробність

Блокчейн дозволяє зберігати дані і захищає їх за допомогою різних криптографічних властивостей, начебто цифрових підписів і хешування. Одна з кращих особливостей цього в тому, що як тільки дані потрапляють в блок, що їх вже не можна змінити чи підробити.

Особливість #3: децентралізація і консенсус

Блокчейн — це децентралізована розподілена система. Як же вона працює, якщо у неї немає центрального органу влади? Блокчейн складається з безлічі вузлів. Для прийняття будь-якого рішення більшість вузлів повинні прийти до консенсусу і прийняти рішення. Тобто, замість центральної владної фігури, ми маємо демократичну систему.
Три цих властивості чудово ув'язуються з кібербезпеки.
Ось декілька реальних прикладів блокчейн-компаній, які намагаються увійти в область кібербезпеки.
Приклад #1: Guardtime і пом'якшення кібератаки в реальному часі
Guardtime — це стартап з Естонії, що займається безпекою даних і створений естонським криптографом Ато Булдасом. Вони недавно почали поміщати свої чутливі дані в блокчейн для більшої безпеки. Більшість компаній кібербезпеки використовують PKI (Public Key Infrastructure), яка використовує асиметричну криптографію і кеш публічних ключів. Проблема тільки в тому, що ці ключі підтримуються централізованим органим (сертифікованим представником). А оскільки система централізована, вона вразлива до атак.
Guardtime створює на блокчейне KSI (Keyless Signature Infrastructure) на заміну системі PKI. Компанія стала найбільшою в світі блокчейн-компанією з доходів, чисельності персоналу і фактичне розгортання клієнтів. У 2016 році всі медичні записи Естонії оброблялися з використанням систем Guardtime.
Приклад #2: REMME і захист даних
Як захищаються конфіденційні дані?
Коли-то на сторожі скарбів стояли величезні воїни, готові вбити кожного, хто спробує увійти в сховище. Але в такій системі, очевидно, багато мінусів.
Не дуже зручно долати довгий шлях у сховищі кожен раз, коли вам потрібен доступ до інформації.
Також доводиться покладатися на те, що люди будуть чесними. Погодьтеся, не краща модель безпеки.
Потім ми перейшли до логінів і паролів.
Але і це не кращий варіант, тому що всі вони зберігаються на центральному сервері і можуть бути вкрадені в будь-який час.
Тому REMME прийшла ідея зробити паролі долею минулого. У кожного пристрою буде свій SSL-сертифікат, дані якого будуть зберігатися на блокчейне. Оскільки блокчейн не можна підробити, дані, які в ньому зберігаються, будуть незмінними. Це означає, що всі пристрої і конфіденційні дані безпечні.
Мінуси застосування блокчейна в кібербезпеки
За даними Девіда Тріта, провідного практика блокчейна в Accenture, хоча блокчейн — це прекрасна технологія, вона не призначена для роботи з масивними об'ємами даних. Оскільки компанії на зразок Equifax обробляють величезні обсяги даних, блокчейн може бути не кращим рішенням для них. Однак блокчейн може бути корисним в тому, що дасть окремим людям винятковий контроль над їх ідентичністю.

#3. Програми для голосування на блокчейне

Голосування — найважливіший інструмент демократичної держави. Саме цей найважливіший чинник робить уряд працює для людей і людьми» керованим. По суті, якби не голосування, поняття «вільної країни» могло б зовсім не існувати.
Система паперових бюлетенів давно використовується країнами по всьому світу. Концепція проста: ви ставите свій голос на аркуші паперу і ставите його в урну для голосування. Наприкінці виборів підраховуються голоси, і той, хто отримує найбільшу кількість голосів, є переможцем. Однак, як не крути, може виникнути безліч проблем, пов'язаних з традиційною системою голосування на паперових бюлетенях.
Проблеми традиційного голосування із застосуванням бюлетенів

• Цю систему не можна автоматизування і вона дуже повільна. Люди стоять в черзі в очікуванні вільної кабінки. Все це вимагає багато часу.
• Час, необхідний для підрахунку голосів,дуже довгий.
• Вибори можна підробити, вкинувши підроблені бюлетені.
• Потужні органи можуть використовувати тактику залякування, щоб повернути хід голосування на свою користь.
• Обсяг паперових витрат може завдати шкоди довкіллю.
• Немає ніяких історичних записів про те, як і коли був відданий кожен голос.
• Вартість обслуговування бюлетенів дуже висока.
• Неможливо відстежити свій голос.
• Після голосування ви вже не можете змінити свій голос.

