Хабрахабр

От теории к практике: как применяется блокчейн в авиации

В середине 20 века системы бронирования авиабилетов были одними из первых примеров применения компьютерных комплексов и сетей передачи данных. Гражданская авиация — глобальная индустрия, в которой непрерывно происходит синхронизация и обработка огромных массивов данных. Давайте посмотрим, как сегодня технологии блокчейн могут помочь быстрее и эффективнее решить простую, на первый взгляд, задачу: перевести пассажира из точки «А» в точку «В»?

Дано

Большое число организаций – участниц процесса

  • Как минимум одна авиакомпания;
  • Точка продаж, через которую был куплен билет (это может быть сайт авиакомпании или офис туристического агентства);
  • Провайдер инвенторной системы (система обслуживания пассажиров);
  • Как минимум два аэропорта;
  • Служба воздушного контроля;
  • Службы пограничного и таможенного контроля (для международного перелета);
  • Поставщик и заправщик топлива;
  • Организация, занимающаяся техническим обслуживанием воздушных судов;
  • Поставщики питания и других услуг;
  • Оператор программы лояльности, если пассажир являются участником подобной программы;
  • Страховая компания, если пассажир приобрел дополнительную страховку.

Усложним задачу

Всем участникам процесса необходимо иметь актуальные данные, связанные с их частью организации перевозки. А именно:

  • Данные о времени прибытия борта, назначенное место стоянки воздушного судна;
  • Информацию о проданном билете;
  • Реестр зарегистрированных на рейс пассажиров;
  • Данные о наличии необходимых виз и прохождении паспортного и таможенного контроля;
  • Данные об оказанных услугах в аэропорту, включая питание и топливное обслуживание — объемы услуг и точное время оказания услуг;
  • Информацию о проведении технических контрольных и ремонтных мероприятиях;
  • Информацию о прохождении предполетного контроля экипажа и многое другое.

Например, обмен данными с несколькими независимыми источниками / потребителями с аутентификаций источников информации или поддержание неизменности истории изменения данных с возможностью аудита. При этом на некоторые информационные потоки могут налагаться дополнительные требования.

Обмен данными

Печатные документы vs Excel vs API vs …?

Все организации имеет информационные системы, связанные с управлением операционной деятельностью, учетом доходов и расходов, при этом степень автоматизации информационного взаимодействия с контрагентами варьируется от передачи печатных документов, с последующим переносом в цифровые хранилища данных, до использования различных механизмов интеграции:

Экспорт / импорт файлов

различных форматов (CSV, XML, Excel..)

Платформы

В сфере гражданской авиации работают глобальные платформы для взаимодействия организаций в процессе авиаперевозок:

  • BSP (Billing and Settlement Plan);
  • GDS (Global Distribution System);
  • PSS (Passenger Service System).

Платформы работают как сервис и поддерживаются такими ассоциациями и компаниями как IATA, SITA, Amadeus и др. О них мы писали в нашей предыдущей статье. С точки зрения разработки и поддержки систем, обеспечение уровня сервиса — это удобно, однако есть и свои минусы: Все текущие платформы централизованы: есть организация, предоставляющая сервис, все программное обеспечение, серверные мощности находятся под ее управлением.

  • Дополнительные расходы участников процесса, связанные с оплатой услуг платформ;
  • Передача информации внешней организации. Данные, имеющие бизнес-ценность, могут быть скомпрометированы или доступны третьим лицам;
  • Провайдер услуги может влиять на правила информационного взаимодействия.

API

Одним из стандартов API является NDC (New Distribution Capabilities), предназначенный для прямой продажи билетов и дополнительных услуг. Использование API позволяет организовать непосредственное взаимодействие между контрагентами. В то же время при взаимодействии с контрагентами при наземном обслуживании подобных стандартов еще нет, фрагментарная реализация сервисов интеграции данных не основывается на общепринятых стандартах.

Однако потенциальное создание API для всех вариантов взаимодействия контрагентов может с одной стороны привести к централизации сервисов, через которые идет взаимодействие, с другой стороны — к росту количества и типов интеграций и усложнению информационного ландшафта организаций. API это инструмент коллаборации между контрагентами, позволяющий превратить бизнес или организацию в платформу.

Блокчейн ?

Мы имеем:

  • Множество источников данных, которые должны собираться в одно информационное поле;
  • Критичную важность корректности данных, источников происхождения и времени появления;
  • Прямой обмен данными предпочтительнее использования посредников при передаче данных.

