ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 7
1.1 Блокчейн 7
1.1.1 Описание технологии 8
1.1.2 Голосование и блокчейн 14
1.2 Платформа Ethereum 16
1.3 Умные контракты 17
1.4 Постановка задачи 21
ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ 22
2.1 Структура блокчейна 22
2.1.1 Структура блока 22
2.1.2 Алгоритм ECDSA 23
2.1.3 Электронная цифровая подпись 31
2.2 Разработка «токена» 38
2.3 Язык Solidity 43
2.4 Разработка умного контракта 45
2.5 Архитектура приложения 46
2.6 Клиентское приложение 47
2.7 Алгоритм работы системы 48
ГЛАВА 3. НАСТРОЙКА И ТЕСТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ 50
3.1 Создание приватной сети 50
3.2 Настройка Metamask 56
3.3 Деплой смарт контракта 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 65
ПРИЛОЖЕНИЕ
В ближайшее десятилетие цифровые денежные средства и технология блокчейн потенциально могут изменить мир так, как когда-то его изменило изобретение интернета, а в свое время появление компьютера или электричества.
Блокчейн - это технология, которая позволит сократить практически до нуля половину имеющихся сегодня транзакционных издержек в масштабе компании, холдинга, рынка, страны и всего глобального сообщества.
В современном мире, взаимосвязанном и объединенном глобальной сетью, экономическая деятельность осуществляется посредством коммерческих сетей, которые стирают национальные, географические границы и границы юрисдикций. Как правило, такие сети переплетаются на торговых площадках, где производители, потребители, поставщики, партнеры, активные участники рынка или посредники, а также прочие заинтересованные лица владеют, управляют ценностями, известными под названием активы, а также реализуют свои права и привилегии на них [1].
Активы могут быть материальными и физическими, как, например, машины и дома, либо нематериальными и виртуальными, — как сертификаты на акции и патенты. Получение права собственности на активы и их передачу, известную как транзакция, создает ценность коммерческих сетей.
Как правило, участниками транзакций являются различные покупатели, продавцы и посредники (например, банки, аудиторы или нотариусы), коммерческие соглашения и контракты между которыми вносятся в разнообразные реестры. В коммерческой деятельности, как правило, используется несколько реестров для ведения учета активов, находящихся в собственности, и активов, передаваемых участниками друг
другу в различных видах деятельности. Реестры являются системами учета экономической деятельности и интересов предприятий [2].
Реестры, использующиеся сегодня в предпринимательской деятельности, во многом несовершенны. Они неэффективны, дорогостоящие, а их функционирование непрозрачно и подвержено мошенническим манипуляциям и неправомерным действиям. Эти проблемы являются следствием использования сторонних централизованных систем, основанных на доверии, таких как: финансовые, расчетно-клиринговые организации и другие посредники существующих организационных структур [3].
Такие централизованные системы реестров создают своего рода помехи и препятствия, растягивающие время выполнения транзакций. Недостаточная прозрачность их работы, а также подверженность коррупции и мошенничеству приводят к возникновению споров. При этом их урегулирование, совершение обратных сделок и страхование транзакций довольно затратно и в средствах, и во времени — все эти риски и неопределенности приводят к упущенным возможностям для бизнеса.
Неупорядоченные копии реестров, используемые в собственных системах каждого участника, становятся причиной принятия ошибочных коммерческих решений на основе временных недостоверных данных. В лучшем случае принятие решения на основе актуальной информации откладывается на время приведения в соответствие отличающихся копий реестров [26].
Блокчейн был изобретен для осуществления экономической деятельности людей независимо от банков и государств. Но сегодня государства, корпорации и банки являются одними из крупнейших локомотивов внедрения этой технологии в повседневную жизнь.
Пусть эти структуры не заинтересованы в полной имплементации парадигм распределенного реестра, но они видят, как блокчейн и умные контракты могут увеличить эффективность работы даже централизованных структур.
Пример применения смарт-контрактов в повседневной жизни общества — приближение эры цифрового государства.
Выборы в каждой стране — это одна из самых важных и трудоемких задач, когда необходимо в жестко ограниченное время получить и обработать информацию от миллионов граждан. Существующие системы даже в наилучшем воплощении могут давать сбои. Но смарт-контракты убирают из выборного процесса практически любой риск [19].
