Текст книги "Больше денег: что такое Ethereum и как блокчейн меняет мир"

Ethereum: криптовалюта следующего поколения и децентрализованная платформа для приложений

23 ЯНВАРЯ 2014 ГОДА

В минувшем году все чаще и чаще можно было услышать о так называемых протоколах «Bitcoin 2.0». Эти альтернативные блокчейны, вдохновленные биткойном, стремятся предложить на основе той же технологии более широкую функциональность, чем просто валютные операции. Впервые эта идея была реализована в неймкойне – созданной в 2010 году биткойноподобной валюте для децентрализованной регистрации доменных имен. Недавно появились цветные монеты (colored coins), позволяющие пользователям создавать собственные валюты на основе биткойна, и продвинутые протоколы вроде Mastercoin, Bitshares и Counterparty с функциями финансовых деривативов, сберегательных кошельков и децентрализованного обмена валют. Однако все существующие на сегодня протоколы имеют слишком узкую специализацию: как правило, это наборы конкретных функций для конкретных отраслей или приложений, чаще всего финансового характера. Но сегодня группа разработчиков – и я в их числе – решила подойти к этому с другой стороны и создать максимально универсальную криптовалютную сеть, на основе которой любой сможет разработать специализированные приложения практически для любых целей, которые только можно себе вообразить. Мы назвали ее Ethereum.

КРИПТОВАЛЮТНЫЙ ПРОТОКОЛ НАПОМИНАЕТ ЛУКОВИЦУ…

В дизайне многих криптовалютных протоколов второго поколения прослеживается общая идея: протокол, как и интернет, работает лучше при разделении на слои. Если развить эту мысль, протокол биткойна можно представить как своего рода TCP/IP для криптовалютной экосистемы, а протоколы следующего поколения создаются поверх биткойна. То же самое мы наблюдали с TCP в качестве общего базового слоя и созданными поверх него SMTP для электронной почты, HTTP для веб-страниц и XMPP для чатов.

До сих пор этой модели придерживались в основном три протокола: цветные монеты, Mastercoin и Counterparty. Принцип работы протокола цветных монет очень прост. Сперва пользователь приписывает определенным биткойнам конкретное значение и таким образом создает цветные монеты. Например, если Боб – эмитент золота, он может пометить некий набор биткойнов и сказать, что каждый сатоши в нем стоит 0,1 грамма золота и подлежит обмену по соответствующему курсу. Затем протокол отслеживает эти биткойны через блокчейн, и таким образом всегда можно вычислить, кто владеет ими прямо сейчас.

Mastercoin и Counterparty в некотором роде более абстрактны. Они используют блокчейн Bitcoin для хранения данных, так что по сути их транзакция – это транзакция биткойна, но протоколы интерпретируют их совершенно иначе. Например, можно провести две транзакции Mastercoin, в первой отправив 1 MSC, а во второй – 100 000 MSC. Но с точки зрения пользователя Bitcoin, который не знает принципов работы протокола Mastercoin, обе они будут выглядеть как маленькие транзакции по 0,0006 BTC; метаданные Mastercoin кодируются в выходах транзакций. Затем, чтобы определить текущий баланс Mastercoin, клиенту потребуется выполнить поиск транзакций Mastercoin в блокчейне биткойна.

Мне довелось лично пообщаться со многими создателями цветных монет и протокола Mastercoin и принять участие в развитии обоих проектов. За два месяца исследований и совместной работы я понял, что все плюсы идеи создания высокоуровневых протоколов поверх низкоуровневых теряются из-за существенных недостатков в ее реализации, что может помешать этой идее вырасти в нечто большее.

И дело не в том, что сама задумка плоха. Задумка отличная, и реакция сообщества лишний раз доказала, насколько это востребовано. Причина скорее в том, что используемый протокол – биткойн – просто не очень подходит на роль базы для надстройки других протоколов. Это не делает биткойн ненужным или менее революционным изобретением: как протокол для хранения и передачи ценности он прекрасен, но в качестве низкоуровневого протокола – далеко не так эффективен. Если сравнивать его с другими протоколами, он похож не на TCP, поверх которого можно построить HTTP, а скорее на SMTP, который хорошо справится с конкретной задачей (для SMTP это работа с электронной почтой, а для биткойна – с деньгами), но едва ли подойдет в качестве основы для чего-либо еще.

