Оглавление ...

Перевод серии статей Джакомо Зукко подготовлен биткоин-энтузиастом Tony ₿. Оригинал серии статей опубликован журналом Bitcoin Magazine

Далее в серии “Становление Биткоина” мы будем опираться на виртуализацию денег, создание опасных монополий и возникающую потребность в децентрализации, описанные ранее. Это поможет нам исследовать такие концепции, как:

“редкость” в виртуальном мире;
энергопотребление;
цифровая твердость.

Доказательство: цифровые пазлы #

Итак, продолжим наше путешествие по Плану ₿ становления денег, который вновь заставит нас сосредоточиться на теме дефицита и вопросе “Что?”

Ценность требует редкости, но в цифровом мире этого добиться нелегко: воспроизведению информации нет предела.

В твоем предыдущем эксперименте с e-gold цифровые единицы представляли физическое золото, сданное на хранение твоей централизованной компании. Но как создать протокол, в соответствии с которым участники смогут самостоятельно договариваться обо всех транзакциях при отсутствии какой-либо центральной власти?

Если для данного метода требуется третья централизованная сторона, ты столкнешься с тем, с чего начал - с главной точкой уязвимости, не способной остановить Мэллори. Если бы подобный метод был основан на подходе “каждый может выпустить столько единиц, сколько хочет”, стимулы продвигали бы предложение единиц к бесконечности, а стоимость каждой единицы — к нулю. Таким образом, работа подобной системы была бы обречена на провал.

Пазлы — вот удачное решение, которое, наконец, приходит тебе на ум! Ты разрабатываешь открытую процедуру, которую каждый может запустить на своем компьютере, с целью разгадать головоломки, сочетающие в себе следующие характеристики:

“ad hoc” — индивидуальные решения, генерируемые для каждой попытки эмиссии однократно (во избежание повторного использования предшествующих решений);
“асимметричность” — трудности при нахождении решения, но простота в процессе проверки (во избежание уязвимости системы к атакам типа DoS)
“бесполезность” — отсутствие альтернативных способов применения данного ресурса (во избежание использования одного и того же решения с целью исказить стимулы внутри системы).

В результате, решение каждой головоломки предоставляет “право” на выпуск определенного количества единиц.

Изображение предоставлено @BitcoinMemeHub

Нецифровыми примерами подобных головоломок являются судоку или кроссворды: “бесполезные” игры, в которых поиск решения, зависящего от нескольких конкретных параметров, (причём, каждый раз различных) требует множества попыток. Но придя к верному решению методом проб и ошибок, проверка самого решения не занимает много времени и является достаточно тривиальной.

С технической точки зрения, это — PoW, так называемое, “Доказательство проделанной Работы” (по аналогии с “CAPTCHA”).

Hashcash #

Твой выбор падает на конкретный вид PoW, под названием “Hashcash” (созданный твоим другом Адамом и изначально предназначенный для предотвращения спама в контексте анонимных обменов по электронной почте). Его работа основана на “коллизии хешей”: своего рода “грубой атаке”, когда компьютер автоматически многократно испытывает незначительно измененные версии исходного сообщения до тех пор, пока одна из версий, пропущенных через одностороннюю функцию, называемую “хеш” (математический эквивалент отпечатков пальцев или следов), приводит к строке, которая соответствует параметрам определенного ограничения.

Что касается хеш-функций, то они являются детерминированными, т.е., при использовании одного и того же сообщения, они каждый раз выдают один и тот же результат.

Но в то же время они:

непредсказуемы (слегка отличающиеся сообщения приводят к совершенно разным хешам, которые невозможно угадать или предсказать не проводя фактических вычислений);
необратимы (каждый может легко проверить хеш известного сообщения, но вернуться к сообщению, имея в качестве исходных данных только хеш, невозможно).

Если твои пользователи хотят “создать” цифровые активы, им следует создать “депозитную” транзакцию , добавить некое случайное число и применить хэш-функцию, повторяя процесс снова и снова, пока результат для данного числа не станет достоверно меньшим, чем определенный порог под названием “сложность”.

Энергопотребление #

Твоим пользователям в поисках решения придется “затратить” определенное количество энергии, но это требование, а не ошибка: единственное, что отличает редкий предмет — это его дороговизна, альтернативы не существует. Этот аргумент “пустой траты” часто используется критиками подобной системы (особенно Мэллори и его друзьями), с целью обвинить твое второе “Я” (пусть даже и использующее псевдоним) в том, что твое решение вредно для экологии.

Это не совсем так по нескольким причинам. Во-первых, энергия, затрачиваемая в PoW, “потрачена впустую” не более, чем в любом другом процессе производства для любого другого (физического или интеллектуального) блага.

Во-вторых, потребление энергии в твоей системе, вероятно, не превысит энергетические затраты альтернативных производственных процессов в истории (затраты на несколько порядков ниже, чем потребление энергии, например, при добыче золота).

В-третьих, предприниматели, производящие PoW для получения “цифрового золота”, не заинтересованы в том, чтобы потреблять больше энергии — во всяком случае, в их интересах — потреблять меньше энергии (для них это — издержки, а не прибыль). Ведь стремление к использованию меньшего количества энергии повышает оптимизацию и эффективность производства посредством новых технологических достижений или интеллектуального выбора поколения. А это, в свою очередь, может оказать существенное влияние на развитие других энергопотребляющих отраслей.

Из этого следует, что сложные виды PoW, которые затрудняют оптимизацию, являются бесполезными. На самом деле, верно обратное: наиболее эффективным является благоприятный для оптимизации PoW (идеальным же является процесс, близкий к термодинамическому пределу).

Проблемы с твердостью #

Теперь любой участник сети может удостовериться в том, что был проделан определенный объем вычислительной работы. Но, наряду с этим, никто не сможет воспроизвести аналогичное доказательство для выполнения последующих задач.

Однако одного этого доказательства проделанной работы недостаточно, чтобы придать твоему “цифровому золоту” достаточной твердости. PoW не гарантирует, что предложение останется неэластичным по отношению к спросу.

Модель “hashcash”, на самом деле, склонна вызывать денежную инфляцию: чем больше увеличивается спрос на ваше “цифровое золото”, повышая цену, тем большие мощности будут задействованы для выполнения PoW. Соответственно, на выполнение задачи потребуется направить больше ресурсов. Если не ограничить производство цифровой валюты, энергоэффективность процесса повысится, увеличивая тем самым ее запас.

Следующее новшество, которое ты должен включить в свою систему, называется “контролируемый приток”.

Новая парадигма: “Контролируемый приток” #

По сути, когда уровень эмиссии выше (или ниже) определенной цели, сложность головоломки увеличивается (или уменьшается), уравновешивая скорость добавления новых блоков.

Ты устанавливаешь цель в среднем на один “выпуск” каждые 10 минут, проверяя скорость процесса каждые 2016 “выпусков” (что займет примерно две недели).

Это обеспечивает практически идеальный темп эмиссии. На самом деле, ты только что запустил первый в истории актив с практически неэластичным предложением по отношению к спросу.

Всякий раз с увеличением денежного спроса на твое “цифровое золото” увеличивается и цена. Следовательно, возрастают стимулы для выполнения PoW, что, в свою очередь, повышает скорость эмиссии. Но со временем сложность возрастает, и предложение снова стабилизируется, а в случае падения спроса — наоборот.

Но ты решил пойти еще дальше. Наряду с фиксированным графиком потока, ты стремишься добиться общего фиксированного предложения и вводишь механизм “халфинга”: уровень эмиссии сокращается вдвое, в конечном итоге приближаясь к фиксированному запасу с нулевым притоком в конце каждого периода (так называемой “эры”) продолжительностью около четырех лет!

Первая эра начинается с выпуска максимум 5 миллиардов виртуальных “единиц”. Пользователи называют их “сатоши” как дань псевдониму, который ты придумал в четвертой части. В период второй эры каждые 10 минут будут депонированы в среднем уже 2,5 миллиарда сатоши. В течение третьей эры это число сократится до 1,25 миллиарда и так далее.

Ты выбрал данную модель неслучайно, проведя аналогию с процессом добычи золота, в результате которого запасы золотоносной шахты будут со временем исчерпаны. И по аналогии с английским термином данный процесс получает название “майнинг” (добыча).

Изображение предоставлено @BitcoinMemeHub

При использовании централизованного подхода, ты мог просто опираться на (относительно) стабильную цену физического золота. В то время, как новое “цифровое золото” потребует, в свою очередь, длительного, сложного и нестабильного процесса ценообразования. Дефляционный характер графика выпуска может более жестко повлиять на некоторые этапы этого процесса.

Итак, ты узнал, что:

левередж физической редкости не является решением при запуске децентрализованной системы;
ты можешь воспроизвести редкость в цифровом виде и добиться децентрализации выпуска, используя специализированные цифровые головоломки;
для того, чтобы придать жесткость своим цифровым деньгам, тебе не обойтись без строгого контроля над поставками.