Блокчейн. Принципы и основы

Представим ситуацию, когда платежная система, построенная на базе блокчейн-технологии, учитывает, скажем, приобретение чашки кофе в одной из крупных сетевых кофеен типа Starbucks. Речь идет о транзакции с передачей ценности в эквиваленте нескольких долларов. Сначала транзакция должна быть подтверждена, то есть помещена в блок, который будет принят всей децентрализованной сетью. А затем, для верности, помимо этого блока, в нисходящую за ним цепочку должны поместиться еще как минимум несколько последующих блоков. Этот процесс, безусловно, займет определенное время. Вопрос, будут ли ждать покупатель и продавец минуты, а то и десятки минут, чтобы платежная транзакция получила все необходимые подтверждения? С большой долей вероятности они выберут более быстрый способ подтверждения оплаты.

Теперь обратимся еще к одной важной детали – чашек кофе может быть очень много. Считается, что в мире ежедневно выпивается минимум 1,5 млрд чашек кофе, немалая часть из которых приобретается в ресторанах и кафе. Если связанные с ними платежные операции начать помещать в блокчейн, то база данных блоков будет расти в своем размере космическими темпами. А ведь речь идет о децентрализованной форме хранения данных, что подразумевает постоянную репликацию и синхронизацию данных между всеми полными узлами сети. Современные блокчейн-среды физически неспособны обрабатывать такое количество мелких транзакций, при том, что мы рассмотрели всего лишь одно наименование товара – чашку кофе. Из чего напрашивается вывод, что классическая модель записи и хранения транзакционной информации в блокчейн никоим образом не годится для учета массовых микротранзакций – ни по скорости обработки, ни по требуемым объемам хранения данных. Каким образом можно было бы решить эту проблему?

Одним из вариантов решения может стать так называемый «шардинг» (от английского слова shard – «осколок»). В отличие от избыточного копирования полной базы данных блоков между участниками сети, концепция шардинга в технологии блокчейн подразумевает разделение базы данных на определенное количество частей, каждая из которых копируется только определенной группе сетевых узлов. Для поддержания целостности распределенной инфраструктуры данных необходим точный математический расчет количества частей полной базы, объема каждой из них и количества узлов в каждой из групп, хранящих свои сегменты базы данных. Понятие «целостность» в данном случае подразумевает близкую к 100 % гарантию того, что в любой момент времени каждому из узлов сети будет доступна для синхронизации любая из частей полной базы данных блоков.

В настоящее время многие разработчики блокчейн-проектов занимаются исследованием возможностей внедрения концепции шардинга. Одной из первых о подобных разработках объявила команда девелоперов проекта Ethereum во главе с Виталиком Бутериным. Но какая-либо работоспособная модель шардинга на суд общественности до сих пор не представлена. Тем более что шардинг отнюдь не является панацеей от «раздуваний» баз данных блоков, а лишь позволяет получить временную отсрочку от негативного влияния данной проблемы. Шардинг однозначно улучшит ситуацию в блокчейн-средах, где микротранзакции либо отсутствуют полностью, либо не являются доминирующим транзакционным типом. Что же касается платежных блокчейн-систем, претендующих на массовое использование в повседневной жизни, гораздо более перспективным решением проблемы масштабирования выглядит концепция протокола «молниеносной сети» – Lightning Network.

При попытке адаптации сети Биткоин к микроплатежам мы сталкиваемся еще с одной проблемой – комиссионной. Как известно, в данной сети присутствуют транзакционные комиссии, которые собираются майнерами при формировании блоков. Помимо монетарной мотивации майнеров, комиссии выполняют еще одну важную функцию – защиту от транзакционного спама, который теоретически может серьезно замедлить скорость работы сети. В фиатном эквиваленте комиссии могут составлять приличные суммы, что делает формирование микротранзакций делом совершенно бессмысленным. Если чашка кофе, к примеру, стоит $2, а комиссия за транзакцию по ее оплате составит близкую сумму, кто же будет готов отдать двойную цену ради удовольствия оплатить покупку криптовалютой? Вот как раз для таких ситуаций и была разработана модель Lightning Network.

Фактически Lightning Network является инфраструктурной надстройкой над блокчейн-системой. При этом речь идет не только о сети Биткоин – подобные концепты разрабатываются и для других популярных блокчейн-сред. Сеть «молниеносных переводов» состоит из узлов, которые, образуя пары между собой, формируют так называемые двунаправленные «платежные каналы». Каждый из двух узлов блокирует определенную величину средств для созданного канала, сумма которых и составляет его платежную пропускную способность. При этом узлы могут образовывать каналы с несколькими узлами одновременно, создавая целую сеть, внутри которой могут формироваться пути для быстрых транзитных операций с невысокой комиссией.