Написать нам
Категория: Блокчейн
04.12.2019

Как использовать блокчейн для хранения информации

Хотите Внедрить Блокчейн для Хранения данных?
Компания Merehead занимается криптовалютной и блокчейн разработкой. Свяжитесь с нами и получите бесплатную консультацию! Поговорить с Менеджером

По данным PR Newswire объем рынка облачных хранилищ вырастет с 30 млрд долл в 2017 году до 90 млрд долл к 2022 году при годовом темпе роста 24%. Это означает, что данный сектор станет одним из самых быстрорастущих в мировой экономике и блокчейн будет иметь решающее значение для его успеха. И вот почему.


Традиционные хранилища данных (CRUD)


Самый простой способ сохранить информацию в интернете — использовать облачные сервисы, например Google Drive, MySQL и MongoDB. В этом случае пользователь получает доступ к хранилищам компании просто так или в обмен на платную подписку. При этом компания сохраняет контроль над базой данных и предоставляет клиентам право доступа к хранилищам, а также отвечает за безопасность и сохранность данных.


Появились вопросы? Получите бесплатную консультацию от профессионалов.

На практике это выглядит следующим образом:



  1. Вы с помощью сайта или десктопного приложения загружаете данные на серверы компании.

  2. Компания вносит сведения в центр обработки данных.

  3. Всякий раз, когда вы хотите получить доступ к загруженной информации, ваше устройство отправляет запрос в центр обработки данных и он предоставляет доступ к информации.


Это стандартная модель, которая доминирует на рынке. У нее два преимущества:



  1. пользователь может оперировать четырьмя ключевыми функциями: Create, Read, Update и Delete — вместе это называется CRUD;

  2. пользователь можно быстро загружать и выгружать данные.


В остальном подобные хранилища — это довольно сомнительный способ хранения информации, поскольку, как показывает практика, их часто взламывают, они ненадежны и информация в них используется без ведома и согласия пользователя (в маркетинге).


Именно потому кража персональных данных стала нормой в XXI веке. К примеру, 19 ноября 2018 года власти США опубликовали результаты расследования по делу о краже персональных данных 500 миллионов клиентов гостиничной сети Marriott. Да и краже пикантных фото знаменитостей из iCloud уже никто не удивляется.


Кроме того, использование традиционных способов хранения — прямой путь к монополизации рынка, поскольку чем больше ресурс хранилищ, тем дешевле услуги. А монополизация рынка, как известно, ведет к снижению качества услуг и замедлению темпов научно-технического роста.


Хранилища данных на блокчейне


В основе блокчейна последовательности блоков, каждый из которых несет в себе некий объем информации. Данный объем ограничен фреймворком блокчейна. Например, для Биткоина — это 1 MB. Ограничение показывает максимальный размер файла, который можно загрузить в блокчейн Биткойна. Для хранения информации о транзакциях 1 MB достаточно, однако, если требуется сохранить изображение или видеофайл, нужно искать другое решение.


Подобным решением теоретически мог бы стать блокчейн Эфириума, поскольку у него нет ограничений на размер блока. Но в этом случае возникает другая проблема — чрезмерно высокая стоимость хранения информации. Дело в том, что загрузка данных в блокчейн Эфириума не бесплатна. На это тратится газ эфириума, который стоит реальных денег, и чем больше размер файла (данных), тем больше этого газа уходит.


В 2017 году подсчитали, что загрузка 1 KB информации в блокчейн обходится пользователям в 2 американских доллара. Выходит, загрузка в блокчейн, например, текстового файла размером в 600 KB обойдется пользователям в 1 200 долл, фильма размером в 5 GB — больше 10 млн долл. Вероятно, сейчас цена существенно ниже, так как рынок просел, но она все еще заоблачная.


Варианты использования блокчейна для хранения данных


Хранение всего в блокчейне


Проблему с ограничением максимального размера блока можно решить несколькими способами. Самый простой из них подразумевает:



  1. Дробление файла на сегменты (осколки), размер которых меньше размера блока. Таким образом, даже самый крупный файл можно записать на блокчейн с небольшим размером блока.