Як бачите системи паперових бюлетенів багато мінусів. Для подолання цих проблем були розгорнуті системи цифрового голосування країнами начебто Естонії. Власне, в цій країні цифрове голосування проводиться з 2005 року. В ході парламентарных виборів 2015 року, 30,5% голосів були віддані цифровим шляхом.
Втім, і в цій системі є проблеми.
По-перше, на клієнтській стороні машина може обзавестися вірусом, який призведе до того, що голос буде відданий іншому кандидату.
Зловмисник може безпосередньо заразити сервери за допомогою шкідливого ПО, розміщеного на DVD-дисках, що використовуються для налаштування серверів та передачі голосів.
Хоча ці проблеми піддаються сумніву, сам факт наявності централізованого сервера означає, що система вразлива.
Рішення на блокчейне
Різні компанії використовують блокчейн і криптографію еліптичної кривої, щоб привести голосування в 21 століття. Їх мета проста: зробити процес голосування прозорішим. Що насправді відбувається з вашим голосом? Ніхто не знає. Як інтеграція блокчейна це виправить?
Ось яке рішення пропонує Follow My Vote. Будь-який потенційний виборець може безпечно увійти в систему, використовуючи веб-камеру і урядовий ідентифікатор. Після голосування кожен може використовувати свій ідентифікатор для відстеження голосів та коректності їх використання. Більше того, свій голос можна буде змінити як завгодно і скільки завгодно разів.
Для створення голосу використовується криптографія еліптичної кривої (ECC). ECC — це форма асиметричної криптографії. Вона задіє два ключа (публічний і приватний) для шифрування і дешифрування даних. EEC — це, по суті, те ж, що використовують Биткоин і в своїй криптографії. Важливо не розголошувати свій приватний ключ, а публічний ключ — це доступний громадськості адресу, яким можна ділитися скільки завгодно.
В процесі реєстрації голосуючий створює дві пари ключів ECC. Виборець показує свою особистість верификатору, який засвідчує першу пару ключів. По завершенні, виборець реєструє другу пару ключів анонімно, як належить першій парі. Перша пара ключів відповідає за підтвердження особистості, друга — за голосування.
Потім виборець створює транзакцію, яка по суті буде його голосом, і підписує її своїм особистим приватним ключем виборця. Як тільки голос відданий, будь-хто може перевірити, валидна підпис чи ні, і зробити висновки про підробку голосів.

#4. Земельний кадастр

Індія розглядає блокчейн як можливе рішення своїх кадастрових проблем. Шахрайство з землею — одна з найбільших проблем Індії.
У 2013 році тільки в Нью-Делі було зареєстровано 181 випадок шахрайства з приватною власністю; у Мумбаї — 173 випадки. З цієї причини уряд Андра Прадеша уклала партнерство з шведським стартапом ChromaWay, щоб помістити земельну власність і кадастр блокчейн.
Виконання буде гранично простим.
Бекенд системи буде на блокчейне, а фронтенд — на веб-додатку. Фронтенд буде відображати загальне уявлення системи. ChromaWay буде використовувати власну платформу бази даних під назвою Postchain.
Одна з найбільш цікавих інновацій, яку вони пропонують для криптографічного безпеки, це цифрові відбитки.
Ось як це працює:

• За геокоординатам і полигональному опису землі створюється хеш.
• Цей хеш зв'язується з ідентифікатором користувача і знову хешіруется, щоб потім бути доданим в блокчейн.
• Оскільки хеш завжди має унікальне значення, у всіх буде унікальний ID. Через принципів блокчейна підробити запису також буде неможливо.

«Блокчейн — це технологія майбутнього, — говорять автори. — Він не тільки змінить наше сприйняття процесів, але і володіє потенціалом трансформувати економіку. Звичайно, ще належить повною мірою вивчити можливості цієї нової техніки».