Как далеко простирается влияние Китая на биткоин

5 октября 2018 года группа ученых опубликовала исследование под названием «Надвигающаяся угроза со стороны Китая: анализ влияния Китая на биткоин». Бен Кайзер (Принстонский университет), Мирея Хурадо (Флоридский международный университет) и Алекс Леджер (сотрудник Лаборатории Линкольна в MIT) пришли к выводу, что Китай имеет мотивы для осуществления атаки на биткоин и, что важнее, располагает необходимыми для этого ресурсами.

Майнинговая долина

Согласно данным, представленным в документе, майнинговые пулы, управляющиеся из Китая, концентрировали под собой половину мощностей хэширования всей сети биткоина с 2015 года, а на момент публикации исследования Китай контролировал уже 74% сети. По состоянию на конец июня 2018 этот показатель оценивался в 81%, при этом в топ-10 майнинговых пулов входили 7 китайских компаний: BTC.com (1 место), Antpool (2 место), ViaBTC (3 место), F2Pool (5 место), BTC.top (6 место), BTCC (8 место), BW Pool (10 место). К концу ноября соотношение сил не изменилось: 7 из 10 ведущих пулов по-прежнему китайские, но BW Pool и закрывшийся BTCC были вытеснены другими «соотечественниками» — DPOOL и Poolin, которые сейчас по доле хэшрейта занимают 7 и 8 места соответственно.

К причинам такой высокой концентрации майнеров в Китае относят, прежде всего, дешевое электричество, которое обеспечивает высокую прибыльность майнинга из-за устройства сети биткоина: чем дешевле электричество, тем большие мощности можно приобрести, тем большими ресурсами ты располагаешь, тем больше хэшей в секунду ты перебираешь, тем выше вероятность, что именно ты (твой пул) найдешь правильный хэш и добудешь следующий блок. Согласно другому исследованию, проведенному в начале 2018 года, при майнинге в Китае на добычу одного биткоина требуется на треть меньше электроэнергии, чем при майнинге в США.

На графике видно, что Китай замыкает список стран, деля одно место с Индией и уступая по стоимости электроэнергии только Аргентине. Энергия по такой низкой стоимости доступна в Китае благодаря большим запасам угля, который является самым дешевым источником энергии и одновременно самым неблагоприятным для окружающей среды. Но Китай имеет сравнительно мягкую экономическую политику, а крупные мегаполисы, такие как Пекин, известны высоким уровнем смога, возникающего в результате сжигания угля.

Тот же метод энергоснабжения используется и для майнинга. Затраты снижаются еще сильнее, если можно обойтись без транспортировки сырья, построив майнинговые фермы недалеко от угольного бассейна, таким образом перерабатывая уголь напрямую в биткоины. «Майнинг как анонимная односторонняя биржа. Будет интересно найти что-либо подобное, но, кажется, такого не существует», — написал об этой системе основатель децентрализованной криптовалютной биржи Bitsquare Манфред Каррер. Так, майнинговая долина Китая пролегла преимущественно в отдаленных регионах с дешевым электричеством и землей, в частности, в провинции Сычуань и Внутренней Монголии.

«Майнеры могут участвовать в управляющихся из Китая пулах [живя] в любой точке мира, потому эти цифры не отражают долю хэшрейта, физически находящегося в Китае… Майнеры и пулы не могут контролироваться Китаем напрямую, но управляющие находятся в Китае и потому подчиняются китайским властям. Поскольку управляющие ответственны за распределение заданий и передачу заполненных блоков [в сеть], они контролируют входы и выходы своих майнеров, позволяя китайским властям косвенно [осуществлять] контроль над мощностями хэширования. Китай имеет больше прямого контроля над хэшрейтом, физически находящимся в Китае. Это значительная часть общего хэшрейта — больше, чем контролируется любой другой отдельной страной — хотя точное количество неизвестно», — говорится в документе.

Помимо дешевого электричества, еще одно преимущество китайских майнеров в том, что ведущие производители оборудования находятся в Китае, в том числе Bitmain, который, согласно заявлениям, произвел 70% от всех ASIC'ов, использовавшихся в 2017 году.

Какое-то время майнеров привлекали даже местные регуляции — скидки на землю, электроэнергию и дружелюбная налоговая политика властей отдельных провинций — однако в начале 2018 этот курс резко изменился: правительство, ссылаясь на высокое потребление электроэнергии майнерами и защиту окружающей среды, начало обсуждать меры по выселению майнеров, направленные, прежде всего, против крупных компаний. И тогда Bitmain, BTC.TOP и ViaBTC объявили о планах переезда в более благоприятные юрисдикции.

Причины популярности биткоина в Китае

Исследователи приходят к выводу, что популярность биткоина в Китае обусловлена двумя главными экономическими трендами, которые сформировались в стране в 2013 году: рост личного богатства населения и благоприятный курс юаня на международных биржах. В совокупности эти факторы привели к росту покупательской способности и желанию инвестировать. «Поскольку доступ к инвестиционным активам был (и остается) строго контролируемым в китайской командной экономике, биткоин был привлекательным из-за отсутствия регуляций и потенциала значительной прибыли», — считают ученые.

Еще одну причину они видят в том, что мобильные платежные системы и онлайн-платежи в Китае «гораздо более популярны, чем где-либо еще в мире». «Биткоин имеет много схожих черт с такими системами, особенно при использовании через мобильные приложения-кошельки, потому китайские потребители были, вероятно, менее нерешительны в принятии биткоина, чем остальные», — говорится в документе.

Наконец, третья причина, которую приводят исследователи — «централизованная политическая идеология и политика сильного социального контроля» — объединяет в себе политические, социальные и идеологические мотивы: «Банки в Китае очень сильно контролируются государством, анонимная коммуникация онлайн запрещена, а провайдеры услуг обязаны обеспечивать соблюдение государственной цензуры Китая на своих платформах. Биткоин представлял идеологию децентрализации и индивидуальной автономии, которая находилась в прямой оппозиции к этим идеям, и ее потенциал в обеспечении средств [для осуществления] анонимных и свободных от цензурирования транзакций был радикальным и привлекательным».

Криптовалютные биржи в Китае были обречены на популярность по тем же причинам — как трудноотслеживаемый инструмент оттока капитала (поскольку отток капитала также противоречит протекционистской политике Китае). В исследовании приводятся показатели декабря 2016 года, согласно которым 98% всего обмена биткоинов к тому моменту производилось в юани. «Это число кажется аномально высоким и привело к заявлениям об инфляции или манипулировании. Одно из объяснений заключается в необычной структуре китайских бирж, на которых торги бесплатны, а комиссии за вывод уменьшаются по мере того, как увеличивается объем торгов пользователя, таким образом стимулируя ложную трейдинговую активность», — пишут исследователи, отмечая, что на момент публикации работы, по разным подсчетам, реальная доля Китая на рынке варьируется в пределах 50%−85%, все еще являясь доминирующей.

Китай против биткоина

Исследование предполагает, что Китай «угрожает безопасности, стабильности и жизнеспособности биткоина», имея «политический и экономический контроль над внутренней [криптовалютной] деятельностью… и интернет-инфраструктурой». «По мере того как выросла ценность и экономическая полезность биткоина, выросли и стимулы атаковать его, — поясняют исследователи. — Мы выделили для исследования Китай, потому что это потенциально наиболее могущественный противник биткоина, и мы обнаружили, что у них есть множество очевидных мотивов для того, чтобы атаковать систему и ряд зрелых возможностей, и регуляторных, и технических, чтобы осуществить эти атаки».

В документе отмечается, что майнинг биткоина стал «высоко централизованным» и «более 80% биткоин-майнинга осуществляется шестью майнинговыми пулами», пять из которых управляются напрямую китайскими компаниями.

Основная угроза для инфраструктуры биткоина — атака 51%, которую могут осуществить объединившиеся майнинговые пулы. «Блоки, обнаруженные в Китае, уже составляют практически бо́льшую часть хэшрейта, так что они могут достичь консенсуса более быстро, нежели блоки, добытые в другом месте, — говорится в документе. — Если китайское правительство получит контроль над внутренним хэшрейтом, это даст ему преимущество при отборе блоков для [включения] в реестр, что важно для некоторых видов атак».

Феномен Золотого щита

Исследователи также отмечают несправедливое распределение наград, которое происходит в биткоине предположительно из-за такой особенности интернет-пространства Китая, как Золотой щит (Great Firewall). А инструментом, который позволяет извлекать выгоду из «закрытого интернета» являются пустые блоки. Это блоки, не содержащие никаких транзакций, то есть бесполезные и даже обременительные для сети (поскольку для их добычи все равно требуются вычислительные мощности), но выгодные для майнеров, потому что они приносят такую же награду, как и обычные блоки. Владея большой долей хэшрейта, китайские майнинговые пулы могут иметь преимущество в выборе того, какие блоки майнить, и это относится в том числе и к пустым блокам.

Авторы документа посмотрели на средний уровень пустых блоков и обнаружили, что в период с мая 2015 по июнь 2016 китайские майнинговые пулы добыли необычно большое количество пустых блоков, которые составляли более 7% от общего количества. А в пулах AntPool и BW Pool эти значения достигали 13%. При этом остальные (не китайские) пулы стандартно добывали около 2% таких блоков.

