Co by się stało z bitcoinem, gdyby cały świat stracił dostęp do internetu na jeden dzień?

Nawet jeśli wybuchnie trzecia wojna światowa, Bitcoin nie zniknie.

Autor: Liam 'Akiba' Wright

Tłumaczenie: Chopper, Foresight News

Wyobraź sobie, że globalny szkielet internetu załamuje się w ciągu jednego dnia.

Niezależnie od tego, czy będzie to błąd ludzki, katastrofalna luka w oprogramowaniu, złośliwy wirus komputerowy czy bezpośredni konflikt zbrojny — jeśli fizyczne węzły wymiany internetu łączące świat nagle pogrążą się w ciemności, jaki los czeka Bitcoin?

Jeśli Frankfurt, Londyn, Wirginia, Singapur i Marsylia jednocześnie stracą połączenie z siecią, sieć Bitcoin zostanie podzielona na trzy niezależne strefy.

Komunikacja przez Atlantyk, Morze Śródziemne oraz główne trasy trans-pacyficzne zostanie wstrzymana, a Ameryki, Europa i Afryka, Bliski Wschód oraz region Azji i Pacyfiku utworzą własne, niezależne historie transakcji aż do momentu przywrócenia połączenia.

W każdej strefie górnicy będą nadal produkować bloki zgodnie z pozostałą mocą obliczeniową

Zgodnie z celem wydobycia bloku co 10 minut, region z 45% udziałem mocy obliczeniowej będzie produkował około 2,7 bloku na godzinę, region z 35% udziałem — około 2,1 bloku, a region z 20% udziałem — około 1,2 bloku. Ponieważ węzły nie mogą wymieniać nagłówków bloków ani danych transakcyjnych między strefami, każda z nich będzie nieświadomie rozwijać własny, ważny łańcuch bloków.

Ostatecznie, wraz ze zmianami w czasie i rozkładzie mocy obliczeniowej, długość naturalnych rozgałęzień będzie stale rosła.

Taki rytm podziału sprawia, że rozszczepienie łańcucha jest nieuniknione. Przyjmujemy szacunkowy podział mocy obliczeniowej: Ameryki 45%, region Azji i Pacyfiku 35%, Europa i Afryka 20% — i na tej podstawie przeprowadzamy symulację.

Strefa amerykańska co dwie godziny doda około 6 bloków, region Azji i Pacyfiku około 4-5, a Europa i Afryka około 2-3 bloki.

Po całym dniu liczba rozgałęzionych bloków przekroczy setkę, co wykracza poza zakres standardowej reorganizacji i zmusza usługi do traktowania potwierdzeń regionalnych jako tymczasowych.

Potencjalna głębokość reorganizacji w nieudanej strefie rośnie liniowo wraz z czasem izolacji

Lokalne mempoole natychmiast się rozdzielą. Transakcje nadawane w Nowym Jorku nie dotrą do Singapuru, więc odbiorca spoza strefy nadawcy nie zobaczy tej transakcji aż do przywrócenia sieci.

Rynek opłat transakcyjnych w każdej strefie będzie miał charakter lokalny. Użytkownicy będą musieli konkurować o ograniczoną przestrzeń blokową z lokalną mocą obliczeniową, więc w regionach o niskim udziale mocy, ale wysokim popycie, opłaty wzrosną najszybciej.

Kiedy potwierdzenia transakcji tracą globalną ostateczność, giełdy, operatorzy płatności i portfele powiernicze zazwyczaj wstrzymują wypłaty i rozliczenia on-chain; kontrahenci w Lightning Network napotykają niepewność — transakcje potwierdzone w strefie mniejszości mogą stać się nieważne.

Automatyczna koordynacja po przywróceniu sieci

Po przywróceniu połączenia sieciowego węzły uruchomią automatyczny proces koordynacji: każdy węzeł porówna różne łańcuchy bloków i przeorganizuje się do najdłuższego ważnego łańcucha o największej skumulowanej pracy.

Rzeczywiste koszty pojawiają się głównie w trzech aspektach:

• Reorganizacja spowoduje unieważnienie bloków strefy mniejszości, a głębokość unieważnienia zależy od długości podziału;
• Trzeba ponownie rozgłosić i ustalić priorytet dla transakcji potwierdzonych tylko na nieudanych łańcuchach;
• Giełdy i powiernicy muszą przeprowadzić dodatkowe kontrole operacyjne przed wznowieniem usług.

