Всередині 24-годинної гонки біткойнів, щоб вижити в умовах глобального відключення Інтернету

Уявіть собі, що світова магістраль Інтернету зруйнується за один день.

Що станеться з біткойнами, якщо фізичні центри обміну Інтернетом, які з’єднують світ, раптово затьмаряться, будь то людська помилка, катастрофічна помилка програмного забезпечення, шахрайський комп’ютерний вірус чи відверта кінетична війна?

Якби Франкфурт, Лондон, Вірджинія, Сінгапур і Марсель вийшли з мережі одночасно, Bitcoin розпадається на три частини.

Трафік через Атлантику, Середземномор’я та основні транстихоокеанські маршрути зупиниться, залишивши Америку, Європу, Африку, Близький Схід, Азію та Океанію окремо переглядати історію, доки сполучення не буде відновлено.

Виробництво блоків продовжується всередині кожного розділу відповідно до хешрейту, який залишається доступним.

З 10-хвилинною глобальною ціллю регіон, який утримує 45 відсотків хешрейту, виробляє приблизно 2,7 блоку на годину, 35 відсотків виробляє близько 2,1 блоку, а 20 відсотків виробляє близько 1,2 блоку. Оскільки вузли не можуть обмінюватися заголовками або транзакціями між розділами, кожен регіон просуває дійсний ланцюжок, не знаючи про інші.

Результатом є природна глибина форка, яка зростає з часом і розподілом хешрейту.

Розділена каденція робить дивергенцію механічною. Давайте призначимо приблизні середні хешрейти кожному регіону. Для нашого моделювання ми використовуватимемо 45%, 35% і 20% як базовий розподіл для Америки, Азії та Океанії, а також Європи та Африки відповідно.

Когорта Америки додавала б приблизно шість блоків кожні дві години, тоді як Азія та Океанія приблизно додавали б чотири-п’ять блоків на годину, а Європа та Африка додавали б приблизно два-три блоки на годину.

Через годину бухгалтерські книги вже відрізнятимуться двозначними блоками.

Через півдня розриви розширюються до низьких сотень.

Після повного дня ланцюжки відрізняються на сотні блоків, що виходить за межі звичайних реорганізацій і змушує служби розглядати регіональні підтвердження лише як тимчасові.

Місцевий mempools негайно розділити. Трансакція трансакції в Нью-Йорку не досягне Сінгапуру, тому одержувачі за межами розділу відправника нічого не побачать, доки маршрути не відновляться.

У кожному розділі ринки зборів стають локальними. Користувачі конкурують за обмежений блоковий простір із регіональним хешрейтом, тому комісія зростає найшвидше там, де хешрейт найменший, а попит залишається високим.

Біржі, платіжні процесори та кастодіальні гаманці зазвичай призупиняють зняття коштів і розрахунки в мережі, коли підтвердження втрачають глобальну остаточність, а контрагенти Lightning стикаються з невизначеністю щодо транзакцій зобов’язань, які підтверджують на міноритарних розділах.

Коли маршрути повертаються, вузли ініціюють автоматичне узгодження.

Кожен вузол порівнює ланцюжки та реорганізує дійсний ланцюжок із найбільшою сумарною роботою.

Практичні витрати поділяються на три категорії:

1. Глибина реорганізацій, які роблять блоки меншості недійсними.
2. Робота з повторної трансляції та зміни пріоритетів транзакцій, які раніше були «підтверджені» лише на програшній гілці.
3. Операційні перевірки, які проводять біржі та зберігачі перед повторним відкриттям.

У разі 24-годинного розриву десятки чи сотні блоків міноритарних розділів можуть залишитися сиротами після відновлення, а сервіси вимагають додаткових годин, щоб відновити мемпули, перерахувати баланси та повторно активувати зняття коштів.

Повна економічна нормалізація часто відстає від конвергенції протоколів, оскільки повна рейка, перевірка відповідності та керування каналами вимагають перевірки людиною.

Про динаміку легше міркувати, моделюючи ізоляцію як відсоток досяжності хешрейт а не шляхом підрахунку концентраторів.

Якщо ізольовано 30 відсотків хешрейту, сторона меншості додасть приблизно 1,8 блоку на годину. Це означає, що стандартний платіж із шістьма підтвердженнями в цьому розділі стає під загрозу приблизно через три години двадцять хвилин, оскільки ці шість блоків можуть залишитися сиротами, якщо інші 70 відсотків мережі будують довший ланцюжок.

При розподілі майже 50/50 обидва розділи накопичують однакову роботу, тому навіть короткі розділення створюють конкуруючі «підтверджені» історії з обох сторін, і результат повторного підключення стає стохастичним.

При розподілі 80/20 більшість майже напевно виграє; блоки меншого розділу, приблизно 29 через день, будуть осиротілими після злиття, скасовуючи багато підтверджених транзакцій у цьому регіоні.

Інструменти стійкості існують, і вони впливають на реальний вплив.

Супутникові канали зв’язку, високочастотні радіореле, стійкі до затримки мережі, сітчасті мережі та альтернативні транспортні засоби, такі як мости Tor, можуть передавати заголовки або мінімальні потоки транзакцій через пошкоджені маршрути.

Ці шляхи є вузькими та мають високу затримку, але навіть періодичне поширення між розділами зменшує глибину розгалуження, дозволяючи деякій частині блоків і транзакцій просочуватися.

Різноманітність однорангових майнерів, інфраструктура обміну з кількома адресами та географічне поширення пулів збільшують ймовірність того, що принаймні частина роботи поширюється глобально через бічні канали, тим самим обмежуючи глибину та тривалість реорганізацій, коли магістраль повертається.

Оперативне керівництво для учасників ринку під час розриву мережі є простим.

• Припиніть взаєморозрахунки між розділами, розглядайте всі підтвердження як тимчасові та посиліть оцінку комісії проти локальних стрибків.
• Біржі можуть перейти до підтвердження резервування без активних вилучень, розширити порогові значення підтвердження для врахування ризику розподілу меншості та опублікувати детерміновану політику, яка зіставляє тривалість ізоляції з необхідною кількістю підтверджень.
• Гаманці можуть відображати чіткі попередження про регіональну остаточність, вимикати автоматичне перебалансування каналів і ставити в чергу чутливі до часу платежі для повторної трансляції після відновлення.
• Майнери повинні підтримувати різноманітне з’єднання вгору та уникати ручних перевизначень, які відхиляються від стандартних правил вибору найдовшого ланцюга під час процесу узгодження.

Протокол виживає за дизайном, тому що вузли після повторного підключення сходяться в ланцюжку з найбільшою кількістю накопиченої роботи.

Взаємодія з користувачем не так добре під час поділу, оскільки економічна остаточність залежить від послідовного глобального поширення.

Найвірогіднішим сценарієм найгіршого випадку в умовах одноденного збою в роботі декількох хабів є тимчасовий збій транскордонного використання, різкий і нерівномірний шок комісії та глибокі реорганізації, які роблять регіональні підтвердження недійсними.

Коли зв’язки відновлюються, програмне забезпечення вирішує облікову книгу детерміновано, а служби відновлюють повну функціональність після операційних перевірок.

Останнім кроком є ​​відновлення зняття коштів і каналів після того, як баланси та історії стануть узгодженими у виграшному ланцюжку.

Це виправлення, але що, якщо перелом так і не заживе?

Що станеться з біткойнами під час Третьої світової війни?

А що, якщо ті магістральні концентратори, про які я згадував на початку, ніколи не повернуться?

Що ж, у цьому антиутопічному сценарії біткойн, як ми його знаємо, не з’являється знову.

Ви отримуєте постійні географічні розділи, які ведуть себе як окремі мережі біткойнів, поділяють ті самі правила, але не зв’язуються між ними.

Кожен розділ продовжує майнити, регулює свою складність за власним графіком і розвиває власну економіку, книги замовлень і ринок комісій. Немає механізму узгодження історій без відновлення зв’язку чи координації ручного вибору одного ланцюжка.

Ось як виглядає цей стабільний стан.

Консенсус і труднощі

• Доки кожен розділ не досягне наступного перенацілення на 2016 блоків, час блокування буде повільним або швидким відповідно до досягнутого хешрейту. Після перенацілювання кожен розділ повторно центрується приблизно на 10 хвилин локально.
• Використовуючи наші приблизні частки, очікуваний час до першого перенацілювання становить:

Після першого перенацілювання кожен розділ створює блоки приблизно через 10 хвилин, а потім продовжує розділяти навпіл і коригувати незалежно.

