Що станеться з bitcoin, якщо в усьому світі на один день зникне інтернет?

Навіть якщо вибухне Третя світова війна, Bitcoin не зникне.

Автор: Liam 'Akiba' Wright

Переклад: Chopper, Foresight News

Уявіть собі, що глобальний інтернет-бекбон виходить з ладу за один день.

Чи то людська помилка, катастрофічна програмна вразливість, зловмисний комп’ютерний вірус чи пряма військова агресія — якщо фізичні інтернет-хаби, що з’єднують світ, раптово зануряться у темряву, яка доля чекатиме на Bitcoin?

Якщо Франкфурт, Лондон, Вірджинія, Сінгапур і Марсель одночасно втратять зв’язок, мережа Bitcoin розділиться на три незалежні зони.

Зв’язок через Атлантику, Середземне море та основні транстихоокеанські маршрути зупиниться, а Америки, Євро-Африка, Близький Схід і Азіатсько-Тихоокеанський регіон сформують власні незалежні історії транзакцій, доки зв’язок не буде відновлено.

У кожній зоні майнери продовжать видобуток блоків відповідно до залишкової хешрейту

Відповідно до цілі у 10 хвилин на блок, регіон із 45% хешрейту вироблятиме близько 2,7 блоків на годину, регіон із 35% — близько 2,1, а з 20% — приблизно 1,2. Оскільки вузли не можуть обмінюватися заголовками блоків чи даними транзакцій між зонами, кожен регіон незалежно, не знаючи про інших, буде розвивати власний ланцюг блоків.

З часом і зі зміною розподілу хешрейту природна довжина розгалуження буде лише зростати.

Такий ритм зонування неминуче призводить до розколу ланцюга. Ми приблизно розподіляємо хешрейт так: Америки — 45%, Азіатсько-Тихоокеанський регіон — 35%, Євро-Африка — 20%, і моделюємо ситуацію на цій основі.

Американська зона додає близько 6 блоків кожні дві години, Азіатсько-Тихоокеанська — 4-5, Євро-Африка — 2-3.

За цілу добу кількість блоків у розколі перевищить сотню, що виходить за межі звичайної реорганізації, змушуючи сервіси розглядати підтвердження в межах регіону як тимчасові.

Глибина потенційної реорганізації у невдалих зонах зростає лінійно з часом ізоляції

Локальні мемпули одразу розділяться. Транзакції, що транслюються у Нью-Йорку, не досягнуть Сінгапуру, тому отримувачі поза зоною відправника не побачать цієї транзакції до відновлення мережі.

Комісійний ринок у кожній зоні стане локалізованим. Користувачі змагатимуться за обмежений простір у блоці з місцевим хешрейтом, тому в регіонах із низьким хешрейтом, але високим попитом, комісії зростатимуть найшвидше.

Коли підтвердження транзакцій втрачають глобальну фінальність, біржі, платіжні процесори та кастодіальні гаманці зазвичай призупиняють виведення коштів і розрахунки на ланцюгу; контрагенти Lightning Network стикаються з невизначеністю — транзакції, підтверджені у зоні меншості, можуть стати недійсними.

Автоматична координація після відновлення мережі

Після відновлення зв’язку вузли запускають автоматичний процес координації: кожен вузол порівнює різні ланцюги блоків і реорганізується до найдовшого ланцюга з найбільшою накопиченою роботою.

Фактичні витрати проявляються у трьох основних аспектах:

• Реорганізація призведе до втрати блоків у зонах меншості, глибина втрат залежить від тривалості розколу;
• Потрібно повторно транслювати та пріоритезувати транзакції, які були підтверджені лише у невдалих ланцюгах;
• Перед відновленням сервісів біржі та кастодіальні сервіси повинні провести додаткові операційні перевірки.

Після 24-годинного розколу мережі, після відновлення зв’язку десятки або навіть сотні блоків із зон меншості можуть бути ізольовані. Сервісам знадобиться ще кілька годин для відновлення мемпулу, перерахунку балансів і відновлення функції виведення коштів.

Оскільки фіатні шлюзи, комплаєнс-перевірки та управління каналами вимагають ручної перевірки, повна нормалізація економічної активності зазвичай відстає від протокольного рівня.

