Почему блокчейн не подходит для хранения больших файлов

Как устроено хранение данных в блокчейне

Блокчейн — это цепочка блоков, где каждый новый блок ссылается на предыдущий через криптографический хеш, образуя непрерывную последовательность от самого первого блока до текущего. Главное отличие от обычной базы данных лежит в том, кто хранит данные, а не в структуре самой записи. Данные копируются на множество независимых участников сети — узлов, а не оседают на одном сервере под управлением одной компании, как в привычной базе. Каждый узел держит собственную полную копию всей цепочки целиком, от первого блока до последнего. Именно эта повторяемая копия и даёт сети устойчивость к подделке: незаметно переписать историю на одном узле бессмысленно, потому что остальные узлы хранят независимые копии и сразу заметят расхождение.

Что происходит с объёмом при добавлении крупных файлов

В обычной централизованной базе файл хранится один раз на одном сервере, и при нехватке места администратор просто добавляет ещё диск. В блокчейне тот же файл обязан оказаться у каждого полноценного узла сети, который держит полную копию цепочки. Добавление одного видеоролика или коллекции изображений увеличивает и общий объём цепочки, и нагрузку на хранилище каждого узла в отдельности — все они должны скачать, проверить и сохранить у себя одну и ту же копию заново.

У большинства блокчейнов записанные данные никуда не исчезают и не архивируются со временем — цепочка растёт монотонно и практически никогда не сжимается обратно. Крупный файл, попавший внутрь такой цепочки однажды, остаётся там навсегда и продолжает занимать место на диске у каждого нового узла, который решит присоединиться к сети и скачать полную историю с самого начала.

Почему запись данных обходится дорого

Чтобы новые данные попали в блокчейн, сеть должна прийти к согласию по поводу них — участники, которые собирают и подтверждают блоки, обязаны включить транзакцию, распространить её по сети и закрепить в общепризнанной истории. Эта совместная работа намеренно сделана затратной, чтобы отбить у злоумышленников желание злоупотреблять записью и подрывать безопасность сети. На практике эта затратность оборачивается для пользователя комиссией за транзакцию, и размер комиссии обычно растёт вместе с объёмом данных внутри неё — чем больше байт нужно записать, тем дороже обходится запись.

Как это отражается на скорости

Блоки в блокчейне формируются через интервалы времени, а не постоянным непрерывным потоком, и каждый блок ограничен по размеру или по суммарной сложности включённых в него операций. Крупный файл физически не поместится в один блок и его пришлось бы дробить на множество отдельных транзакций, растянутых по многим последовательным блокам. Каждая такая транзакция ждёт своей очереди на включение, а затем ещё нескольких подтверждений — новых блоков поверх неё, чтобы запись считалась достаточно надёжной. Обычная загрузка файла на сервер или в облако ограничена в основном пропускной способностью сети, а передача через блокчейн добавляет сверху ещё и график выпуска блоков вместе со временем на подтверждения.

Стандартное решение — хранить файл вне цепочки

Устоявшийся приём разводит задачу на две части. Сам тяжёлый файл кладут в обычное хранилище — на собственный сервер, в облачный сервис или в распределённую систему хранения файлов, рассчитанную именно на такой объём данных. А в блокчейн записывают лишь его хеш — короткий отпечаток фиксированной длины, который вычисляют по содержимому файла специальным алгоритмом, например SHA-256. Хеш занимает считаные десятки байт независимо от того, весит исходный файл килобайт или сотни гигабайт, и его запись обходится копейки по сравнению с попыткой уместить в цепочку сам файл целиком.

Такая схема сохраняет ровно то ценное свойство, ради которого вообще стоит использовать блокчейн — доказуемую неизменность записи. Любой человек может позже скачать файл из того хранилища, где он лежит, заново вычислить его хеш тем же алгоритмом и сравнить результат с тем, что зафиксирован в блокчейне. Совпадение хешей подтверждает, что файл с момента записи не менялся ни на один байт. При этом сам файл ни разу не проходил через дорогую и медленную процедуру записи в цепочку.

• тяжёлый файл лежит в обычном хранилище, рассчитанном на большие объёмы данных
• в блокчейн попадает только короткий хеш этого файла и, при необходимости, ссылка на его расположение
• проверка подлинности сводится к пересчёту хеша и сравнению его с записью в цепочке
• стоимость и скорость записи в блокчейн перестают зависеть от размера самого файла

Где блокчейн всё же уместен для файлов

Блокчейн хорошо подходит для небольших по объёму данных, которым действительно нужна распределённая защита от скрытой подмены — записи о собственности, отметки времени, сертификаты, история транзакций, ссылки на метаданные, цифровые подписи. Все перечисленные типы данных занимают от нескольких байт до нескольких килобайт, поэтому дешёво реплицируются на множество узлов и при этом получают главное преимущество технологии — ни один отдельный участник сети не способен незаметно переписать уже зафиксированную запись.