Разработка открытых интероперабельных стандартов распределенного реестра

Появление единого набора стандартов в области технологий распределенного реестра (distributed ledger technology, DLT) и блокчейна, в которых приоритет отдается интероперабельности и масштабируемости, — одно из основных условий выживания и массового применения соответствующих концепций. Как прогнозируют аналитики, к 2025 году на долю блокчейн-приложений будет приходиться 10% мирового валового внутреннего продукта [1]. Блокчейну пророчат даже роль нового технологического слоя Интернета, придающего надежность, прозрачность и отслеживаемость [2] любой веб-транзакции, в которую вовлечены ценные активы (информация, физические товары и пр.), и обеспечивающего возможности аутентификации, подтверждения действительности и фиксации с помощью распределенного однорангового цифрового реестра.

Уникальные свойства блокчейна открывают пути для появления новых сервисов и приложений, расширяющих возможности Интернета. Блокчейн, подмножество DLT, лежит в основе многих нашумевших технологических достижений, таких как смарт-контракты и первичные предложения токенов (ICO). Однако блокчейн — это не только биткойн и операции с криптовалютами, в нем видят фундамент Интернета будущего и децентрализованных приложений (decentralized applications, dApps) нового поколения, обещающих заменить большинство нынешних облачных онлайн-сервисов. Блокчейн позволит компаниям полностью изменить бизнес-модели, отказаться от посредников, уменьшить расходы и повысить надежность каналов связи.

Необходимость стандартов DLT

Сейчас рынок технологий и платформ блокчейна фрагментирован. Единой системы стандартов, которая позволила бы изменить ситуацию, пока нет. Многочисленные ICO стимулируют инновации в сфере блокчейна — появляются новые стартапы, занимающиеся токенами и криптовалютами, подпитывая развитие соответствующих систем с открытым кодом. Однако большинство этих мелких, пусть и революционных, компаний не выживут и, скорее всего, повторят судьбу интернет-компаний начала 2000-х, массово размещавших акции в рамках IPO, но ушедших в небытие, когда «пузырь доткомов» лопнул.

По-прежнему бытует немало неверных представлений о том, что же такое блокчейн и какие преимущества он дает, — например, нередко блокчейн ошибочно считают синонимом биткойна или криптовалют. Криптовалюты и отрасль финтеха — это лишь первые области применения технологии распределенного реестра, способной стать основой новых ИТ-систем и корпоративных процессов. С другой стороны, сам факт появления криптовалют и сопровождающий их ажиотаж помогли распространению знаний о блокчейне, хотя и осталось недопонимание его истинного потенциала для будущего развития инновационных технологий. Вместе с тем на волне хайпа была проделана обширная работа по развитию соответствующих технологий для предприятий и отраслевых консорциумов, решены важные проблемы, касающиеся инфраструктуры и продуктов для вертикальных рынков.

Но, несмотря на все это, стандартов, способствующих массовому внедрению блокчейна, по-прежнему нет, и, чтобы обеспечить выживание экосистемы DLT, ситуацию надо менять. В этой связи сейчас сразу несколько отраслевых альянсов работают над созданием глобальных стандартов DLT и блокчейна.

Появление единого набора стандартов с акцентом на интероперабельности и масштабируемости — одно из обязательных условий широкого внедрения DLT в качестве основы Web 3.0 и децентрализованного Интернета. Но удастся ли создать такие стандарты достаточно быстро, чтобы поспеть за стремительными темпами обновления технологий? Нужно, чтобы такие стандарты были гибкими, не ограничивающими инновацию и адаптируемыми с учетом того, что новые разработки в области DLT и блокчейна появляются практически постоянно.

О DLT и блокчейне вполне можно говорить как о фундаменте «Интернета ценностей» (Internet of Value) будущего, в котором транзакции и активы будут регистрироваться, аутентифицироваться и обрабатываться средствами распределенного реестра. Фактически речь идет о новой отраслевой парадигме, в рамках которой все ИТ-процессы, приложения и сетевая инфраструктура должны быть переработаны с учетом требований децентрализованности и отсутствия посредников, чтобы можно было перейти от традиционной схемы с центральным облаком к распределенной архитектуре Web 3.0.