Моделювати стан ізоляції за «доступною часткою хешрейту», а не за кількістю хабів, легше для розуміння динаміки:

• Коли 30% хешрейту ізольовано, зона меншості виробляє близько 1,8 блоків на годину. Це означає, що стандартна оплата з 6 підтвердженнями у цій зоні може стати недійсною через 3 години 20 хвилин — якщо решта 70% мережі побудує довший ланцюг, ці 6 блоків можуть бути ізольовані.
• У сценарії майже 50/50 розколу обидві зони мають схожу накопичену роботу, і навіть короткочасний розкол призведе до конкурентних історій транзакцій із «підтвердженням» з обох боків, а результат після з’єднання буде випадковим.
• У сценарії 80/20 зона більшості майже напевно переможе; зона меншості за день виробить близько 29 блоків, які при об’єднанні будуть ізольовані, і багато підтверджених транзакцій у цьому регіоні буде скасовано.

Ризик реорганізації — це добуток «часу» і «хешрейту зони меншості», найнебезпечніший випадок — «тривала ізоляція + майже рівний розподіл хешрейту»

Роль наявних інструментів стійкості

Вже існує низка інструментів для підвищення стійкості мережі, які впливають на реальний вплив розриву зв’язку:

Супутникові даунлінки, високочастотні радіорелейні лінії, мережі з високою затримкою, mesh-мережі та Tor-містки як альтернативні способи передачі можуть доставляти заголовки блоків або скорочені потоки транзакцій через пошкоджені маршрути.

Ці канали мають низьку пропускну здатність і високу затримку, але навіть епізодична передача даних між зонами дозволяє частині блоків і транзакцій проникати в інші зони, зменшуючи глибину розгалуження.

Різноманітність підключень вузлів пулів і географічний розподіл майнінг-пулів підвищують ймовірність глобального поширення частини даних через побічні канали, що обмежує глибину та тривалість реорганізації після відновлення бекбону.

Отже, під час розколу мережі операційні принципи для учасників ринку прості:

• Призупинити міжзональні розрахунки, розглядати всі підтвердження транзакцій як тимчасові, а також оптимізувати механізм оцінки комісій для локального стрибка комісій;
• Біржі можуть перейти в режим доказу резервів із призупиненням виведення коштів, підвищити поріг підтверджень для захисту від ризику зони меншості та опублікувати чітку політику — встановити необхідну кількість підтверджень залежно від тривалості ізоляції;
• Гаманці мають чітко попереджати користувачів про ризик регіональної фінальності, вимкнути автоматичний ребаланс каналів і поставити в чергу термінові транзакції для повторної трансляції після відновлення мережі;
• Майнери повинні підтримувати різноманітність підключень upstream і уникати ручних змін стандартного «правила вибору найдовшого ланцюга» під час координації.

З точки зору дизайну, сам протокол здатний вижити — після повторного підключення вузли автоматично сходяться на ланцюгу з найбільшою накопиченою роботою.

Однак користувацький досвід під час розколу значно погіршується, оскільки фінальність на економічному рівні залежить від глобального поширення даних.

У найгіршому сценарії, коли кілька хабів залишаються відключеними на цілий день, найімовірніше: транскордонна доступність тимчасово зруйнується, комісії зростатимуть різко й нерівномірно, а глибока реорганізація призведе до втрати регіональних підтверджень.

Після відновлення мережі програмне забезпечення детерміновано відновить бухгалтерську книгу, а сервіси відновлять усі функції після завершення операційних перевірок.

Останній крок: після узгодження балансу та історії транзакцій на переможному ланцюгу знову відкриваються виведення коштів і канали Lightning Network.

Якщо розкол неможливо виправити

Що станеться, якщо згадані на початку бекбонові хаби ніколи не відновляться? У такому антиутопічному сценарії знайомий нам Bitcoin перестане існувати.

Його замінять постійні географічні зони, які функціонуватимуть як незалежні мережі Bitcoin: вони мають однакові правила, але не можуть спілкуватися між собою.

Кожна зона продовжить майнінг, регулюватиме складність у власному темпі та розвиватиме незалежну економіку, книги ордерів і ринок комісій. Якщо зв’язок не буде відновлено або не буде вручну обрано єдиний ланцюг, не існує механізму для узгодження історій транзакцій між зонами.

Консенсус і регулювання складності

Поки кожна зона не завершить наступний цикл із 2016 блоків для регулювання складності, час видобутку блоків буде швидшим або повільнішим залежно від доступного хешрейту. Після регулювання кожна зона стабілізує локальний час видобутку близько 10 хвилин.

Оцінка часу першого регулювання складності для кожної зони на основі попереднього розподілу хешрейту:

Після першого регулювання кожна зона підтримуватиме приблизно 10 хвилин на блок, а потім незалежно проводитиме халвінг і регулювання складності.

Без трансконтинентальних з’єднань кожному регіону потрібно 31, 40 і 70 днів відповідно, щоб досягти першої цілі регулювання складності

Оскільки швидкість досягнення висоти халвінгу до першого регулювання складності різна, дати халвінгу в кожній зоні поступово розходитимуться у реальному часі.