W przypadku 24-godzinnego podziału sieci, po przywróceniu połączenia dziesiątki lub setki bloków strefy mniejszości mogą zostać osierocone. Odpowiednie usługi będą potrzebowały dodatkowych godzin na odbudowę mempoola, ponowne przeliczenie sald i przywrócenie funkcji wypłat.

Ponieważ kanały fiat, kontrole zgodności i zarządzanie kanałami wymagają ręcznej weryfikacji, pełna normalizacja aktywności gospodarczej zwykle opóźnia się względem warstwy protokołu.

Symulowanie stanu izolacji przez „dostępny udział mocy obliczeniowej”, a nie liczbę węzłów, ułatwia zrozumienie jego dynamicznych zmian:

• Gdy 30% mocy obliczeniowej jest odizolowane, strefa mniejszości produkuje około 1,8 bloku na godzinę. Oznacza to, że standardowa płatność z 6 potwierdzeniami w tej strefie po około 3 godzinach i 20 minutach będzie zagrożona unieważnieniem — jeśli pozostałe 70% sieci zbuduje dłuższy łańcuch, te 6 bloków może zostać osieroconych.
• W scenariuszu bliskim podziałowi 50/50, obie strefy mają podobną skumulowaną pracę, więc nawet krótki podział może spowodować konkurencyjne historie transakcji z „potwierdzeniami” po obu stronach, a wynik po ponownym połączeniu będzie losowy.
• W scenariuszu 80/20, strefa większości niemal na pewno zwycięży; strefa mniejszości wyprodukuje około 29 bloków w ciągu dnia, które zostaną osierocone podczas scalania, co spowoduje odwrócenie wielu potwierdzonych transakcji w tym regionie.

Ryzyko reorganizacji to iloczyn „czasu” i „udziału mocy obliczeniowej strefy mniejszości”; najgroźniejsza sytuacja to „długotrwała izolacja + niemal równa moc obliczeniowa”

Rola istniejących narzędzi odpornościowych

Obecnie istnieje wiele narzędzi zwiększających odporność sieci, które wpływają na rzeczywisty wpływ rozłączenia:

Alternatywne metody transmisji, takie jak satelitarne łącza zstępujące, radiowe przekaźniki wysokiej częstotliwości, sieci tolerujące opóźnienia, sieci mesh oraz mosty Tor, mogą przekazywać nagłówki bloków lub uproszczone strumienie transakcji przez uszkodzone trasy.

Te ścieżki mają wąskie pasmo i wysokie opóźnienia, ale nawet sporadyczna transmisja danych między strefami może ograniczyć głębokość rozgałęzień, umożliwiając przenikanie części bloków i transakcji do innych stref.

Różnorodność połączeń węzłów mining pooli oraz ich geograficzne rozmieszczenie zwiększają szansę na globalne rozprzestrzenianie się części danych przez kanały boczne, co po przywróceniu szkieletu sieci ogranicza głębokość i czas trwania reorganizacji.

Podczas podziału sieci zasady operacyjne uczestników rynku są jasne:

• Wstrzymać rozliczenia między strefami, traktować wszystkie potwierdzenia transakcji jako tymczasowe, a jednocześnie zoptymalizować mechanizmy szacowania opłat pod kątem lokalnych skoków opłat;
• Giełdy mogą przejść w tryb dowodu rezerw przy wstrzymanych wypłatach, wydłużyć próg potwierdzeń, aby zminimalizować ryzyko strefy mniejszości, i opublikować jasne zasady — określając wymaganą liczbę potwierdzeń w zależności od czasu izolacji;
• Portfele powinny wyraźnie ostrzegać użytkowników o ryzyku regionalnej ostateczności, wyłączyć automatyczne wyrównywanie kanałów i kolejkować transakcje wymagające szybkiej realizacji do ponownego rozgłoszenia po przywróceniu sieci;
• Górnicy powinni utrzymywać zróżnicowane połączenia upstream i unikać ręcznych zmian w standardowej „zasadzie wyboru najdłuższego łańcucha” podczas koordynacji.