Дати зменшення вдвічі відрізняються від часу настінного годинника, тому що кожен регіон досягає висоти вдвічі з різною швидкістю перед першим перенацілюванням.

Постачання та «що таке BTC: комісії, мемпули та платежі».

Усередині кожного розділу все ще діє обмеження в 21 мільйон для кожного ланцюжка. У всьому світі загальна кількість монет у всіх розділах перевищує 21 мільйон, оскільки кожна мережа продовжує видавати субсидії незалежно. З економічної точки зору це створює три несумісні активи BTC, які мають спільні адреси та ключі, але різні Набори UTXO.

Ключі контролюють монети на кожному розділі одночасно. Якщо користувач витрачає один і той самий UTXO у двох регіонах, обидва витрати дійсні у відповідних локальних ланцюгах, що призводить до постійних «спліт-койнів» з однаковою історією до поділу та різними історіями після поділу.

• Мемпули назавжди залишаються місцевими. Міжрозділові платежі не поширюються. Будь-яка спроба заплатити комусь в іншому розділі ніколи не доходить до них.
• Платні ринки встановлюються в локальну рівновагу. Розділ із меншим хешрейтом, як правило, має меншу ємність протягом тривалого періоду до перенацілювання, а потім нормалізується після коригування складності.
• Канали Lightning, які охоплюють користувачів у різних розділах, не можуть бути маршрутизовані. Час очікування HTLC, вузли публікують зобов’язання, а закриття підтверджують лише в локальному розділі. Міжрозділова ліквідність стає багатожильною.

Безпека, ринки та інфраструктура

Бюджет безпеки кожного розділу дорівнює локальному хешрейту та комісії. Регіон із 20-відсотковим хешрейтом попереднього розподілу має нижчу абсолютну вартість атаки, ніж глобальна мережа. З часом майнери можуть мігрувати до розділів з вищою ціною монети та дешевшою енергією, знову змінюючи профіль безпеки.

Без шляху для заголовків між розділами зловмисник в одному розділі не зможе перезаписати історію в іншому; отже, атаки містяться в певному регіоні.

• Біржі стають регіональними. Тікери розходяться. Ви фактично отримуєте ціни BTC-A, BTC-E та BTC-X, навіть якщо всі вони локально називають себе BTC.
• Fiat on-ramps, custody, derivatives і розрахункові рейки спеціалізуються на регіональних мережах. Постачальники індексів і постачальники даних повинні вибрати один ланцюжок для кожного місця проведення або опублікувати кілька композитів.
• Об’єднані активи та оракули, які залежать від глобальних каналів даних, розпадаються або розгалужуються на регіональні версії.

Правила протоколу залишаються незмінними, якщо тільки розділ не координує зміну правила. Будь-яке оновлення, прийняте в одному розділі, не активується в іншому місці, створюючи дрейф набору правил з часом.

Програмне забезпечення для пулів, дослідники та гаманці запускають інфраструктуру кожного розділу. Сервіси з кількома домівками не можуть узгодити баланси між ланцюжками без політики вручну.

Чи можуть розділи коли-небудь примиритися без цих концентраторів?

Якщо жоден шлях зв'язку не відновлюється, конвергенція протоколу неможлива. Єдиний шлях повернутися до єдиної книги — через соціальні та оперативні засоби, наприклад, скоординований вибір ланцюга одного розділу як канонічного та залишення або повторне відтворення інших.

Враховуючи глибокі розбіжності через кілька тижнів, автоматична реорганізація до однієї історії неможлива.

Оперативний винос

Нам довелося б розглядати постійний перелом так само, як хардфорк із спільною історією до розколу. Керуйте ключами, щоб безпечно витрачати розділені монети, уникайте випадкового повторного відтворення між розділами, використовуючи виходи, які існують лише в одному регіоні, і підтримуйте окремі засоби обліку, ціноутворення та контролю ризиків для кожного розділу.

Майнери, біржі та зберігачі повинні вибрати домашній розділ, опублікувати ідентифікатори ланцюга та задокументувати політику щодо депозитів і зняття коштів, специфічних для кожного ланцюжка.

Коротше кажучи, якщо ці хаби ніколи не повернуться і немає альтернативних шляхів, які подолають розрив, біткойн не вмре; він стає кількома незалежними біткойнами, які ніколи не об’єднуються.