Зарубежные ученые предупреждают: майнинг вреден для биткоина

За последние два года приставка «крипто» приобрела мощное морфологическое значение. Подставив ее к любому слову в русском языке (и не только русском), мы получаем новое устройство, новый продукт или новую технологию, к которым сразу же проявляется значительный интерес. Но магия этой приставки пока мало влияет на серьезные отрасли мировой экономики. Может быть, проблема в «сырости» технологии? Или просто не хватает топлива для хорошего старта? В свете таких событий различные специалисты стараются представить ситуацию в собственном переложении. Одна из таких аранжировок звучит так: «Проблемы сети Bitcoin можно решить только путем отказа от протокола PoW».

Почему Proof-of-Work?

Ответ уходит корнями в прошлое цифрового шифрования. Задача криптографии — изменить входные данные так сильно, чтобы на выходе от них остались рожки да ножки. А точнее, некий код, расшифровкой которого может заняться лишь то программное обеспечение, которое и занималось этим шифрованием. Конечно, объяснять про необходимость шифрования уже не модно, потому что все и так знают, что это за зверь. Этими знаниями решили отчасти воспользоваться и в других направлениях — криптовалютах и блокчейне.

P2P-технологии, конечно, отлично сочетаются с приставкой «крипто», но сразу возникает вопрос: почему криптовалюта была изначально запущена на алгоритме PoW, где главное — это вычислительная мощность миллионов компьютеров? Ведь было известно сразу, что такой тандем будет подвержен постоянному масштабированию. А то, что интерес к технологии спровоцирует рост сложности в геометрической прогрессии — так это и вовсе очевидные вещи.

Тогда, в 2009 году биткоин показался миру настолько сложной и замысловатой идеей, что часть преимуществ технологии получилось раскусить только через несколько лет. Ведь еще тогда блокчейн должен был получить Оскар за лучшую роль в экономике, но этого не произошло до сих пор. И снова вопрос: в чем причина малой популярности технологии? Недопонимание со стороны массового пользователя? Или что-то другие препятствует прогрессу в этом направлении?

Десять лет назад в мире не было такой вычислительной мощности, которой мы располагаем сегодня. Возможно, этот фактор сыграл решающую роль в откладывании инновации «на потом». Лишь спустя несколько лет мы смогли обеспечить технологию достаточным количеством горючего, чтобы вновь спровоцировать ее развитие. Но переизбыток мощности, большая часть которой работает вхолостую, снова становится одним из препятствий на пути к безоблачному будущему. Что же, посмотрим, как реагируют на эту ситуацию зарубежные исследователи.

Proof или не Proof, вот в чем вопрос…

PoW-алгоритм в чистом виде превратился в тормозящий состав на пути цифровых активов. Несмотря на сильную поддержку со стороны производителей майнингового оборудования и тех, кто его закупает, ценность монет больше не коррелирует с уровнем сложности их сети. Эксперты находят этому различные объяснения, но в итоге приходят к общему мнению: традиционное топливо для блокчейна — это слишком дорого, неэффективно и даже вредно для самой технологии.

Специалисты BIS (Банк международных расчетов) собрали мысли и доводы на тему криптовалют и децентрализованных вычислений в целое исследование, которое призвано ответить на главный вопрос: «Как развить тот потенциал, который несет в себе технология (блокчейн и криптовалюты) для экономики?»

Также исследование затрагивает тему «за и против» майнинга, как регулятора этой сферы. Как традиционная добыча влияет на технологию, насколько это эффективный метод и можно ли заменить его чем-то новым, энергоемким и менее затратным. Анализ этих проблем открывает новые виды на смутное будущее криптовалюты на PoW.

Исследование показало

Дэвид Чаум первым ввел в оборот идею электронных денежных средств 1983 году. А теория алгоритма Proof-of-Work принадлежит Синтии Дворк и Мони Наору, которые разработали его как инструмент борьбы со спамом. В 2005 году Ник Сабо увидел в этой совокупности удобную площадку для совершения электронных платежей.

Однако лишь в 2009 некий Сатоши Накамото увидел эти технологии под особым ракурсом и подарил миру блокчейн, а потом и биткоин как образец продукта, который может на нем существовать. Можно сказать, что биткоин стал своего рода топливом для блокчейна. Майнеры добавляют блоки в цепочку, подтверждают их и получают за это вознаграждение, которое должно иметь некую ценность по отношению к фиатным деньгам и провоцировать их на совершение дальнейших вычислений.

Сатоши заложил в основу блокчейна несколько принципов, которые на тот момент были основополагающими и обеспечивали необходимый уровень безопасности сети:

Любое движение в цепочке блоков должно подтверждаться майнерами. Для этого был разработан алгоритм SHA256, с помощью которого многочисленные устройства могут зашифровать и расшифровать информацию в блокчейне. Решая математические примеры, устройства потребляют электричество. Соответственно, эти расходы должны покрываться сетью, которая выдает майнерам награды за блоки.

Сложность вычислений в сети должна быть адаптивной. Чем больше счетных машинок работает в сети, тем сложнее примеры она должна предлагать. Как и в обратной последовательности. Изменчивая сложность сети должна регулировать количество найденных блоков за определенный промежуток времени, чтобы не допустить наводнения сети лишними монетами.

Вся информация, записываемая в блок и блокчейн, должна быть перепроверена несколькими участниками сети по несколько раз, чтобы доказать ее подлинность. Чем глубже транзакция находится в блокчейне, тем меньше вероятность того, что злоумышленники смогут баловаться двойной тратой. Данный вопрос, кстати говоря, остается открытым даже в PoS.

Эти три фактора стали нерушимым фундаментом блокчейна не только биткоина, но и других монет. Однако по прошествии десяти лет эти правила породили множество проблем, которые сообщество разработчиков пытается решить в ускоренном темпе:

Во-первых, это бесконечная гонка за наращиванием мощностей. Мало хорошего в том, что деньги могут потреблять электричества больше, чем некоторые страны.

Во-вторых, последний квартал 2017 года показал, насколько ненадежной может быть сеть в моменты пиковой нагрузки. В то время блок биткоина вырос в два раза — с 500 КБ до 1 МБ. Как результат, все транзакции, которым не хватило места в одном блоке стали в очередь на подтверждение в других. Пользователи ощутили «тормознутость» сети и решили ускорить ее чуть более высокой комиссией. Это спровоцировало сильную инфляцию и подтолкнуло стоимость транзакции к $50 за штуку!

«В-третьих» выливается из первых двух пунктов: одного уровня блокчейна уже не хватает. Нужно срочно что-то придумать.

Есть несколько альтернативных вариантов стабилизировать биткоин и поднять его статус в глазах экономики:

Запуск сайдчейна;

Переход на другие алгоритмы подтверждения транзакций;

Доказательство того, что технология способна взаимодействовать с правом и законом.

Lightning Network

Исправить половину проблем сети можно с помощью многослойного блокчейна. То есть когда над цепочкой запускается еще одна и функционирует в пределах блока родительской сети. Таким образом можно развить сеть до шести уровней. Самый известный прототип подобного решения — Lightning Network. В этом случае к общим принципам работы блокчейна добавляется еще несколько условий.

Допустим, между пользователями существует договоренность, что пользователь A делится одной монетой с пользователем B. Они заключают контракт, в который записывается информация о том, как биткоин был разделен между ними. В таком сайд-контракте владельцы могут передавать средства без ограничений и необходимости подтверждения транзакций майнерами. Лишь после окончания всех передвижений и закрытия так называемого платежного канала информация передается в цепочку основной сети. В итоге получается что-то вроде надстройки над одним из блоков, где можно совершать бесконечное множество операций мгновенно, без задержек и нерегулируемых комиссий.

Этот вариант, конечно, не лишен минусов. Самый главный — внедрение сайдчейна не решает проблему, а лишь отодвигает ее на неопределенный срок. Также открытие собственного канала обязывает пользователя вложить в него определенную сумму для поддержки пропускной способности. Так, если пользователь хочет пополнить кошелек, допустим, на $200 для карманных расходов, поддержка канала ему обойдется как минимум в $800, то есть в четыре раза больше необходимой для пользования суммы.

Конечно, можно избежать этих трат и просто пользоваться сторонним каналом. Допустим, каналом крупной компании, которая имеет возможности и средства поддерживать достойную пропускную способность. Но в этом случае мы возвращаемся к централизации. Например, на момент 3 января 2019 года из 544 замороженных биткоинов в сайдчейне 362 были сосредоточены в одном месте. Иными словами, две трети сети контролировалось единолично.

Proof-of-Stake

Более продвинутое решение — переход на PoS, где изменения в сети контролируются обязательствами участников перед системой.

Проще говоря, сеть выбирает майнера в случайном порядке и доверяет обработку транзакций, подтверждение блоков и поддержку истинной цепочки блокчейна в конкретный промежуток времени. Удача в таком майнинге заключается не в количестве мегахэшей вычислительной мощности, а в стейкинге — количестве монет, которые владелец «заморозил» для подтверждения своей честности. Соответственно, чем больше монет отправлено в стейк, тем больше доверия к этому аккаунту. Если майнер оказывается мошенником, он рискует потерять все замороженные средства со счета. Так работает майнинг по принципу подтверждения доли владения.

Но и такое решение полностью не решает проблемы сети биткоина. PoS подразумевает честную обработку блоков в сети. Но никто не обязует майнера голосовать за блоки в определенной цепочке. Он волен сам выбирать, какой блокчейн поддерживать, потому что это бесплатно (не надо платить за электричество). Так появляется еще одна уязвимость — nothing-at-stake. Это когда майнер в случае намеренного или случайного раздвоения блокчейна может начать работу на два фронта и совершить ту же двойную трату, что и PoW-майнеры.

Такие атаки можно легко заметить, и они не всегда представляют угрозу, потому что для создания форка необходимо начинать новую цепочку задолго до того момента, который злоумышленник обозначил для атаки. Но факт остается фактом — проблема сети снова не решена.

DPoS, до которого биткоину еще предстоит дорасти

Проекты, блокчейн которых функционирует на DPoS-консенсусе, существуют уже не на бумаге, а в реальной жизни и делают это вполне успешно. Их можно назвать первопроходцами в этом направлении. Они первыми ступили на неизвестную территорию, освоили ее и сделали пригодной для широкой публики.

DPoS-консенсус немного отличается от чистого PoS и предлагает те же принципы обработки данных блокчейна, но с одной оговоркой: майнер выбирается не сетью, а людьми. То есть для голосования привлекаются третьи лица (они же пользователи), которые выбирают майнера не по количеству, а по качеству.

Биткоин пока не может похвастаться широкой поддержкой различных решений в своей сети, так как разработчики стараются мыслить масштабно и предпринимают осторожные попытки модернизировать экосистему поэтапно.

Исследование показало

Результаты данного исследования нельзя назвать уникальными или единственно верными. Любое мнение имеет право на существование, однако есть некоторые вещи, которые нужно учитывать с оглядкой на особенности той или иной сферы. Это касается финансовой составляющей любого проекта.

Очень важно учитывать, что любой инновационный сдвиг в этом направлении должен звучать в унисон с моральными принципами. Пока мы не поймем, что криптовалюта — это не анонимность и отсутствие регулирования со стороны государства, а безопасные, открытые, прозрачные и честные финансовые операции, глобального подъема не случится. Нужно перестать мыслить поверхностно и видеть биткоин как средство от традиционной экономики. Биткоин и блокчейн — это очередные модули для обновления экономики и поддержания ее в стабильном состоянии. А для управления этими модулями строго необходим человеческий фактор.

Присылайте материалы для нашей авторской колонки на yr@decenter.org