Слабые звенья блокчейна: проблемы и решения эфириума

Рассказываем о недостатках децентрализованных алгоритмов и криптовалют. Сегодня поговорим о том, как Ethereum справляется с трудностями.  

Статья подготовлена Георгием Двали для ресурса Jourtify.

Источник изображения

 Ethereum стал блокчейн-проектом второго поколения. Платформа развивает идеи, заложенные в биткоине, и распространяет их за пределы валютных операций. Благодаря смарт-контрактам Ethereum позволяет регистрировать любые сделки с активами без сторонних гарантов и юридических процедур. Система находит применение в совершенно разных цифровых продуктах: играх, соцсетях, реестрах и криптовалютах.

Ethereum или эфириум — это блокчейн-платформа. Ether или эфир — это криптовалюта, расчётное средство платформы.

Виталик Бутерин описал принципы эфириума в конце 2013 года, платформа была запущена 30 июля 2015 года. Тогда же создатели разработали план развития, который включал двухэтапное обновление Metropolis. Но перед его реализацией сообщество Ethereum столкнулось с неожиданной проблемой.

Взлом The DAO → первый хардфорк Ethereum

В 2016 году проект децентрализованной автономной организации (The DAO) собрал $150 млн, обогнав по вложенным средствам сам Ethereum. Полностью автоматизированный инвестиционный фонд был показательным примером успешного внедрения смарт-контрактов и коронным проектом нового блокчейна. Однако неизвестные обнаружили в  системном коде уязвимость и увели более $50 млн из запасов The DAO.

Взлом подорвал доверие пользователей, инвесторов и уронил стоимость эфира. Благодаря особенностям блокчейна, у разработчиков был месяц перед тем ,как злоумышленники могли вывести средства. 

Взлом The DAO обвали цену эфира с $20 до $16. Сейчас это кажется несущественным, но в 2016 году такое снижение могло закончится катастрофой

После бурных обсуждений и открытого голосования команда Ethereum провела хардфорк. Он разделил блокчейн на две ветви, откатил историю переводов, отменил взлом и вернул деньги инвесторам. Часть сообщества была против, потому как решение показало, что децентрализованную систему можно изменять как угодно. Поэтому несогласные объединились и начали поддерживать изначальную ветку эфириума. Так появилась платформа Ethereum Classic. 

 Братья навек 

 Случай с The DAO показал, что малейшая лазейка в системе может привести к краху. В то же время взлом сплотил криптосообщество и доказал, что в любой ситуации можно найти решение.

Команда Ethereum учла ошибки и продолжила развитие платформы. По словам Виталика Бутерина, приоритетными направлениями для разработчиков остаются приватность пользователей, надёжность консенсуса, безопасность смарт-контрактов и масштабируемость блокчейна.

Приватность пользователей → технология zk-SNARK

Вначале анонимность криптовалют казалась немыслимой по сравнению с другими средствами платежа. Но со временем специалисты по кибербезопасности научились распознавать пользователей популярных криптовалют. Недавно стало известно о том, что АНБ полноценно следит за пользователями биткоина с 2013 года.

В октябре 2017 года состоялся очередной форк Ethereum под названием Byzantium. Он стал первой частью масштабного обновления Metropolis и кроме прочего добавил в блокчейн криптографический протокол zero-knowledge Succinct Non-interactive ARgument of Knowledge (zk-SNARK). Эта технология обеспечивает полное шифрование транзакций в блокчейне и защиту метаданных. Первой криптовалютой, которая внедрила zk-SNARK стала Zcash. Монета считается одной из самых приватных и любима за это на просторах даркнета. 

 zk-SNARKs позволяет доказывать владение данными без раскрытия их значения 

Надёжность консенсуса → протокол Casper

Сейчас эфириум работает на основе алгоритма консенсуса Proof-of-work (PoW). Он обеспечивает безопасность сети и согласованность данных между участниками на основе доказательства выполненной работы. Такой работой считается майнинг. PoW-консенсус также лежит в основе биткоина.

Команда Ethereum планирует заменить PoW на другой алгоритм консенсуса – Proof-of-stake (PoS). Он основан на доказательстве доли владения запасами криптовалюты, потребляет меньше энергии, обеспечивает быструю работу сети и лучше подходит для масштабирования.