Z punktu widzenia projektu, sam protokół może przetrwać — po ponownym połączeniu węzły automatycznie zbiegną się do łańcucha o największej skumulowanej pracy.

Jednak doświadczenie użytkownika podczas podziału będzie znacznie gorsze, ponieważ ostateczność ekonomiczna zależy od globalnej spójności danych.

W najgorszym scenariuszu, gdy wiele węzłów szkieletowych jest odłączonych przez cały dzień, najbardziej prawdopodobne są: tymczasowy upadek dostępności transgranicznej, gwałtowny i nierównomierny wzrost opłat oraz głęboka reorganizacja prowadząca do unieważnienia potwierdzeń regionalnych.

Po przywróceniu sieci oprogramowanie deterministycznie naprawi księgę, a odpowiednie usługi po zakończeniu kontroli operacyjnych przywrócą pełną funkcjonalność.

Ostatnim krokiem będzie ponowne otwarcie wypłat i kanałów Lightning Network po uzgodnieniu sald i historii transakcji na zwycięskim łańcuchu.

Jeśli podziału nie da się nigdy naprawić

Co się stanie, jeśli wspomniane na początku węzły szkieletowe nigdy nie zostaną przywrócone? W takim dystopijnym scenariuszu znany nam Bitcoin przestanie istnieć.

Zamiast tego powstaną trwałe strefy geograficzne, które będą działać jak niezależne sieci Bitcoin: dzielące te same zasady, ale nie mogące się ze sobą komunikować.

Każda strefa będzie kontynuować wydobycie, dostosowywać trudność według własnego tempa i rozwijać niezależny system gospodarczy, księgę zamówień i rynek opłat. Jeśli nie zostanie przywrócone połączenie lub nie zostanie wybrany jeden łańcuch przez ręczną koordynację, nie będzie żadnego mechanizmu mogącego pogodzić różne historie transakcji stref.

Konsensus i dostosowanie trudności

W każdej strefie, zanim zostanie ukończona kolejna runda 2016 bloków i dostosowana trudność, czas wydobycia bloków będzie szybszy lub wolniejszy w zależności od dostępnej mocy obliczeniowej. Po dostosowaniu każda strefa ponownie ustabilizuje lokalny czas wydobycia na około 10 minut.

Na podstawie wcześniejszych szacunków udziału mocy obliczeniowej, czas pierwszego dostosowania trudności w każdej strefie przedstawia się następująco:

Po pierwszym dostosowaniu każda strefa utrzyma około 10-minutowy czas wydobycia, a następnie będzie niezależnie przeprowadzać halvingi i kolejne dostosowania trudności.

Bez połączeń transoceanicznych poszczególne regiony będą potrzebowały odpowiednio 31, 40 i 70 dni, aby osiągnąć pierwszy cel ponownego dostosowania trudności

Ponieważ wysokość halvingu zostanie osiągnięta w różnym tempie przed pierwszym dostosowaniem trudności, daty halvingu w każdej strefie będą się stopniowo rozchodzić w czasie rzeczywistym.

Podaż i „definicja Bitcoina”: opłaty, mempool i płatności

W każdej strefie limit podaży 21 milionów na pojedynczym łańcuchu pozostaje ważny. Jednak globalnie całkowita ilość Bitcoinów przekroczy 21 milionów — ponieważ każdy łańcuch będzie niezależnie przyznawał nagrody za bloki.

Ekonomicznie powstaną trzy niekompatybilne aktywa BTC: dzielące adresy i klucze prywatne, ale posiadające różne zestawy niezużytych wyjść transakcyjnych (UTXO).

Klucz prywatny może kontrolować tokeny we wszystkich strefach: jeśli użytkownik wyda to samo UTXO w dwóch regionach, obie transakcje będą ważne na lokalnych łańcuchach, tworząc „podzielone tokeny” — mające wspólną historię przed podziałem, ale całkowicie różną po podziale.

