Bitcoin तांत्रिक इतिहास

Bitcoin अचानक निर्माण झाले नाही, तर मागील अनेक दशकांतील अनेकांच्या कामावर आधारित आहे. या विभागात आपण इंटरनेटच्या त्या पायाभूत गोष्टी पाहणार आहोत, ज्यावर Bitcoin उभे आहे, तसेच व्हाईटपेपरमध्ये मान्यता दिलेले संशोधन आणि विकास देखील पाहणार आहोत.

७० च्या दशकात, काही व्यक्तींनी पाहिले की अमेरिकन सरकार विशेषतः क्रिप्टोग्राफीवर प्रवेश मर्यादित करण्याचा प्रयत्न करत आहे, आणि त्यांनी हे तंत्रज्ञान सर्व लोकांसाठी उपलब्ध व्हावे, जेणेकरून त्यांची ऑनलाइन गोपनीयता सुरक्षित राहील, यासाठी प्रयत्न केले. या सुरुवातीच्या पायनियर्सपैकी काही डिजिटल 'साउंड मनी' प्रणालीच्या संभाव्य फायद्यांवर देखील लक्ष केंद्रित करत होते, जी उदयोन्मुख इंटरनेटवर मूल्य साठवण्यासाठी आणि देवाणघेवाण करण्यासाठी वापरता येईल. फ्रेडरिक हायेक – ऑस्ट्रियन अर्थशास्त्रातील एक प्रमुख योगदानकर्ता – यांनी इंटरनेटच्या आधीच मुक्त बाजार स्पर्धेवर आधारित आदर्श चलन कसे असावे याची कल्पना मांडली होती, पण तांत्रिक आणि राजकीयदृष्ट्या ते अशक्य आहे असे ठरवले. डिजिटल गोपनीयतेव्यतिरिक्त, हा गट, जो पुढे Cypherpunks म्हणून ओळखला जाऊ लागला, त्यांनी हायेक यांच्या डिजिटल मनीच्या कल्पनेला प्रत्यक्षात आणण्याचा प्रयत्न केला, पण हे प्रयत्न अपयशी ठरले, जोपर्यंत Satoshi यांनी त्यांच्या कल्पना मेलिंग लिस्टवर प्रकाशित केल्या नाहीत.

• TCP/IP प्रोटोकॉल (१९७६)
• पब्लिक की क्रिप्टोसिस्टम्ससाठी प्रोटोकॉल - राल्फ मर्कल (१९८०)
• डिजीकॅश - डेव्हिड चॉम (१९८९)
• डिजिटल टाईमस्टॅम्पिंग (९० चे दशक)
• हॅशकॅश - अ‍ॅडम बॅक (१९९७)
• बिटटोरेंट - ब्रॅम कोहेन (२००१)
• रीयूजेबल POW - हॅल फिनी (२००४)
• Bitcoin Whitepaper - Satoshi Nakamoto (२००८)

१९९० च्या दशकात उदयास आलेल्या Cypherpunk चळवळीचा Bitcoin च्या विकासावर मोठा प्रभाव होता. त्यांनी सार्वजनिक की क्रिप्टोग्राफीसह अनेक क्रिप्टोग्राफिक तंत्रज्ञान विकसित केली, ज्यामुळे वापरकर्त्यांना सुरक्षित आणि खाजगीपणे संवाद साधता आणि माहिती शेअर करता येईल. येथे वर्णन केलेल्या अनेक घडामोडी आणि सहभागी लोक या गटाचा भाग होते.

डिजिटल रोख पैशाची गरज देखील ओळखली गेली आणि ते तयार करण्याचे अनेक प्रयत्न झाले, पण त्यांना मर्यादा होत्या ज्यामुळे ते यशस्वी झाले नाहीत. Satoshi Nakamoto यांची हुशारी म्हणजे त्यांनी या सर्व क्षमतांना एकत्र आणले, आणि स्वतःच्या काही नवकल्पनांसह, त्यावर आधारित आज वापरात असलेला Bitcoin प्रोटोकॉल तयार केला. पुढील विभागांमध्ये आपण या घडामोडींपैकी काही पाहणार आहोत आणि त्या Bitcoin च्या डिझाइनमध्ये कशा मदत झाल्या हे समजावून सांगणार आहोत. तसेच, Satoshi यांनी कोणते हरवलेले तुकडे सोडवले हे देखील आपण चर्चा करू.