Эта проблема объясняется конкретным свойством биткойна – его масштабируемостью. Сам по себе биткойн масштабируем ровно настолько, насколько это возможно для криптовалюты. Даже если размер блокчейна перевалит за терабайт, протокол под названием Simplified Payment Verification (SPV, «упрощенная проверка платежей»), описанный в вайтпейпере биткойна, позволит «легким клиентам» с пропускной способностью и объемом памяти всего в несколько мегабайт спокойно отслеживать прохождение транзакций. Однако с цветными монетами и Mastercoin эта возможность исчезает. Причина кроется в следующем: для определения цвета цветной монеты SPV будет недостаточно, и потребуется проследить весь ее путь вплоть до происхождения, на каждом этапе выполняя упрощенную проверку. Иногда обратное сканирование экспоненциально, и с протоколами метакойнов вовсе невозможно что-либо узнать без проверки каждой отдельной транзакции.

Именно эту проблему намерен решить Ethereum. Он задуман не как швейцарский нож с сотнями функций для удовлетворения любых потребностей, а как более совершенный базовый протокол, который заменит биткойн в качестве основы для других децентрализованных приложений, предложит им больше рабочих инструментов и позволит в полной мере использовать преимущества масштабируемости и эффективности Ethereum.

КОНТРАКТЫ НА ЧТО УГОДНО

Пока Ethereum еще разрабатывался, возрос интерес к финансовым контрактам на базе криптовалют. Основным типом контракта был «контракт на разницу цен» (CFD): в нем две стороны соглашаются внести некоторую сумму денег, а затем получить деньги в пропорции, которая зависит от стоимости некоторого базового актива. Например, Алиса вносит $1000, Боб – столько же, а через 30 дней блокчейн автоматически возвращает Алисе $1000 плюс $100 за каждый доллар, на который за это время выросла цена LTC/USD, а Бобу отправит оставшуюся сумму. Эти контракты позволяют людям спекулировать на активах с высоким кредитным плечом или, наоборот, защищать себя от волатильности криптовалют, избегая рисков без какого-либо централизованного обмена.

Однако сейчас ясно, что контракты на разницу цен – лишь одна из имплементаций более глобальной идеи: контрактов по формуле. Недостаточно, чтобы контракт умел только брать у Алисы $x, у Боба $y, а затем возвращать Алисе $x + дополнительные $z за каждый доллар, на который подорожал данный актив. Он должен также уметь вернуть Алисе сумму, рассчитанную по любой математической формуле. Такая возможность позволит заключать контракты произвольной сложности. Если формула будет допускать любые входные данные, такие универсальные CFD можно использовать даже для p2p-игр. Чтобы выпустить CFD, Алисе нужно будет создать контракт, отправить на него криптовалюту на $1000 и дождаться, пока Боб примет контракт, также отправив транзакцию на $1000. Затем включится запрограммированный таймер, и через 30 дней они смогут отправить на контракт небольшую транзакцию, чтобы снова его активировать и разблокировать средства.

Пример кода контракта на Ethereum, написанный на высокоуровневом языке:

if tx.value < 100 * block.basefee:

stop

if contract.memory[1000]:

from = tx.sender

to = tx.data[0]

value = tx.data[1]

if to <= 1000:

stop

if contract.memory[from] < value:

stop

contract.memory[from] = contract.memory[from] – value

contract.memory[to] = contract.memory[to] + value

else: contract.memory[mycreator] = 10000000000000000 contract.memory[1000] = 1

Но контрактами на разницу цен возможности не ограничиваются: вайтпейпер Ethereum описывает и другие виды транзакций, реализуемые с помощью его скриптов. Вот несколько из них.

░ ЭСКРОУ С МУЛЬТИПОДПИСЬЮ, по духу напоминающий арбитражный сервис биткойна Bitrated, но с усложненными правилами. Например, подписавшимся не придется вручную обрабатывать частично подписанные транзакции: через блокчейн люди смогут асинхронно санкционировать вывод средств, и когда транзакцию подтвердит достаточное число участников, она совершится автоматически.