• Mempool będzie na zawsze lokalny, płatności między strefami nie będą mogły być przekazywane, a każda próba zapłaty użytkownikowi z innej strefy nie dotrze do odbiorcy.
• Rynek opłat osiągnie lokalną równowagę: przez długi czas przed pierwszym dostosowaniem trudności regiony z małym udziałem mocy będą miały bardziej napiętą pojemność, a po dostosowaniu sytuacja wróci do normy.
• Kanały Lightning Network między strefami nie będą mogły być routowane: kontrakty HTLC wygasną, kontrahenci opublikują transakcje zobowiązujące, a zamknięcie kanału będzie ważne tylko w lokalnej strefie, a płynność między strefami zostanie zamrożona.

Bezpieczeństwo, rynek i infrastruktura

Budżet bezpieczeństwa każdej strefy to suma lokalnej mocy obliczeniowej i opłat. Regiony z zaledwie 20% mocy sprzed podziału będą miały znacznie niższy koszt ataku niż pierwotna globalna sieć.

W dłuższej perspektywie górnicy mogą migrować do regionów z „wyższą ceną tokena i niższymi kosztami energii”, co zmieni układ bezpieczeństwa w poszczególnych strefach.

Ponieważ nagłówki bloków nie mogą być przekazywane między strefami, atakujący z jednej strefy nie może zmienić historii transakcji w innej, więc ataki będą ograniczone do konkretnego regionu.

• Giełdy będą działać regionalnie, kody par handlowych się rozdzielą — w praktyce pojawią się BTC-A (wersja amerykańska), BTC-E (wersja europejsko-afrykańska), BTC-X (wersja azjatycko-pacyficzna) z różnymi cenami, nawet jeśli każda strefa nadal będzie nazywać je BTC.
• Kanały fiat, usługi powiernicze, rynki instrumentów pochodnych i sieci rozliczeniowe skoncentrują się na łańcuchu danego regionu. Dostawcy indeksów i danych będą musieli wybrać jeden łańcuch dla każdej platformy lub publikować zbiorcze dane z kilku regionalnych łańcuchów.
• Aktywa cross-chain i oracles zależne od globalnych źródeł danych albo przestaną działać, albo podzielą się na wersje regionalne.

Zasady protokołu pozostaną spójne, dopóki nie zostaną zmienione w ramach koordynacji w danej strefie, ale aktualizacje w jednej strefie nie będą obowiązywać w innych, co w dłuższej perspektywie doprowadzi do rozbieżności w zestawach reguł.

Oprogramowanie mining pooli, eksploratory bloków i portfele będą musiały budować niezależną infrastrukturę dla każdej strefy, a usługi wielohostowe bez ręcznych strategii nie będą mogły koordynować sald między łańcuchami.

Czy strefy mogą się zreorganizować bez połączenia szkieletowego?

Jeśli ścieżki komunikacyjne nigdy nie zostaną przywrócone, zbieżność na poziomie protokołu stanie się niemożliwa.

Jedynym sposobem powrotu do pojedynczej księgi jest zastosowanie środków społecznych i operacyjnych: na przykład koordynacja wyboru jednego łańcucha jako oficjalnego przez wszystkie strony i porzucenie lub powtórzenie transakcji z innych stref.

Po tygodniach głębokich rozbieżności automatyczna reorganizacja do pojedynczego łańcucha nie będzie już możliwa.

Kluczowe punkty operacyjne

Musimy traktować trwały podział jako „twardy fork ze wspólną historią przed podziałem”:

• Zarządzaj kluczami prywatnymi w sposób zapewniający bezpieczne wydawanie tokenów po podziale;
• Używaj tylko unikalnych wyjść transakcyjnych z jednego regionu, aby uniknąć przypadkowego powtórzenia transakcji w różnych strefach;
• Utwórz niezależną księgowość, mechanizmy wyceny i systemy zarządzania ryzykiem dla każdej strefy.

Górnicy, giełdy i powiernicy powinni wybrać główną strefę, opublikować identyfikator łańcucha i ustalić politykę wpłat i wypłat dla każdego łańcucha.

Krótko mówiąc, jeśli węzły szkieletowe nigdy nie zostaną przywrócone i nie pojawi się alternatywna ścieżka wypełniająca lukę komunikacyjną, Bitcoin nie zniknie — przekształci się w wiele niezależnych sieci Bitcoin, których nie da się już połączyć.