Благодаря этой технологии, все участники процесса получают одну версию данных, и они не тратят время и другие ресурсы на согласование и обсуждение. Применение технологии блокчейн / распределенного реестра — выглядит логичной частью решения сложной задачи, которую мы обозначили в самом начале: перевести пассажира из точки «А» в точку «В».

Единая версия данных для множества участников

Используя возможности распределенного реестра организации могут по своим правилам, оперативно, с контролем времени и источника сообщения, а также факта доставки, обмениваться информацией с минимально необходимой или нулевой степенью раскрытия в схеме взаимодействия, когда несколько организаций получают и отправляют данные, связанные с определенным контекстом — пассажир, авиарейс, ULD (Unit load device, авиа-контейнер) и т.д.

Основная ценность технологии распределенного реестра основывается на двух ключевых элементах.

  • проверенное происхождение данных (хотя блокчейн НЕ гарантирует достоверность данных, но действительно дает понять, кто какие данные поместил в реестр и когда);
  • контролируемые процессы – все участники могут видеть и понимать, как данные проходят через заранее согласованный, запрограммированный процесс.

Смарт-контракты

Смарт-контракт выполняется в нейтральной среде распределенного реестра, защищенной от доступа или влияния третьих лиц, гарантирующей фиксацию хронологической последовательности внесения информации сторонами, формируя тем самым аудиторский след. Правила обмена данными можно описать в виде смарт-контрактов, которые определяют модель данных по определенному процессу.

Помимо организаций, участников процесса, важным источником данных являются «оракулы» — информационные системы, переносящие данные из внешней среды в блокчейн. В коде смарт-контракта определяются уровни доступа к данным, кто и при каких условиях может вносить данные. «Оракулами» могут являться, например:

  • сертифицированные массомеры в топливозаправочных автомобилях;
  • биржи, предоставляющие текущие курсы валют;
  • системы распознавания образов.

Доступ к данным из внешней среды дает возможность автоматизировать выполнение условий сделки, алгоритмов расчета стоимости услуг.

Выглядит неплохо, как это реализовать ?

v1.0: Ethereum

В 2017 году S7 Airlines, в партнерстве с Альфа-Банком, одной из первых авиакомпаний запустила в промышленную эксплуатацию проект на базе технологии блокчейн, который сейчас активно используются в процессе взаимодействия S7 Airlines с агентской сетью, и позволяет связать данные о продаже авиабилетов с платежными операциями.

Процесс информационного и платежного взаимодействия с агентами рассматривался как частный случай создания бизнес-сетей, целью которых является ускорение бизнес- и производственных процессов, сокращение операционных издержек за счет прямого и защищенного информационного и платежного взаимодействия организаций.

Чтобы транзакции, размещенные в блокчейн, имели юридические последствия, был разработан юридический фреймворк, в том числе позволяющий банку проводить платежи на основе данных из блокчейн транзакции. Блокчейн-платформа, разрабатываемая S7 Техлаб, сразу предусматривала построение сетей для процессов, в котором организации обмениваются бизнес-информацией и при достижении некоторых условий смарт-контракт инициирует банковский платеж.

Для этого использовались возможности клиента Parity. Первая версия блокчейн-платформы была реализована на базе протокола Ethereum, с использованием консенсуса Proof-Of-Authority, в котором на уровне системных смарт-контрактов определялся круг организаций – валидаторов, а также модель доступа.

Основные роли участников: Архитектура предусматривала развертывание под определенный процесс отдельной сети.

  • Организация-участник определенного процесса (например, при продаже билетов, это агент или авиакомпания)
  • Банк, обеспечивающий платежи, инициируемые транзакцией, размещенной в блокчейн.

Off-chain компоненты были реализованы главным образом на JavaScript / Node. On-chain компоненты первой версии платформы (смарт-контракты) были реализованы на Solidity с применением техник обновления смарт контрактов, что в смарт-контрактах на базе EVM (Ethereum Virtual Machine) создает ряд затруднений в разработке и поддержке. JS, так как наиболее стабильные библиотеки (web3.js, truffle и другие) реализованы именно на этом стеке.