आपल्यातील बहुतेक जण आज इंटरनेटच्या पाया असलेल्या TCP/IP प्रोटोकॉल्सशी परिचित आहेत. त्यांची सुरुवात १९७० च्या उत्तरार्धात झाली, जेव्हा शास्त्रज्ञ Arpanet या पर्यायी डिझाईन्सचा अभ्यास करत होते – ही आणखी एक जुनी नेटवर्क होती जी अमेरिकेच्या संरक्षण विभागाने दूरस्थ संगणकांमध्ये संसाधनांची देवाणघेवाण करण्यासाठी तयार केली होती. १९८३ मध्ये Arpanet साठी TCP/IP हा प्रोटोकॉल मानक बनला, ज्यामुळे १९९० च्या अखेरीस तो प्रमुख नेटवर्किंग मॉडेल झाला आणि आज My First Bitcoin चालणाऱ्या इंटरनेटचा पाया बनला.

TCP/IP मॉडेल विकसित होत असतानाच, आंतरराष्ट्रीय मानक संघटना (ISO) आणि टेलिकॉम उद्योग (CCITT) यांनी एकसारखे पण अधिक व्यापक फ्रेमवर्क विकसित केले होते. नवीन प्रोटोकॉल्स विकसित करण्याची किंवा बदल सुचवण्याची प्रक्रिया TCP/IP च्या तुलनेत मंद आणि अव्यवस्थित होती, कारण TCP/IP साठी अधिक विकेंद्रित पद्धत वापरली गेली होती. त्यामुळे आज TCP/IP चा दृष्टिकोन प्रबळ झाला आहे.

बदलासाठी विनंती

TCP/IP मॉडेलमध्ये विद्यमान प्रोटोकॉल्समध्ये सुचवलेले बदल किंवा नवीन कल्पना कोणतीही सुचवू शकतात बदलासाठी विनंती प्रक्रियेद्वारे. या विनंत्या मंजुरी प्रक्रियेतून जातात, जी इंटरनेट इंजिनिअरिंग टास्क फोर्स (IETF) द्वारे व्यवस्थापित केली जाते, आणि एकदा मंजूर झाल्यावर त्या ओपन सोर्स बनतात जेणेकरून कोणीही त्या अंमलात आणू शकतील. काही उल्लेखनीय उदाहरणे:

• १९६९ RFC 1: Arpanet मध्ये पॅकेट्स कसे पाठवायचे हे दस्तऐवजीकरण केले
• १९८१ RFC791: इंटरनेट प्रोटोकॉल V4 परिभाषित केला – जो आजही मोठ्या प्रमाणावर वापरला जातो
• १९८२ RFC 821: साधा मेल ट्रान्सफर प्रोटोकॉल
• १९८७: डोमेन नेम सिस्टम – डोमेन नावे IP पत्त्यांमध्ये कशी रूपांतरित केली जातात
• १९९९ RDC 2616: हायपरटेक्स्ट ट्रान्सफर प्रोटोकॉल – वेब ब्राउझिंगसाठी अत्यावश्यक

The Bitcoin Improvement Proposal (BIP) ही RFC प्रमाणेच एक प्रक्रिया आहे, पण ती केवळ My First Bitcoin मध्ये सुधारणा करण्यावर लक्ष केंद्रित करते, नवीन किंवा पर्यायी प्रोटोकॉल्सच्या विकासावर नाही. My First Bitcoin देखील या स्तरित मॉडेलमधून प्रेरणा घेतो, आणि तुम्ही दुसऱ्या किंवा तिसऱ्या स्तरावर वर्णन केलेले अतिरिक्त प्रोटोकॉल्स पाहू शकता.

जसे TCP/IP मॉडेलच्या बेस लेयर्समध्ये गेल्या काही दशकांत फारसे बदल झाले नाहीत आणि नवकल्पना वरच्या स्तरांवर घडतात, तसेच My First Bitcoin च्या बेस लेयरमध्येही आता फार हळूहळूच बदल अपेक्षित आहेत, आणि स्केलिंग सोल्यूशन्स जसे की Lightning आणि Liquid हे वरच्या स्तरांवर घडतात.

बेस लेयर प्रोटोकॉल्स कालांतराने बदलणे किती कठीण होते याचे एक चांगले उदाहरण म्हणजे IPv6. IPv4 मध्ये पत्त्यांची जागा संपण्याची अपेक्षा होती, त्यामुळे नवीन प्रोटोकॉलची गरज निर्माण झाली. पहिला मसुदा १९९८ मध्ये तयार झाला, पण २०१७ पर्यंत तो इंटरनेट मानक म्हणून मान्यता मिळाली नाही. IPv4 मधील अनेक समस्या IPv6 ने सोडवल्या आणि तो भविष्यासाठी अधिक सुरक्षित आहे, तरीही आज उद्योगात त्याचा स्वीकार फारच मंद आहे. या काळात, वरच्या स्तरांवर मल्टिमीडिया, ईमेल इ. साठी अनेक नवीन प्रोटोकॉल्स तयार झाले.