Исследователи предположили, что фактором, позволившим китайским майнерам спекулировать на пустых блоках, является принцип бутылочного горлышка пропускной способности, который возникает из-за Золотого щита. Золотой щит вызывает потерю пакетов (блока данных) при передаче данных, тем самым ограничивая пропускную способность сети. «В 2017 тест показал 6.9% потери пакетов при соединениях между США и Китаем и только 0.2% при соединениях между США и Гонконгом, который находится за пределами Золотого щита. Потеря пакетов приводит к задержкам, так как упавшие пакеты нужно «перезапрашивать» и перепосылать, и это также рассматривалось в этом тесте (218 миллисекунд задержки у китайских агентов) в сравнении с 81 миллисекундой у гонконгских. Было замечено, что эти задержки влияют на передачу биткоин-блоков. В 2015 году было установлено, что передача блоков через Золотой щит была на порядок ниже, чем между нодами внутри сети Золотого щита. Отдельное исследование в следующем году выявило, что среднее время передачи для практически полных биткоин-блоков составляло 3.9 секунды между нодами внутри Золотого щита и 17.4 секунды между нодами, [находящимися] по разные стороны, приводя к примерно 450%-ному замедлению», — говорится в документе. Авторы исследования считают, что такие задержки приводят к искажению стимулов у китайских майнеров, поскольку они вынуждены конкурировать в майнинговой среде, заведомо находясь в проигрышном положении: «Если майнер за Золотым щитом находит следующий валидный блок в то же время, что и майнер снаружи, то последний может передать блок в сеть более быстро, что означает, что он с большей долей вероятности выиграет “форковую гонку” и его блок будет принят», — отмечают исследователи. Но если майнер будет добывать более мелкие (пустые) блоки, они будут весить меньше и передаваться в сеть быстрее, тем самым нивелируя скоростные ограничения майнеров за Щитом.

При такой схеме майнеры теряют часть награды, а именно комиссии с транзакций, но, учитывая их долю в общей награде за блок, ими легко пренебречь (в период взрывной добычи пустых блоков награда за блок составляла 25 биткоинов, а средняя сумма всех комиссий, содержавшихся в одном блоке — 0.25 биткоина).

Скоростные ограничения, вынуждавшие китайских майнеров нечестно играть, были устранены после внедрения в биткоин апгрейда BIP152, который обеспечил компактную передачу данных, сократив уровень пропускной способности, необходимый для передачи новых блоков.

Как вы хотите, чтобы вас атаковали?

Исследователи выделяют 19 видов возможных атак, распределенных по четырем классам: цензурирование пользователей или майнеров, деанонимизация пользователей, ослабление консенсуса и дестабилизация биткоина, подрывание конкурентной майнинговой среды.

В документе приведена таблица, где перечислены названия атак, их цели, характер (видимые или тайные), «целевая аудитория» (пользователи, майнеры или экосистема в целом) и ресурсы, которыми располагает Китай для осуществления атаки.

Многие из этих атак — задержка блоков, создание форковой цепочки, эгоистичный майнинг, атака-гонка, атака Финни, атака Гольдфингера (названная по имени злодея из «Бондианы», который хотел уничтожить золотой запас США) — напрямую связаны с майнингом и хэшрейтом, в чем у Китая сейчас огромное преимущество.

Зачем Китаю разрушать биткоин?

Идеологические цели

Исследователи предполагают, что биткоин находится в «идеологической оппозиции» к централизованной философии управления Китая. Китай «может иметь мотивацию ослабить или разрушить [биткоин] с целью сделать идеологическое заявление. Например, продемонстрировать бесполезность децентрализованных парадигм контроля. По сути, любого нарушения безопасности биткоина достаточно для достижения этой цели, если оно достаточно заметно», — говорится в исследовании.

Дестабилизация зарубежных экономик или оказание давления на них

«По мере того как биткоин начинает более широко использоваться и более плотно интегрироваться в мировые финансовые системы, это становится возможным вектором для атаки зарубежных экономик… Чтобы оказывать влияние на зарубежные страны, где используется биткоин, Китай может хотеть ослабить или даже полностью разрушить биткоин. Это может быть достигнуто, если целью атаки станут определенные пользователи или майнеры, или если просто в целом ослабить механизм консенсуса, чтобы увеличить волатильность до критической точки», — считают ученые.

Правоохранительные действия

По мнению исследователей, правительство может вторгнуться в биткоин-пространство с целью контролировать капитал или предотвращать нелегальную деятельность, что будет осуществляться с помощью деанонимизации пользователей и цензурирования транзакций вплоть до запрета определенным пользователям совершать биткоин-транзакции.

Увеличение контроля за счет подрыва конкурентных принципов майнинговой системы

Эта цель может достигаться с помощью эгоистичного майнинга, задержки блоков и разветвления цепи после задержки блоков, при котором Китай сделает «подлинной» свою ветвь и будет ее контролировать.

Исследователи пообещали в будущем рассмотреть существующие решения для исходящих от Китая угроз, а также проанализировать и сократить пробелы в этих решениях.