░ Еще одна интересная функция – СБЕРЕГАТЕЛЬНЫЕ СЧЕТА. Предположим, Алиса хочет отложить крупную сумму, но не хочет рисковать всем, если ее приватный ключ потеряется или попадет в чужие руки. Она заключает контракт с Бобом, которому не готова довериться до конца, на следующих условиях: во-первых, Алиса может снять до 1 % в день; во-вторых, она может снять любую сумму с одобрения Боба; в-третьих, сам Боб может снять до 0,05 % в день. Алиса не собирается снимать крупные суммы за один раз, а если захочет, то сможет сделать это через Боба, подтвердив ему свою личность. Если кто-то украдет приватный ключ Алисы, она поспешит обратиться к Бобу и переместить средства на другой контракт, пока вор не успел украсть больше 1 %. Если Алиса потеряет свой приватный ключ, Боб сможет восстановить ее средства, пусть это и займет какое-то время. А если сам Боб окажется злоумышленником, Алиса сможет вывести свои средства в 20 раз быстрее, чем он. Короче говоря, система защиты напоминает традиционный банкинг, но отличается от него тем, что основана не на одном лишь доверии к банку.

░ P2P-ИГРЫ. Любой вид протокола p2p-игр можно внедрить на базе Ethereum. Простейший из таких протоколов – контракт на разницу цен на основе случайных данных вроде хеша блока.

░ СОЗДАНИЕ СОБСТВЕННОЙ ВАЛЮТЫ. На базе внутренней памяти Ethereum вы можете создать внутри него совершенно новую валюту. Возможности создания валют позволяют сделать так, чтобы они взаимодействовали друг с другом, обеспечивали децентрализованный обмен и поддерживали множество других передовых функций.

В этом и есть главное преимущество кода Ethereum: его скриптовый язык создавался так, чтобы не иметь ограничений кроме системы комиссий, и поэтому на его основе можно закодировать любой вид правил. На блокчейне можно даже управлять сбережениями целых компаний: создать, к примеру, контракт, по которому перемещение средств возможно только с разрешения 60 % акционеров (а 30 %, например, могут распоряжаться суммой максимум в 1 % в день). Возможны и другие структуры, менее традиционные для капиталистической реальности: например, демократические организации, членом которых можно стать только с согласия двух третей ее состава.

НЕ ТОЛЬКО ФИНАНСЫ

Но финансовые приложения – лишь малая доля того, на что способны Ethereum и созданные на нем протоколы. Хотя именно финансовые приложения Ethereum в первую очередь привлекают криптосообщество, не менее интересно предположить, какой результат может дать взаимодействие с нефинансовыми p2p-протоколами. Одна из главных проблем таких протоколов – отсутствие стимулов: они, в отличие от централизованных коммерческих платформ, не предлагают участникам финансовых выгод. Конечно, иногда участие в проекте – само по себе награда. Именно поэтому люди продолжают создавать софт с открытым исходным кодом, писать статьи для «Википедии», вести блоги и оставлять развернутые комментарии на форумах. Но вот в контексте p2p-протоколов увлеченность проходит очень быстро: процесс поглощает безмерное количество ресурсов, демон[10]10
  Демон – программа, работающая в фоновом режиме без прямого взаимодействия с пользователем. – Прим. пер.


[Закрыть] может без остановки работать в фоновом режиме, из-за чего процессор перегружается и расходует очень много электроэнергии.

Например, уже давно существуют протоколы данных вроде Freenet, готовые предоставить каждому нецензурируемый хостинг статического контента. По факту же Freenet работает очень медленно, и мало кто выделяет на него ресурсы. Все файлообменные протоколы преследует одна и та же проблема: если нашумевшие блокбастеры распространяют на них с завидным альтруизмом, то на что-то менее популярное энтузиазма уже не хватает. Парадоксально, но выходит, что обмен файлами между пользователями порой не просто не препятствует централизации развлекательной и медийной продукции, но даже ее усиливает. Однако все эти проблемы можно решить с помощью стимулов: дать людям возможность создавать в сети не только некоммерческие проекты, но и доходный бизнес.