My First Bitcoin द्वारे वापरले जाणारे बांधकामाचे घटक

इंटरकनेक्टिव्हिटीच्या समस्यांचे हे विभाजन प्रत्येक स्तरावर प्रोटोकॉल्स स्वतंत्रपणे विकसित करता येतात. प्रत्येक स्तरासाठी उपाय पुन्हा शोधण्याची गरज न पडता, My First Bitcoin नेटवर्क फिजिकल आणि डेटा लिंक स्तरावर दिलेल्या नेटवर्कच्या मूलभूत क्षमतांवर अवलंबून राहू शकतो.

My First Bitcoin हा मूल्य हस्तांतरणासाठी एक तटस्थ प्रोटोकॉल आहे, जसा HTTPS माहिती हस्तांतरणासाठी प्रोटोकॉल आहे

• HTTPS: सुरक्षित वेबसाइट्स
• SMTP : ईमेल पाठवा
• FTP : फाइल्स ट्रान्सफर करा
• DNS : डोमेन नावे व्यवस्थापित करा
• BTC : मूल्य साठवा आणि ट्रान्सफर करा

Bitcoin लोकांमध्ये किंवा उपकरणांमध्ये इंटरनेटवर तृतीय पक्षाची आवश्यकता न ठेवता विश्वासार्हपणे मूल्य ट्रान्सपोर्ट करण्यास सक्षम करते. यामुळे प्रचंड मूल्य उघड होईल अशी अपेक्षा आहे.

आजचे इंटरनेट आणि बहुतेक आधुनिक संगणक प्रणाली क्रिप्टोग्राफीवर अवलंबून आहेत, ही माहिती लपवण्याची एक पद्धत आहे ज्यामुळे फक्त माहितीचा प्राप्तकर्ता ती डिकोड करू शकतो. बिटकॉइन सुरक्षित करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या क्रिप्टोग्राफीचे पाया ७०च्या दशकात घालण्यात आले होते.

सर्वात पहिले सोडवायचे प्रश्न म्हणजे – असुरक्षित माध्यमावर एक गुप्त माहिती कशी पाठवायची.

हे प्रथम व्हिटफिल्ड डिफी आणि मार्टिन हेलमन यांनी पाहिले.

समस्या: दोन पक्ष – सामान्यतः अॅलिस आणि बॉब असे संबोधले जाते – गुप्त माहिती अशा नेटवर्कवर शेअर करू इच्छितात जिथे इतर लोक ऐकत असू शकतात. हे साध्य करण्यासाठी, त्यांनी डिफी-हेलमन की एक्सचेंज प्रक्रिया तयार केली.

ही सामायिक गुप्त माहिती नंतर अनेक सिमेट्रिक किज तयार करण्यासाठी बीज मूल्य म्हणून वापरली जाऊ शकते, ज्यामुळे एकमेकांना संदेश एन्क्रिप्ट आणि डिक्रिप्ट करता येतात, की स्वतः उघड न करता.

कारण खाजगी की कधीही शेअर करावी लागत नाही, आणि प्रत्येक टोकाला वेगवेगळ्या किज वापरल्या जातात एन्क्रिप्ट आणि डिक्रिप्ट करण्यासाठी, याला असिमेट्रिक एन्क्रिप्शन अल्गोरिदम म्हणतात.

वापराचे प्रकार:

• अॅलिस बॉबच्या सार्वजनिक कीने संदेश साइन करते – जो फक्त बॉब त्याच्या खाजगी कीने डिक्रिप्ट करू शकतो
• अॅलिस तिच्या खाजगी कीने संदेश साइन करते – तिच्या सार्वजनिक कीने डिक्रिप्ट करून कोणीही हे सत्यापित करू शकतो की संदेश अॅलिसने पाठवला आहे, तिची खाजगी की न जाणता
• या दोन पद्धती एकत्र करून, दोन स्तरांच्या एन्क्रिप्शनसह, एक संदेश असा पाठवता येतो की फक्त बॉब तो डिक्रिप्ट करू शकतो, आणि तो नंतर पाठवणारा खरोखर अॅलिस आहे हे सत्यापित करू शकतो

जरी पेपरवर श्रेय दिले गेले नाही, तरी राल्फ मर्कल यांनी या त्या वेळेपर्यंत न सुटणाऱ्या कोड्यातील मुख्य प्रश्न सोडवण्यात मोलाची मदत केली – खुले आणि संभाव्य शत्रुत्व असलेल्या नेटवर्कवर खाजगी संवाद कसा प्रस्थापित किंवा पुन्हा प्रस्थापित करायचा.