Блокчейн-платформа на базе протокола Ethereum стала хорошим стартом, так как в 2017 году это была наиболее стабильная технология, поддерживающая смарт-контракты, с массой доступных библиотек, однако при дальнейшем расширении требований и развитии функциональности, мы столкнулись с рядом ограничений, присущих протоколу Ethereum:

  • Транзакции не являются финальными, принимаются простым большинством голосов узлов – валидаторов;
  • Единый реестр операций, доступный всем участникам. Решения на базе Quorum и других расширенных реализаций клиентов Ethereum с поддержкой приватных транзакций в 2017 году были еще нестабильны;
  • Solidity, как язык разработки, имел значительные ограничения на реализуемую логику. Реализовать сложную логику было проблематично: например, при достижении определенного количества используемых переменных в смарт-контракте компилятор выдавал ошибку stack too deep и дальнейшее расширении логики смарт контракта приходилось проводить со значительными технологическими ухищрениями.

v2.0: Hyperledger Fabric

0 с такими возможностями как: Во второй половине 2017 года вышла стабильная версия фреймворка Hyperledger Fabric 1.

  • Двухфазный коммит;
  • Изоляция данных на основе каналов;
  • Идентификация на базе PKI;
  • Гибкая модель конфигурирования участников сети (Membership Service Provider);
  • Продвинутая система настройки разрешений на операции (policies);
  • Единая кодовая база на Go.

Время показало, что выбор был правильным: сейчас значительная часть создаваемых корпоративных проектов промышленного уровня на базе распределенного реестра использует технологию Hyperledger Fabric. Это убедило вести дальнейшее развитие блокчейн-платформы на базе этого фреймворка. Создание распределенных между организациями систем предполагает знакомство всех участников с применяемыми технологиями, поэтому документированность, известные практики использования и уровень принятия рынком Hyperledger Fabric упрощает взаимодействие с партнерами.

Блокчейн-технологии в 2017 году (да и на текущий момент тоже) находятся на этапе бурного развития и нам пришлось пройти путь разработки значительного количества собственных компонент, столкнувшись с такими проблемами как:

  • Отсутствие best practices при разработке и тестировании блокчейн приложений;
  • Отсутствие простого и стабильного SDK на Go;
  • Отсутствие практик поддержания уровня сервиса сети (конфигурация сети, мониторинг узлов, решение нештатных ситуаций и пр.)
  • Сложное изменение конфигурации участников сети.

С учетом опыта развертывания отдельных проектов мы разработали: За два года развития блокчейн-платформы S7 мы прошли путь от ручного развертывания сетей и написания простых смарт-контрактов до формирования инструментария, с помощью которого мы можем быстро создавать блокчейн-сети с внешними партнерами.

  • Средства развертывания компонент сети в K8S, либо на любых виртуальных серверах / облачных сервисах;
  • Децентрализованное управление сетью и доступом к сети;
  • Средства мониторинга и поддержания уровня обслуживания;
  • Компоненты разработки смарт-контрактов и off-chain приложений, включая шифрование данных;
  • Средства анализа данных в сети (explorer), учитывающие мета-описания модели данных чейнкодов;
  • Шлюзы к банкам для проведения платежных операций.

Open source

Часть наших разработок мы выложили в open source:

cckit

Последняя версия также содержит средства кодогенерации на базе мета-описаний gRPC-сервисов и protobuf — сообщений, позволяющие специфицировать интерфейсы смарт-контрактов (чейн-кодов) Hyperledger Fabric, а также автоматизировать создание SDK для взаимодействия со смарт-контрактами. библиотека, позволяющая структурированно разрабатывать смарт-контракты.

Помимо этого, реализованы следующие возможности:

  • Маршрутизация (routing) обращений к функциям;
  • Функции промежуточной обработки (middleware);
  • Object-state mapping;
  • Расширенная реализация MockStub.

hlf-sdk-go

собственный упрощённый SDK:

  • Простые и понятные компоненты;
  • Подключаемые discovery provider и crypto suite;
  • Встроенные GRPC-метрики;
  • Балансировка вызовов GRPC на базе go-grpc;
  • Отдельный пакет для работы с Fabric CA;
  • Трейсинг операций на основе OpenTracing (Jaeger).

Текущие проекты

С использованием данного инструментария разработано уже несколько проектов:

Система взаимодействия между авиакомпаниями и поставщиками топлива

Эти данные используются для назначения технического задания водителю топливозаправщика в аэропорту. На основании цифрового смарт-контракта в системе AFSC (Aviation fuel smart contracts) S7 Airlines и поставщик топлива согласовывают предварительный объем топлива и его цену. Моментальное подтверждение из банка дает старт заправке. После того как командир воздушного судна запросит у оператора точный объем топлива, необходимый для выполнения рейса, в банк авиакомпании направляется онлайн-заявка для резервирования соответствующей суммы на счете.

