Перспективы мобильного майнинга на смартфонах

9 января 2020
Enecuum

Блокчейн может принести огромную пользу обществу с точки зрения осуществления функционирования различных распределенных систем, однако приход этой технологии на смартфоны имеет свою специфику, открывая новые интересные направления для исследований. 

В данной заметке мы расскажем о возможных перспективах разработки блокчейн-систем для мобильных устройств. 

Из материала вы узнаете о:

  • проблемах масштабируемости;
  • возможных сценариях сотрудничества с производителями смартфонов;
  • вариантах обхода ограничений связанных с вычислительной и энергетической мощностями смартфонов;
  • аспектах распространения блоков в беспроводных сетях;
  • проблемах конфиденциальности и безопасности;
  • а также отношении производителей телефонов к мобильному майнингу.

Масштабируемость блокчейна

В настоящее время и по опыту существующих систем, блокчейн ассоциируются с постоянно растущим числом узлов в сети. Ранее многие проекты столкнулись с проблемой масштабируемости системы: наглядным примером является широко известный Bitcoin. 

Многие современные блокчейн-системы построены на концепции Proof-of-Work (PoW), что влечет за собой высокие расходы на обработку данных, а их масштабируемость остается ограниченной. Разработчики распределенных систем мобильного блокчейна будущего должны принимать во внимание ограничения мобильных устройств по сравнению с персональными компьютерами и ASIC фермами. Такие системы должны быть специально разработаны с учетом этих ограничений и с введением специальных примитивов, ограничивающих преимущество узлов с повышенной вычислительной мощностью.

Требования к производителям и операторам связи

Одна из главных задач для развития блокчейн систем на смартфонах это наличие встроенной поддержки проведения блокчейн-операций на устройствах с прошивкой производителя. Таким образом, можно предвидеть по крайней мере два сценария подобной интеграции.

Первый вариант это заинтересованность со стороны крупного производителя (или разработчика ОС). В этом случае базовые примитивы могут быть “вшиты” в заводскую версию устройств. Это значительно уменьшит расходы разработчиков систем мобильного блокчейна на интеграцию.

Во втором варианте главным двигателем интеграции являются не разработчики и производители, а операторы мобильной связи. Примитивы могут быть распространены автоматически с установкой SIM-карт или напрямую через облако оператора. Однако это не исключает необходимости предоставления необходимых унифицированных примитивов разработчиками.

Специфика устройств с ограниченной вычислительной и энергетической мощностями

Даже предполагая, что примитивы для функционирования распределенных систем уже доступны на мобильных устройствах, блокчейн-разработчики должны принять во внимание естественные ограничения смартфонов, вызванные в первую очередь размером. Несмотря на то, что сматрфоны уже имеют возможность производить операции, связанные с блокчейном, многие существующие разработки могут оказаться чрезвычайно неэффективными на практике.

Исследователи в этом случае предлагают создавать специальную оверлейную сеть (логическую сеть поверх существующей физической сети), подходящую для применения в сетях Интернета Вещей и системах распределенного реестра, которая позволит преодолеть ограничения памяти и мощности мобильных устройств. 

В данном направлении уже существуют работы, затронувшие сферу Green Mining — экологичного (“зелёного”) майнинга. Эти системы специально разрабатывались для работы на ограниченных в мощности узлах с целью более эффективного переиспользования ограниченных ресурсов. 

Другое перспективное направление — это использование Edge (граничных) вычислений в беспроводных сетях при PoW-майнинге. В такой схеме перед устройствами стоит выбор расхода энергии либо на выгрузку вычислений на ближайшее устройство, которое менее подвержено ограничениям по энергопотреблению, либо на собственные вычисления. Альтернативным решением проблемы является использование более щадящих технологий типа Proof-of-Activity (PoA).

Передача блоков в сетях, чувствительных к задержкам

Текущие версии мобильного блокчейна не разрабатывались с учетом динамических задержек в беспроводных сетях. Данная проблема возникает в основном из-за сильного разнообразия технологий связи, а также различного качества канала даже при использовании одной беспроводной технологии. На данный момент не существует возможности эффективного анализа поведения таких непредсказуемых систем с точки зрения задержек распространения блока, хотя эта проблема напрямую затрагивает вопрос справедливости (fairness) в распределенных блокчейн сетях. 

Большие надежды возлагают на технологию сверхнадежных коммуникаций с низкой задержкой (Ultra Reliable Low Latency Communications, URLLC), которая введена в LTE Rel. 14, и нацелена на обеспечение заданных критериев задержек и надежности связи.

Обеспечение низких задержек — чрезвычайно важная проблема, которая потенциально ограничивает производительность блокчейн-приложений в различных сценариях. В сервисах, построенных на технологии блокчейн, процедура создания и подтверждения блоков является основной причиной задержек. Одна из главных целей современных исследований в данной области — это снижение задержки через сокращение срока проверки блока без негативного влияния на защищенность системы.

