Сложность Биткоина, хешрейт, нагрузка сети Биткоина

Как именно классифицировать биткоин — вопрос спорный. Тип валюты, средство сбережения, платежная сеть или класс активов? К счастью, легче определить, что такое биткоин на самом деле. Это программное обеспечение. Не дайте себя обмануть изображениями блестящих монет, украшенных измененными символами тайского бата. Биткоин — это чисто цифровое явление, набор протоколов и процессов.

Это также самая успешная из сотен попыток создать виртуальные деньги с помощью криптографии, науки создания и взлома кодов. Биткоин вдохновил сотни подражателей, но он остается крупнейшей криптовалютой по рыночной капитализации — отличием, которое он сохранял на протяжении всей своей более чем десятилетней истории, помимо того, что он и так является самой первой криптовалютой. 

Для того, чтобы разобраться во всех сложных терминологиях и понять как работает сеть Биткоин, необходимо сначала осознать все фундаментальные понятия от блокчейна до майнинга, и только после этого для вас откроется завеса того, каким образом работает вся сеть. Будем идти по порядку. 

Блокчейн

Сложность Биткоина, хешрейт, нагрузка сети Биткоина

Биткоин — это сеть, работающая по протоколу, известному как блокчейн. В статье 2008 года человека или людей, называющих себя Сатоши Накамото, сначала были описаны как блокчейн, так и Биткоин, и какое-то время эти два термина были почти синонимами. С тех пор блокчейн превратился в отдельную концепцию, и тысячи блокчейнов были созданы с использованием аналогичных криптографических методов. Блокчейн иногда относится к оригинальной цепочке блоков Биткоин. В других случаях это относится к технологии блокчейн в целом или к любому другому конкретному блокчейну, например, к тому, на котором работает Ethereum.

К счастью, основы технологии блокчейн просты. Любой данный блокчейн состоит из единой цепочки дискретных блоков информации, упорядоченных в хронологическом порядке. В принципе, эта информация может быть любой строкой из единиц и нулей, что означает, что она может включать электронные письма, контракты, права собственности на землю, свидетельства о браке или сделки с облигациями. Теоретически любой тип контракта между двумя сторонами может быть заключен на блокчейне, если обе стороны согласны с контрактом. Это избавляет от необходимости участия третьей стороны в любом контракте. Блокчейн открывает целый мир возможностей, включая одноранговые финансовые продукты, такие как ссуды или децентрализованные сберегательные и текущие счета, где банки или любые посредники не имеют значения.

Хотя текущая позиция Биткоина — это средство сбережения, а также платежная система, нельзя сказать, что Биткоин нельзя было бы использовать таким образом в будущем, хотя необходимо будет достичь консенсуса, чтобы развернуть сеть на государственном уровне. Основная цель проекта Ethereum — создать платформу, на которой могут происходить «умные контракты», тем самым создавая целую сферу децентрализованных финансовых продуктов без посредников, а также связанных с ними сборов и потенциальных утечек данных.

Эта универсальность привлекла внимание правительств и частных корпораций. Действительно, некоторые аналитики считают, что технология блокчейн в конечном итоге станет самым важным аспектом повального увлечения криптовалютой. Однако, в случае Биткоина информация в цепочке блоков — это в основном транзакции. Биткоин — это действительно просто список. Человек A отправил X биткоинов человеку B, который отправил Y биткоинов лицу C и т. д. Подсчитывая эти транзакции, каждый знает, где находятся отдельные пользователи. Важно отметить, что эти транзакции не обязательно должны выполняться от человека к человеку.

Кто угодно может получить доступ к сети Биткоин и использовать ее, и ваша этническая принадлежность, пол, религия, вид или политические взгляды совершенно не имеют значения. Это открывает огромные возможности для Интернета вещей. В будущем мы можем увидеть системы, в которых у беспилотных такси или сверхмощных транспортных средств есть собственные кошельки с блокчейном. Автомобиль будет оплачен в криптовалюте от и не будет двигаться, пока не будут получены средства. Автомобиль сможет оценить, когда ему нужно топливо, и будет использовать свой кошелек для оплаты заправки.

Другое название блокчейна — «распределенный реестр», что подчеркивает ключевое отличие этой технологии от хорошо хранимого документа Word. Блокчейн Биткоина является распределенным, то есть публичным. Любой желающий может скачать его целиком или перейти на любое количество сайтов, которые его разбирают. Это означает, что запись общедоступна, но это также означает, что существуют сложные меры по обновлению реестра блокчейна. Нет центрального органа, который следил бы за всеми транзакциями биткоинов, поэтому участники сами делают это, создавая и проверяя «блоки» данных транзакции.

Вы можете видеть, например, что 15N3yGu3UFHeyUNdzQ5sS3aRFRzu5Ae7EZ отправил 0,01718427 биткоина на адрес 1JHG2qjdk5Khiq7X5xQrr1wfigepJEK3t 14 августа 2017 года, между 11:10 и 11:20.

Сложность Биткоина, хешрейт, нагрузка сети Биткоина

Наборы букв и цифр — это адреса кошельков, принадлежащих каким-то людям, и с одной стороны сложно говорить о том, кто отправлял средства, но если вы работаете, например, в госструктурах или просто хорошо осведомлены, то можно выяснить, кто были отправитель и получатель. Это неправильное представление о том, что сеть Биткоин является полностью анонимной, хотя принятие определенных мер предосторожности может затруднить привязку отдельных лиц к транзакциям.

Никаких третьих лиц, только доверие

Сложность Биткоина, хешрейт, нагрузка сети Биткоина

Несмотря на то, что Биткоин является абсолютно публичным или, скорее, из-за этого факта, вмешательство в него чрезвычайно сложно. Биткоин не имеет физической формы, поэтому вы не можете защитить его, заперев в сейфе или закопав в лесу. Теоретически все, что нужно сделать вору, чтобы забрать его у вас, — это добавить в бухгалтерскую книгу строку, которая переводится как «вы заплатили мне все, что у вас есть».

Связанное с этим беспокойство — двойные затраты. Если бы злоумышленник мог потратить немного биткоинов, а затем потратить их снова, уверенность в стоимости валюты быстро испарилась бы. Чтобы добиться двойной траты, злоумышленник должен будет составлять 51% майнинговых мощностей Биткоина. Чем больше растет сеть Биткоин, тем менее реалистично это становится, поскольку необходимая вычислительная мощность будет астрономической и чрезвычайно дорогой.

Чтобы еще больше предотвратить то или иное, вам нужно доверие. В этом случае обычным решением с традиционной валютой было бы проведение транзакции через центрального нейтрального арбитра, такого как банк. Однако Биткоин сделал это ненужным. (Вероятно, это не совпадение, что первоначальное описание Сатоши было опубликовано в октябре 2008 года, когда доверие к банкам было на низком уровне среди нескольких поколений. Это повторяющаяся тема в сегодняшней обстановке коронавируса и растущем государственном долге.) Вместо того, чтобы иметь надежный орган, ведите бухгалтерскую книгу и осуществляйте контроль в сети, сеть биткоинов децентрализована. Все следят друг за другом.

Никто не должен знать кого-либо или доверять кому-либо конкретно, чтобы система работала правильно. Предполагая, что все работает, как задумано, криптографические протоколы гарантируют, что каждый блок транзакций прикреплен к последнему в длинной, прозрачной и неизменной цепочке.

Майнинг

Сложность Биткоина, хешрейт, нагрузка сети Биткоина

Процесс, который поддерживает этот публичный реестр, не имеющий доверия, известен как майнинг. В основе сети пользователей Биткоина, которые торгуют криптовалютой между собой, лежит сеть майнеров, которые записывают эти транзакции в блокчейн.

Запись последовательности транзакций для современного компьютера тривиальна, но майнинг — трудоемкий процесс, потому что программное обеспечение Биткоина искусственно делает этот процесс сложным. Без дополнительных трудностей люди могут подделывать транзакции, чтобы обогатить себя или обанкротить других. Они могли регистрировать мошенническую транзакцию в блокчейне и накладывать на нее столько тривиальных транзакций, что распутывание мошенничества стало бы невозможным. Точно так же было бы легко вставить мошеннические транзакции в прошлые блоки. Сеть превратилась бы в беспорядочную спамерскую массу из конкурирующих реестров, а биткоин стал бы бесполезным.

Сатоши совершил прорыв в сочетании «proof of work» с другими криптографическими методами. Программное обеспечение Биткоина регулирует трудности, с которыми сталкиваются майнеры, чтобы ограничить сеть одним новым блоком транзакций размером 1 мегабайт каждые 10 минут. Таким образом, объем транзакций легко усваивается. У сети есть время проверить новый блок и реестр, который ему предшествует, и каждый может прийти к консенсусу относительно достоверности данных. Майнеры не работают для проверки транзакций путем добавления блоков в распределенный реестр исключительно из-за желания убедиться, что сеть Биткоин работает бесперебойно. Им также платят за свой труд. 

Хэшрейт

Вот немного более техническое описание того, как работает майнинг. Сеть майнеров, разбросанных по всему миру и не связанных друг с другом личными или профессиональными узами, получает последний пакет данных о транзакциях. Они обрабатывают данные с помощью криптографического алгоритма, который генерирует «хэш», строку цифр и букв, которая проверяет достоверность информации, но не раскрывает саму информацию. (На самом деле это идеальное видение децентрализованного майнинга уже не является точным, поскольку майнинговые фермы промышленного масштаба и мощные майнинговые пулы образуют олигополию).

Учитывая хэш 000000000000000000c2c4d562265f272bd55d64f1a7c22ffeb66e15e826ca30, вы не можете узнать, какие транзакции содержит соответствующий блок (#480504). Однако вы можете обработать кучу данных, якобы принадлежащих к блоку #480504, и убедиться, что они не были подделаны. Если бы одно число было неуместным, каким бы незначительным оно ни было, данные генерировали бы совершенно другой хэш. Например, если вы запустите декларацию независимости с помощью хэш-калькулятора, вы можете получить 839f561caa4b466c84e2b4809afe116c76a465ce5da68c3370f5c36bd3f67350. Однако удалите точку после абсолютно любого предложения, и вы получите 800790e4fd445ca4c5e3092f9884cdcd4cf536f735ca958b93f60f82f23f97c4. Это совершенно другой хэш, хотя вы изменили только один символ в исходном тексте.

Технология хеширования позволяет сети Биткоин мгновенно проверять действительность блока. Это тратило бы невероятно много времени, чтобы прочесать всю бухгалтерскую книгу, чтобы убедиться, что человек, добывающий самый последний пакет транзакций, не был уличен в каких-то злодеяниях. Вместо этого в новом блоке появляется хэш предыдущего блока. Если бы самые мелкие детали были изменены в предыдущем блоке, этот хеш изменился бы. Даже если бы в цепочке было изменено 20 000 блоков, хэш этого блока вызвал бы каскад новых хэшей и отключил бы сеть.

Однако создание хэша на самом деле не работает. Этот процесс настолько быстр и прост, что злоумышленники по-прежнему могут спамить сеть и, возможно, при наличии достаточной вычислительной мощности передать мошеннические транзакции на несколько блоков обратно в цепочку. Таким образом, протокол Биткоин требует доказательства работы, оно же Proof  — of — Work.

Это достигается за счет того, что майнерам бросается в глаза кривая: их хэш должен быть ниже определенной цели. Вот почему хеш блока #480504 начинается с длинной строки нулей. Он крошечный. Поскольку каждая строка данных будет генерировать один и только один хэш, поиск достаточно маленького хеша включает добавление одноразовых значений («числа, используемые один раз») в конец данных. Итак, майнер запустит [данные]. Если хеш слишком большой, он попробует еще раз. Таким образом, перезапуск может происходить несколько раз. Наконец, [thedata] 93452 возвращает ей хэш, начинающийся с необходимого количества нулей.

Добытый блок будет транслироваться в сеть для получения подтверждений, обработка которых занимает около часа, хотя иногда и намного дольше. (Опять же, это описание упрощено. Блоки не хэшируются полностью, а разбиваются на более эффективные структуры, называемые деревьями Меркла.)

Время подтверждения

В зависимости от типа трафика, получаемого сетью, протоколу Биткоин потребуется более длинная или более короткая строка нулей, регулируя сложность для получения одного нового блока каждые 10 минут. По состоянию на июнь 2020 года текущая сложность составляет около 13,73 триллиона, по сравнению с 1 в 2009 году. Таким образом, майнить биткоин стало значительно сложнее с момента запуска криптовалюты десять лет назад.

Сложность

Добыча ведется интенсивно, для ее работы требуются большие и дорогие майнинговые установки и много электроэнергии. И это конкурентоспособно.

Вначале майнеры осознали, что могут повысить свои шансы на успех, объединившись в пулы для майнинга, поделившись вычислительной мощностью и распределив вознаграждение между собой. Даже когда несколько майнеров разделяют эти награды, у них все еще есть достаточный стимул для их получения. Каждый раз, когда добывается новый блок, успешный майнер получает кучу вновь созданных биткоинов. Сначала было 50, потом сократилось вдвое до 25, а сейчас — 12,5.

Вознаграждение будет уменьшаться вдвое каждые 210 000 блоков или примерно каждые четыре года, пока не достигнет нуля. К этому моменту весь 21 миллион биткоинов будет добыт, и майнеры будут зависеть исключительно от платы за обслуживание сети. Когда был запущен Биткоин, планировалось, что общий объем криптовалюты составит 21 миллион токенов.

Тот факт, что майнеры организовались в пулы, некоторых беспокоит. Если пул превышает 50% мощности майнинга сети, его участники потенциально могут тратить монеты, отменять транзакции и тратить их снова. Они также могут блокировать чужие транзакции. Проще говоря, этот пул майнеров будет иметь возможность подавить распределенную природу системы, проверяя мошеннические транзакции в силу своего большинства. Это может означать конец Биткоина, но даже так называемая атака 51%, вероятно, не позволит злоумышленникам отменить старые транзакции, потому что требование доказательства работы делает этот процесс очень трудоемким. Чтобы вернуться и изменить блокчейн, пулу потребуется контролировать такое большое количество сети, что это, вероятно, будет бессмысленно. Это то же самое, что если бы вы владели всей валютой мира, с кем бы тогда вы торговали?

Атака 51% — это финансово самоубийственное предложение с точки зрения майнеров. Когда в 2014 году майнинг-пул Ghash.io достиг 51% вычислительной мощности сети, он добровольно пообещал не превышать 39,99% хэшрейта биткоинов, чтобы поддерживать уверенность в стоимости криптовалюты. Тем не менее, другим участникам, например правительствам, может показаться интересной идея такой атаки. Но, опять же, из-за огромного размера сети Биткоин это будет чрезвычайно дорого даже для мировой державы.

Еще один источник беспокойства, связанный с добычей полезных биткоинов, — это практическая тенденция к концентрации в тех частях мира, где электроэнергия дешевая, например в Китае или, после репрессий со стороны Китая в начале 2018 года, в Квебеке.

Биткоин-транзакции

Сложность Биткоина, хешрейт, нагрузка сети Биткоина

Для большинства людей, участвующих в сети Биткоин, тонкости блокчейна, хэшрейта и майнинга не имеют особого значения. За пределами майнингового сообщества владельцы биткоинов обычно покупают свою криптовалюту через биржи биткоинов. Это онлайн-платформы, которые облегчают транзакции биткоинов и, часто, других цифровых валют.

Биржи биткоинов, такие как Binance, объединяют участников рынка со всего мира для покупки и продажи криптовалют. Эти биржи становятся все более популярными (поскольку популярность самого Биткоина в последние годы выросла) и чреваты нормативными, юридическими проблемами и проблемами безопасности. Поскольку правительства всего мира рассматривают криптовалюты по-разному — как валюту, как класс активов или любое количество других классификаций, — правила, регулирующие покупку и продажу биткоинов, сложны и постоянно меняются. Однако, возможно, даже более важным для участников обмена биткоинов, чем угроза изменения регулирующего надзора, является кража и другая преступная деятельность. Хотя сама сеть Биткоин в значительной степени была безопасной на протяжении всей своей истории, отдельные биржи успели отличиться. Многие кражи были нацелены на крупные криптовалютные биржи, что часто приводило к потере токенов на миллионы долларов. Самая известная биржевая кража — это, вероятно, Mt. Gox, который доминировал в сфере транзакций биткоинов до 2014 года. В начале того же года платформа объявила о вероятной краже примерно 850 000 BTC на сумму около 450 миллионов долларов на тот момент. Mt. Gox объявила о банкротстве и закрыла двери; по сей день большая часть украденной награды (которая теперь будет стоить в общей сложности около 9 миллиардов долларов) не возвращена.

Кошельки и ключи

По этим причинам понятно, что трейдеры и владельцы биткоинов захотят принять любые возможные меры безопасности для защиты своих активов. Для этого они используют ключи и кошельки.

Владение биткоинами по сути сводится к двум числам: открытому ключу и закрытому ключу. Грубая аналогия — имя пользователя (открытый ключ) и пароль (закрытый ключ). Хеш открытого ключа, называемый адресом, отображается в цепочке блоков. Использование хеша обеспечивает дополнительный уровень безопасности. Чтобы получить биткоин, отправителю достаточно знать ваш адрес. Открытый ключ является производным от закрытого ключа, который вам нужно отправить на другой адрес. Система упрощает получение денег, но требует подтверждения личности для их отправки.

Для доступа к биткоинам вы используете кошелек, который представляет собой набор ключей. Они могут принимать разные формы: от сторонних веб-приложений, предлагающих страховые и дебетовые карты, до QR-кодов, напечатанных на листах бумаги. Наиболее важное различие между «холодными» и «горячими» кошельками состоит в том, что последние подключены к интернету и поэтому уязвимы для взлома, а «холодные» кошельки представляют наиболее эффективный способ защиты, так как хранятся отдельно от какой-либо техники. В случае Mt.Gox, описанном выше, считается, что большая часть украденных BTC была взята из горячего кошелька. Тем не менее, многие пользователи доверяют свои закрытые ключи криптовалютным биржам, что по сути является ставкой на то, что эти биржи будут иметь более надежную защиту от возможности кражи, чем собственный компьютер.

В данной статье мы постарались описать процесс работы сети Биткоина в системе под названием Блокчейн. Затронули такие важные моменты, как майнинг, хэшрейт, сложность системы и др. В последнее время технология блокчейн набирает все большую популярность и обнародованность. Бесспорно, системе Биткоин есть еще куда расти и развиваться, и вопрос о том, будет ли данная технология использована государствами в промышленных масштабах, остается до сих пор спорным. Однако, нет сомнений в том, что технология достаточно перспективна и требует дальнейшего развития и усовершенствования, иначе она бы не смогла привлечь к себе столько внимания.