Многие страны мира, включая ЕС, Австралию, Россию и Украину, всерьез рассматривают переход на блокчейн-голосование. Не исключено, что в ближайшем будущем мы будем выбирать государственных лидеров, не опуская бумажки в урны, а запуская смарт-контракт [34].
К тому же блокчейн-голосование может помочь и с проблемой явки избирателей там, где инерция вызвана длинными очередями, заполнением множества бумаг и прочей волокитой.
Исходя из всего вышесказанного, целью выпускной квалификационной работы будет разработка автоматизированной системы голосования на основе технологии блокчейн. Данная система позволит проводить различного вида голосования без возможности фальсификации результатов.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
• анализ существующих проблем при проведении всевозможных голосований;
• анализ возможностей технологии блокчейн;
• формирование требований к системе, постановка задачи на разработку;
• разработка архитектуры системы;
• проектирование и реализация «токена»;
• проектирование и реализация умного контракта для проведения голосования;
• конфигурация и подготовка системы к деплойменту;
• конфигурация и развертывание приватной блокчейн сети;
• тестирование разработанной системы.
В первой главе проводится описание технологии блокчейн, её преимуществах и недостатках при использовании в качестве основы для разработки автоматизированной системы голосования. Также с данной рассматривается платформа Ethereum на базе, которой будет разрабатываться система голосования. Кроме того, в данной главе описывается концепция «умных контрактов» являющихся основным инструментом для разработки системы.
Во второй главе проводится проектирование архитектуры системы, разработка «умного контракты», а также «токена» позволяющего проводить голосование. Также в данной главе проводится детально описание технологии блокчейн и механизмов, позволяющих использовать её в качестве основы для системы голосования.
В третьей главе описаны настройка и тестирование системы, а также приведено описание процесса создания приватной сети и настройки провайдера Metamask.
В заключении сделан вывод о степени достижения поставленных целей и задач.
Блокчейн—новая парадигма информационного мира. Она постучалась в двери в 2008 году, когда некто по имени Сатоши Накамото описал протокол электронных платежей для пиринговой сети. Так была заложена основа для технологии блокчейн. Это математический алгоритм, который позволяет безопасно и приватно обмениваться ценностями через пиринговые сети. Первой практической реализацией блокчейн стала сеть Биткоин.
Технологии блокчейн представляют собой кардинально новый подход к организации деловых операций. Они знаменуют новое поколение надежных и умных приложений для регистрации и обмена физическими, виртуальными, материальными и нематериальными активами. Благодаря ключевым понятиям криптографической безопасности,
децентрализованному консенсусу и общему открытому реестру (должным образом контролируемому и ограниченному в видимости), блокчейн- технологии могут коренным образом изменить организацию нашей экономической, социальной, политической и научной деятельности.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы была спроектирована и разработана система автоматизированного голосования, использующая в качестве основы технологию блокчейн. В результате чего были решены следующие задачи:
• Произведен обзор актуальных технологий, используемых в разработке систем, основанных на блокчейн технологии.
• Произведена разработка приватного «токена» для подсчета голосов.
• Спроектирован и разработан умный контракт обеспечивающий работу системы.
• Настроена компиляция и процесс деплоймента системы в приватную сеть.
• Развернута защищенная приватная сеть.
В первой главе были рассмотрены основные концепции блокчейн технологии, а также платформ, построенных на её основе. Также была рассмотрена платформа Ethereum которая позволяет создавать умные контракты обеспечивающие надежные соглашения между двумя не доверенными лицами. Кроме того, в данной главе описывается концепция голосования с применением данной технологии, а также примеры применения блокчейн для голосования в других странах мира.
Во второй главе подробно описана структура блокчейн протокола, также в данной главе приводится описание разработки собственного «токена» для проведения и учета голосований. Кроме того, в данной главе приводится процесс написания умного контракта.
В третьей главе описаны настройка и тестирование системы, провайдера Metamask, а также пошаговое руководство по развертыванию приватной сети. Которую в последующем можно использовать для деплоймента «токена» и умного контракта. Данную сеть можно использовать для проведения голосования.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