Новая версия платформы взаимодействия с прямыми агентами S7

в месяц). которая находится в промышленной эксплуатации (обороты уже превысили 300 млн руб. Аналогичная система внедряется также для сторонней крупной транспортной компании.

Ряд проектов находится в разработке, в том числе и связанные с взаимодействием с аэропортами и компаниями, обеспечивающими наземное обслуживание самолетов.

Трансформация индустрии

Пожалуй, самое важное — безопасность полетов. В каких проектах технология блокчейн может вывести авиацию, как отрасль, на еще более высокий уровень? Благодаря такой прозрачности, блокчейн может подтолкнуть авиационную безопасность на совершенно новый уровень. Блокчейн может выступать в качестве виртуального журнала, где будет записываться вся информация об обслуживании отдельных частей самолета: откуда они прибыли, кто с ними работал, куда они направляются далее и пр.

Вот лишь один пример: токенизация баллов лояльности позволит им быть более ликвидным и удобным для клиента инструментом. А еще программы лояльности. Они могут обеспечивать сквозное взаимодействие в индустрии путешествий между авиакомпаниями, отелями, судоходными компаниями и компаниями по аренде автомобилей.

Несмотря на то, что текущие примеры– это пока первые шаги, применение блокчейн с высокой степенью вероятности окажет огромное влияние на трансформацию индустрии гражданской авиации в области информационного и платежного взаимодействия, что, безусловно, поможет сделать процесс взаимодействия «пассажир – авиаперевозчик» еще более удобным и надежным. И это далеко не все.

Ценность для бизнеса

В первую очередь, за счет модернизации технологий, обслуживающих информационные потоки между партнерами. По оценке Building Value with Blockchain Technology: How to Evaluate Blockchain’s
Benefits от Международного экономического форума, индустрия гражданской авиации и сферы путешествий в целом в наибольшей степени могут получить преимущества в части автоматизации взаимодействия с использованием смарт-контрактов, единой версии данных для всех участников процесса и возможностей создавать новые типы продуктов и сервисов.

На базе блокчейн могут быть реализованы процессы, требующие платежного взаимодействия (оплата услуг аэропортов/поставщиков топлива и так далее или взаимные платежи по договорам интерлайна), так и процессы с платежами не связанные, например, факты выполнения рейсов.

Смарт-контракты могут содержать заранее согласованные между партнерами правила для автоматизированной проверки условий и выполнения действий, в том числе платежных, что позволит значительно снизить ручную работу, создающую задержки и потенциальные ошибки.

Временные метки, которыми сопровождаются все блокчейн-транзакции, также могут
позволить контролировать соглашения об уровне обслуживания (SLA), например в при
выполнении технологического графика обслуживания воздушного судна в аэропорту.
Максимальной эффективности подобные решения достигнут в сочетании с технологиями интернета вещей (IoT) и машинного распознавания образов — факты, хранимые и учитываемые в смарт-контрактах смогут поступать в блокчейн максимально автоматизировано, без участия человека.

Подводные камни

Доступ к узлам сети могут иметь как участники консорциума, так и внешние организации, в зависимости от требований по интероперабельности. Для бизнес-сетей актуальна схема консорциума, в которой узлы сети поддерживают отдельные организации — участники сети. Рассмотрим основные препятствия при создании бизнес-сетей.

С точки зрения бизнеса:

  • Идентификация процесса взаимодействия контрагентов, при которой действительно требуется децентрализованность. Проработка структуры информационного взаимодействия, условия доступности данных;
  • Корректная оценка влияния изменения парадигмы взаимодействия с контрагентами и стоимости внедрения;
  • Организация работы в консорциуме контрагентов, в том числе прямых конкурентов.

С точки зрения технологий:

  • Отсутствие в настоящее время «идеальных» алгоритмов работы распределенной сети, сочетающих в себе безопасность, масштабируемость и децентрализацию (выберите 2 из 3);
  • Отсутствие стандартизированных подходов к разработке смарт-контрактов и юридических практик;
  • Отсутствие лучших практик при создании подобных систем.

Тем интереснее будущее, нам есть над чем работать. Главное, что минусы – это не препятствия, а зоны роста.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть