Но это скорее новости. По комментариям заметно, что у многих людей, особенно не знакомых с Bitcoin напрямую, возникает много вопросов насчет принципов его работы. Также много догадок, зачастую неверных. Чтобы как-то прояснить ситуацию, было решено написать эту статью.
Настоящие деньги?
Первое место в списке главных заблуждений насчет Bitcoin занимает идея о том, что Bitcoin это очередные «бумажки», пускай и электронные, которые лишь представляют «настоящие» деньги, являются эдакими долговыми расписками. Отсюда берет начало большинство остальных заблуждений: раз это бумажки, то они ничего не стоят; их можно напечатать или уничтожить сколько угодно; их можно подделать; их можно скопировать.Повторюсь - все это не более, чем заблуждения. В основе идеи Bitcoin лежало желание создать не очередные «бумажки», которые представляют реальные деньги, такие как золото, а аналог самого золота. Взять те свойства золота, благодаря которым оно является идеальными деньгами, и сделать электронную валюту на их основе.
Специализация, деньги и стоимость транзакций
Адам Смит впервые представил идею специализации «Богатство народов». Дэвид Рикардо позже расширил эту идею своей теорией сравнительных преимуществ, которая заключается в том, что эти страны должны специализироваться на промышленном производстве, с которыми они имеют различные преимущества. Цифровые валюты могут специализироваться таким же образом, создавая свои собственные сравнительные преимущества, работая напрямую в рамках Интернета, а не ограничивая себя анахроническими пределами государственных форм денег и их законов.
Сложность добычи
Золото нельзя скопировать - его можно только добыть. Но это очень затратный процесс как по времени, так и по ресурсам. Частично из-за этого золото ценится так высоко. Чтобы было понятнее, рассмотрим на примере.Допустим человек весь день усердно добывал золото и добыл в итоге 1 кг. Для него стоимость добытого золота равна одному дню усердной работы. После тяжелого рабочего дня он решил отдохнуть и сходить в кинотеатр. По счастливому совпаденью кассир отдавал билеты в обмен на золото. Почему? Потому что кассиру нравится золото, но не нравится весь день работать с киркой. Поэтому он готов оказать услугу - отдать билет - в обмен на 1 кг золота. Фактически же он обменивает свою услугу на один день тяжелой работы.
Это, в свою очередь, радикализирует не только деньги и финансы, но и все, что связано с интернетом и экономикой. Одной из важнейших экономических особенностей биткойн и других цифровых валют является то, что у них есть, что означает, что почти во всех случаях в течение расширенного расписания цифровые валюты всегда будут иметь более низкие системные транзакционные издержки, чем любая форма фиксированных денег. Таким образом, использование биткойна как способа обмена для инвестиций в новые и захватывающие технологии не только быстрее, дешевле и безопаснее, чем в финансовой экономике, но и открывает совершенно новый мир возможностей для инвестиций, которые не могли бы существовать иначе.
Теперь представим другую ситуацию. Изобрели копир, который работает с золотом. И любой человек может за минуту из одного 1 кг золота сделать 10 кг. В данной ситуации кассир уже не будет обменивать билеты на золото, так как теперь он сам легко сможет его напечатать столько, сколько захочется. Золото перестанет иметь какую-либо ценность и его уже нельзя будет использовать в качестве денег.
Поскольку цифровые валюты являются родными для Интернета, в отличие от финансовых средств, они имеют право создавать совершенно новый вид экономики, который не основывается на правилах и разрешениях, а на создании совершенно новых рынков и технологических возможностей. Существует множество новых цифровых валют и проектов, в которых все они используют ту же самую почти нулевую стоимость транзакции, чтобы радикализировать практически все области современной экономики, применяя это технологическое продвижение денег в свою область.
Каждый из этих проектов сосредоточен на области, где традиционная экономика терпит неудачу или падает, и где новая цифровая версия может изменить все. Обычно публичное предложение от компании собирается взять миллионы долларов, множество судебных издержек и огромный объем нормативного надзора. Массовые неэффективность и нормативное бремя этого процесса затормозили большинство людей от возможности участвовать в этом процессе и не смогли получить огромные прибыли, которые могут возникнуть в результате высокорискового инвестирования.
В Bitcoin процесс добычи монеток тоже требует ресурсов и времени. Но в данном случае это не человеческие ресурсы, а компьютерные.
Условно ограниченный ресурс
Чем дольше добывается золото, тем труднее (затратнее по ресурсам) становится его добывать. Это гарантирует, что инфляция будет под контролем.В Bitcoin похожее поведение достигается путем введения функции скорости суммарно добываемых монеток от времени. Эта функция обратно пропорциональная, т. е. скорость со временем падает и стремится к нулю. Если взять интеграл этой функции по времени, то получится экспонента. Приблизительно такая:
Теперь, имея возможность поднять десятки миллионов долларов, используя криптоконверсии, почти каждый может создать публичное предложение только для того, что когда-то стоило. Самый распространенный способ сделать это с криптографией в это время - через первоначальное предложение монеты.