░ ПООЩРИТЕЛЬНОЕ ХРАНЕНИЕ ДАННЫХ. Проще говоря, децентрализованный Dropbox. Идея такая: если пользователь захочет хранить в сети файл размером в 1 Гб, он создаст структуру данных, известную как дерево Меркла. Затем он заложит корень дерева вместе с 10 ETH в контракт и загрузит файл в другую сеть, за сообщениями которой будут следить узлы, готовые сдать в аренду место на своих жестких дисках. Каждый день контракт будет автоматически выбирать случайную ветку дерева (например, «left – > right – > left – > left – > left – > right – > left»), заканчивая блоком файла, и выдавать 0,01 ETH первому узлу этой ветки. Узлы будут хранить весь файл целиком, чтобы максимально увеличить шанс получить вознаграждение.

░ BITMESSAGE И ТОR. Bitmessage – это протокол электронной почты нового поколения, который одновременно и полностью децентрализован, и зашифрован, благодаря чему можно безопасно отправлять сообщения любому другому пользователю Bitmessage и не полагаться на третью сторону (кроме самой сети). Тем не менее у Bitmessage есть один большой недостаток в удобстве использования: вместо отправки сообщений на простой и понятный адрес вроде «[email protected]» придется иметь дело с корявым 34-значным адресом Bitmessage (например, «BM-BcbRqcFFSQUUmXFKsPJgVQPSiFA3Xash»). Вот какое решение предлагает Ethereum: люди могут регистрировать свои имена при помощи специального контракта Ethereum, а клиенты Bitmessage – запрашивать блокчейн Ethereum предоставить адрес Bitmessage из 34 символов, секретно привязанный к любому имени. Эта схема может пригодиться и в анонимной сети Tor, пользователи которой тоже столкнулись с этой проблемой.

░ СИСТЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ И РЕПУТАЦИИ. Раз в блокчейне можно зарегистрировать имя, логика подсказывает следующий очевидный шаг: создать на базе блокчейна систему Web of Trust (WOT, сеть доверия). Web of Trust – ключевой элемент эффективной коммуникативной инфраструктуры p2p: ведь вам нужно не просто знать, что конкретный публичный ключ связан с конкретным человеком, но и понимать, можно ли этому человеку вообще доверять. Решением становится использование соцсетей. Если вы доверяете А, А доверяет Б, а Б доверяет В, тогда есть большая вероятность, что вы хотя бы отчасти можете доверять В. Ethereum может стать слоем хранения данных для полностью децентрализованной системы репутаций, а в перспективе – полностью децентрализованной торговой площадкой.

Многие из вышеупомянутых кейсов – это реальные p2p-протоколы и проекты, которые уже активно разрабатываются. Мы намерены привлечь к сотрудничеству как можно больше подобных проектов и помочь им финансированием в обмен на вклад в экосистему Ethereum. Мы хотим помочь не только криптосообществу, но и p2p-сообществу в целом, включая файлообмен, торренты, хранение данных и ячеистые сети. Мы уверены, что существует множество проектов, потенциально ценных для сообщества, особенно в нефинансовой сфере, которые недополучают финансирование как раз из-за сомнений в их финансовом потенциале. Ethereum может помочь десяткам таких проектов сделать долгожданный шаг вперед.

Почему все эти приложения можно построить на базе Ethereum? Ответ кроется во внутреннем программном языке. Проведем аналогию с интернетом. В 1996 году в сети не было другого языка, кроме HTML, и на нем можно было создавать лишь статические веб-страницы на сайтах вроде Geocities. Затем люди решили, что им нужна возможность отправлять формы в HTML, и добавили в него такую функцию. Получилось что-то вроде «цветных монет» для веб-протоколов: чтобы решить конкретную проблему, они дополнили слабый протокол, вместо того чтобы копнуть глубже. Но вскоре появился Javascript – язык программирования внутри веб-браузера. Именно он решил эту проблему: будучи универсальным, полным по Тьюрингу языком программирования, он подошел для создания приложений произвольной сложности. Gmail, Facebook и даже биткойн-кошельки – все это было создано с помощью Javascript. И дело не в том, что разработчики этого языка мечтали подарить людям Gmail, Facebook и биткойн-кошельки. Они просто хотели создать язык программирования. Возможности этого языка ограничиваются лишь нашим воображением, и именно этот дух мы хотим привнести в Ethereum. Задача Ethereum – стать не финалом инноваций в криптосфере, а их началом.