Чтобы перевести эфириум с PoW на PoS, разработчики хотят внедрить в блокчейн алгоритм Casper. Это произойдёт в 2018 году во время второй стадии проекта Metropolis – хардфорка Constantinople. После чего Бутерину и компании предстоит убедить пользователей в переходе на новый блокчейн и избежать появления очередного Ethereum Classic. Проблема тут заключается в том, что Casper лишает майнеров возможности зарабатывать криптовалюту.

Чтобы добытчики монет со временем забросили майнинг эфира, разработчики добавили в сеть “бомбу сложности” (difficulty bomb). Эта программа постепенно усложняет и замедляет процесс майнинга. Она работает в эфириуме с 2015 года. А после запуска Casper “бомба” активируется на полную катушку. Майнеры будут вынуждены забросить старый блокчейн эфира и смогут переключиться на другие криптовалюты,  например Ethereum Classic или Zcash.

Безопасность смарт-контрактов → язык программирования Viper

Основным языком программирования в экосистеме Ethereum является Solidity. Он достаточно прост в освоении, активно поддерживается сообществом и позволяет создавать функциональные смарт-контракты и децентрализованные приложения (dapps). Однако взлом The DAO уронил тень на безопасность Solidity.

Недочёт в смарт-контракте формально дал право преступникам увести деньги пользователей. В децентрализованных сервисах нет посредников. Программы работают без стороннего вмешательства, не различая кражи и обычного перевода средств. Если правила языка программирования или кода позволяют осуществить перевод, он будет проведён.

Поэтому команда Ethereum разработала новый экспериментальный язык Viper. В перспективе он должен заменить Solidity и обеспечить повышенную безопасность смарт-контрактов эфириума. Пока Viper позволяет создавать самые простые алгоритмы, но их проверяемость и безопасность уже превосходит разработки на Solidity.

Дело за малым: доработать функционал нового языка, создать адекватную базу для обучения и привлечь сторонних разработчиков. Сегодня большинство курсов и семинаров, для желающих создавать смарт-контракты, посвящены Solidity.

Масштабируемость → шардинг

Проблема адекватной работы системы при интенсивных нагрузках коснулась не только биткоина. Сеть Ethereum начала медленней проводить транзакции и повышать комиссионные в конце 2017 года. Это совпало с запуском dapps-игры CryptoKitties. Милые рисованные котики пришлись по душе пользователям эфириума. Да так, что обвалили скорости переводов и заставили несколько проектов перенести ICO. 

 Вот эти котятки чуть не уронили эфириум 

В начале 2018-го Ethereum продолжал испытывать повышенные нагрузки. Из-за чего несколько бирж приостановили вывод эфира. 

Всплеск популярности “криптокотят” также отразился на комиссионных сборах сети. Пиковые значения в декабре и январе

 Как мы знаем, биткоин пытается решить проблему масштабируемости с помощью надблокчейновых решений типа Lightning Network (хардфорки не считаются). Для эфириума существуют похожие проекты, например, Plasma от Виталика Бутерина и Raiden с Loom Network от сторонних разработчиков. Но Бутерин также планирует прокачать эфириум с помощью внутриблокчейновой технологии шардинга.

Принцип шардинга заключается в том, что узлы сети будут хранить лишь часть блокчейна, а специальные алгоритмы обеспечат прозрачность и подотчётность так, чтобы каждая подсистема могла положится на информацию от другой в пределах одного блокчейна.

Выражаясь простым языком, шардинг предполагает наличие разных вселенных, транзакции в которых влияют только на состояние каждой конкретной вселенной.

— подчеркнул Бутерин

То есть блокчейн эфириума окажется распределён между разными узлами системы. Транзакции будут подтверждаться на уровне одной подсистемы, а не на уровне всего блокчейна. В теории, это уменьшит нагрузку на сеть, увеличить скорость переводов и снизит комиссии. По предварительным расчётам, на реализацию идеи уйдет от трёх до пяти лет.

Ethereum преодолевает кризисы и развивается благодаря разработчикам и пользователям. У платформы есть то, чего не хватает многим блокчейн-проектам – чёткое видение децентрализованного будущего и его возможностей. 

 Читайте самые интересные и актуальные новости на нашем сайте Jourtify, а также подписывайтесь на сообщества в Вконтакте и Telegram.