Сокращение всей волокиты инвестирования и принятие на себя рисков и выгод для себя; есть огромные возможности, которые происходят сейчас в криптоэкономике, которые будут фундаментально разрушать старые режимы экономики, в обмен на новые и лучшие. меняет весь старый способ инвестирования и экономического контроля и навязывает это в цифровую сферу.
Здесь видно, что общее число монеток стремится к 21 000 000. Подробности работы Bitcoin будут рассмотрены далее. А пока нужно знать две вещи: монетки появляются в системе пачками приблизительно каждые 10 минут, количество монеток в одной пачке - 50, и оно уменьшается вдвое каждые 4 года.
Материальность
Это уже свойство не столько золота, сколько любой не электронной валюты. Один слиток золота нельзя дважды обменять на услугу или товар. Т. е. в один момент времени он может быть либо у продавца, либо у покупателя.Такое поведение естесственно для материальной валюты, но не для электронной. Чтобы добиться такого поведения виртуальных денег, нужно приложить немало смекалки. В Bitcoin это поведение обеспечено механизмом транзакций. Все транзакции объеденяются в цепочки. Каждая транзакция берет монетки из одной или нескольких существующих транзакций и указывает, кому они предназначаются. Поэтому всегда можно проверить всю цепочку на валидность.
Усложняем задачу: майнерские пулы
Давайте рассмотрим лишь некоторые из замечательных проектов, которые в настоящее время работают в криптоэкономике. Эти даппы - это приложения, которые будут фундаментально реструктурировать экономику. От самозанятых автомобилей, которые платят за себя и берут себя в ремонтный цех, к беспилотным самолетам, которые упадут с ваших тако, как только вы отправите какой-нибудь биткойн, даппы собираются изменить мир. Эти проекты варьируются от простых игр в кости, от надежных платформ прогнозирования и публичных предложений для децентрализованных компаний.
Сложность добычи, ограниченный ресурс, материальность - эти свойства, плюс использование криптографии для обеспечения безопасности, позволяют использовать Bitcoin в качестве денег. На них основано ядро Bitcoin. Это не просто договоренности. Все они заложены в системе by design, и по-другому она работать не будет. Настало время рассмотреть этот самый дизайн.
Основные преимущества системы
Это позволяет построить простой смарт-контракт за несколько дней, а не через несколько месяцев, чтобы сделать то же самое с биткойном. Это своего рода радикальный проект, который создает новую криптоэкономику. Путем создания альтернативных децентрализованных сетей, которые выполняют те же функции, что и более дорогие, централизованные, санкционированные государством сети; мы создаем условия двойной власти, чтобы разрушить государство. Это будет не только рыночная эффективность этих систем, но и децентрализованный характер, который будет полностью оспаривать власть государства и сети, которые они используют.
Цепочка блоков
Любая электронная платежная система должна где-то и как-то хранить транзакции. В Bitcoin вся информация хранится в цепочке блоков. Блоки передаются в формате JSON. Каждый блок содержит заголовок и список транзакций. Заголовок состоит из нескольких свойств, среди которых есть хэш предыдущего блока. Таким образом вся цепочка блоков хранит все транзакции за все время работы Bitcoin.В текущих версиях программы Bitcoin цепочка блоков скачивается целиком каждым клиентом, что делает систему полностью децентрализованной. Данные никак не шифруются и любой может вручную проследить все транзакции. Существует даже специальный сайт - Bitcoin Block Explorer , на котором можно легко посмотреть всю информацию о блоках и транзакциях.
Каждая санкционированная государством сеть будет оспорена негосударственной сетью и со временем просто из-за отсутствия обременительных правил и обоснованного недоверия к государству; они будут преобладать над санкционированной государством сетью. Цифровой век представляет межрегион между централизованной государственной властью и децентрализованной цифровой мощностью. В течение следующего десятилетия государства будут все больше бороться с призраком Интернета и новыми формами власти, которые он создал.
Поскольку государства делают все возможное, чтобы попытаться вытеснить эти новые децентрализованные сети, они придут к выводу, что у них нет власти в этом пространстве. Они увидят и смогут продемонстрировать свое бессилие против имманентности систем, построенных на силе математики, а не воли людей.
На момент написания статьи количество блоков в цепочке было равно 110 968, и, как я уже говорил ранее, это количество приблизительно через каждые 10 минут увеличивается на 1. Это значит, что кто-то из участников смог создать новый блок.
Кстати говоря, все участники делятся на две группы: на тех, кто работает над новым блоком и кто не работает. По статистике эти группы соотносятся как 1 к 3. Зачем вообще создавать блоки, да еще каждые 10 минут? В блоках записываются транзакции. Каждый блок содержит все транзакции, которые проходили во время его создания, т. е. за 10 минут.
Есть что-то, что все люди, независимо от того, признают они это или нет, знают в глубине души: все могло быть иначе, что это было бы возможно. Они могли жить не только без голода, но и, вероятно, без страха, но и свободно. И все же, в то же время - и во всем мире - социальный аппарат стал настолько ожесточенным, что то, что лежит перед ними как средство возможного исполнения, представляется совершенно невозможным - Теодор Адорно.
Мы будем свидетелями радикальной невозможности, которая была обещана с древности: мир, объединенный под знаменем истинной свободы. Благодаря силе цифровых технологий и криптографии этот мир станет реальностью. Новая цифровая экономика существует вне и вне контроля всех форм правления. Он делает это путем дезактивации контрольных состояний в экономике путем создания новой денежной системы. Нет ничего, что они могли бы сделать другим, а затем продемонстрировать свое бессилие против величества криптографии, а также свою эгоистичную и страшную необходимость контролировать все.
Работает это следующим образом. Один из клиентов создает новую транзакцию и рассылает ее другим клиентам, которые заняты генерацией блока. Они добавляют эту транзакцию к своему блоку и продолжают генерацию. Рано или поздно у кого-то получится сгенерировать блок. Такой блок запечатывается (к нему больше не добавляются транзакции) и рассылается по сети. Далее клиенты проверяют блок и транзакции внутри него на валидность. Если никаких проблем нет, то транзакции считаются одобренными. К этому моменту свежий блок уже доехал до каждого клиента и добавлен в цепочку. После этого процесс повторяется - клиенты начинают генерировать очередной блок и собирать в него новые транзакции.
Крипто - основа нового общества, которое мы создадим в оболочке старого. Сила, которая была только что свергнута насилием, снова восстанет в другой форме, в непрекращающейся неизбежной диалектике между конституционной властью и созданной силой, насилием, которое делает закон и насилие, которые его сохраняют. -Джорджио. Цель состоит не в том, чтобы создать новую форму денег, которая уже достигнута. Больше нет необходимости в законодательном насилии государственного аппарата, и мы создаем новый мир, где такие грубые и варварские формы насилия больше не могут легитимизировать самих себя.
Блок
Рассмотрим содержимое блока и процесс его генерации более подробно. Пример блока можно найти на все том же Bitcoin Block Explorer . Блок состоит из заголовка и списка транцакций. Заголовок состоит из следующих свойств:hash - SHA-256 хэш заголовка блока. Такой хэш является достаточно случайным, а время его вычисления предсказуемо. Хочу заметить, что хэшируется только заголовок, без транзакций. Так что число транзакций не будет сильно влиять на время вычисления хэша.
Мы победим такое зло из этого мира, просто скрывшись в биты, распространяющиеся по всему миру. Наша сила - одна из сторон. Это дает возможность новой системе, на которую они не могут повлиять, они не могут коснуться, и они не могут испортиться. Мы можем сделать это, разрушив нынешнюю экономико-политическую монополию, и развенчаем тех могущественных в старом мире, равнодушных к такому цифровому царству. Мы стремимся реактивировать Закон, как предполагалось, вместо того, чтобы пытаться внести изменения в коррумпированную систему сегодняшнего дня.
ver - Версия схемы блока. На данный момент у всех блоков одна версия - 1.
prev_block - Хэш предыдущего блока в цепочке. Благодаря этому свойству цепочку нельзя подделать, заменив в ней один из блоков, так как хэш блока всегда зависит от хэша предыдущего блока в цепочке. Изменив один из блоков, придется пересоздавать все последующие.
Законы старого мира не имеют смысла в этом цифровом пространстве; и теперь нам нужно сделать так, чтобы это было верно и в мире плоти и стали. Цифровая система радикально делит себя с государственной системой законов посредством политической практики ненасилия. Защищая информацию с помощью шифрования и широко распространяя средства массовой информации против коррупции и несправедливости как формы истины, мы можем создать новый мир.
Правовое насилие, которое вводит законы штата и создает их силу, просто не может существовать здесь: нет территории, в которой она может применяться. Это радикальное разделение - это то, что принципиально разделяет наши кодифицированные цифровые законы от современного насилия, которые вызывают законы. Нам не нужно насилие со стороны статизма сотрудничать.
mrkl_root - Merkle root - список хэшей транзакций. Хэш блока должен обязательно зависеть от транзакций, чтобы их нельзя было подделать. Но вычислять его напрямую будет долго, если количество транзакций велико. Поэтому сначала хэшируются сами транзакции, а затем их хэши используются для вычисления хэша всего блока.
Может показаться абсурдным - зачем дважды вычислять хэш одного и того же. Но дело в том, что хэш транзакций обновляется только при добавлении к блоку новой транзакции, а хэш заголовка блока пересчитывается несколько тысяч раз в секунду. К тому же, чем ближе размер заголовка в константе, тем точнее можно предсказать время вычисления его хэша.
Цифровое сообщество как экономическая и политическая практика
Благодаря силе Интернета и цифровых достояний мы можем воссоздать наши системы правления, чтобы быть утопическими фантазиями, о которых они мечтали. Мы можем вновь активизировать власть, которой управляют конституции-соглашения, к тому, что мы имеем в качестве граждан. Это может позволить нам руководствоваться наукой и непреложностью технологий, а не фиктивными волями людей, которые легко разлагаются для эгоистических завоеваний. Нам больше не нужно мириться с нарушениями наших священных договоров и прекращением прав, которые создают наши правительства.
time - uint32_t представляющее время создания блока. Максимально допустимый год - 2106.
bits - Одно из самых важных свойств. Является сокращенной формой целевого значения хэша. Блок считается сгенерированным (валидным), когда его хэш меньше этого целевого значения. Целевое значение определяет сложность создания блока. Чем оно меньше, тем меньше вероятность подобрать подходящий хэш за одну итерацию. Это свойство обновляется каждые две недели.
Развертывание всех этих новых криптосистем с использованием криволинейной кривизны - это не просто математический прорыв, но и корни эпохального изменения. Экономическая мощь цифровых валют депонирует государственную экономическую систему в обмен на цифровую. Это только начало отложения власти от рук государства и обратно в народ. В течение следующего десятилетия эти системы будут фундаментально бросать вызов государству и контролировать их на каждом уровне жизни.
Эта власть падает, потому что это явный выход из нынешней, коррумпированной экономической и политической системы, которая всепроникающая и всеобъемлющая в нашей жизни. В цифровом мире может существовать множество обществ; без мастеров или мастеров. Здесь мы решили построить все это для себя, без помощи наших государственных деятелей или их капиталистических союзников, которые испортили наши системы правления для частных завоеваний.
Происходит это следующим образом. Подсчитывается число сгенерированных блоков за последние две недели и сравнивается с эталоном (1 блок каждые 10 минут). Если блоков слишком много, то сложность увеличивается. Если блоков слишком мало - уменьшается. Таким образом система адаптируется к увеличению числа пользователей и, как следствие, суммарной мощности их компьютеров.
Преимущества и недостатки использования криптовалют
Мы можем создать радикально новый мир, где свобода всех - это не просто надежда, а реальность. Сила технологии приблизила нас ближе, чем мы когда-либо были, и теперь мы можем видеть мир так, как он есть на самом деле. Есть огромные миллиарды из нас, живущих в самых нищих ситуациях, сражающихся за самые маленькие обрывки из Империи. Как только мы увидим, что есть величайшие сильные стороны в создании новой формы цифровой солидарности, которая может отбить зверя глобального фашизма, тогда у нас может появиться шанс на реальное будущее, которое мы больше не рабы; но по-настоящему свободным определять мир, который мы сделаем.
nonce - Число, которое, начиная с нуля, инкрементируется после каждой итерации вычисления хэша. Собственно, так и происходит перебор, пока хэш не будет меньше целевого значения. Чтобы каждый новый хэш отличался от предыдущего, должно отличаться хотя бы одно из свойств заголовка блока.
Например, версия никогда не меняется. Хэш предыдущего блока обновляется тогда, когда кто-нибудь нас опередит и сгенерирует новый блок. Merkle root обновляется при добавлении транзакции. Время - каждые несколько секунд. Bits (целевое значение, сложность) - каждые две недели. Все это слишком долго. Чтобы не ждать, пока обновится одно из свойств и существует nonce.
Рассмотрим гипотетическую ситуацию. Все значения nonce были проверены и ни одно из них не подходит. За это время ни одно другое свойство не изменилось. Происходит переполнение nonce и оно снова начинается с нуля. Получается, что далее хэши будут повторяться. Чтобы избежать подобных ситуаций, после переполнения nonce, меняется специальное свойство одной из транзакций. После этого обновляется Merkle root и хэши заголовка блока уже не будут повторяться.
n_tx - Количество транзакций в списке.
size - Размер блока в байтах.
Транзакции
Транзакции содержатся в блоках в виде списка. Они, также как и блоки, выстраиваются в цепочки. Каждая транзакция должна указать, откуда она берет деньги (из какой существующей транзакции), и куда направляет.Для указания адресата используется его публичный ключ. Чтобы адресат мог использовать полученные деньги, он должен создать новую транзакцию, которая будет брать деньги с предыдущей и перенаправлять их по другому адресу. Чтобы доказать, что человек использует для перевода именно свои деньги, а не чужие, он должен оставить в своей транзакции свою цифровую подпись. Тогда в любой момент времени можно удостоверится, что все транзакции в системе являются валидными.
На практике все это реализовано с помощью следующих свойств:
hash - Хэш всей транзакции. Получается, что транзакции хешируются дважды. Первый раз во время вычисления хэша транзакции. Второй раз во время вычисления хэша блока. Кроме того каждый блок ссылается на хэш предыдущего блока, а каждая транзакция - на хэш предыдущей транзакции (или транзакций). Если изменить транзакцию и каким-то чудом ее хэш не поломается, то поломаются все остальные хэши и измененная цепочка блоков будет отвергнута всеми клиентами.
ver - Версия схемы транзакции. Пока она ни разу не менялась, так что везде равна 1.
vin_sz - Количество предыдущих транзакций, из которых деньги переводятся на новые адреса. Одна или более.
vout_sz - Количество адресов, на которые переводятся деньги. Один или более.
lock_time - Пока не используется и везде равно 0. Идея в том, чтобы создавать отложенные транзакции, чтобы они добавлялись не в текущий генерируемый блок, а, например, в слещующий. Подразумевается, что в этом свойстве указано количество блоков, которые должна пропустить транзакция перед добавлением. Это дает возможность в течении некоторого времени изменить транзакцию и переподписать ее.
size - Размер транзакции в байтах. Подразумевается размер транзакции в формате JSON.
in - Содержит список входов (источников) транзакции. В качестве входов используются выходы предыдущих транзакций (prev_out ). У каждого выхода есть следующие свойства:
hash - Хэш предыдущей транзакции.
n - Так как у транзакции может быть несколько выходов, то нужно указывать, из какого из них берутся деньги. Для этого и существует данное свойство. В нем содержится порядковый номер выхода предыдущей транзакции, начиная с 0.
scriptSig - В этом свойстве отправитель должен доказать, что он переводит именно свои деньги, а не чужие. Для этого он указавает публичный ключ получателя предыдущей транзакции, т. е. свой ключ, так как он должен быть получателем. Кроме того он добавляет ECDSA подпись этой же транзакции, которая сделана его приватным ключем. Это доказывает, что он распоряжается своими деньгами, а не чужими.
После списка входов транзакции (in ) указывается список выходов (out ), т. е. адресатов. Каждый выход имеет следующие свойства:
value - Содержит количество денег, которые будут переведены по новому адресу. Они берутся из предыдущих транзакций. Поэтому данное число не должно превышать их сумму. Например, мы хотим взять 10 монеток из одной транзакции и 20 из другой и направить 25 по новому адресу. Чтобы оставшися 5 монеток не пропали, мы посылаем их самим себе, как сдачу. Таким образом в нашей транзакции будет два адресата, одним из которых являемся мы сами. Value всегда указывается в наномонетах, чтобы избежать дробных чисел.
scriptPubKey - Это свойство, вместе с scriptSig составляют сценарий на модифицированном Forth-like языке . ScriptPubKey содержит операторы языка и хэш публичного ключа получателя транзакции. Сценарий проверяет транзакцию на валидность. Использование подобного сценария дает богатые возможности для описания условий получения денег адресатом. Например, можно заставить получателя указывать пароль вместо ECDSA.
Суммарное количество денег на входе транзакции всегда равно суммарному количеству на выходе. В противном случае деньги либо возникали из воздуха, либо исчезали из оборота. Но в самом начале был график, по которому видно, что число денег экспоненциально растет. Так откуда берутся новые деньги в системе?
На мой вкус, эмиссия денег реализовано просто и элегантно. В каждом блоке первая транзакция в списке является особой транзакцией. У нее всегда один вход, у которого вместо свойства scriptSig есть свойство coinbase . Это свойство может содержать что угодно.
Выход у транзакции также всегда один. Он перенаправляет 50 монеток тому, кто сгенерировал блок, в котором расположена эта транзакция. Это своего рода награда за потраченное время и ресурсы на генерацию блока. Создавая новый блок в цепочке, клиент вносит вклад в работу Bitcoin.
Каждые четыре года эта награда уменьшается вдвое, таким образом суммарное количество монеток в обороте стабилизируется. После этого даже если злоумышленник создаст блок с помощью модифицированной версии программы и припишет себе 50 монеток, этот блок не будет добавлен в цепочку, так как его отвергнут другие честные клиенты, которых должно быть большинство.
Стабильность работы системы основана на количестве пользователей, у которых запущен официальный клиент. Пока их большинство, Bitcoin ничего не угрожает.
Заключение
Proof of work (доказательство работы) - результат работы, которого трудно добиться, но легко проверить. Работа сети Bitcoin основана на этом принципе. Проверить хэш (результат работы) можно за доли секунды. А для того, чтобы его подобрать, требуется много работы.Здесь можно вспомнить аналогию с золотом, на добычу которого уходит много времени и ресурсов. Но понять, что перед тобой золото, можно практически сразу. В этом смысле Bitcoin также имеет свою ценность. Но не надо понимать это как цену в долларах или в счетах за электричество, которое использовал компьютер во время подбора хэша.
Цена в долларах - это немного другое. Она никак не заложена в Bitcoin и определяется исключительно рынком. Ведь золото само по себе тоже не гарантирует вам определенную цену в долларах. Ее гарантирует лишь человек, который хочет обменять золото на доллары.
Изначальная стоимость золота определялась исключительно тем, кто его добывал. За добытое золото он просил столько, чтобы можно было компенсировать усилия на его добычу. А уже после этого на цену золота начинает влиять рынок.
Как только Bitcoin попал на рынок, его ценность определяется исключительно уровнем доверия к системе. Чем больше человек будут доверять, тем больше купят Bitcoin, тем больше долларов в него вложат и, как следствие, тем дороже будет Bitcoin.
Прежде чем люди смогут доверять Bitcoin, они должны узнать, обладает ли эта система достаточной степенью безопасности, а также можно ли ее использовать в качестве денег, т. е. обладает ли она свойствами денег, которые я перечислил в начале. Узнать это наверняка можно только разобравшить в принципах работы Bitcoin.
Надеюсь, что после этой статьи уровень доверия к Bitcoin хотя бы немного вырастет.
Метки:
Добавить меткиBitcoin напоминает швейцарские механические часы: снаружи четко выполняет задачу, в понимании которой нет ничего сложного. Но если открыть заднюю крышку, то можно увидеть нетривиальный механизм, состоящий из множества шестеренок и прочих деталей. Однако полностью разобраться в том, как все это работает, технически подкованному человеку вполне реально.
Одно из первых подробных технических описаний Bitcoin на русском было опубликовано в начале 2011 года на Хабре в статье «Bitcoin. Как это работает» . Как правильно пишет хабраюзер OpenMinded: «У Bitcoin есть такая особенность - чем больше начинаешь в нем разбираться, тем больше возникает новых вопросов. Есть только два выхода - либо разобраться до конца, либо просто научиться пользоваться интерфейсом программы. Иначе не будет покидать чувство, что где-то обязательно должен быть подвох».
Что такое криптовалюта? Если кратко, то это децентрализованная валюта с защитой от повторного использования, основанной на достижениях современной криптографии. Идея состоит в том, что каждая транзакция необратима и подтверждается вновь генерируемыми блоками, отвечающим определенным требованиям. Эти блоки вычисляются всем сообществом, объединяются в цепочку и доступны всем для просмотра в виде единой базы данных. Процедура вычисления блоков называется майнинг.
Сеть построена таким образом, что один блок находится с определенной периодичностью, независимо от вычислительных мощностей, - то есть сложность вычислений саморегулируется. При этом, пока сеть растет, каждый вновь сгенерированный блок содержит еще и новые монеты. В случае с Bitcoin и еще некоторыми видами криптовалют количество монет, которые могут находиться в обращении, ограничено на уровне протокола, и количество вновь добываемых монет постепенно уменьшается в геометрической прогрессии так, что оно никогда не превысит заданного лимита. Каждый пользователь, который сгенерировал блок, получает фиксированную награду, а также комиссию транцакций, которые он подтвердил, включив их в блок.
Первая криптовалюта
Как заметил Марк Андрессен (один из создателей первого графического интернет-браузера NCSA Mosaic и основатель венчурного фонда, активно инвестирующего в Bitcoin-стартапы), Bitcoin стал результатом двух десятилетий интенсивных исследований и разработок почти анонимных энтузиастов. И действительно, первая электронная наличность DigiCash появилась в 1990 году благодаря усилиям криптографа Дэвида Чома. Однако система DigiCash имела три существенных недостатка по сравнению с Bitcoin: она была централизованной, закрытой и слишком сильно опередила свое время, ведь даже NCSA Mosaic появился только в 1993 году, а фирма Чома обанкротилась в 98-м как раз перед массовым распространением и коммерциализацией интернета.
Технология Bitcoin является одним из первых успешных практических решений так называемой задачи о византийских генералах. Кратко она формулируется так: как установить доверие между сторонами, связанными только по каналу связи, которому нельзя доверять? Одним из ключевых моментов в решении служит криптографический метод proof-of-work - те самые «бесполезные» вычисления, которые заведомо должны проводиться долго, но доказательство того, что они были, должно проверяться моментально.
Bitcoin-клиенты делятся на два вида: толстые/тяжелые (Bitcoin-qt, Armory) и тонкие/легкие (Electrum, Multibit). Отличие заключается в том, что толстые клиенты для своей работы требуют локальную копию всей базы данных с логом всех транзакций за все время существования сети, а тонкие клиенты выкачивают информацию из децентрализованной сети только по мере необходимости. Для существования сети необходимо наличие в ней толстых клиентов, однако и тонкие клиенты дают возможность полноценно использовать Bitcoin - например, это особенно логично на смартфонах.
20 Гб - текущий объем базы данных обо всех операциях в Bitcoin
Со временем размер базы данных будет только расти, так же как и емкость носителей информации. Из чего же состоит БД? БД - это блокчейн, цепочка блоков данных в формате JSON. Каждый блок содержит всю необходимую для функционирования сети информацию, свой порядковый номер и хеш-сумму предыдущего блока. Естественно, в самом первом блоке такой хэш-суммы нет. Причем к хешу (шестнадцатеричному числу) выдвигаются строгие требования: он должен начинаться с определенного количества нулей, а если точнее, должен быть меньше специального параметра под названием «bits». Обратно пропорциональный ему параметр называется «сложность». Этот механизм позволяет надежно хранить все прочие необходимые данные в распределенной сети, ведь если изменить хотя бы один символ в блоке, то его хеш изменится целиком и все нули моментально пропадут.
Что же за вычисления происходят при майнинге и как добиться таких красивых хешей, которые, по сути, являются абсолютно случайными числами? Майнинг - это не что иное, как брутфорс. Брутфорс, который осуществляется не с целью атаки, а с целью защиты. Система такова, что брутфорсить в ней с целью защиты намного выгоднее, чем с целью атаки. Просто потому, что с целью защиты брутфорсит большинство (а на практике все).
Несмотря на то что хеш-функция вычисляется по строгому математическому алгоритму, брутфорс с целью поиска красивого хеша возможен за счет параметра nonce. Программа-майнер просто перебирает различные значения nonce одно за другим, вычисляет хеш блока, и если в один прекрасный момент повезет и хеш будет отвечать параметру сложности, то счастливчик получит награду в виде новых биткоинов и комиссий всех транзакций, включенных в блок.
Себестоимость биткойна
До монополии центробанков деньгами служили золото и серебро, у которых есть значительная себестоимость добычи, в то время как стоимость печати стодолларовой банкноты, не обеспеченной редким активом, в 800 раз ниже ее номинала. А себестоимость эмиссии цифрового доллара вообще нулевая.
У биткоинов же, несмотря на их цифровую сущность, существует значительная себестоимость, аналогично золотым и серебряным монетам. Причем чем больше биткоинов существует, тем эта себестоимость выше, аналогично тому, как золото или серебро со временем все сложнее добывать из-за их ограниченного количества.
Максимально возможное количество биткоинов также ограниченно, поскольку это сумма убывающей геометрической прогрессии, которая конечна. Стоимость необеспеченных бумажных денег существует только за счет законов, обязывающих принимать их в качестве оплаты и монополии центробанков. Если полностью демонополизировать печатный станок, бумажные или цифровые деньги не могли бы одновременно иметь стоимость и не иметь реального обеспечения, если печатные станки имели бы возможность осуществлять неограниченную эмиссию.
Именно поэтому в системе Bitcoin, в которой отсутствует какая-либо монополия, нет возможности неограниченной эмиссии. Даже нематериальность биткоинов - их преимущество как платежного средства перед золотом из-за отсутствия массы и объема, а также наличия неограниченной точной делимости (в данный момент делимость до восьмого знака после запятой, однако при необходимости ее можно увеличить), чтобы их точно «хватило на всех».
Но есть и недостаток. Биткоины уступают золоту в том, что они в данный момент не имеют тотального признания, государства пока еще не хранят в них свои резервы в отличие от золота (хотя Южная Осетия об этом однажды задумывалась). И даже наоборот - ряд центробанков открыто выступил против биткоинов. Но в серебре резервы государства или центробанки тоже не хранят.
Механизмы контроля
Итак, ограничение эмиссии Bitcoin осуществляется за счет сложности. Но может возникнуть вопрос: а как же регулируется этот параметр в никем не регулируемой системе? Во-первых, в блоки включается время в формате UNIX, то есть количество секунд, прошедших с полуночи первого января 1970 года (так называемая эра UNIX). Время берется из часов системы, на которой был найден блок. Этот параметр напрямую влияет на сложность майнинга: ее периодически пересчитывают так, чтобы среднее время между блоками оставалось равным десяти минутам.
Возникает вопрос: может ли майнер мухлевать со сложностью, специально подсовывая неправильное время? Нет, поскольку майнер, который найдет следующий блок цепочки, будет случайным. Небольшие отклонения в системном времени, конечно же, некритичны, но если отклонение сильное, то награда за нахождение блока с неправильным временем получена не будет, так как такой блок станет орфаном.
Блоки-орфаны - это еще один важный элемент в механизме самоконтроля Bitcoin. Они могут возникать даже при отсутствии неправильного времени - например, когда два разных блока найдены почти одновременно, это вполне штатная ситуация.
Допустим, два независимых друг от друга майнера одновременно нашли два блока с требуемыми хешами и о блоке-конкуренте узнали только после нахождения своего. У таких блоков будут одни и те же порядковые номера, но сами блоки вряд ли будут идентичными, поскольку адреса для зачисления награды в них будут разными. Но в блокчейне недопустимы блоки с одинаковыми порядковыми номерами. Какой же из них туда войдет? Дело в том, что, скорее всего, разные майнеры будут искать nonce для нового блока, включая в него разные хеши. В цепочку войдет тот блок, хеш которого раньше войдет в следующий.
А что, если почти одновременно найдены два новых блока с одинаковыми порядковыми номерами, но теперь уже с разными хешами предыдущего блока? ОК, не проблема. Просто ищем следующий блок. Теоретически параллельные цепочки могут постоянно удлиняться, но чем больше длина, тем меньше вероятность существования таких раздвоений цепочки. Согласно протоколу биткоина и программному коду Bitcoin-клиентов, награда за включенный в цепочку блок будет считаться полученной только после включения в цепочку 120 последующих блоков. То есть максимально допустимая длина временно раздвоенной цепочки - 120 блоков. На практике длина временного раздвоения цепочки редко достигает даже трех блоков, так что вероятность, что она достигнет 120, стремится к нулю. То же самое можно сказать и про коллизию адресов, но, чтобы вероятность коллизии можно было действительно считать нулевой, необходимо, чтобы генератор случайных чисел создавал действительно случайные числа.
Усложняем задачу: майнерские пулы
Все, что я говорил выше о майнерах (например, про системное время), не относится к майнерам, объединяющимся в вычислительный пул, за исключением децентрализованного пула P2Pool. В случае майнинга на централизованном пуле непосредственным поиском блоков занимается сам пул, платя своим пользователям за предоставление ему вычислительных мощностей. В настоящее время в одиночку майнингом могут заниматься только специальные дата-центры.
Как же пул узнает о том, что пользователь ищет для него блок? Доказательством усиленного поиска блока служат присылаемые пользователем шары. Шара - это блок, хеш которого отвечает пониженному требованию сложности. Сеть, конечно же, такой блок не примет, и в блокчейн он не войдет. Шары требуются только пулу, чтобы удостовериться, что требуемый nonce в блоке действительно ищется.
Вопросы?
Как я и предупреждал, чем больше говоришь о технологии Bitcoin, тем больше вопросов возникает. Я описал только часть базовых вещей, чтобы дать хотя бы небольшое представление о том, как же протокол справляется с возложенной на него задачей. Всем интересующимся советую обратиться, например, к англоязычной вики . В протоколе биткоина есть еще много интересных вещей, например, есть даже специальный скриптовый язык, который, скорее всего, будет использоваться на практике в будущем.
Интереcные форки
Большинство форков Bitcoin, включая вторую по популярности криптовалюту Litecoin, лучше подходящую для микроплатежей аналогично серебру, мало чем отличаются от оригинала. Существует около сотни мусорных клонов Bitcoin, шансы на значительное признание у которых крайне низки.
- Litecoin появился в 2011 году. В отличие от Bitcoin, где в качестве алгоритма хеширования используется SHA-256, Litecoin использует scrypt, который более требователен к памяти, что затрудняет разработку ASIC-майнеров. Помимо этого, общее количество монет, находящихся в обращении, в четыре раза больше, чем у Bitcoin, что составляет 750 миллионов. Еще стоит заметить, что периодичность нахождения блоков у Litecoin составляет две с половиной минуты против десяти минут у Bitcoin.
- PPCoin, он же Peercoin (август 2012), отличается от Bitcoin тем, что использует не только криптогафический метод защиты proof-of-work , использующий вычислительную мощность, но и proof-of-stake, использующий монеты, которые долго лежат без движения, за которые также начисляют награду. Для того, что пробить защиту proof-of-stake нужно заполучить половину всей внутренний денежной массы системы. Но если кто-то начнёт её скупать, то по закону рынка пиркоины сразу же начнут расти в цене, что очень сильно усложнит их скупку. Кроме того, нужно отметить, что конечного верхнего предела общего количества пиркоинов нет, хотя скорость их появления конечно же строго ограничена. Автор посчитал, что не стоит излишне стимулировать накопления как в Bitcoin.
- Dogecoin - яркий пример того, что криптовалюты еще не устоялись. Появившись в конце ноября - начале декабря 2013 года, Dogecoin объединил один из интернет-мемов с криптовалютой, приобретя тем самым бешеную популярность. С технической же точки зрения Dogecoin от Litecoin почти ничем не отличается. Не исключено, что к моменту выхода номера про данную валюту уже забудут, - точно так же, впрочем, не исключено и обратное.
- Primecoin - еще одна криптовалюта от автора Peercoin. На этот раз он реализовал криптовалюту с полезными вычислениями - поиском простых чисел. Кстати, за нахождение ранее неизвестных простых чисел даже объявлены денежные вознаграждения (не в рамках данной системы, а вообще, то есть за доллары/фиат). Так как система появилась недавно, сомнительно, что с помощью нее были найдены ранее неизвестные простые числа.
Похожие статьи