Соответственно, чтобы ускорить разработку стандартов в сфере блокчейна, понадобятся фундаментальные перемены. Прежде всего сам блокчейн нужно перестать ассоциировать с криптовалютами, а DLT следует рассматривать как новую технологию, формирующую новый уровень ИТ-процессов предприятий. Разъяснение понятия блокчейна и отличий между общедоступными (без привилегий) и частными (с управлением правами) решениями должно быть целенаправленным. Следующим шагом должна стать разработка общего каркаса описаний архитектуры, эталонных моделей и онтологии, которые позволят понять, для каких конкретно областей стандарты нужны в первую очередь.

Что требуется для разработки стандарта DLT?

Стандарты в сфере DLT и блокчейна начали появляться в конце 2017 года, но на сегодня основными задачами остаются утверждение терминологии и идентификация проблем первоочередной важности — это необходимо для понимания того, что такое блокчейн и как он может повлиять на предприятия и государства. Поэтому рекомендован принцип разработки «сверху вниз», когда сначала строится общий каркас, помогающий понять, какие именно потребности нужно удовлетворить. При этом стандарты должны определять DLT (а не только блокчейн в виде подкатегории DLT) как широкую основополагающую технологию.

Важно, чтобы максимальное количество заинтересованных организаций и экспертов в предметной области объединились и активно участвовали в процессе разработки стандартов. При этом потребуются интенсивный обмен знаниями и взаимодействие, поскольку не все участники имеют достаточные сведения о самой технологии. Возможно, достаточно будет наличия активного, заинтересованного сообщества, чтобы быстро разработать фреймворки DLT с открытым кодом с применением, например, Github в качестве репозитория. Однако большинство органов стандартизации требуют структурированного, формализованного подхода к разработке стандартов мирового уровня.

В рамках соответствующих проектов уместно ориентироваться на DLT как движущую силу децентрализованного Интернета следующего поколения и базовую платформу для нового слоя корпоративной ИТ-среды, стараясь не затрагивать при этом тему криптовалют.

Создание каркаса стандарта DLT

Сегодня существует множество реализаций DLT, выполненных разными поставщиками, но нет информации, опираясь на которую можно создавать универсальные фреймворки. Для решения этой задачи создается базовый каркас, учитывающий общие, независимые от технологии и поставщиков подходы, задающий основные необходимые подсистемы. При создании такого каркаса можно опираться на стандарт ISO/МЭК/IEEE 42010–2011 «Системная и программная инженерия. Описание архитектуры» [3, 4], следуя которому на начальном этапе можно создать модель «системы систем», определяющую главные заинтересованные стороны, вопросы, архитектурные концепции и системные интересы. Затем определяют набор вариантов применения, которые сопоставляются фреймворкам общего назначения. На заключительном этапе в рамках итеративного процесса эти сопоставления дорабатывают, происходит адаптация начальной опорной модели (рис. 1).

Рис. 1. Этапы разработки нового стандарта

Другой подход — начать с конкретного отраслевого варианта применения, но в этом случае может отсутствовать полный обзор, необходимый для создания универсальных системных архитектур общего назначения.

Стандартизация интероперабельности DLT

В рамках большинства нынешних проектов стандартизации блокчейна, в основном происходит разработка фреймворков, интерфейсов и модулей общего назначения, рассчитанных на конкретную платформу. Но с появлением более сложных вариантов применения DLT в различных подразделениях корпораций или в рамках группы предприятий будет расти потребность в комплексных стандартах обеспечения интероперабельности.

