Bitcoin-ի տեխնիկական պատմություն

Bitcoin-ը չհայտնվեց դատարկ տեղում, այլ հիմնվեց նախորդ տասնամյակների շատերի աշխատանքի վրա։ Այս մոդուլում մենք կուսումնասիրենք այն հիմքերը, որոնց վրա կառուցված է ինտերնետը, ինչպես նաև այն հետազոտությունն ու զարգացումը, որոնք նշված են whitepaper-ում։

70-ականներին մի խումբ անհատներ նկատեցին, որ հատկապես ԱՄՆ կառավարությունը փորձում է սահմանափակել գաղտնագրության հասանելիությունը և որոշեցին ապահովել, որ այս տեխնոլոգիան հասանելի լինի բոլորին՝ իրենց առցանց գաղտնիությունը պաշտպանելու համար։ Այս վաղ պիոներներից ոմանք նաև կենտրոնացած էին թվային «առողջ փողի» համակարգի հնարավոր օգուտների վրա, որը կարող էր օգտագործվել արժեք պահելու և փոխանակելու համար զարգացող ինտերնետում։ Ֆրիդրիխ Հայեկը՝ ավստրիական տնտեսագիտության առաջատար ներկայացուցիչներից մեկը, դեռ ինտերնետի հայտնվելուց առաջ պատկերացնում էր իդեալական արժույթ, որը հիմնված է ազատ շուկայական մրցակցության վրա, բայց որոշեց, որ դա տեխնիկապես և քաղաքականապես անհնար է։ Բացի թվային գաղտնիությունից, այս խումբը, որը հետագայում դարձավ Cypherpunks, փորձեց իրականացնել Հայեկի թվային փողի տեսլականը, սակայն այս փորձերը ձախողվեցին մինչև Սատոշիի գաղափարների հրապարակումը փոստային ցուցակում։

• TCP/IP արձանագրություն (1976)
• Հանրային բանալու կրիպտոհամակարգերի արձանագրություններ - Ռալֆ Մերկլ (1980)
• Digicash - Դեյվիդ Չաում (1989)
• Թվային ժամանակագրում (90-ականներ)
• Hashcash - Ադամ Բեք (1997)
• BitTorrent - Բրամ Քոհեն (2001)
• Կրկնակի օգտագործվող POW - Հալ Ֆիննի (2004)
• Bitcoin Whitepaper - Սատոշի Նակամոտո (2008)

Bitcoin-ի զարգացման վրա հիմնական ազդեցություն ունեցավ Cypherpunk շարժման ի հայտ գալը 1990-ականներին։ Նրանք մշակեցին մի շարք կրիպտոգրաֆիկ տեխնոլոգիաներ, ներառյալ հանրային բանալու կրիպտոգրաֆիան, որպեսզի օգտատերերը կարողանան ապահով և գաղտնի հաղորդակցվել ու տեղեկություն փոխանակել։ Այստեղ նկարագրված զարգացումների մեծ մասը և ներգրավված մարդիկ այս խմբի անդամներն էին։

Թվային կանխիկի անհրաժեշտությունը նույնպես ճանաչվել էր, և մի քանի փորձեր արվել էին այն ստեղծելու համար, սակայն դրանք ունեին սահմանափակումներ, որոնք խանգարեցին հաջողությանը։ Սատոշի Նակամոտոյի հանճարն այն էր, որ նա կարողացավ համադրել այս հնարավորությունները և իր նորարարություններով ստեղծեց Bitcoin-ի այսօր օգտագործվող արձանագրությունը։ Հաջորդ բաժիններում մենք կուսումնասիրենք այս զարգացումների մի մասը և կբացատրենք, թե ինչպես են դրանք օգնել Bitcoin-ի նախագծման մեջ։ Մենք նաև կքննարկենք, թե որոնք էին այն բաց թողնված հատվածները, որոնք Սատոշին կարողացավ լուծել։

Մեզանից շատերը ծանոթ են TCP/IP արձանագրություններին, որոնք այսօր օգտագործվում են որպես ինտերնետի հիմք։ Դրանց ծագումը սկսվում է 1970-ականների վերջից, երբ գիտնականները ուսումնասիրում էին Arpanet-ի այլընտրանքային նախագծերը՝ ԱՄՆ Պաշտպանության նախարարության կողմից ստեղծված ավելի վաղ ցանց, որը նախատեսված էր հեռավոր համակարգիչների միջև ռեսուրսների փոխանակման համար։ 1983 թվականին TCP/IP-ը դարձավ Arpanet-ի արձանագրության ստանդարտը, ինչի արդյունքում այն դարձավ գերիշխող ցանցային մոդել 1990-ականների վերջում և հիմք հանդիսացավ այն ինտերնետի համար, որի վրա այսօր աշխատում է Bitcoin-ը։

Նույն ժամանակ TCP/IP մոդելի մշակման հետ մեկտեղ, Միջազգային ստանդարտների կազմակերպությունը (ISO) և հեռահաղորդակցության ոլորտը (CCITT) մշակում էին նմանատիպ, բայց ավելի համապարփակ շրջանակ։ Նոր արձանագրությունների մշակման կամ փոփոխությունների առաջարկման գործընթացը դանդաղ և ծանր էր՝ համեմատած TCP/IP-ի մշակման ավելի դեցենտրալիզացված մոտեցման հետ, ինչի արդյունքում այսօր գերիշխում է հենց այս մոտեցումը։