  2. Шифрование данных в осколках, чтобы только их собственник мог понять, что в них записано. Это позволит хранить информацию в открытом блокчейне и быть уверенным в ее конфиденциальности.

  3. Распределение осколков по сети блокчейна. Благодаря этому файл будет сохранен в неизменном виде, пока хотя бы один пользователь синхронизирован с блокчейном.


Этот подход позаимствован у торрент-трекеров, но для хранения данных с помощью блокчейна он не подходит, даже если убрать комиссии за проводку транзакций. Причин для этого несколько. Во-первых, запись информации в блокчейн осуществляется посредством транзакций, а они требуют подтверждения. Большой файл может потребовать несколько тысяч транзакций, то есть нескольких часов, а то и дней.


Во-вторых, информация в блокчейне неизменна. Следовательно, вы не можете удалить или изменить ненужные данные. Все попавшие в сеть файлы и их вариации навсегда останутся в блокчейне, и теоретически кто-то рано или поздно сможет их просмотреть. Например, когда блокчейн потеряет популярность, то и один пользователь сможет единолично им управлять, меняя правила системы как душе угодно.


В-третьих, неизменность приведет к еще одной проблеме — лавинообразному росту размера блокчейна. Если информацию нельзя удалить, она будет только накапливаться, что со временем сделает размер блокчейна слишком большим для обычного пользователя. Например, сейчас размер блокчейна Биткойна – 220 GB, Эфириума — 600 GB. Это уже слишком много для смартфонов, планшетов и значительной части ноутбуков.


Подытоживая, можно сказать, что хранение информации непосредственно в блокчейне не лучшая идея, если речь идет о больших данных. Этот вариант подойдет лишь в тех случаях, когда объем информации находится в пределах нескольких килобайт. Например, когда речь идет о финансовых транзакциях, STO, персональных данных или документообороте.


Одноранговые файловые системы


Речь идет о таких способах хранения, как, например, Межпланетная файловая система (IPFS). Эта блокчейн-технология выстроена на протоколе BitTorrent, который подразумевает разбивку файлов на осколки и их хранение в нескольких экземплярах на компьютерах участников системы.


У этого подхода несколько преимуществ:



Из недостатков можно отметить, что загрузка файла в сеть происходит, только если пользователь находится онлайн и такая система обслуживает исключительно статичные данные. Кроме того, получить доступ к файлу можно лишь зная имя/путь к нему.



Сравнение протоколов HTTP и IPFS


Блокчейн в этой схеме используется в качестве посредника, который связывает участников между собой и отвечает за проверку подлинности и целостности файлов. Кроме того, его можно использовать для монетизации процесса: сиды получают деньги за раздачу файлов, пиры платят за их скачивание.


Децентрализованные облачные хранилища


Это, по сути, обычные облачные хранилища вроде Dropbox. Только данные размещаются не на серверах компаний, а на устройствах пользователей, которые сдают их в аренду. Подобных стартапов много, например Swarm, Storj или Sia.


Визуализация процесса выгрузки в Storj


Используя подобные решения не нужно постоянно находиться в сети, чтобы расшаривать информацию другим участникам сети. Достаточно один раз загрузить файл в облачное хранилище.Такие хранилища стабильны, быстры и имеют огромные емкости.


Однако они подходят только для обслуживания статичных данных и не поддерживают поиск по содержанию. Кроме того, они не бесплатны, поскольку люди арендуют оборудование друг у друга.


Распределенные базы данных


Если нужно хранить большие объемы структурированной информации и искать контент по запросам, следует обратить внимание на NoSQL. SQL не подходят, поскольку информация в них не может быть распределена на осколки из-за ограничений эфристичекой теоремы Брюера. Чтобы сделать базу данных по-настоящему распределенной, нужно пожертвовать доступностью и согласованностью.


Именно это делают базы данных NoSQL — жертвуют согласованностью узлов блокчейна, заменяя ее «eventual consistency» (узлы становятся согласованными спустя определенное время) ради доступности. На основе этого подхода реализовано много проектов, например RethinkDB, Apache Cassandra, MongoDB и другие. И это отличные кейсы — отказоустойчивость, высокая скорость, простая горизонтальная масштабируемость и поддержка богатого языка запросов.