Можно предвидеть появление необходимости обеспечения интероперабельности между различными реестрами корпоративного класса (с контролем доступа) и общедоступными (лишенными привилегий) системами DLT/блокчейна, взаимодействующими друг с другом, а также облегчения разработки dApps. Блокчейны будут делить на вспомогательные цепочки («сайдчейны»), а взаимодействие между ними предстоит обеспечивать с помощью стандартных протоколов и сетевых шлюзов. Таким образом, интероперабельность станет одним из главных условий возможности создания и консолидации DLT-систем, которые станут основой децентрализованных сетей и сервисов будущего.

Классификация стандартов DLT

Существуют четыре широкие категории стандартов DLT/блокчейна (рис. 2). Их определяющие особенности — архитектурные концепции, глубина, границы и точки разделения ответственности, в том числе по совместной работе различных организаций над разными элементами системы.

Рис. 2. Классификация стандартов DLT и блокчейна

Стандарты фреймворков общего пользования

В идеале разработка всех новых технологических стандартов должна начинаться с определения и формулировки концепций, разъяснения сути и уточнения сферы влияния технологии, создания первоначальных уровней архитектуры — строительных блоков, помогающих формировать другие стандарты для различных областей применения. Следуя изначальному архитектурному архетипу, можно будет избежать неразберихи в блокчейн-стандартах. Опорные фреймворки общего назначения должны уделять основное внимание определению интерфейсов и соединениям между различными элементами, а также содействию классификации элементов сложных систем, в том числе путем определения терминологии.

Стандарты «системы систем» разрабатывают с применением методов системной инженерии и обеспечения интероперабельности. Возможен итеративный подход, предусматривающий тестирование и проверку работоспособности первоначальных предположений на реальных применениях, что позволит не только усовершенствовать модель, но и принести реальную пользу заинтересованным сторонам. При этом общий стандарт не должен задавать технологические концепции или реализации — нужны лишь четко определенные границы и точки разделения ответственности, чтобы соблюсти принцип независимости от поставщика и технологии. В качестве примеров каркасов общего назначения можно назвать стандарты IEEE в области DLT и блокчейна, работу технического комитета ISO 307 в области технологий блокчейна и разработки Фокус-группы по применениям DLT Сектора стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи [4].

Технологические стандарты

Стандарты этого типа касаются основных механизмов и подсистем DLT-технологий — форматов данных, алгоритмов консенсуса, клиентских интерфейсов, принципов распределенного управления идентификацией. Это важная группа стандартов, с учетом постоянной разработки различных открытых интерфейсов и спецификаций для ведущих платформных решений на базе DLT и блокчейна. Разработкой таких стандартов заняты IEEE, Enterprise Ethereum Alliance (EEA), МСЭ и W3C.

Платформно-зависимые стандарты

Эти стандарты тоже касаются основных технологий, но представляют собой более высокоуровневые спецификации системного характера. Они разрабатываются с опорой на реализации технологий для конкретных платформ, таких как Hyperledger, Corda и Ethereum. Такие платформы могут быть основой коммерческих решений категории «блокчейн как сервис» (blockchain-as-a-service, BaaS), предлагаемых IBM, Microsoft, Amazon, VMware и другими компаниями.

Отраслевые стандарты

Такие стандарты ориентированы на создание специализированных отраслевых решений на базе каркасов общего назначения с добавлением произвольных модулей для конкретных применений. Соответствующие проекты отталкиваются от стандартов общего назначения, а результатом становятся модели, фреймворки и определения, учитывающие специфику отрасли. Примеры: блокчейны для нужд энергетики, здравоохранения, цепочки поставок, логистики, производства, связи и т. д. Создание таких стандартов требует активного участия представителей отрасли, имеющих обширный опыт и знания в предметной области. Появление этих спецификаций ожидается после разработки фреймворков общего назначения.

Глобальные организации, разрабатывающие стандарты блокчейна

Сегодня ряд глобальных организаций, а также значительное количество национальных органов стандартизации, отраслевых альянсов и организаций, развивающих платформы и технологии, ведут разработку стандартов в области DLT и блокчейна. В каких-то случаях последние движутся быстрее благодаря ориентации на конкретные отраслевые задачи.