Փոփոխության առաջարկ

TCP/IP մոդելում ցանկացած առաջարկվող զարգացում գործող արձանագրությունների համար կամ նոր գաղափարների համար կարող է ներկայացվել Փոփոխության առաջարկ գործընթացի միջոցով։ Դրանք անցնում են հաստատման գործընթաց, որը ղեկավարում է Ինտերնետային ինժեներական աշխատանքային խումբը (IETF), և հաստատումից հետո դառնում են բաց կոդով, որպեսզի յուրաքանչյուր ոք կարողանա դրանք կիրառել և ընդունել։ Որոշ ուշագրավ օրինակներ՝

• 1969 RFC 1 Փաստաթուղթը նկարագրում էր, թե ինչպես պետք է փաթեթները փոխանցվեն Arpanet-ում
• 1981 RFC791 սահմանեց Ինտերնետ արձանագրություն V4-ը՝ մինչ օրս լայնորեն կիրառվող
• 1982 RFC 821 Պարզ փոստի փոխանցման արձանագրություն
• 1987 Դոմենային անունների համակարգ՝ ինչպես դոմենային անունները համապատասխանեցվում են IP հասցեներին
• 1999 RDC 2616 Հիպերտեքստի փոխանցման արձանագրություն՝ կարևոր վեբ զննարկման համար

The Bitcoin Improvement Proposal (BIP)-ը հետևում է RFC-ի նման մոտեցման, բայց կենտրոնացած է բացառապես Bitcoin-ի բարելավումների վրա, այլ ոչ թե նոր կամ այլընտրանքային արձանագրությունների մշակման։ Bitcoin-ը նույնպես օգտվում է այս շերտային մոդելից, և դուք կտեսնեք լրացուցիչ արձանագրություններ, որոնք նկարագրվում են որպես երկրորդ կամ երրորդ շերտ։

Ինչպես TCP/IP մոդելի հիմնական շերտերը վերջին տասնամյակներում գրեթե չեն փոխվել, և նորարարությունը տեղի է ունենում ավելի բարձր շերտերում, նույն կերպ էլ Bitcoin-ի հիմնական շերտը այս պահին ակնկալվում է շատ դանդաղ փոփոխությունների ենթարկվի, իսկ մասշտաբավորման լուծումները, ինչպիսիք են Lightning-ը և Liquid-ը, իրականացվում են վերևում։

Լավ օրինակ, թե ինչպես հիմնական շերտի արձանագրությունները ժամանակի ընթացքում դառնում են դժվար փոփոխվող, IPv6-ն է։ IPv4-ում հասցեների տարածքի սպառման սպասումը պահանջեց նոր արձանագրություն։ Առաջին նախագծի ստանդարտը ստեղծվեց 1998-ին, բայց ինտերնետի ստանդարտ դարձավ միայն 2017-ին։ Չնայած այն լուծեց IPv4-ի բազմաթիվ խնդիրներ և շատ ավելի ապագայամետ է, այնուամենայնիվ, այսօր ոլորտում շատ դանդաղ է ընդունվում։ Այս ընթացքում վերին շերտերում սահմանվել են բազմաթիվ նոր արձանագրություններ՝ մուլտիմեդիայի, էլ. փոստի և այլնի համար։

Շինարարական բլոկները, որոնք օգտագործում է Bitcoin-ը

Միջկապի խնդիրների այս տարանջատումը թույլ է տալիս արձանագրությունները մշակել անկախ վերևի և ներքևի շերտերից։ Փոխարենը՝ յուրաքանչյուր շերտի համար լուծումներ նորից ստեղծելու, Bitcoin ցանցը կարող է հենվել ցանցի հիմքում գտնվող ֆիզիկական և տվյալների կապի շերտերի հնարավորությունների վրա։

Bitcoin-ը չեզոք արձանագրություն է արժեքի փոխանցման համար, ինչպես HTTPS-ը՝ տեղեկատվության փոխանցման համար

• HTTPS: Անվտանգ կայքեր
• SMTP: Ուղարկել էլեկտրոնային նամակներ
• FTP: Փոխանցել ֆայլեր
• DNS: Կառավարել դոմենային անուններ
• BTC: Պահպանել և փոխանցել արժեք

Bitcoin-ը հնարավորություն է տալիս արժեքը վստահելիորեն տեղափոխել մարդկանց կամ սարքերի միջև ինտերնետով՝ առանց երրորդ կողմի անհրաժեշտության։ Սա ակնկալվում է, որ կբացի հսկայական արժեք։

Այսօր ինտերնետը և ժամանակակից համակարգչային համակարգերի մեծ մասը հիմնված են կրիպտոգրաֆիայի վրա՝ տեղեկատվությունը թաքցնելու մեթոդ, որպեսզի միայն տվյալների ստացողը կարողանա այն վերծանել։ Այն կրիպտոգրաֆիայի հիմքերը, որոնք օգտագործվում են Bitcoin-ի անվտանգությունն ապահովելու համար, սկիզբ են առնում 1970-ականներից։

Առաջին լուծվող խնդիրը հետևյալն է՝ ինչպես փոխանցել ընդհանուր գաղտնիք ոչ ապահով միջավայրի միջոցով։

Այս հարցը առաջինը ուսումնասիրել են Ուիթֆիլդ Դիֆին և Մարտին Հելմանը։

Խնդիրը․ երկու կողմերը՝ սովորաբար կոչվում են Աննա և Բոբ, ցանկանում են գաղտնի տեղեկատվություն փոխանակել ցանցի միջոցով, որտեղ կարող են լինել լսողներ։ Դրա համար նրանք ստեղծեցին Դիֆի-Հելմանի բանալիների փոխանակման գործընթացը։

Այս ընդհանուր գաղտնիքը կարող է օգտագործվել որպես սերմի արժեք՝ բազմաթիվ սիմետրիկ բանալիներ ստեղծելու համար, որպեսզի միմյանց հաղորդագրություններ գաղտնագրեն և վերծանեն առանց բանալին բացահայտ տարածելու։

Քանի որ մասնավոր բանալին երբեք չի փոխանցվում, և յուրաքանչյուր կողմ օգտագործում է տարբեր բանալի՝ գաղտնագրելու և վերծանելու համար, սա կոչվում է ասիմետրիկ գաղտնագրման ալգորիթմ։

Օգտագործման դեպքեր․

• Աննան ստորագրում է հաղորդագրությունը Բոբի հանրային բանալով՝ և միայն Բոբը կարող է այն վերծանել իր մասնավոր բանալով։
• Աննան ստորագրում է հաղորդագրությունը իր մասնավոր բանալով՝ և Բոբի հանրային բանալով վերծանելով, ցանկացած մեկը կարող է ստուգել, որ հաղորդագրությունը ուղարկել է Աննան՝ առանց իմանալու նրա մասնավոր բանալին։
• Այս երկու մոտեցումները համադրելով՝ երկու շերտով գաղտնագրելով, հնարավոր է ուղարկել հաղորդագրություն, որը միայն Բոբը կարող է վերծանել, և նա կարող է հաստատել, որ ուղարկողը իսկապես Աննան է։

Թեև հոդվածում չի նշվել, Ռալֆ Մերկլեն մեծ դեր է ունեցել այս մինչ այդ անլուծելի համարվող հանելուկի լուծման գործում՝ ինչպես հաստատել կամ վերականգնել մասնավոր հաղորդակցություն բաց և հնարավոր վտանգավոր ցանցում։

Այս մոտեցումը ինքնին խոցելի է բրուտֆորս հարձակման նկատմամբ, երբ հարձակվողը կարող է վերցնել ընդհանուր թվերը և ի վերջո վերականգնել ընդհանուր բանալին՝ բավական ժամանակ և ռեսուրսներ ունենալու դեպքում, ուստի սա ամբողջական լուծում չէ։

Հանրային բանալիների կրիպտոհամակարգերի համար արձանագրություններ

Բացի վերը նկարագրված Դիֆի-Հելմանի հանրային բանալիների համակարգին նպաստելուց,Ռալֆ Մերկլեշարունակեց երկար տարիներ ներդրում ունենալ այս ոլորտում և առանցքային դեր ունեցավ Bitcoin-ի կողմից օգտագործվող որոշ կարևոր բաղադրիչների մշակման մեջ։

Կրիպտոգրաֆիկ հեշ ֆունկցիան մաթեմատիկական ալգորիթմ է, որը ցանկացած չափի մուտքագրում ընդունում է և բարդ հաշվարկների միջոցով վերադարձնում է հեշ արժեք բիթերով, որը սովորաբար ներկայացվում է ֆիքսված երկարության տասնվեցական ելքով։

• Մուտքագրումները կարող են լինել ցանկացած չափի
• Ելքը միշտ ֆիքսված երկարության է և դետերմինացված (նույն մուտքը միշտ ստեղծում է նույն հեշը)
• Հեշտ է ստուգել, բայց չափազանց դժվար է հակադարձել գործընթացը՝ մուտքագրումը որոշելու համար
• Տվյալների փոքր փոփոխությունը ամբողջությամբ փոխում է ելքը

Հեշավորումը Bitcoin-ի արձանագրության անբաժանելի մասն է։ Bitcoin-ում օգտագործվող SHA-256-ը ստեղծվել է ԱՄՆ Ազգային անվտանգության գործակալության կողմից և կրիպտոգրաֆիկ հեշավորման ալգորիթմի օրինակ է։

• Շղթայի յուրաքանչյուր բլոկ հեշավորվում է, որպեսզի տվյալները չկարողանան փոխվել՝ ապահովելով բաշխված հաշվառման գրքի ամբողջականությունը։
• Ստեղծված հեշը պետք է բավարարի «Աշխատանքի ապացույց» չափանիշներին, որպեսզի համարվի վավեր բլոկ։
• Մերկլեի ծառեր՝ ճյուղավորումների և հեշերի հեշերի միջոցով, հեշ ծառերը թույլ են տալիս մեծ տվյալների հավաքածուների ստուգում՝ նվազագույն պահեստավորմամբ։
• Հեշի վրա հիմնված ստորագրություններն ու բանալիները կարող են օգտագործվել դրամապանակների, հասցեների և գործարքների հաստատման համար։

Բլոկչեյնի վիճակների բաշխված ստուգումն ու միայն հավելվող հաշվառման մոդելները, որոնք դիմացկուն են փոփոխությունների նկատմամբ, հնարավոր են դառնում միակողմանի հեշավորման շնորհիվ։ Հեշ ֆունկցիաները ապահովում են վստահելի, դետերմինացված մոտեցում՝ հանրային հաշվառման գրքերում, ինչպիսին է Bitcoin-ը, իրադարձությունները ստուգելու համար՝ առանց կենտրոնացված վստահության մոդելի։

Կրիպտոգրաֆիայի ոլորտում այս նոր հնարավորությունները իրենց ստեղծողների կողմից ակնկալվում էին, որ կբերեն նորարարության նոր ալիք։

Էլիպտիկ կորի կրիպտոգրաֆիա

Այս հետագա նորարարություններից մեկը ներկայացվեց էլիպտիկ կորի կրիպտոգրաֆիայի տեսքով։

Էլիպտիկ կորի կրիպտոգրաֆիան ներկայացվել է 1985 թվականին երկու գիտնականների՝ Ն. Կոբլիցի և Վ. Միլլերի կողմից։ Նրանք առաջարկեցին օգտագործել էլիպտիկ կորերով սահմանված կետեր՝ վերջավոր պրիմ թվային դաշտերի փոխարեն, որպեսզի պահպանվի Դիսկրետ լոգարիթմի խնդրի ենթադրությունը, ինչպես սովորաբար օգտագործվում է ստանդարտ Դիֆի-Հելմանի բանալիների փոխանակման արձանագրությունում։ Ինչպես սա աշխատում է՝ այս բաժնի շրջանակից դուրս է, բայց ընդհանուր առմամբ, էլիպտիկ կորն այն կետերի բազմությունն է, որոնք բավարարում են որոշակի մաթեմատիկական հավասարում։

Էլիպտիկ կորի հավասարումը մոտավորապես այս տեսքն ունի․

Սա ունի մի քանի օգտակար հատկություններ․

• Հորիզոնական սիմետրիա։ Կորի վրա ցանկացած կետ կարելի է արտացոլել x առանցքի նկատմամբ և մնալ նույն կորի վրա։
• ցանկացած ոչ ուղղահայաց գիծ առավելագույնը երեք կետում կհանդիպի կորին։
• Կոմպակտ բանալիների չափերը կարևոր են բլոկչեյնում հանրային բանալիների արդյունավետ պահման և փոխանցման համար։

Այս հատկությունները կարող են օգտագործվել բանալի զույգեր ստեղծելու համար՝ Դիֆի-Հելմանի ալգորիթմի նման։ Bitcoin-ը օգտագործում է ECDSA, որը նշանակում է Էլիպտիկ Կորի Թվային Ստորագրության Ալգորիթմ։ Դա գործընթաց է, որը օգտագործում է էլիպտիկ կոր և վերջավոր դաշտ՝ տվյալները «ստորագրելու» համար այնպես, որ երրորդ կողմերը կարողանան ստուգել ստորագրության իսկությունը, մինչ ստորագրողը պահպանում է ստորագրություն ստեղծելու բացառիկ իրավունքը։ Bitcoin-ի դեպքում ստորագրվող տվյալը այն գործարքն է, որը փոխանցում է սեփականությունը։

«Վերջավոր» մասը նման է Դիֆի-Հելմանի մոտեցման «mod»-ին, որտեղ հավասարման արդյունքը բաժանվում է և մնացորդը օգտագործվում է՝ ապահովելու համար, որ այն տեղավորվի թվերի որոշակի միջակայքում։

Կրիպտոգրաֆիայի «նոր հետաքրքրության ալիքի» վաղ մասնակիցներից մեկը Դեյվիդ Չաումն էր։ Նա իր երիտասարդ տարիները անցկացրել է համակարգչային համակարգեր կոտրել սովորելով, և իր հաջողությունները հանգեցրել են այն համոզմանը, որ այսպես կոչված «ապահով» համակարգերին վստահել չի կարելի։ Նա նաև նկատեց մի խնդիր, որին մինչ այդ ուշադրություն չէր դարձվել. «ինչպե՞ս գաղտնի պահել, թե ով ում հետ և երբ է շփվում»։

Նա նախագծեց անանուն փոստային արձանագրություն՝ օգտագործելով հանրային բանալիների կրիպտոգրաֆիա, որը «խառնում» էր հաղորդագրությունները՝ աղբյուրը և նպատակակետը անանուն պահելու համար։ Սա հետագայում դարձավ TOR ցանցի հիմքը։

Չաումը թվային վճարումները նույնպես նույն կերպ էր դիտարկում՝ հասկանալով, որ «անձի կողմից կատարված հետագծելի ֆինանսական գործարքները կարող են շատ բան բացահայտել այդ անձի գտնվելու վայրի, կապերի և կենսակերպի մասին»։ 1980 թվականին նա արտոնագրեց կրիպտոգրաֆիայով ապահովված թվային կանխիկի համակարգ, որը դարձավ կրիպտոարժույթի հիմքը։ Նա նաև սկսեց ուսումնասիրել կրիպտոգրաֆիան օգտագործելու գաղափարը՝ հաղորդագրությունների և վճարումների դեցենտրալիզացիայի վրա հիմնված ամբողջությամբ դեցենտրալիզացված տնտեսություն ստեղծելու համար։

Կառավարությունները լավ են կենտրոնացված կառավարվող ցանցերի, ինչպես Napster-ի, «գլուխները կտրելու» գործում, բայց մաքուր P2P ցանցերը, ինչպիսիք են Gnutella-ն և TOR-ը, կարծես թե կարողանում են գոյատևել։
Satoshi Nakamoto

Դեցենտրալիզացված համակարգերը առանց կենտրոնական իշխանության՝ peer-to-peer, մի քանի առավելություններ են տալիս՝

• Դրանք կարող են արագ աճել, քանի որ ցանկացած մարդ կարող է ընդլայնել համակարգը պարզապես նոր հանգույց գործարկելով՝ առանց գրանցման կամ հաստատման անհրաժեշտության
• Բոլոր հանգույցները նույնն են, այնպես որ խափանումները կարելի է շրջանցել
• Կենտրոնական իշխանություն չկա, որին կարելի է գրավել և վտանգել համակարգը
• Ավելի դժվար է գրավել, կարգավորել, հարկել կամ վերահսկել առանց կենտրոնացված կառավարման կետերի

Տասնամյակ անց նա հիմնեց իր ընկերությունը՝ Digicash-ը, ստեղծելու «ecash»՝ աշխարհի առաջին թվային կանխիկի համակարգը։ Շատ հայտնի անուններ միացան Digicash-ին որոշ ժամանակով, որը որոշ հաջողություններ ունեցավ, բայց ի վերջո ձախողվեց և սնանկացավ։

Թվային փողի հետագա զարգացումներ

2010 թվականի հուլիսին ֆորումի գրառման մեջ Satoshi Nakamoto-ն ասաց. «Bitcoin-ը Wei Dai-ի b-money առաջարկի իրականացումն է Cypherpunks-ում 1998 թվականին և Nick Szabo-ի Bit Gold առաջարկի»։

Չնայած այս երկու գաղափարներից և ոչ մեկը չանցավ առաջարկի փուլից այն կողմ, դրանցում առկա որոշ գաղափարներ ակնհայտորեն ազդել են Bitcoin-ի զարգացման վրա՝

• «Proof of work»-ի օգտագործումը՝ հաշվարկային աշխատանքի համար դրամական արժեք սահմանելու համար
• Այն գաղափարը, որ հաշվարկի արժեքը ժամանակի ընթացքում փոխվում է և պետք է հաշվի առնել

Բայց նախ կանդրադառնանք Hashcash-ին։

Hashcash-ը ստեղծվել է Ադամ Բեքի կողմից, ով այս ոլորտի վաղ նորարարներից էր։ Ադամը մեծ հետաքրքրություն ուներ ազատ շուկաների և ինտերնետում գաղտնիության նկատմամբ, և հանդիպեց Cypherpunks փոստային ցուցակին, որին միացավ և դարձավ ակտիվ մասնակից։

Նա շատ էր հետաքրքրված թվային փողերով և առաջարկեց, որ խումբը կարող է ավելի սերտ համագործակցել DigiCash-ի վրա Դեյվիդ Չաումի հետ, սակայն այս գաղափարները առաջ չգնացին։ Այնուհետև նա ուշադրությունը դարձրեց մեկ այլ նոր առաջացող խնդրի՝ էլեկտրոնային փոստի սպամին։ Նա և Cypherpunks-ի մյուս անդամները ցանկանում էին գտնել լուծում սպամի խնդրին, երբ սպամերների համար շատ հեշտ էր ստեղծել և ուղարկել հազարավոր նամակներ, որոնք ծանրաբեռնում էին ցանցերը։ Նրա նորարարական լուծումը հիմնված էր հեշավորման վրա՝ կրիպտոգրաֆիայի միջոցով ցանկացած տվյալը վերածելու ունիկալ և պատահական տողի՝ որոշակի երկարությամբ, ստեղծելով թվային «կնիք», որը պետք է ավելացվեր նամակին, որպեսզի այն համարվեր վավեր և փոխանցվեր ցանցով։ Իրական նամակի համար սա աննշան ծախս էր, բայց սպամերների համար՝ արգելակող։

Hashcash-ի հիմնական նորարարությունը այն էր, որ իրական աշխարհի ռեսուրսները՝ հաշվարկային հզորությունը, կապվում էին թվային ցանցի հետ։ Մինչ այդ թվային ռեսուրսները կարելի էր անսահմանափակ կրկնօրինակել, «hashcash»-ի քանակը սահմանափակվում էր նրանով, թե մարդիկ որքան էներգիա էին պատրաստ ներդնել դրա մեջ։

Թեև այս լուծումը բավարարում էր Ադամի պատկերացրած թվային փողի համակարգի որոշ չափանիշներ՝ այն անանուն էր, կայուն և վստահության կարիք չունեցող, սակայն յուրաքանչյուր hashcash չէր կարող կրկնակի օգտագործվել և իրականում սակավ չէր։ Նա առաջարկեց այլ տարբերակներ՝ այս խնդիրները լուծելու համար արտաքին երրորդ կողմերի միջոցով։

BitGold

Նիկ Սաբոն զարգացրեց Hashcash-ի և աշխատանքի ապացույցի գաղափարը՝ առաջարկելով այլընտրանքային լուծում, որը նկարագրեց փոստային ցուցակում Hashcash-ի հրապարակումից մեկ տարի անց՝ 1998 թվականին։

Թեև այս առաջարկը ավելի մոտ էր լուծմանը, այն դեռ մի քանի մարտահրավեր ուներ։

• Ո՞վ պետք է վարեր հեշերի սեփականության ռեգիստրն ու ինչպես կարելի է վստահել նրանց։
• Հեշավորումը ժամանակի ընթացքում սովորաբար ավելի էժան էր դառնում, ինչը մարտահրավեր էր նաև HashCash-ի համար։