ДРУГИЕ ИННОВАЦИИ

Хотя Ethereum прежде всего ценен своим полным по Тьюрингу, универсальным скриптовым языком, он также имеет ряд преимуществ над другими блокчейнами.

░ КОМИССИИ. Функциональные возможности полноты по Тьюрингу допускают злоупотребления в транзакциях вроде пожирателей памяти или закольцованных скриптов. Контракты Ethereum будут предотвращать их благодаря комиссиям за транзакцию на каждом вычислительном этапе исполнения сценария. Более дорогие операции – например, доступ к хранению и криптографические операции – будут обходиться дороже, а также будет отдельная плата для каждого элемента хранения, который заполняет контракт. Чтобы стимулировать контракты «убирать за собой», например если они сокращают объем памяти, будет взиматься дополнительная, «негативная» комиссия. Более того, специальный опкод SUICIDE позволит аннулировать контракт и вернуть все сбережения и значительные «негативные» комиссии владельцу.

░ АЛГОРИТМЫ МАЙНИНГА. Многие ждут появления криптовалют, ограничивающих майнинг на специализированном оборудовании. Тогда люди с обычными компьютерами могли бы поучаствовать в этом процессе без каких-либо вложений, что позволило бы избежать централизации. До сих пор главным противоядием был алгоритм майнинга Scrypt, который требует очень много вычислительной мощности и памяти. Но его требований к памяти недостаточно, к тому же некоторые компании производят устройства специально под этот алгоритм. Мы же хотим предложить Dagger – тестовый алгоритм proof of work с еще бóльшими требованиями к памяти, чем у Scrypt, а также тестовые алгоритмы proof of stake – например, Slasher, который вовсе не сталкивается с проблемой майнинга. Но рано или поздно мы собираемся провести конкурс, подобный тем, что определили стандарты для AES и SHA3. Мы пригласим исследовательские группы из университетов всего мира, чтобы разработать лучший из возможных майнинговых алгоритмов, устойчивых к специализированному оборудованию.

░ GHOST. Это новый протокол распространения блоков, впервые предложенный Авивом Зоаром и Йонатаном Сомполински. Он помогает блокчейну подтверждать блок гораздо быстрее, в идеале – в диапазоне 3–30 секунд, при этом избегая проблем с централизацией и задержкой записи транзакций, типичных при быстром подтверждении блоков. Ethereum – первая крупная криптовалюта, которая интегрирует в свой протокол упрощенную одноуровневую версию GHOST.

ПЛАН

Ethereum – крупное и масштабное начинание, и на его разработку уйдут месяцы. Поэтому запуск разделится на несколько этапов. Первый – публикация вайтпейпера – уже состоялся, у проекта появились форумы, википедия и блог, где любой желающий может зарегистрироваться и оставлять комментарии. 25 января на конференции в Майами запускается 60-дневный сбор средств, во время которого любой желающий сможет приобрести ETH – внутреннюю валюту Ethereum – за биткойны, как это было с Mastercoin. За 1 биткойн можно будет приобрести 1000 ETH, хотя для более ранних инвесторов курс будет примерно в два раза выше – в качестве компенсации за повышенный риск, на который они пошли, поддержав проект на ранних стадиях. Участники сбора средств получат не только эфиры, но и дополнительные вознаграждения: билеты на конференции, хранилище в 32 байта для первичного блока, а крупнейшие спонсоры – даже возможность придумать название для трех единиц исчисления валюты (вроде «микробиткойна» у биткойна).

Эмиссия ETH будет осуществляться не по какому-либо единому механизму: мы остановились на компромиссном варианте, сочетающем преимущества сразу нескольких подходов. Вот как это будет выглядеть.

░ Эмиссия ETH состоится в рамках сбора средств по цене 1000–2000 ETH за BTC, причем первые спонсоры получат более выгодный курс в качестве компенсации за повышенный риск участия на более ранней стадии. Минимальный взнос составит 0,01 BTC. Предположим, что таким образом мы выпустим X эфиров.

░ 0,225X ETH отправятся доверенным членам и самым первым спонсорам, которые существенно помогли проекту еще до начала сбора средств. Эта доля будет храниться на контракте с блокировкой по времени: около 40 % можно будет потратить через один год, 70 % – через два года и 100 % – через три года.

░ 0,05X ETH уйдут на поощрение тех, кто помог во время сбора средств: эти средства пойдут на оплату расходов и вознаграждения в ETH поддержавшим проект между началом сбора средств и запуском валюты.

░ 0,225X ETH войдут в долгосрочный резервный фонд для оплаты расходов, заработной платы и вознаграждений в ETH после запуска блокчейна.

░ После этого каждый год будет добываться одинаковое количество ETH – 0,4X.

В отличие от биткойна и большинства других криптовалют, эмиссия ETH не ограничена. Модель «перманентной линейной инфляции» разработана таким образом, чтобы эфир не был подвержен ни инфляционным, ни дефляционным процессам. Отказ от лимита на эмиссию должен ослабить влияние спекуляций и имущественного неравенства, которому подвержены существующие криптовалюты. В то же время линейная, а не традиционная экспоненциальная инфляционная модель подразумевает, что эффективная ставка инфляции со временем будет стремиться к нулю. Кроме того, поскольку валюта начнет свое существование не с нуля, увеличение валютной массы в первые восемь лет будет происходить медленнее, чем это было у биткойна, что даст ранним спонсорам и участникам сбора средств шанс получить значительную выгоду в среднесрочной перспективе.

Примерно в феврале мы готовим релиз централизованной тестовой сети – сервера, с помощью которого каждый сможет отправлять транзакции и создавать контракты. За ним последует децентрализованная тестовая сеть, в которой мы будем тестировать различные алгоритмы майнинга, проверять безопасность и работоспособность p2p-демона, а также проводить измерения, чтобы в дальнейшем оптимизировать скриптовый язык. Наконец, когда мы будем уверены в том, что протокол и клиент полностью безопасны, мы выпустим первичный блок и запустим процесс майнинга.

ЧТО ДАЛЬШЕ

Поскольку Ethereum использует полный по Тьюрингу скриптовый язык, можно математически доказать, что он способен на все, на что может быть способна криптовалюта на основе блокчейна, подобная биткойну. И все же протокол в его нынешнем виде не лишен недостатков. Например, Ethereum не решает фундаментальную проблему масштабируемости всех криптовалют на основе блокчейна: каждый полный узел должен хранить весь баланс и проверять каждую сделку. Ethereum несколько смягчает проблему за счет концепции разделения «дерева состояний» и «списка транзакций», заимствованной у Ripple, но никаких фундаментальных прорывов в этой области он пока предложить не может. Для этого необходима технология вроде Secure Computational Integrity and Privacy (SCIP) Эли Бен-Сассона, которая пока находится в стадии разработки.

Кроме того, Ethereum не предлагает никаких улучшений в области традиционного майнинга proof of work со всеми его недостатками, а возможности proof of excellence и консенсуса в стиле Ripple пока остаются неисследованными. Если выяснится, что proof of stake или какой-либо другой алгоритм proof of work предлагает лучшее решение, то будущие криптовалюты смогут перейти на такие алгоритмы proof of stake, как MC2 и Slasher. Если дело дойдет до Ethereum 2.0, то в первую очередь улучшения произойдут именно в этих областях. В конце концов, проект Ethereum не предполагает конечной цели, и при достаточном финансировании мы сможем запустить Ethereum 2.0 самостоятельно, перенеся балансы с первоначальных счетов в обновленную сеть. Как гласит девиз нашей платформы, мы ограничены лишь воображением.