Основные глобальные инициативы стандартизации

Таких инициатив во всем мире несколько, и осуществляются они глобальными органами стандартизации, отраслевыми альянсами при поддержке сообществ разработчиков и конечных пользователей. Некоторые из таких стандартов находятся еще на ранних стадиях создания, в отдельных случаях опубликованы первые черновики для оценки, а основная масса находится на этапе предварительного проекта. В 2019 году ожидается продолжение работы и публикация новых документов.

***

Наиболее важные инициативы по стандартизации.

Стандарты IEEE в области DLT и блокчейна. В IEEE идет работа над серией стандартов P2418, касающихся создания фреймворков и архитектур общего назначения, интероперабельности, компонентов основных технологий и отраслевых спецификаций [5].

Стандарты технического комитета ISO 307. Одна из самых активно развивающихся глобальных инициатив, осуществляемых под руководством ISO и национального органа стандартизации Австрии, но разработка находится на ранних стадиях. Основные сферы приложения усилий: архитектура, таксономия, варианты применения, безопасность и приватность, идентификация, смарт-контракты, руководство и интероперабельность блокчейн-приложений [6].

EEA. Один из самых активных отраслевых альянсов, насчитывающий более 500 участников, которые работают над открытыми архитектурами и техническими спецификациями с целью ускорения внедрения Enterprise Ethereum, а также занимаются вопросами сертификации [7].

Сектор стандартизации МСЭ. В МСЭ сформирована фокус-группа по DLT с открытым участием, занимающаяся анализом требований к стандартизации с точки зрения приложений и сервисов на базе DLT [8].

W3C. В рамках консорциума действует группа Blockchain Community Group. В числе ее разработок: Web Ledger Protocol, стандарт формата сообщений на базе ISO 20022, а также руководство по хранению данных блокчейнов и сайдчейнов разных типов. Эта группа также будет оценивать новые технологии в области блокчейна, предназначенные для межбанковских коммуникаций и других применений [9].

Литература

1. Freight Waves, 2017, Sept. 2. Deloitte projects by 2025 that 10% of global GDP to be built on Blockchain applications. [Online]. URL: https://www.freightwaves.com/news/2017/9/2/deloitte (дата обращения: 07.03.2019).

2. J. Godsil, 2018, Jan. 26. Blockchain is the new Internet — The trinity of Ts. [Online]. URL: https://goo.gl/hq7ACy (дата обращения: 07.03.2019).

3. Systems and Software Engineering — Architecture Description // ISO/IEC/IEEE 42010:2011, 2017.

4. C. Lima, 2018, Sept. 17. DLT/blockchain architectures and reference frameworks: A system-of-system model // IEEE NIST Global Blockchain Summit. Gaithersburg, MD. [Online]. URL: https://blockchain.ieee.org/images/files/pdf/20180917-blockchain-architecture-and-referenceframeworks_-_c-lima.pdf (дата обращения: 07.03.2019).

5. IEEE. (2018). IEEE blockchain standards. [Online]. URL: https://blockchain.ieee.org/standards (дата обращения: 07.03.2019).

6. Blockchain and Distributed Ledger Technologies // ISO/TC 307, 2016.

7. Enterprise Ethereum Alliance, 2018. [Online]. URL: https://entethalliance.org (дата обращения: 07.03.2019).

8. International Telecommunication Union, 2018. Focus group on application of distributed ledger technology. [Online]. URL: https://www.itu.int/en/ITU-T/focusgroups/dlt/Pages/default.aspx (дата обращения: 07.03.2019).

9. W3C Community and Business, 2018. Blockchain community group. [Online]. URL: https://www.w3.org/community/blockchain/ (дата обращения: 07.03.2019).

Клаудио Лима (clima@blockchain-eng.org) — заместитель председателя, Рабочая группа IEEE по стандартам блокчейна.