Bitcoin se bewys van werk: wat dit is en hoekom dit saak maak

Bewys van werk is die rede waarom niemand vir die Bitcoin-netwerk kan lieg nie. Dit is die masjinerie wat tienduisende vreemdelinge wat niks oor mekaar vertrou nie laat ooreenkom op 'n enkele stel rekeninge, sonder dat 'n bank in die middel telling hou. Dié ooreenkoms het sedert Januarie 2009 elke tien minute gehou, deur ineenstortings en hacks en vyandige regerings, en dit is nog nooit een keer by die protokollaag verbreek nie. Dit is hoe dit werk en hoekom dit hou.

Die probleem bewys van werk is gebou om op te los

Elke vorm van digitale geld voor Bitcoin het in dieselfde muur vasgeloop. 'n Digitale muntstuk is 'n lêer, en 'n lêer kan gekopieer word. So wat keer dat ek dieselfde muntstuk twee keer spandeer, een keer saam met jou en een keer saam met iemand regoor die dorp, in die sekondes voordat een van julle dit agterkom? Gee vir iemand 'n R100-noot en jy het dit nie meer nie. Kopieer 'n lêer en jy behou die oorspronklike. Daardie gaping word die dubbelbestedingsprobleem genoem en dit het die skerpste kriptograwe van die 1970's reg deur die dekades verslaan.

Die oplossing was altyd dieselfde. Plaas 'n betroubare party in die middel. 'n Bank, 'n kaartnetwerk, 'n skoonmaakhuis, iemand wat die een ware grootboek hou en weier dat 'n rand twee keer bestee word. Dit werk. Dit is ook die rede waarom jou geld beweeg teen die pas van 'n instelling se risiko-aptyt, wat Suid-Afrikaners beter as die meeste verstaan, nadat hulle gesien het hoe banke eers rekeninge vries en daarna vrae vra.

Onder die dubbelbestedingsprobleem sit 'n ouer en dieper een wat rekenaarwetenskaplikes die Bisantynse Generaalsprobleem noem. Hoe stem 'n groep onafhanklike akteurs wat mekaar nie kan sien nie en geen rede het om mekaar te vertrou saam oor 'n enkele weergawe van gebeure, terwyl sommige van hulle dalk lieg? Vir dekades was die eerlike antwoord dat hulle nie kon nie, nie sonder om 'n skeidsregter aan te stel wat almal moes vertrou nie. Satoshi Nakamoto se bydrae, wat op 31 Oktober 2008 in 'n koerant van nege bladsye gepubliseer is, was om daardie probleem vir geld op te los sonder om iemand aan te stel. Die meganisme wat dit doen is 'n bewys van werk.

Die truuk was nie slim kriptografie alleen nie. Dit was om oneerlikheid meer as eerlikheid te laat kos, permanent, sodat 'n rasionele deelnemer reguit speel, nie uit deug nie, maar uit rekenkunde.

Hoe die meganisme eintlik werk

Transaksies wat wag om bevestig te word, word in 'n blok gebundel. Om daardie blok by die ketting te voeg, kompeteer rekenaars genaamd mynwerkers om 'n legkaart op te los, en die legkaart is doelbewus dom. Daar is geen slimmigheid wat help nie. 'n Mynwerker neem die blok se data, voeg 'n ewekansige nommer by wat 'n nonce genoem word, en voer die hele ding deur 'n eenrigtingfunksie genaamd SHA-256 wat enige invoer in 'n vaste string karakters verander. Die reël is dat die uitset onder 'n sekere teiken moet val, wat in die praktyk beteken dat dit met 'n reeks voornulle moet begin. Jy kan nie jou pad na 'n wen-nonce redeneer nie. Jy kan net raai, weggooi en weer raai, triljoene kere per sekonde, totdat een van die raaiskote toevallig land. Daardie brute-force slyp is die werk in bewys van werk, en dit verbrand werklike elektrisiteit doelbewus.

Die eerste mynwerker wat 'n geldige nonce vind, kondig dit aan almal anders aan.

Hier is die asimmetrie wat die hele ontwerp aanmekaar laat hang. Om die antwoord te vind, verg enorme moeite, maar om dit na te gaan verg niks nie. Enige nodus op die netwerk bevestig 'n opgeloste blok onmiddellik, soos jy 'n voltooide sudoku binne sekondes kan nagaan, al het die oplossing daarvan 'n uur geneem. Die wen-mynwerker samel nuut uitgereikte bitcoin plus die fooie van die transaksies in die blok in, en die netwerk beweeg aan na die volgende rondte.

Dan is daar die metronoom. Bitcoin word geskryf om ongeveer elke tien minute 'n blok te produseer, maak nie saak hoeveel masjiene by die jag aansluit nie. Dit hou daardie pas deur 'n moeilikheidsaanpassing: elke 2 016 blokke, wat uitwerk op ongeveer twee weke, kyk die netwerk hoe lank daardie blokke werklik geneem het. As hulle vinniger as veertien dae gekom het, word die legkaart moeiliker, meer voorste nulle word vereis. As dit stadiger is, verlig dit. Niemand administreer dit nie. Geen komitee vergader nie. Meer rekenaarkrag koop 'n veiliger netwerk, nooit 'n vinniger vloed van nuwe munte nie, en ek verduidelik wat daardie vaste skedule aan die toevoer in die stuk op Bitcoin as gesonde geld.

Die laaste stuk is die ketting self. Elke blok dra 'n vingerafdruk van die blok voor dit, so die blokke word in volgorde gekoppel, een afhangende van die volgende. Verander 'n enkele ou transaksie en sy blok se vingerafdruk verander, wat die blok daarna breek, wat die een daarna breek, tot by die hede. Om geskiedenis te herskryf sal jy die bewys van werk vir daardie blok en elke blok moet oordoen, vinniger as wat die hele eerlike netwerk nuwes neerlê. Hoe verder terug die transaksie, hoe meer hopeloos is die wedloop, want die waarskynlikheid dat 'n stadiger aanvaller ooit inhaal, krimp met elke blok wat die eerlike netwerk byvoeg. Dit is wat mense bedoel met onveranderlikheid.

Waarom die energie die punt is, nie die probleem nie

Mense kyk na Bitcoin se elektrisiteitsrekening en sien afval. Ek verstaan die instink en ek dink dit kry die logika presies agteruit. Die energie is nie betaalbaar om transaksies te verwerk op die manier waarop 'n kaartveeg dit doen nie. Die energie is wat die grootboek onmoontlik maak om te smee. Dit is die fisiese koste wat 'n digitale rekord aan die regte wêreld anker, en 'n Bitcoin-netwerk wat niks spandeer het om homself te beveilig nie, sou niks werd wees om te beveilig nie.

Dink aan goud. Die rede waarom 'n goue munt vervalsing weerstaan, is dat regte goud duur is om uit die grond te grawe, so om dit oortuigend te vervals kos omtrent net soveel as die regte ding. Bitcoin herskep daardie eiendom in sagteware. Om sy rekords te vervals kos net soveel as om dit eerlik te produseer, want albei vereis dieselfde brutale uitgawes van elektrisiteit, en geen mate van slimheid kom om die rekening nie. Dit is wat 'n sekuriteitsnavorser onvervalsbare duur sou noem, en dit is die hele vesting.

Die ander ding wat die moeite werd is om te weet, is waar die elektrisiteit vandaan kom. Mynwerkers is ligging-agnosties, wat beteken dat hulle hul masjiene sal laat loop waar krag ook al die goedkoopste is eerder as waar mense ook al woon, en goedkoop krag is dikwels krag wat niemand anders kan gebruik nie. Gestrand hidro in afgeleë valleie. Oorproduksie van wind- en sonkragplase met nêrens om dit te stuur nie. Aardgas wat oliebronne in die lug opvlam omdat dit meer kos as wat dit werd is om dit uit te pyp. Mynbou kan in 'n oomblik aan- en afskakel, wat dit verander in 'n koper van laaste uitweg vir energie wat andersins weggegooi sou word, en ek gaan in detail op daardie data in die artikel oor wat die energiedata eintlik wys. Die gespesialiseerde skyfies wat die hashing doen, genaamd ASIC's, is gebou vir hierdie een werk en niks anders nie, wat deel is van die rede waarom die hardeware net bestaan om Bitcoin te beveilig en nie stilweg hergebruik kan word nie.

Sommige netwerke het 'n ander pad gekies en hul valideerders gekies volgens hoeveel munte hulle reeds hou eerder as hoeveel energie hulle spandeer. Dit verbruik baie minder elektrisiteit. Dit verruil ook 'n koste wat jy in die fisiese wêreld kan meet vir een wat net binne die stelsel leef, en dit het nog nie sewentien jaar lank deur almal aangeval met 'n rede om te probeer nie.

Wat 'n 51 persent aanval eintlik sou verg

Die teoretiese manier om Bitcoin te breek, word 'n 51 persent aanval genoem. Beheer meer as die helfte van die netwerk se rekenaarkrag, verby die eerlike mynwerkers, en jy kan in beginsel jou eie onlangse transaksies omkeer en dieselfde munte twee keer spandeer.

Nou kos dit uit. Die netwerk loop tans teen iets in die orde van 800 kwintiljoen hashing-operasies elke sekonde, 'n syfer wat die gekombineerde rekenaarkrag van die wêreld se grootste tegnologiemaatskappye en superrekenaars saam verdwerg. Om dit te klop, sal jy meer ASIC-hardeware moet koop of bou as die res van die planeet saam, die elektrisiteit moet verseker om dit te laat loop, en dit alles in die openbaar moet doen, want 'n verkrygingsoperasie op daardie skaal kan nie weggesteek word nie. Die rekening beloop miljarde dollars en die bouwerk duur jare. Daar is geen kortpad en geen cheat-kode nie.

