Представьте себе, что мировая интернет-магистраль рухнет за один день.
Что произойдет с Bitcoin, если физические интернет-узлы обмена, соединяющие мир, внезапно выйдут из строя из-за человеческой ошибки, катастрофической ошибки программного обеспечения, вредоносного компьютерного вируса или откровенной военной агрессии?
Если Франкфурт, Лондон, Вирджиния, Сингапур и Марсель одновременно отключатся, Биткоин разделится на три части.
Движение транспорта через Атлантику, Средиземноморье и основные транстихоокеанские маршруты остановятся, и Америка, Европа, Африка, Ближний Восток, Азия и Океания будут рассматривать историю по отдельности до тех пор, пока связи не будут восстановлены.
Производство блоков продолжается внутри каждого раздела в соответствии с оставшимся достижимым хешрейтом.
При глобальном целевом показателе в 10 минут регион, на который приходится 45% хешрейта, производит примерно 2,7 блока в час, 35% — около 2,1 блока, а 20% — около 1,2 блока. Поскольку узлы не могут обмениваться заголовками или транзакциями между разделами, каждый регион продвигает свою цепочку, не зная о других.
Результатом является естественная глубина форка, которая растет со временем и распределением хэшрейта.
Разделённая каденция делает расхождение механическим. Давайте назначим приблизительные средние значения хешрейта для каждого региона. Для нашего моделирования мы будем использовать 45%, 35% и 20% в качестве базового распределения для Северной и Южной Америки, Азии и Океании, а также Европы и Африки соответственно.
Американская группа будет добавлять около шести блоков каждые два часа, тогда как Азия и Океания будут добавлять примерно четыре-пять блоков в час, а Европа и Африка будут добавлять около двух-трех блоков в час.
Через час данные в бухгалтерских книгах будут отличаться уже на двузначные блоки.
Через полдня разрывы увеличиваются до нескольких сотен.
По истечении целого дня цепочки различаются на сотни блоков, что выходит за рамки обычных реорганизаций и заставляет сервисы рассматривать региональные подтверждения только как предварительные.
Локальные мемпулы немедленно разделились. Трансляция транзакции в Нью-Йорке не достигнет Сингапура, поэтому получатели за пределами раздела отправителя ничего не увидят, пока маршруты не восстановятся.
Внутри каждого раздела рынки комиссий становятся локальными. Пользователи конкурируют за ограниченное пространство в блоках с региональным хешрейтом, поэтому комиссии растут быстрее всего там, где хешрейт наименьший, а спрос остаётся высоким.
Биржи, платежные системы и кастодиальные кошельки обычно приостанавливают вывод средств и расчеты по цепочке, когда подтверждения теряют глобальную окончательность, а контрагенты Lightning сталкиваются с неопределенностью в отношении транзакций-обязательств, которые подтверждаются на миноритарных разделах.
При возврате маршрутов узлы инициируют автоматическую сверку.
Каждый узел сравнивает цепочки и реорганизуется в действительную цепочку с наибольшей совокупной работой.
Практические затраты можно разделить на три категории:
- Глубина реорганизаций, которые делают недействительными блоки, разделенные меньшинствами.
- Работа по повторной трансляции и перераспределению приоритетов транзакций, которые ранее были «подтверждены» только на проигрышной ветке.
- Операционные проверки, которые биржи и кастодианы проводят перед возобновлением работы.
При 24-часовом сбое десятки, а то и сотни блоков разделов меньшинства могут оказаться потерянными при восстановлении, и службам потребуются дополнительные часы для перестройки пулов памяти, пересчета балансов и повторного включения выводов.
Полная экономическая нормализация часто отстает от конвергенции протоколов, поскольку фиатные рельсы, проверки соответствия и управление каналами требуют человеческого контроля.
Динамику легче оценить, моделируя изоляцию как процент от достижимого хэшрейта, а не подсчитывая хабы.
При изолировании 30% хешрейта, сторона меньшинства будет добавлять примерно 1,8 блока в час. Это означает, что стандартный платёж с шестью подтверждениями в рамках этого раздела становится рискованным примерно через три часа двадцать минут, поскольку эти шесть блоков могут стать бесполезными, если остальные 70% сети создадут более длинную цепочку.
При разделении, близком к 50/50, оба раздела накапливают одинаковую работу, поэтому даже короткие разделения создают конкурирующие «подтвержденные» истории с обеих сторон, а результат при повторном соединении становится стохастическим.
При разделении 80/20 почти наверняка победит раздел с большей долей вероятности; блоки раздела с меньшей долей, примерно 29 через день, при слиянии станут бесхозными, что приведет к отмене многих подтвержденных транзакций в этом регионе.
Инструменты обеспечения устойчивости существуют, и они формируют реальное воздействие.
Спутниковые каналы связи, высокочастотные радиорелейные линии связи, устойчивые к задержкам сети, ячеистые сети и альтернативные транспортные средства, такие как мосты Tor, могут переносить заголовки или минимальные потоки транзакций по поврежденным маршрутам.
Эти пути узкие и характеризуются высокой задержкой, но даже прерывистое распространение между разделами уменьшает глубину форка, позволяя некоторой доле блоков и транзакций утекать друг через друга.
Разнообразие пиринга майнеров, многодомная инфраструктура обмена и географическое распределение пулов увеличивают вероятность того, что по крайней мере часть работы распространится по всему миру через побочные каналы, тем самым ограничивая глубину и продолжительность реорганизаций при восстановлении магистральной сети.
Оперативные рекомендации для участников рынка в период разлома сети просты.
- Остановить расчеты между разделами, рассматривать все подтверждения как предварительные и ужесточить оценку комиссий с учетом локальных скачков.
- Биржи могут перейти на подтверждение резерва без активного снятия средств, расширить пороги подтверждения для учета риска разделения меньшинства и публиковать детерминированные политики, которые сопоставляют продолжительность изоляции с требуемым количеством подтверждений.
- Кошельки могут выводить четкие предупреждения о региональной окончательности, отключать автоматическую перебалансировку каналов и ставить в очередь платежи, срочные платежи, для повторной трансляции при восстановлении.
- Майнерам следует поддерживать разнообразные восходящие соединения и избегать ручных переопределений, которые отклоняются от стандартных правил выбора наиболее длинной цепочки в процессе согласования.
Протокол выживает по своей природе, поскольку узлы после повторного подключения сходятся в цепочке с наибольшим объемом накопленной работы.
Пользовательский опыт не столь хорош во время разделения, поскольку экономическая окончательность зависит от последовательного глобального распространения.
Наиболее вероятным наихудшим сценарием при сбое работы нескольких узлов в течение дня является временное падение возможности трансграничного использования, резкий и неравномерный скачок тарифов и глубокая реорганизация, которая сделает недействительными региональные подтверждения.
При восстановлении связей программное обеспечение детерминированно разрешает реестр, а сервисы восстанавливают полную функциональность после оперативных проверок.
Последний шаг — повторное открытие выводов и каналов после того, как балансы и истории в выигрышной цепочке станут согласованными.
Это случай, поддающийся восстановлению, но что делать, если перелом никогда не заживет?
Что произойдет с Биткоином во время Третьей мировой войны?
А что, если те магистральные узлы, о которых я говорил в начале, никогда не вернутся?
Что ж, в этом антиутопическом сценарии Биткоин, каким мы его знаем, не появится вновь.
Вы получаете постоянные географические разделы, которые ведут себя как отдельные сети Bitcoin, использующие одни и те же правила, но не имеющие связи между собой.
Каждый раздел продолжает майнинг, корректирует сложность по собственному графику и развивает собственную экономику, книги заказов и рынок комиссий. Механизма для сверки истории без восстановления связи или ручного выбора одной цепочки не существует.
Вот как выглядит это устойчивое состояние.
Консенсус и трудности
- Пока каждый раздел не достигнет следующего целевого блока в 2016 блоков, время блока будет увеличиваться или уменьшаться в зависимости от достижимого хешрейта. После достижения целевого блока каждый раздел локально центрируется примерно каждые 10 минут.
- Используя наши приблизительные доли, ожидаемое время до первого повторного таргетинга составит:
| Раздел | Доля хешрейта | Блоков/час | Блоков/день | Дней до 2016 блоков (первый ретаргетинг) |
|---|---|---|---|---|
| Америка | ~45% | ~2.7 | ~64,8 | ~31 день |
| Азия/Океания | ~35% | ~2.1 | ~50,4 | ~40 дней |
| Европа/Африка/Ближний Восток | ~20% | ~1.2 | ~28,8 | ~70 дней |
После этого первого перенацеливания каждый раздел производит блоки примерно каждые 10 минут, а затем продолжает делиться пополам и корректироваться независимо.
Даты сокращения вдвое различаются по времени, поскольку каждый регион достигает высот сокращения вдвое с разной скоростью перед своей первой перенастройкой.
Предложение и «что такое BTC»: комиссии, мемпулы и платежи
Внутри каждого раздела ограничение в 21 миллион монет по-прежнему действует на блокчейн. В глобальном масштабе общее количество монет во всех разделах превышает 21 миллион, поскольку каждый блокчейн продолжает выпускать дотации независимо. С экономической точки зрения это создаёт три несовместимых актива BTC с общими адресами и ключами, но с разными наборами UTXO .
Ключи управляют монетами на каждом разделе одновременно. Если пользователь тратит один и тот же UTXO в двух регионах, обе траты будут действительны в соответствующих локальных цепочках, что приводит к появлению постоянных «разделённых монет» с одинаковой историей до разделения и разной историей после разделения.
- Мемпулы всегда локальны. Платежи между разделами не распространяются. Любая попытка заплатить кому-либо в другом разделе никогда не дойдёт до них.
- Рынки комиссий приходят к локальному равновесию. В сегменте с меньшим хешрейтом, как правило, наблюдается более низкая пропускная способность в течение длительного периода до ретаргетинга, а затем ситуация нормализуется после корректировки сложности.
- Каналы Lightning, охватывающие пользователей из разных разделов, не могут быть маршрутизированы. HTLC-соединения истекают по тайм-ауту, пиры публикуют обязательства, а закрытие подтверждается только в локальном разделе. Межраздельная ликвидность оказывается под угрозой.
Безопасность, рынки и инфраструктура
Бюджет безопасности каждого раздела равен его локальному хешрейту и комиссиям. Регион с 20% хешрейта до разделения имеет меньшую абсолютную стоимость атаки, чем глобальная сеть. Со временем майнеры могут мигрировать в разделы с более высокой ценой монет и более дешёвой энергией, что снова изменит профиль безопасности.
Без пути для заголовков между разделами злоумышленник в одном разделе не может перезаписать историю в другом; поэтому атаки ограничиваются определенным регионом.
- Биржи становятся региональными. Тикеры расходятся. Фактически вы получаете цены BTC-A, BTC-E и BTC-X, даже если все они локально называют себя BTC.
- Платежные терминалы, кастодиальные терминалы, деривативы и расчётные терминалы специализируются на региональных цепочках. Поставщики индексов и данных вынуждены выбирать одну цепочку для каждой площадки или публиковать несколько композитов.
- Объединенные активы и оракулы, зависящие от глобальных потоков данных, распадаются или разветвляются на региональные версии.
Правила протокола остаются неизменными, если только раздел не координирует изменение правила. Любое обновление, принятое в одном разделе, не активируется в других разделах, что приводит к дрейфу набора правил с течением времени.
Программное обеспечение для пулов, обозреватели и кошельки используют инфраструктуру, привязанную к каждому разделу. Многосетевые сервисы не могут согласовывать балансы между цепочками без ручной настройки.
Могут ли разделы когда-либо примириться без этих центров?
Если ни один из путей связи не будет восстановлен, конвергенция протоколов невозможна. Единственный путь к единому реестру — это социальные и операционные средства, например, скоординированный выбор цепочки одного раздела в качестве канонической и отказ от других или их повторное использование.
Учитывая глубокие расхождения по прошествии нескольких недель, автоматическая реорганизация в единую историю невозможна.
Оперативный вывод
Нам пришлось бы рассматривать постоянный разрыв точно так же, как хардфорк с общей историей до разделения. Управляйте ключами, чтобы безопасно тратить монеты, полученные в результате разделения, избегать случайного повторного использования между разделами, используя выходы, существующие только в одном регионе, и вести отдельный учёт, ценообразование и контроль рисков для каждого раздела.
Майнеры, биржи и кастодианы должны выбрать домашний раздел, опубликовать идентификаторы цепочек и задокументировать политику депозитов и выводов, специфичную для каждой цепочки.
Короче говоря, если эти хабы никогда не восстановятся и не будет альтернативных путей преодоления разрыва, Биткоин не умрет; он превратится в несколько независимых Биткоинов, которые никогда больше не объединятся.