Классические блокчейн-системы были разработаны для функционирования в сети Интернет, где для распространения блоков используются проводные сети. Однако в случае, если операторы захотят интегрировать собственные решения на смартфонах, влияние на задержки может быть значительно менее предсказуемо.

Безопасность 

Как правило, блокчейн системы создаются с учетом безопасности, конфиденциальности и анонимности. Однако их эволюция породила огромное количество видов атак, которые развивались вместе с ростом вовлеченности людей и ростом финансового компонента. Приведем примеры самых известных атак.

  • Атаки Sybil, в которых узел представляется под разными ID другим узлам. Когда количество ID достигает определенного уровня, лицо, производящее атаку, может серьезно повлиять на работу сети. 
  • Широко известные DDoS атаки могут быть нацелены на критически важные узлы блокчейн сети (например, на PoS-валидаторов) с целью нарушения работы сети. 
  • Атаки, основанные на времени, ставят своей целью манипуляцию с внутренними счетчиками блокчейна. Такие атаки включают в себя Poison block и Time-jacking. 
  • В атаке большинства (51% attack), атакующий предоставляет сети/торговцу транзакцию, которая платит торговцу, в то время как в тайне создает форк блокчейна, в который вместо этого заносится транзакция с double spending.
  • Коммуникационные атаки включают Eclipse attack, конечной целью которой является захват коммуникаций единственного узла и распространение ложных данных посредством этого узла. 
  • Разделяющая атака раскалывает блокчейн на две и более несвязанные группы. Этого можно достичь захватом контроля определенных точек внутри сети, которые работают как соединяющие звенья между группами, после чего производится захват пакетов и их передача в изолированный сегмент сети.

Конфиденциальность

Несмотря на противодействие угрозам безопасности, конфиденциальность также играет ключевую роль в хранении и передаче данных без раскрытия критической информации. Существует несколько основных условий обеспечения конфиденциальности. 

Во-первых, пользователи должны обладать полным контролем над своей информацией. Во-вторых, передача данных и доступ к ним также должны быть под контролем единственного владельца. Блокчейн по дизайну является централизованным решением для защищенной передачи данных в распределенных сетях связи.

Конфиденциальность также важно обеспечить в сфере облачных технологий. Примерами таких приложений являются обновление программного обеспечения, облачные вычисления и распределенные хранилища. На сегодняшний день доверять провайдерам, предоставляющим такие сервисы, можно только до момента их первого нарушения политик об обработке и хранения информации. В идеальной ситуации провайдер должен получать доступ к данным пользователя лишь после согласия субъекта. В этом случае технология блокчейн может предоставить решение для обмена данными в сфере облачных технологий, обеспечивая при этом защиту конфиденциальности пользователей.

Проблемы интеграции

На сегодняшний день использование блокчейн систем и любых других требовательных к ресурсам приложений на мобильных устройствах затруднено двумя главными юридическими проблемами. 

С одной стороны, некоторые страны запрещают любое взаимодействие с крипто-токенами, что существенно замедляет интеграционные процессы.

С другой, главной целью производителей мобильных устройств является максимальная экономия заряда аккумулятора устройства. Крупные компании (Apple и Google) в явном виде запрещают разработку приложений, которые негативно сказываются на времени работы устройства, что отрицательно влияет на темпы интеграции технологии блокчейн на мобильных устройствах.

Привлечение пользователей

Проблемы безопасности, интеграции и технологических аспектов не являются единственными сдерживающими факторами. Разработчики должны комплексно подойти к вопросу использования разрабатываемой сети обычными пользователями. 

Одной из самых ощутимых проблем является отсутствие веры в виртуальные токены как в платежное средство с собственной ценностью со стороны большой доли населения.

Привлечение пользователей в нефинансовые блокчейн системы все еще является острым вопросом. С другой стороны, IT-сообщество очень тесно связано с технологией блокчейн и добавление еще одной естественной мотивации для соответствующих разработок может в действительности обрести большой успех при должной поддержке производителями оборудования или иными крупными игроками.

Выводы

В свете рассмотренных выше проблем, можно утверждать, что развитие технологии блокчейн в мобильной экосистеме имеет большие перспективы, однако как и в любой другой инновационной сфере, будут иметь место как проблемы интеграции, так и принятие конечными пользователями. На этом пути необходимо будет преодолеть технологические ограничения, учесть вопросы безопасности, а также склонить производителей смартфонов и операторов к более лояльному отношению к технологии в целом. 

Enecuum прилагает все усилия для разработки легких блокчейн систем, которые не влияют на работу мобильного устройства, и делает всё, чтобы обойти или устранить проблемы, описанные в данной заметке.