Правда, у них есть один существенный недостаток — все узлы должны доверять друг другу. Это важно, поскольку если среди узлов появится вредоносный элемент, он сможет самостоятельно уничтожить всю базу данных.


Кейсы: блокчейны для хранения информации


BigChainDB


Облачное хранилище с огромным объемом и очень быстрыми транзакциями. Выстроено на кластере RethinkDB и использует механизмы NoSQL для хранения блоков, благодаря чему обладает высокой отказоустойчивостью и пропускной способностью.


Схема работы BigChainDB


Все участники сети BigChainDB подключены к единому кластеру и имеют полные права на запись, изменение и удаление информации, поэтому данный кейс не подходит для публичных решений. Но его можно использовать для частных корпоративных задач:



Storj и Sia


Это компании, которые работают как торговые площадки. Они обещают более дешевое, быстрое и безопасное хранилище. Однако это вовсе не означает, что их услуги дешевле, чем Google, Amazon или DropBox. Просто они получают прибыль не только с арендных ставок, но и с комиссий по проведению транзакций, связанных с загрузкой и извлечением данных.


Схема работы Storj и Sia — это, по сути говоря, посредничество между теми, кто сдает винчестеры в аренду, и теми, кто их арендует. Блокчейн используется для реестра сделок, финансовых расчетов и проверки подлинности файлов в базах данных. При этом данные пользователей хранятся вне фреймворка и могут быть удалены или стать недоступными в любое время, если арендодатели решат удалить файлы или на их стороне случится форс-мажор.


Тем не менее спрос на подобные хранилища постоянно растет, поскольку растет рынок и людям нравится возможность использования новой технологии, даже если они в ней почти ничего не понимают.


TiesDB


Еще одна база данных, где люди сдают винчестеры в аренду. Ее особенность — страховые депозиты, которые арендодатели должны внести на смарт-контракты, чтобы получить доступ к монетизации. Без такого страхового взноса доступна лишь клиентская часть платформы.


Страховой взнос находится внутри смарт-контракта, пока арендодатель не решит уйти, выполнив перед этим все свои обязательства, за которые он получил деньги. Если же арендодатель удалит хранящиеся файлы или просто исчезнет, деньги изымутся из смарт-контракта и распределятся внутри системы. С помощью такого механизма команда TiesDB отсеивает несерьезных и неблагонадежных арендодателей.


Сравнение TiesDB, BigChainDB и IPFS


При этом формально TiesDB не является блокчейном, поскольку это просто децентрализованное облачное хранилище, которое использует смарт-контракты для мотивации и наказания участников, а также хранения информации о ставках, взаимных расчетах участников и страховых депозитах.


Кроме того, TiesDB пользуется новым блокчейном для согласования противоречивых сведений о внесении изменений в базу данных и связанных с ними финансовых операций. Например, если сведения о товаре хранятся в базах данных TiesDB, информация о количестве товаров также должна быть внесена в базу данных. Если этого не сделать, покупатель может заплатить за товар, которого больше нет в наличии.


Filecoin


Платформа, в основе которой те же наработки, что и в Storj или Sia. Разница лишь в двух деталях:



С помощью этих нововведений, а также уникального механизма консенсуса, стимулирующего увеличение дискового пространства в сети, Filecoin намерен обойти Google и Amazon по емкости хранилищ в ближайшие несколько лет.


Maidsafe


Основная идея данного решения — создание полностью зашифрованной P2P-сети, которая будет являться базой данных для анонимного обмена информацией через зашифрованные слои — как Tor, только для облачных хранилищ. Это станет возможным благодаря трем элементам Maidsafe:



Последнее слово


При использовании блокчейна для хранения данных важно помнить, что текущие технологии не позволяют хранить большие объемы информации внутри цепочки блоков. Поэтому блокчейн в этой отрасли используется в виде посредника и бухгалтерской книги, которая следит за соблюдением условий сделки по предоставлению хранилища одним человеком другому.


Это означает, что ни блокчейн, ни смарт-контракты, ни криптография не защищают информацию в децентрализованных хранилищах. В данном случае информация имеет ту же защиту, что и в традиционных хранилищах.

Написать нам
Имя*:
Email*:
Сообщение: