Nếu toàn cầu mất kết nối internet trong một ngày, điều gì sẽ xảy ra với bitcoin?

Ngay cả khi bùng nổ Thế chiến thứ ba, Bitcoin cũng sẽ không biến mất.

Tác giả: Liam 'Akiba' Wright

Biên dịch: Chopper, Foresight News

Hãy tưởng tượng, mạng xương sống Internet toàn cầu sụp đổ chỉ trong một ngày.

Dù là do sai sót của con người, lỗ hổng phần mềm thảm họa, virus máy tính độc hại hay xung đột quân sự trực tiếp — nếu các trung tâm trao đổi Internet vật lý kết nối thế giới đột ngột chìm vào bóng tối, số phận của Bitcoin sẽ ra sao?

Nếu Frankfurt, London, Virginia, Singapore và Marseille đồng thời mất kết nối, mạng lưới Bitcoin sẽ bị chia thành ba phân vùng độc lập.

Giao tiếp qua Đại Tây Dương, Địa Trung Hải và các tuyến cáp xuyên Thái Bình Dương chính sẽ bị đình trệ, châu Mỹ, lục địa Âu-Phi, Trung Đông và khu vực Á-Đại Dương sẽ hình thành các lịch sử giao dịch độc lập cho đến khi kết nối mạng được khôi phục.

Trong mỗi phân vùng, thợ đào sẽ tiếp tục sản xuất block dựa trên sức mạnh tính toán còn lại

Theo mục tiêu tạo block mỗi 10 phút, khu vực chiếm 45% hashrate sẽ tạo ra khoảng 2,7 block mỗi giờ, khu vực chiếm 35% khoảng 2,1 block, khu vực chiếm 20% khoảng 1,2 block. Do các node không thể trao đổi block header hoặc dữ liệu giao dịch giữa các phân vùng, mỗi khu vực sẽ độc lập mở rộng một chuỗi khối hợp lệ mà không biết về các khu vực khác.

Cuối cùng, theo thời gian và sự thay đổi phân bổ hashrate, độ dài phân nhánh tự nhiên sẽ ngày càng tăng.

Nhịp độ phân vùng này khiến việc phân tách chuỗi trở thành kết quả tất yếu. Chúng tôi phân bổ tỷ lệ hashrate ước tính cho từng khu vực: châu Mỹ 45%, khu vực Á-Đại Dương 35%, lục địa Âu-Phi 20%, lấy đó làm cơ sở mô phỏng.

Phân vùng châu Mỹ mỗi hai giờ sẽ thêm khoảng 6 block mới, khu vực Á-Đại Dương khoảng 4-5 block, lục địa Âu-Phi khoảng 2-3 block.

Sau một ngày, số lượng block phân tách chuỗi sẽ vượt quá hàng trăm, vượt khỏi phạm vi tái tổ chức thông thường, buộc các dịch vụ phải coi xác nhận khu vực là xác nhận tạm thời.

Độ sâu tái tổ chức tiềm năng của phân vùng thất bại sẽ tăng tuyến tính theo thời gian bị cô lập

Mempool cục bộ sẽ lập tức bị phân tách. Giao dịch phát sóng ở New York không thể đến Singapore, do đó bên nhận ngoài phân vùng của bên gửi sẽ hoàn toàn không nhìn thấy giao dịch này cho đến khi mạng được khôi phục.

Thị trường phí giao dịch trong mỗi phân vùng sẽ mang đặc trưng địa phương. Người dùng phải cạnh tranh với hashrate khu vực để giành không gian block hạn chế, vì vậy ở những khu vực có tỷ lệ hashrate nhỏ nhưng nhu cầu cao, phí giao dịch sẽ tăng nhanh nhất.

Khi xác nhận giao dịch mất đi tính cuối cùng toàn cầu, các sàn giao dịch, nhà xử lý thanh toán và ví lưu ký thường sẽ tạm dừng rút tiền và thanh toán on-chain; các đối tác Lightning Network sẽ đối mặt với sự bất định — giao dịch xác nhận ở phân vùng thiểu số có thể bị vô hiệu hóa.

Tự động điều phối sau khi mạng được khôi phục

Khi kết nối mạng được khôi phục, các node sẽ khởi động quy trình điều phối tự động: mỗi node sẽ so sánh các blockchain khác nhau, sau đó tái tổ chức về chuỗi hợp lệ có tổng công việc tích lũy lớn nhất.

Chi phí thực tế chủ yếu nằm ở ba khía cạnh:

• Tái tổ chức sẽ khiến các block ở phân vùng thiểu số bị vô hiệu hóa, độ sâu vô hiệu hóa phụ thuộc vào thời gian phân tách;
• Cần phát sóng lại và sắp xếp thứ tự ưu tiên các giao dịch chỉ được xác nhận trên chuỗi thất bại;
• Các sàn giao dịch và bên lưu ký cần thực hiện kiểm tra vận hành bổ sung trước khi khôi phục dịch vụ.

Trong trường hợp mạng bị phân tách 24 giờ, sau khi kết nối được khôi phục có thể sẽ có hàng chục đến hàng trăm block của phân vùng thiểu số bị cô lập. Các dịch vụ liên quan còn cần thêm vài giờ để tái xây dựng mempool, tính lại số dư và khôi phục chức năng rút tiền.

Do các kênh fiat, kiểm tra tuân thủ và quản lý kênh cần kiểm duyệt thủ công, hoạt động kinh tế hoàn toàn bình thường thường chậm hơn so với tầng giao thức.

Mô phỏng trạng thái cô lập bằng “tỷ lệ hashrate có thể tiếp cận” thay vì số lượng trung tâm giúp dễ hiểu hơn về sự biến động của nó:

• Khi 30% hashrate bị cô lập, phân vùng thiểu số tạo ra khoảng 1,8 block mỗi giờ. Điều này có nghĩa là thanh toán tiêu chuẩn với 6 xác nhận trong phân vùng này sẽ đối mặt với rủi ro vô hiệu hóa sau khoảng 3 giờ 20 phút — nếu 70% mạng còn lại xây dựng chuỗi dài hơn, 6 block này có thể bị cô lập.
• Trong kịch bản phân tách gần 50/50, tổng công việc tích lũy của hai phân vùng gần như ngang nhau, ngay cả khi phân tách ngắn hạn cũng sẽ khiến cả hai bên xuất hiện lịch sử giao dịch cạnh tranh “đã xác nhận”, kết quả sau khi kết nối lại là ngẫu nhiên.
• Trong kịch bản phân tách 80/20, phân vùng đa số gần như chắc chắn thắng thế; phân vùng thiểu số tạo ra khoảng 29 block trong một ngày sẽ bị cô lập khi hợp nhất, khiến nhiều giao dịch đã xác nhận ở khu vực này bị đảo ngược.

Rủi ro tái tổ chức là tích của “thời gian” và “hashrate phân vùng thiểu số”, tình huống nguy hiểm nhất là “cô lập lâu dài + phân tách hashrate gần như ngang nhau”

Vai trò của các công cụ tăng cường khả năng phục hồi hiện có

Hiện đã có nhiều công cụ tăng cường khả năng phục hồi mạng, chúng sẽ ảnh hưởng đến tác động thực tế sau khi mất kết nối:

Liên kết vệ tinh, tiếp sóng vô tuyến tần số cao, mạng chịu trễ, mạng lưới mesh và Tor bridge cùng các phương thức truyền tải thay thế khác có thể truyền block header hoặc luồng giao dịch rút gọn trên các tuyến bị hỏng.

Các tuyến này có băng thông hẹp và độ trễ cao, nhưng ngay cả truyền dữ liệu xuyên phân vùng gián đoạn cũng có thể giúp một số block và giao dịch thấm sang phân vùng khác, giảm độ sâu phân nhánh.

Đa dạng hóa kết nối node của mining pool và phân bổ địa lý của mining pool đều có thể tăng xác suất dữ liệu được truyền toàn cầu qua kênh phụ, từ đó khi mạng xương sống được khôi phục, giới hạn độ sâu và thời gian tái tổ chức.

Vậy, trong thời gian mạng bị phân tách, quy tắc vận hành của các thành viên thị trường rất rõ ràng:

• Tạm dừng thanh toán xuyên phân vùng, coi mọi xác nhận giao dịch là tạm thời, đồng thời tối ưu hóa cơ chế ước tính phí cho tình trạng phí địa phương tăng vọt;
• Các sàn giao dịch có thể chuyển sang chế độ chứng minh dự trữ khi tạm dừng rút tiền, kéo dài ngưỡng xác nhận để đối phó rủi ro phân vùng thiểu số, đồng thời công bố chính sách rõ ràng — xác định số lần xác nhận cần thiết dựa trên thời gian cô lập;
• Ví nên cảnh báo rõ rủi ro tính cuối cùng khu vực cho người dùng, vô hiệu hóa tự động cân bằng lại kênh và xếp hàng các giao dịch có tính thời gian cao để phát lại sau khi mạng được khôi phục;
• Thợ đào nên duy trì đa dạng hóa kết nối upstream, tránh sửa đổi thủ công quy tắc “chọn chuỗi dài nhất” tiêu chuẩn trong quá trình điều phối.

Về mặt thiết kế, giao thức tự thân có thể tồn tại — các node sẽ tự động hội tụ về chuỗi có tổng công việc tích lũy lớn nhất sau khi kết nối lại.

Nhưng trải nghiệm người dùng trong thời gian phân tách sẽ giảm mạnh, vì tính cuối cùng kinh tế phụ thuộc vào sự lan truyền dữ liệu toàn cầu nhất quán.

Trong kịch bản xấu nhất khi nhiều trung tâm bị mất kết nối suốt một ngày, tình huống dễ xảy ra nhất là: khả năng sử dụng xuyên biên giới tạm thời sụp đổ, phí giao dịch tăng mạnh và không đồng đều, tái tổ chức sâu khiến xác nhận khu vực mất hiệu lực.

Sau khi mạng được khôi phục, phần mềm sẽ sửa chữa sổ cái một cách xác định, các dịch vụ liên quan sẽ khôi phục đầy đủ chức năng sau khi hoàn thành kiểm tra vận hành.

Bước cuối cùng là: sau khi số dư và lịch sử giao dịch trên chuỗi thắng thế nhất quán, mở lại rút tiền và kênh Lightning Network.

Nếu phân tách không bao giờ được khôi phục

Nếu các trung tâm mạng xương sống được đề cập ở đầu bài không bao giờ được khôi phục, điều gì sẽ xảy ra? Trong kịch bản phản địa đàng này, Bitcoin mà chúng ta biết sẽ không còn tồn tại.

Thay vào đó là các phân vùng địa lý vĩnh viễn, chúng như những mạng Bitcoin độc lập: chia sẻ cùng quy tắc nhưng không thể giao tiếp với nhau.

Mỗi phân vùng sẽ tiếp tục đào coin, điều chỉnh độ khó theo nhịp riêng và phát triển hệ thống kinh tế, sổ lệnh và thị trường phí giao dịch độc lập. Nếu không khôi phục kết nối hoặc phối hợp thủ công để chọn một chuỗi duy nhất, sẽ không có cơ chế nào hòa giải lịch sử giao dịch giữa các phân vùng.

Đồng thuận và điều chỉnh độ khó

Trước khi mỗi phân vùng hoàn thành vòng điều chỉnh độ khó tiếp theo với 2016 block, thời gian tạo block sẽ nhanh hoặc chậm tùy theo hashrate có thể tiếp cận. Sau khi điều chỉnh, mỗi phân vùng sẽ ổn định thời gian tạo block về khoảng 10 phút.

Theo ước tính tỷ lệ hashrate trước đó, thời gian điều chỉnh độ khó đầu tiên của mỗi phân vùng như sau:

Sau lần điều chỉnh đầu tiên, mỗi phân vùng sẽ duy trì thời gian tạo block khoảng 10 phút, sau đó độc lập thực hiện halving và điều chỉnh độ khó.

Nếu không có kết nối xuyên đại dương, các khu vực sẽ cần lần lượt 31 ngày, 40 ngày và 70 ngày để đạt mục tiêu điều chỉnh độ khó đầu tiên

Do tốc độ đạt chiều cao halving trước lần điều chỉnh độ khó đầu tiên khác nhau, ngày halving của mỗi phân vùng sẽ dần lệch nhau theo thời gian thực tế.

Nguồn cung và “định nghĩa Bitcoin”: phí giao dịch, mempool và thanh toán

Trong mỗi phân vùng, giới hạn nguồn cung 21 triệu coin trên một chuỗi vẫn có hiệu lực. Nhưng trên phạm vi toàn cầu, tổng số Bitcoin của tất cả phân vùng sẽ vượt quá 21 triệu — vì mỗi chuỗi sẽ phát hành phần thưởng block độc lập.

Điều này tạo ra ba loại tài sản BTC không tương thích về mặt kinh tế: chúng chia sẻ địa chỉ và private key, nhưng có tập hợp UTXO khác nhau.

Private key có thể kiểm soát token ở tất cả phân vùng: nếu người dùng chi tiêu cùng một UTXO ở hai khu vực, cả hai giao dịch đều hợp lệ trên chuỗi địa phương, cuối cùng tạo thành “token phân tách”: chúng có cùng lịch sử trước khi phân tách, nhưng lịch sử sau phân tách hoàn toàn khác biệt.

• Mempool sẽ vĩnh viễn mang tính địa phương, thanh toán xuyên phân vùng không thể truyền đi, mọi nỗ lực gửi tiền cho người dùng ở phân vùng khác đều không đến được bên nhận.
• Thị trường phí giao dịch sẽ đạt cân bằng địa phương: trong thời gian dài trước lần điều chỉnh độ khó đầu tiên, phân vùng có tỷ lệ hashrate nhỏ sẽ bị hạn chế về dung lượng, sau khi điều chỉnh sẽ trở lại bình thường.
• Kênh Lightning Network xuyên phân vùng không thể định tuyến: HTLC sẽ hết hạn, đối tác giao dịch sẽ phát hành giao dịch cam kết, thao tác đóng kênh chỉ có hiệu lực ở phân vùng địa phương, thanh khoản xuyên phân vùng sẽ bị đình trệ.

Bảo mật, thị trường và hạ tầng

Ngân sách bảo mật của mỗi phân vùng bằng tổng hashrate địa phương và phí giao dịch. Khu vực chỉ có 20% hashrate so với trước khi phân tách sẽ có chi phí tấn công thấp hơn nhiều so với mạng toàn cầu ban đầu.

Về lâu dài, thợ đào có thể di chuyển sang phân vùng “giá token cao hơn, chi phí năng lượng thấp hơn”, từ đó thay đổi cục diện bảo mật của từng phân vùng.

Do không thể truyền block header giữa các phân vùng, kẻ tấn công ở một phân vùng không thể sửa đổi lịch sử giao dịch của phân vùng khác, do đó hành vi tấn công chỉ giới hạn trong khu vực cụ thể.

• Các sàn giao dịch sẽ mang tính khu vực, mã giao dịch sẽ phân hóa — thực tế sẽ xuất hiện BTC-A (bản châu Mỹ), BTC-E (bản Âu-Phi), BTC-X (bản Á-Đại Dương) với các mức giá khác nhau, dù các phân vùng vẫn gọi đó là BTC.
• Kênh fiat on/off ramp, dịch vụ lưu ký, thị trường phái sinh và mạng lưới thanh toán sẽ tập trung vào chuỗi khu vực cụ thể. Nhà cung cấp chỉ số và dịch vụ dữ liệu phải chọn một chuỗi duy nhất cho mỗi nền tảng, hoặc công bố dữ liệu tổng hợp của nhiều chuỗi khu vực.
• Tài sản cross-chain và oracle phụ thuộc vào nguồn dữ liệu toàn cầu sẽ hoặc bị vô hiệu hóa, hoặc phân tách thành phiên bản khu vực.

Quy tắc giao thức sẽ giữ nguyên nếu không có thay đổi phối hợp trong phân vùng, nhưng nâng cấp ở một phân vùng sẽ không có hiệu lực ở phân vùng khác, về lâu dài sẽ khiến bộ quy tắc dần lệch nhau.

Phần mềm mining pool, block explorer và ví cần xây dựng hạ tầng độc lập cho từng phân vùng, dịch vụ đa chủ nếu không có chiến lược thủ công sẽ không thể phối hợp số dư xuyên chuỗi.

Các phân vùng có thể tái tổ chức mà không cần kết nối trung tâm không?

Nếu không bao giờ khôi phục được đường truyền liên lạc, hội tụ ở tầng giao thức sẽ không thể thực hiện.

Cách duy nhất để trở lại một sổ cái duy nhất là thông qua biện pháp xã hội và vận hành: ví dụ, phối hợp các bên chọn chuỗi của một phân vùng làm chính thống, đồng thời từ bỏ hoặc phát lại giao dịch của các phân vùng khác.

Sau nhiều tuần bất đồng sâu sắc, không còn khả năng tự động tái tổ chức về một chuỗi duy nhất.

Điểm mấu chốt vận hành

Chúng ta phải coi phân tách vĩnh viễn là “hard fork chia sẻ lịch sử trước khi phân tách” để xử lý:

• Quản lý private key cẩn thận, đảm bảo có thể chi tiêu token sau phân tách một cách an toàn;
• Chỉ sử dụng output giao dịch độc quyền của một khu vực, tránh phát lại giao dịch ngoài ý muốn ở các phân vùng khác nhau;
• Xây dựng hệ thống kế toán, cơ chế định giá và kiểm soát rủi ro độc lập cho từng phân vùng.

Thợ đào, sàn giao dịch và bên lưu ký nên chọn phân vùng chính, công bố định danh chuỗi và xây dựng chính sách nạp/rút cho từng chuỗi.

Nói ngắn gọn, nếu các trung tâm mạng xương sống không bao giờ được khôi phục và không có tuyến thay thế lấp đầy khoảng trống liên lạc, Bitcoin sẽ không biến mất, nó sẽ tiến hóa thành nhiều mạng Bitcoin độc lập, không bao giờ có thể hợp nhất lại.