Пропозиція і «визначення Bitcoin»: комісії, мемпули та платежі

У кожній зоні ліміт пропозиції в 21 мільйон монет для одного ланцюга залишається чинним. Але глобально загальна кількість Bitcoin у всіх зонах перевищить 21 мільйон — оскільки кожен ланцюг незалежно видає винагороду за блоки.

Це створює три економічно несумісні активи BTC: вони мають спільні адреси та приватні ключі, але різні набори невитрачених виходів транзакцій (UTXO).

Приватний ключ може контролювати токени у всіх зонах: якщо користувач витратить один і той самий UTXO у двох регіонах, обидві транзакції будуть дійсними у своїх локальних ланцюгах, утворюючи «розділені токени»: вони мають спільну історію до розколу, але повністю різну після нього.

• Мемпули залишаться локальними назавжди, міжзональні платежі не можуть бути доставлені, будь-яка спроба платити користувачам з інших зон не досягне отримувача.
• Ринок комісій досягне локальної рівноваги: у довгий період до першого регулювання складності зона з низьким хешрейтом матиме більш обмежену пропускну здатність, після регулювання ситуація нормалізується.
• Міжзональні канали Lightning Network не можуть маршрутизуватися: HTLC-контракти вичерпають час, контрагенти опублікують транзакції зобов’язань, а закриття каналів буде дійсним лише у локальній зоні, міжзональна ліквідність зупиниться.

Безпека, ринок і інфраструктура

Безпековий бюджет кожної зони дорівнює сумі локального хешрейту та комісій. Для регіону з лише 20% хешрейту витрати на атаку значно нижчі, ніж у глобальній мережі до розколу.

У довгостроковій перспективі майнери можуть мігрувати до зон із «вищою ціною токена та нижчою вартістю енергії», змінюючи розподіл безпеки між зонами.

Оскільки міжзональні заголовки блоків не передаються, атакуючий у одній зоні не може змінити історію транзакцій іншої, тому атаки обмежуються лише локально.

• Біржі стануть регіональними, коди торгових пар розділяться — фактично з’являться BTC-A (американська версія), BTC-E (євро-африканська), BTC-X (азіатсько-тихоокеанська) з різними цінами, хоча всі зони називатимуть їх BTC.
• Фіатні шлюзи, кастодіальні сервіси, ринки деривативів і розрахункові мережі зосередяться на ланцюгах певного регіону. Постачальники індексів і даних повинні вибрати один ланцюг для кожної платформи або публікувати агреговані дані для кількох регіональних ланцюгів.
• Кросчейн-активи та оракули, що залежать від глобальних джерел даних, або перестануть працювати, або розділяться на регіональні версії.

Правила протоколу залишаться однаковими, якщо не буде локально узгоджених змін, але оновлення в одній зоні не впливатиме на інші, і з часом набір правил поступово розійдеться.

Програмне забезпечення для пулів, блок-експлорери та гаманці повинні створити окрему інфраструктуру для кожної зони, а мультихостингові сервіси без ручної стратегії не зможуть координувати баланси між ланцюгами.

Чи можуть зони реорганізуватися без хабового з’єднання?

Якщо шлях зв’язку не буде відновлено ніколи, протокольна конвергенція стане неможливою.

Єдиний спосіб повернутися до єдиної бухгалтерської книги — соціальні та операційні заходи: наприклад, узгоджене вибрання одного ланцюга як основного з відмовою або повторною трансляцією транзакцій інших зон.

Після кількох тижнів глибокого розколу автоматична реорганізація до єдиного ланцюга вже неможлива.

Ключові операційні моменти

Ми повинні розглядати постійний розкол як «жорсткий форк із спільною історією до розколу»:

• Належно управляти приватними ключами, щоб мати змогу безпечно витрачати токени після розколу;
• Використовувати лише унікальні для регіону виходи транзакцій, щоб уникнути випадкового повторного програвання транзакцій у різних зонах;
• Створити окремий облік, механізм ціноутворення та систему управління ризиками для кожної зони.

Майнери, біржі та кастодіальні сервіси повинні вибрати основну зону, опублікувати ідентифікатор ланцюга та розробити політику депозитів і виведення для кожного ланцюга.

Коротко кажучи, якщо бекбонові хаби ніколи не відновляться, і не з’явиться альтернативний шлях для подолання розриву зв’язку, Bitcoin не зникне, а еволюціонує у кілька незалежних мереж Bitcoin, які вже ніколи не зможуть об’єднатися.