Сатошиева пята: майнинговая инфраструктура как потенциально фатальная уязвимость Биткойна

0 21

О майнинговой сети как об «ахиллесовой пяте» Биткойна — потенциальной уязвимости, которая может стать фатальной для сети, если ее вовремя не устранить.

В греческой мифологии Фетида окунула своего сына Ахиллеса в священные воды подземной реки Стикс, чтобы дать ему силу неуязвимости. Ахиллес вырос, казалось, непобедимым воином, но однажды он был сражен ядовитой стрелой, попавшей ему в пятку, за которую Фетида держала его, когда окунала в Стикс. Она упустила из виду всего одну неочевидную часть тела, и именно это и стало причиной гибели Ахиллеса.

В наши дни выражением «ахиллесова пята» называют неочевидную или небольшую критическую уязвимость, способную привести к выходу из строя в остальном сильной и устойчивой системы, и история пестрит примерами могущественных людей и организаций, павших примерно таким образом.

В последние 13 лет Биткойн был очень мощной силой, успешно отражавшей любые атаки и переживавшей любые невзгоды. И это дало многим сторонникам Биткойна уверенность в его неуязвимости, однако эта уверенность может быть неуместной и даже опасной. Гениальность Биткойна очевидна, но это не делает его ни совершенным, ни неуязвимым. В последующие годы, десятилетия и столетия появятся новые, невообразимые сегодня переменные, и в какой-то момент одна из самых сильных на сегодня сторон Биткойна может обернуться слабостью и оказаться той самой «сатошиевой пятой».

Архитектура Биткойна

Прежде чем глубоко погрузиться в эту тему, полезно будет вспомнить некоторые аспекты архитектуры Биткойна.

Сатоши разработал Биткойн с расчетом на то, что каждые ~10 минут должен создаваться новый блок с транзакциями. Создав валидный блок, майнеры передают его узлам сети для подтверждения, и транзакции записываются в цифровой реестр. За проделываемую работу майнеры получают компенсацию в виде награды за блок, которая состоит из субсидии на блок и комиссии за транзакции.

Субсидия на блок в настоящее время составляет 6,25 BTC и представляет собой механизм, посредством которого поступают в обращение новые биткойны. Эпоха сложности — это сегмент из 2016 блоков. По завершении каждой эпохи сложности проводится анализ времени, необходимого для обработки этих блоков. Цель Сатоши состояла в том, чтобы на обработку каждого блока у системы уходило в среднем 10 минут. Поэтому, если в закончившуюся эпоху сложности этот период был короче, то для следующей эпохи сложность обработки блока повышается, и наоборот.

Возникающая уязвимость

Итак, с этим пониманием основ, рассмотрим некоторые возникающие уязвимости в экосистеме Биткойна. Многие люди напрямую связывают увеличение общего хешрейта или хорошее его распределение между майнинговыми пулами с повышением безопасности сети. В этих выводах есть доля истины, поскольку по обоим показателям сеть сегодня выглядит достаточно сильной и безопасной, но на другом уровне, более глубоком, существует и вектор уязвимости.

Я имею в виду рост и чрезмерное доминирование крупных майнеров, «пойманных слонов» в образной классификации, показанной на картинке ниже. «Пойманными» майнерами я здесь называю тех, источник энергии которых контролируется третьей стороной, и обычно это означает, что они работают от общей электрической сети. «Дикие» майнеры, напротив, сами вырабатывают и контролируют необходимую энергию; они автономны.

Образная классификация майнеров

Для описания уязвимости я буду использовать сценарий под названием «Ночной террор». Это экстремальный и довольно маловероятный сценарий, но он хорошо показывает угрозу, о которой я здесь хочу рассказать.

Представьте себе некоторый момент в будущем, когда в майнинговой сети Биткойна будут доминировать крупные майнинговые предприятия из категории «пойманных слонов». Это доминирование настолько велико, что 99% хеш-мощности майнинговой сети Биткойна сконцентрировано в нескольких десятках мест, где работают подобные предприятия. Параллельно с этим политические и финансовые силы по всему миру раз за разом сталкиваются с тем, что Биткойн серьезно подрывает их способность реализовывать свои планы. Понимая, что лучший способ атаковать Биткойн — это поколебать уверенность пользователей в его стабильности и надежности, эти могущественные недоброжелатели намечают план действий, направленных на разрушение майнинговой сети Биткойна. Перед самым завершением эпохи сложности консорциум национальных государств скоординированно отключает от электросети всех крупных «пойманных» майнеров, работающих от общей электрической сети. Государствам достаточно заставить поставщиков коммунальных услуг отключить подачу электроэнергии на соответствующие объекты, а также направить к этим объектам войска, чтобы не допустить вывоза оборудования.

Майнинговая сеть Биткойна пошатнется от такого удара, потому что обрабатывать блоки мгновенно станет в 99 раз сложнее. Вместо десяти минут, ожидаемое время нахождения следующего блока составит 990 минут, или 16,5 часов. В результате суточная пропускная способность сети Биткойна снизится с 300 000 до всего нескольких тысяч транзакций. Что еще хуже, до следующей корректировки сложности необходимо обработать 2016 блоков, и при настолько сократившейся хеш-мощности сети этого не произойдет еще 1386 дней или 3,8 года (при условии, если к сети не будут подключены новые хеш-мощности). Кроме того, новые биткойны будут поступать в обращение со скоростью улитки, поскольку увеличение денежной массы полностью зависит от майнинга блоков.

Сценарий «Ночного террора» (при субсидии блока 3,125 BTC)

Очевидно, это вызовет панику, поскольку многие владельцы биткойнов, желающие продать или перевести свои BTC на холодное хранение, окажутся лишены такой возможности. Офчейн-транзакции на биржах и в протоколах второго уровня (например, Lightning Network) еще какое-то время будут возможны, но вскоре тоже будут ограничены, поскольку расчеты на базовом уровне (ончейн) окажутся практически невозможны. В этом сценарии через несколько дней экосистема Биткойна будет настолько сильно нарушена, что доверие к ней в мире будет непоправимо подорвано.

Второй сценарий: «Ночной кошмар»

Конечно, сценарий «Ночного террора» маловероятен, но более вероятный сценарий под условным названием «Ночной кошмар» также приводит к очень страшному результату.

Начальные условия те же самые: высокоуязвимые для государства «пойманные слоны» составляют 99% общей хеширующей мощности Биткойна, государства отключают и физически блокируют крупнейшие майнинговые предприятия. Но в этом сценарии биткойн-комьюнити реагирует агрессивно в попытке спасти экосистему. Майнеры из категорий «зайцев» и «лошадей» вновь подключают прежде выведенное из эксплуатации оборудование, почти мгновенно увеличивая оставшуюся хеш-мощность сети примерно на 25%.

Майнинговое оборудование в каналах распределения будет быстро поглощено и развернуто, и примерно через пять дней сеть, вероятно, сможет обрабатывать два блока в сутки вместо одного. Недели через три пропускная способность сети увеличится в среднем до трех блоков в день. В конечном счете примерно через девять месяцев «зайцы» и «лошади» смогут увеличить хешрейт чуть более чем в семь раз и повысить пропускную способность сети примерно до 10 блоков в сутки.

В результате эпоха сложности, которая должна была занять две недели, растянется на невыносимые 281 день. Примечательно также, что вместо ожидаемых 127 000 BTC, за этот девятимесячный период в обращение поступят только 6300 новых биткойнов.

Сценарий «Ночного кошмара», первая эпоха

Среднее время обработки блока в конце эпохи составит 138 минут, и многие могли бы ожидать, что после настолько болезненной эпохи следующая же корректировка сложности вернет сеть к 10-минутному интервалу между блоками. Но нет, по умолчанию это происходит не так быстро.

Максимальный шаг корректировки сложности, предусмотренный протоколом Биткойна, — в четыре раза за одну эпоху, и это значит, что в начале следующей эпохи интервал между блоками составит 34,6 минуты вместо целевых 10. Это создает условия для следующего коварного хода атакующих: при переходе в новую эпоху сложности к сети подключаются прежде принудительно отключенные майнинговые мощности.

Сценарий «Ночного кошмара», вторая эпоха

В мгновение ока интервал между блоками меняется с длинного на исключительно короткие 2 минуты 20 секунд, а полная эпоха до следующей корректировки пролетит за три с небольшим дня. За это время в обращение поступит еще 6300 новых BTC, большая часть из которых попадет под контроль атакующих, в результате чего у них будет возможность либо наводнить рынок этими биткойнами, либо еще больше иссушить его — по выбору.

Сценарий «Ночного кошмара», третья эпоха

После следующей корректировки сложности блоки будут поставляться с интервалом почти в 10 минут, но опять же: те, кто захватил контроль над крупнейшими майнерами, могут отключить эти машины, и тогда майнинговая сеть Биткойна снова будет работать вхолостую. Интервал между блоками в этом случае сразу же превысит два часа, а эпоха сложности продлится 142 дня.

Влияние сценария «Ночного кошмара»

Такую схему подключения и отключения доминирующих майнеров («пойманных слонов») можно продолжать долгое время, но едва ли это будет необходимо, поскольку ущерб Биткойну уже будет нанесен. Без постоянства в способности обрабатывать транзакции или уверенности в темпах инфляции предложения доверие к Биткойну будет разрушено, и хотя он смог бы выжить с некоторой ограниченной ценностью или задачами, он уже никогда бы не смог полностью реализовать свое видение и утратил бы актуальность.

Пята Сатоши: необходимость компенсировать централизующее влияние промышленных майнеров

Когда в 2021 Китай запретил майнинг на своей территории, Биткойн потерял около 50% хешрейта, и это препятствие экосистема преодолела сравнительно легко. Но, как показано в сценарии «Ночного кошмара», потеря 99% хешрейта имела бы катастрофические последствия, так что граница опасной зоны находится где-то между этими двумя точками.

Последствия при резком отключении различной доли хешрейта

В табличке выше показаны расчетные последствия отключения различных долей хешрейта сети. При резком падении хешрейта на 70% сеть испытывает некоторую нагрузку, но время обработки блоков не выглядит ужасающим, а предусмотренная протоколом корректировка сложности вернет сеть к нормальной производительности примерно за шесть недель. Однако падение ниже этого уровня выглядит как опасная зона с точки зрения производительности сети.

Если вследствие атаки на сеть ее хешрейт упадет на 85% и более, то удар по эффективности будет катастрофическим, а устойчивость экосистемы снизится очень сильно. И это вполне может оказаться «ахиллесовой пятой» Биткойна. Если так, то такая возможность существует только потому, что сообщество биткойн-майнеров само создало эту уязвимость. Она может возникнуть из-за сосредоточенности крупнейших майнинговых компаний на собственных краткосрочных интересах, а не на лучших долгосрочных интересах Биткойна.

В целом крупнейшие майнинговые компании считают, что могут добиться наибольшей эффективности, рентабельности и надежности, консолидируя свои мощности в крупных центрах и работая с поставщиками электроэнергии на взаимовыгодных условиях. Однако всё хорошо в меру.

Последствия при резком отключении различной доли хешрейта

Как показано выше, сосредоточение слишком высокой доли хешрейта в небольшом количестве локаций создает огромный риск для сети. Максимально допустимый уровень концентрации хешрейта в подобных локациях составляет около 70%, а всё, что выше 85%, подвергает экосистему серьезной опасности.

В настоящее время измерить это значение концентрации хешрейта не представляется возможным, хотя, по-видимому, он находится в безопасной зоне. Но крайне важно, чтобы хешрейт, контролируемый майнерами из категорий «зайцев» и «лошадей», не отставал от роста «пойманных слонов», а это может оказаться очень непросто.

Например, когда Atlas Power инвестировала очередные $1,9 млрд в майнинговое предприятие в Северной Дакоте, это должно позволить им ввести в эксплуатацию 750 мегаватт майнинговой мощности до конца 2023 года. Значит, для компенсации этого централизующего эффекта от одного только этого предприятия «зайцам» и «лошадям» нужно будет добавить не менее 322 МВт майнинговых мощностей.

Однако, когда в эксплуатацию вводятся такие объекты, как правило, они оснащаются самым современным майнинговым оборудованием. То есть это будут машины со 150 Тхеш/сек. или выше. Более мелкие майнеры исторически имеют проблемы с доступом и/или приобретением такого оборудования, поэтому обычно они отстают на одно поколение. В данном случае это означает, что им будут доступны машины с хешрейтом 100 Тхеш/сек. То есть для поддержания темпа им понадобится на 50% больше машин и на 50% больше мощности. С учетом этого, «зайцам» и «лошадям» нужно менее чем за два года добавить 161 тыс. новых машин, потребляющих 483 МВт энергии, чтобы компенсировать эффект открытия только одного крупного майнингового предприятия. И если предположить, что предприятие Atlas Power подключено к общей электрической сети, это также означает потребность в 483 МВт «диких» источников энергии в тот же период. Любой недобор по майнинговым мощностям или энергии со стороны «зайцев» и «лошадей» приближает уязвимость системы к опасной зоне.

Децентрализация является основополагающим принципом Биткойна, и это правильно. Чтобы Биткойн оставался децентрализованным, сообществу нужно внимательно следить за всеми аспектами экосистемы, чтобы исключить любую возможность возникновения централизации. И майнинговая индустрия не исключение.

В майнинге много переменных, которые в теории могут стать централизованными, включая географию, юрисдикцию, источники энергии, размеры предприятий, майнинговые пулы, источники чипов и систем. Очень важно, чтобы по всем этим переменным всегда обеспечивался безопасный уровень распределения. Если вектор какой-либо из них начинает стремиться к централизации, его необходимо остановить заблаговременно.

Это верно независимо от того, насколько безопасной может казаться централизация в любой отдельной переменной.

На данный момент реальную угрозу для Биткойна представляют тенденции к укрупнению майнеров и питанием их от общей электросети. Через год или два эти переменные могут войти в опасную зону, и ввиду их масштабов, эти тенденции будет уже очень трудно обратить вспять. Чтобы предотвратить это воздействие, необходимо усиливать развертывание машин «зайцами» и «лошадями» и разработку «диких» источников энергии. Те, кому Биткойн мешает, определенно будут искать слабые места в его экосистеме. Потенциальные противники очень могущественны, и лучше бы не оставлять им таких уязвимостей.

 

БитНовости отказываются от ответственности за любые инвестиционные рекомендации, которые могут содержаться в данной статье. Все высказанные суждения выражают исключительно личное мнения автора и респондентов. Любые действия, связанные с инвестициями и торговлей на крипторынках, сопряжены с риском потери инвестируемых средств. На основании предоставленных данных, вы принимаете инвестиционные решения взвешенно, ответственно и на свой страх и риск.

Источник: bitnovosti.com

Оставьте ответ

Ваш электронный адрес не будет опубликован.