Die ekonomie raak erger sodra jy slaag. Bitcoin het waarde juis omdat daar nie met die grootboek gepeuter kan word nie, so die oomblik wat jy bewys het dit kan, sal die prys na niks ineenstort en die munte wat jy miljarde bestee het om te steel, sou waardeloos wees. Eerlike mynwerkers kan eenvoudig die ketting van net voor jou aanval afvurk en voortgaan, wat jou met verwoeste masjiene en 'n dooie bate agterlaat. Jy sou 'n fortuin spandeer het om die enigste ding te vernietig wat die teiken die moeite werd gemaak het om aan te val.

Dit is die stil genie van die ontwerp. Dit vra nooit mynwerkers om goed te wees nie. Dit maak om volgens die reëls meer winsgewend te speel as om dit te breek, sodat selfs 'n goed befondsde slegte akteur die wiskunde en myne eerlik doen, en bydra tot die sekuriteit in plaas daarvan om daarvan af te trek.

Sewentien jaar, nie een vervalste blok nie

Bitcoin se bewys-van-werk-netwerk loop voortdurend sedert die eerste blok in Januarie 2009. In al daardie tyd is die protokol nog nooit suksesvol by die konsensuslaag aangeval nie. Nie een keer nie. Elke transaksie wat ooit bevestig is, het bevestig gebly, deur die 2021-lopie wat die netwerk se waarde verby 'n triljoen dollar opgestoot het en die hele wêreld 'n triljoen redes gegee het om dit te breek.

Stel dit teen die rekord van die stelsels wat ons aangesê word om te vertrou. Banke word gekap. Betalingsverwerkers lek. Uitruilings word beroof. Die instellings wat op vertroue gebou is, het 'n slegter sekuriteitsrekord as die leierlose netwerk wat niks anders as wiskunde en elektrisiteit vertrou nie.

Wat oor en oor misluk het, is die menslike steierwerk rondom Bitcoin eerder as Bitcoin self. Mt Gox het in 2014 ongeveer 850 000 munte verloor en dit was nie 'n protokol mislukking nie. Dit was 'n maatskappy wat ander mense se bitcoin gehou het en sy sekuriteit sleg bestuur het. Die munte het voor die ineenstorting en daarna op die blokketting bestaan. Wat gebreek het, was die beurs se eie boeke, en ek trek daardie streep versigtig in wat gekap is en nie. Om Bitcoin vir Mt Gox te blameer is soos om die rand te blameer omdat 'n tak beroof is.

Daardie onderskeid is nie vir my akademies nie. Dit is die rede waarom ek kliënte van beurse af skuif en na sleutels wat hulle beheer.

Wat dit beteken as jy werklik Bitcoin hou

Om bewys van werk te verstaan, verander wat jy dink jy besit. Dit herformuleer wat eienaarskap selfs beteken. Bitcoin is nie 'n maatskappy met 'n direksie wat gevang kan word, 'n bestuurspan wat omgekoop kan word of 'n stigting wat gedefundeer en onder druk kan word totdat die reëls buig nie. Die reëls daarvan word toegepas deur tienduisende onafhanklike masjiene waarvan die eienaars geld op die spel het en geen manier om voordeel te trek uit bedrog nie. Dit is 'n fundamenteel ander soort duursaamheid as enigiets op die Johannesburgse Aandelebeurs (JSE), en dit is 'n groot deel van die rede waarom ek Bitcoin as 'n langhorison-belang eerder as 'n transaksie behandel, 'n saak wat ek volledig in maak. Bitcoin as 'n heining.

Die sekuriteitsmodel is ook wat die 21 miljoen pet sy tande gee. ’n Voorraadlimiet is net enigiets werd as die stelsel wat dit afdwing nie oorweldig kan word nie, en bewys van werk is wat die oorweldiging daarvan ’n miljard-dollar-pad na nêrens maak. Stroop die energie uit en die pet word 'n voorstel. Hou dit in en die pet word 'n feit, gerugsteun deur sewentien jaar se opgehoopte werk wat niemand nog ooit reggekry het om ongedaan te maak nie. Besit een bitcoin en jy besit een 21-miljoenste van die hele ding, hierdie jaar en elke jaar daarna, en niks minder as fisika kan jou uit daardie aandeel verdun nie.

As jy wil hê dat daardie sekerheid in jou eie hande moet sit eerder as op iemand se valutabalansstaat, is dit die werk wat ek doen. Bespreek 'n Bitcoin-struktuuroproep en ons sal dit behoorlik opstel.