Քանի որ կապակցված հեշերը ժամանակի դրոշմակնիք կունենային, նա առաջարկեց հեշավորման բարդության պատմական հետևում՝ տվյալ պահին. ավելի վաղ հեշը կպահանջեր ավելի շատ հաշվարկային ծախսեր, քան ավելի ուշը, քանի որ ծախսերը նվազել էին։ Ցավոք, սա նշանակում էր, որ հեշերը չէին լինի «փոխարինելի», այսինքն՝ հավասար արժեքի, ինչը թվային փողի կարևոր հատկանիշ է։ Այս խնդիրը լուծելու համար Նիկը առաջարկեց «ազատ բանկային» ինչ-որ համակարգ BitGold-ի վրա, որը կարող էր տարբեր խմբերի հեշերը համախմբել, որպեսզի դրանք ունենան նույն արժեքը։

B-Money

Bit Gold-ի առաջարկից կարճ ժամանակ անց Վեյ Դայը առաջարկեց նմանատիպ լուծում։ Նա արդեն մի քանի այլ գործիք էր մշակել Cypherpunks-ի համար և ուներ իր սեփական գաղափարները թվային փողի վերաբերյալ։

Նրա առաջարկը նման էր Bit Gold-ին, քանի որ օգտագործում էր թվային ստորագրություններ՝ փող փոխանցելու համար, և գործարքների գրառումները պահվում էին հաշվառման գրքում, որը պարունակում էր հանրային բանալիներ և յուրաքանչյուրին վերագրված արժույթի միավորների քանակը։ Ինչպես Bit-Gold-ի դեպքում, վստահելի երրորդ կողմերը համարվում էին անվտանգության խոցելիություն, և կարծիք կար, որ էլեկտրոնային փողի համակարգը չպետք է հիմնվի մեկ սուբյեկտի վրա՝ մնացորդները, գործարքները հետևելու կամ կրկնակի ծախսը կանխելու համար։

Վեյ Դայը մի քանի լուծումներ առաջարկեց այս խնդիրների համար, որոնցից մեկը այն էր, որ կենտրոնացված սուբյեկտի փոխարեն, ԲՈԼՈՐ հանգույցները պետք է պահեն հաշվառման գրքի պատճենը։ Եթե բոլոր օգտատերերը ստուգեն իրենց սեփական հաշվառման գիրքը և յուրաքանչյուր գործարքի վավերությունը, ապա, քանի դեռ բոլոր հանգույցները թարմ են, հաշվառման գրքերը պետք է մնան համաժամանակեցված ցանցում։ Այս չափազանց բաշխված համակարգը դժվար կլիներ կոռումպացնել։

Վեյ Դայը գիտակցում էր, որ սա չի լուծում Բյուզանդական գեներալների խնդիրը (1), քանի որ հանգույցները կարող էին հեշտությամբ կորցնել համաժամանակեցումը կամ պարզապես ստել։ Նա առաջարկեց այլ մեթոդներ, օրինակ՝ «վստահելի» սերվերների ենթախումբ, որոնք կպահպանեն հաշվառման գիրքը, և ֆինանսական խթաններ՝ այս սերվերներին ազնիվ պահելու համար։

Դրամավարկային քաղաքականության համար նա առաջարկեց B-Money-ի գնողունակությունը կապել արտաքին սպառողական գների ինդեքսի հետ։ Նա ցանկանում էր, որ նույն քանակի B-Money-ով հնարավոր լինի ժամանակի ընթացքում գնել ինդեքսի հավասար բաժին, ապահովելով որոշակի գների կայունություն։ Այսպիսով, ցանկացած մարդ կարող էր ստեղծել նոր արժույթի միավորներ՝ տրամադրելով վավեր հեշ, բայց հեշ ստեղծելու բարդությունը կարող էր փոխվել ժամանակի ընթացքում՝ կախված պրոցեսորի ծախսերից և գների ինդեքսից, որպեսզի յուրաքանչյուր միավորը լինի «անփոփոխ»։

Մեկ այլ նախագիծ, որը կարևոր դեր է խաղացել կրիպտոարժույթների ձևավորման մեջ մինչև բիթքոյնի հայտնվելը, BitTorrent-ն է։

2001 թվականին Բրամ Քոհենը ներկայացրեց BitTorrent անունով արձանագրության նախագծումը, որը նախատեսված էր համահավասար ֆայլերի փոխանակման համակարգի համար։ Նա սկսել էր աշխատել MojoNation կոչվող ընկերությունում, որը ստեղծվել էր այն նպատակով, որ մարդիկ կարողանան գաղտնի ֆայլերը բաժանել կոդավորված հատվածների և տարածել դրանք համակարգիչների վրա, որոնք աշխատեցնում էին այդ ծրագրաշարը։ Ֆայլի պատճենը միաժամանակ ներբեռնվում էր մի քանի համակարգիչներից։ Թեև նախագիծը վերջում ձախողվեց, այն Քոհենին ծանոթացրեց ֆայլերի փոխանակման ոլորտին, որտեղ նա որոշեց, որ կարող է ստեղծել ավելի լավ արձանագրություն, որը ներառում էր՝

• Swarm՝ մեքենաների համայնք, որոնք ներբեռնում կամ վերբեռնում են բովանդակություն
• Tracker՝ հատուկ գործիք, որը գործում է որոնողական համակարգի նման, բայց հետևում է swarm-ում պարունակվող ֆայլերին։ Սա օգտատերերին թույլ է տալիս հեշտությամբ տեսնել և հասանելիություն ունենալ ցանկացած անհրաժեշտ ֆայլի
• BitTorrent հաճախորդ՝ տեղադրվում է համակարգչի վրա՝ tracker-ին մուտք գործելու համար։ Նշենք, որ swarm-ն է միակ վայրը, որտեղ ֆայլերը իրականում պահվում են
• Մոտիվացիոն համակարգ, որտեղ ցանցում ֆայլեր տարածող օգտատերերը ստանում են ավելի արագ ներբեռնումներ

Նմանություններ Bitcoin-ի հետ՝

• Երկու արձանագրություններն էլ գործում են համահավասար սկզբունքով
• Դեցենտրալիզացված կառուցվածք
• BitTorrent-ի ֆայլերը և Bitcoin-ի հաշվեգիրքը ցանցում բաշխված են
• Բաց կոդով ծագում (BitTorrent-ը հետագայում դարձավ փակ կոդով ծրագրաշար)

Հալ Ֆիննին ևս մեկ հայտնի անդամ է Cypherpunk շարժման, ով շատ հետաքրքրված էր էլեկտրոնային փողի զարգացման հարցով և ակտիվ էր փոստային ցուցակում։

Նա որոշեց նորից փորձել ստեղծել ապացույց-աշխատանքի (proof-of-work) վրա հիմնված էլեկտրոնային փողի համակարգ։ Մինչ այդ պահը, հեշի արդյունքը յուրահատուկ էր յուրաքանչյուր գործարքի համար, բայց նրա գաղափարն էր ստեղծել «կրկնակի օգտագործվող աշխատանքի ապացույցներ»։

Այս մոտեցման թերությունն այն է, որ կա կենտրոնացված սերվեր, որին պետք է վստահել, որ այն կրկնակի չի ծախսի կամ չի անջատվելու։ Այս խնդիրը շրջանցելու համար Հալը առաջարկեց օգտագործել ազատ և բաց կոդով ծրագրային ապահովում, որը կարող է տեղակայվել անվտանգ սարքավորման վրա և անկախ կերպով վավերացվել։

Լուծումը դեռ բախվում էր նույն խնդիրներից մի քանիսին, ինչ մյուս առաջարկները՝

• Ընդունման «ձվի և հավի» խնդիրը, երբ բացակայում է խթանը, որպեսզի օգտատերերը ցանկանան պահանջել թոքեններ, իսկ վաճառողները չեն ցանկանում միանալ համակարգին, եթե օգտատերերը չեն ցանկանում վճարել այդ թոքեններով։
• Աշխատանքի ապացույցը (POW) ժամանակի ընթացքում նույնպես հավանաբար կէժանանա, քանի որ համակարգիչների արտադրողականությունը կբարելավվի, ինչը նշանակում է, որ շուկան ի վերջո կլցվի RPOW արժույթով։

Եթե Մուրիի օրենքը շարունակի գործել, ապա (POW) թոքեն ստեղծելու արժեքը կայուն, էքսպոնենցիալ տեմպով կնվազի։ Հիշեք, սա փող չէ և նախատեսված չէ որպես արժեքի պահոց, այլ համակարգչային աշխատանքի հեշտ փոխանակվող ներկայացում։
Հալ Ֆիննի

Այս հատկությունները սահմանափակեցին նախագծի գրավչությունը և, հետևաբար, ընդունումը, և չնայած նրա բոլոր ջանքերին, նախագիծը դարձավ էլեկտրոնային փող ստեղծելու ևս մեկ անհաջող փորձ։

Շատ տարիներ և անհաջող փորձեր անց Cypherpunks-երը հիմնականում սկսել էին կորցնել հետաքրքրությունը թվային թույլտվություն չպահանջող արժույթի գաղափարի նկատմամբ, երբ Ադամ Բեքը ստացավ մի էլեկտրոնային նամակ, որում կցված էր «էլեկտրոնային կանխիկ առանց երրորդ կողմի» վերնագրով սպիտակ թուղթ՝ ուղարկված անանուն մեկի կողմից, ով իրեն անվանում էր Սատոշի Նակամոտո։

Այս պահին ամփոփելով՝ մենք ունենք առնվազն հետևյալ գաղափարները.

• Կրիպտոգրաֆիկ ստորագրություններ, որոնք կարող էին ապահովել գաղտնիության և անանունության որոշակի մակարդակ
• Չապահովված արժույթի գաղափար (B-Money)
• Առաջարկներ (բայց ոչ մեխանիզմ) նոր արժույթի թողարկումը սահմանափակելու համար
• Թվային մետաղադրամներ, որոնց սեփականությունը վերագրվում էր հանրային բանալիներով (B-Money) և կարող էին փոխանցվել ստորագրությամբ ու վերագրվել ստացողի հասցեի հիման վրա (RPOW և Hashcash)
• Բոլոր հանգույցները պահպանում են ամբողջությամբ բաշխված հաշվետվության պատճեն (B-Money) (այն ժամանակ մերժվել էր որպես ոչ գործնական)
• Ժամանակի դրոշմման արձանագրություն՝ օգտագործելով Մերկլի ծառի հեշավորում՝ տրամադրելու մաթեմատիկորեն ապացուցելի իրադարձությունների ժամանակագրություն, որը դժվար է կեղծել, եթե բոլոր օգտատերերը պահպանում են նույն գրառումները
• Աշխատանքի ապացույց՝ իրական աշխարհի ջանքերը համակարգին կապելու համար (բայց հենց հեշն էր օգտագործվում որպես արժույթ)
• Լիովին դեցենտրալիզացված ցանցեր, որտեղ բոլոր մասնակիցները հավասար են և կարող են միանալ կամ դուրս գալ ցանցից (BitTorrent)
• Նոր հեշերը նախորդ հեշերին կապելու գաղափար (Bit Gold և ժամանակի դրոշմում)

Այդ ժամանակ բացակայում էին հետևյալները.

• Կենսունակ լուծում «Բյուզանդական գեներալների» խնդիրը լուծելու համար
• Մեթոդ՝ շրջանառության մեջ եղած գումարի քանակը սահմանափակելու համար՝ չնայած սարքավորումների շարունակական կատարելագործմանը
• Մասնակցելու խթանման սխեմա (հավկիթի և ձվի խնդիր)

Վերջին փորձերի և Bitcoin-ի միջև մյուս հիմնական տարբերությունն այն էր, որ Սատոշին որոշ ժամանակ աշխատել էր կոդի վրա՝ «Cypherpunks-ը գրում են կոդ» սկզբնական գաղափարին հավատարիմ մնալով, նախքան այն հայտարարելը փոստային ցուցակներում, ի տարբերություն Bit Gold-ի և B-Money-ի, որոնք ավելի շատ գաղափարական էին։

Ո՞րն էր այն նորարարությունը, որը Bitcoin-ը առանձնացրեց էլեկտրոնային կանխիկի նախորդ փորձերից։

Աշխատանքի ապացույցը կօգտագործվեր որպես կոնսենսուսի մեխանիզմ և անվտանգության ու անփոփոխելիության միջոց. Հեշը որպես փող օգտագործելու փոխարեն, այն կօգտագործվեր նոր գաղափարական գործընթացում, որը կոչվում է մայնինգ, որտեղ հանգույցը խմբավորում է գործարքների մի շարք, ավելացնում պատահական թիվ և ապա հեշավորում տվյալների «բլոկը»։ Վավեր բլոկը, որը համապատասխանում է հեշի պահանջին, ապա հայտարարվում է ցանցին։ Այս բլոկները կապվում են միմյանց՝ յուրաքանչյուրում նախորդ բլոկի հեշը օգտագործելով, իսկ ամենաերկար բլոկչեյնը ընտրվում է, եթե տարբեր հանգույցներ միաժամանակ տարբեր բլոկներ են վավերացնում և հայտարարում՝ առաջացնելով շղթայի բաժանում։ Աշխատանքի ապացույցը դարձավ բաշխված որոշիչ՝ Բյուզանդական գեներալների խնդիրը լուծելու համար։

Այս մայներները խթանվում էին տրամադրել անհրաժեշտ պրոցեսորային հզորություն՝ աշխատանքի ապացույցը կատարելու համար՝ յուրաքանչյուր բլոկի համար ստանալով նոր բիթքոյն։ Նրանց տրվող Bitcoin-ի քանակը նույնպես ծրագրավորված է մոտավորապես յուրաքանչյուր 4 տարին մեկ նվազելու, մինչև որ բոլոր Bitcoin-ները ստեղծվեն, սահմանելով շրջանառության մեջ եղած Bitcoin-ի ընդհանուր քանակի կոշտ սահման՝ 21 միլիոն։

Ամենաօրիգինալ գաղափարը այն էր, թե ինչպես էր նա լուծել այն հարցը, թե որքան գումար է ստեղծվում, երբ սարքավորումները բարելավվում են և ավելի շատ հզորություն է տրամադրվում ցանցին։ Բլոկների որոշակի քանակի (2016) ժամանակային դրոշմները միջինացվում էին, և եթե դրանք չափազանց արագ էին ստեղծվում, նոր բլոկ ստեղծելու համար անհրաժեշտ հեշը ավելի բարդ էր դառնում, իսկ եթե դանդաղ՝ ավելի հեշտ։ Սա ներկառուցված էր դեցենտրալիզացված արձանագրության մեջ, որը աշխատեցնում են բոլոր հանգույցները, և ցանկացած մայներ, ով անտեսում է դա, էներգիա է ծախսում՝ բլոկ մայնելու համար առանց օգուտի, քանի որ այն կմերժվի ցանցի մնացած մասի կողմից։ Այս ճշգրտումը ապահովում է, որ նոր բլոկների ստեղծումը մնա պլանավորված թողարկման ժամանակացույցի վրա և խթանում է մայներներին «խաղալ ըստ կանոնների»։

Ամփոփում

Դեցենտրալիզացված peer to peer էլեկտրոնային կանխիկի համակարգ ստեղծելու համար անհրաժեշտ հանելուկի շատ մասեր արդեն առկա էին մինչև Սատոշին հրապարակեց իր սպիտակ թուղթը և կոդի սկզբնական թողարկումից անմիջապես հետո։

Bitcoin-ի բնույթն այնպիսին է, որ երբ 0.1 տարբերակը թողարկվեց, հիմնական դիզայնը մնաց անփոփոխ իր ողջ գոյության ընթացքում
Սատոշի Նակամոտո

Չնայած բարելավումների բազմաթիվ գաղափարներ (BIP-եր) առաջարկվել և ընդունվել են, Bitcoin-ը 2009 թվականից ի վեր աշխատում է նախնական թողարկման մեջ դրված արձանագրությանը հետևելով՝ գրեթե առանց խափանումների։ Բոլոր բարելավումները կատարվել են՝ ապահովելով հետադարձ համատեղելիություն բոլոր նախորդ տարբերակների հետ։

Նշումներ

1. Բյուզանդական գեներալների խնդրի բացատրության համար՝ տեսhttps://en.wikipedia.org/wiki/Byzantine_fault