ही पद्धत स्वतःवरच ब्रूट फोर्स हल्ल्यासाठी असुरक्षित आहे, जिथे हल्लेखोर सामायिक संख्या घेऊन शेवटी पुरेसा वेळ आणि साधने मिळाल्यावर सामायिक की पुन्हा तयार करू शकतो, त्यामुळे ही एकटीच संपूर्ण उत्तर नाही.

पब्लिक की क्रिप्टोसिस्टम्ससाठी प्रोटोकॉल्स

वर वर्णन केलेल्या डिफी-हेलमन सार्वजनिक की प्रणालीमध्ये योगदान देण्यासोबतच,राल्फ मर्कलया क्षेत्रात अनेक वर्षे योगदान देत राहिले, आणि बिटकॉइनमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या काही मुख्य घटकांच्या विकासात मोलाची भूमिका बजावली.

क्रिप्टोग्राफिक हॅश फंक्शन हा एक गणिती अल्गोरिदम आहे जो कोणत्याही आकाराच्या इनपुट्स घेऊन जटिल गणना करतो आणि बिट्समध्ये हॅश मूल्य परत करतो, जे सामान्यतः निश्चित लांबीच्या अक्षरांकित आउटपुटमध्ये हेक्साडेसिमल स्वरूपात दर्शवले जाते.

• इनपुट्स कोणत्याही आकाराचे असू शकतात
• आउटपुट नेहमी निश्चित लांबीचे आणि निर्धारीत असते (सारखे इनपुट दिल्यास प्रत्येक वेळी तोच हॅश तयार होतो)
• हे सत्यापित करणे सोपे आहे पण इनपुट काय आहे हे उलटून शोधणे अत्यंत कठीण आहे
• डेटामध्ये थोडासा बदल केल्यास आउटपुट पूर्णपणे बदलतो

हॅशिंग हा बिटकॉइन प्रोटोकॉलचा अविभाज्य भाग आहे. बिटकॉइनमध्ये वापरले जाणारे SHA-256 हे NSA ने तयार केले आहे आणि हे क्रिप्टोग्राफिक हॅशिंग अल्गोरिदमचे उदाहरण आहे.

• साखळीतील प्रत्येक ब्लॉक हॅश केला जातो जेणेकरून डेटा बदलता येणार नाही – यामुळे वितरित लेजरची अखंडता सुनिश्चित होते
• निर्मित हॅश 'प्रूफ ऑफ वर्क' निकष पूर्ण करणे आवश्यक आहे, तेव्हाच तो वैध ब्लॉक मानला जातो
• मर्कल ट्री – शाखा आणि हॅशेस ऑफ हॅशेस वापरून, हॅश ट्री मोठ्या डेटासेट्सची पडताळणी अत्यल्प स्टोरेजमध्ये करू शकतात
• हॅश आधारित सिग्नेचर्स आणि किज वॉलेट्स, पत्ते आणि व्यवहार अधिकृत करण्यासाठी वापरता येतात

ब्लॉकचेन स्थितींची वितरित पडताळणी आणि फक्त-जोडता येणारे लेजर मॉडेल्स जे बदलण्यास प्रतिरोधक आहेत, हे एकमार्गी हॅशिंगमुळे शक्य होते. हॅश फंक्शन्स सार्वजनिक लेजर्सवर (जसे की बिटकॉइन) घडणाऱ्या घटनांची पडताळणी करण्यासाठी विश्वासार्ह, निर्धारीत पद्धत पुरवतात, जेथे केंद्रीकृत विश्वास मॉडेल नसते.

क्रिप्टोग्राफी क्षेत्रातील या नवीन क्षमतांमुळे त्यांच्या निर्मात्यांना अपेक्षा होती की या क्षेत्रात नव्या नव्या नवकल्पना येतील.

एलिप्टिक कर्व क्रिप्टोग्राफी

या नंतरच्या नवकल्पनांपैकी एक म्हणजे एलिप्टिक कर्व क्रिप्टोग्राफी.

एलिप्टिक कर्व क्रिप्टोग्राफी १९८५ मध्ये दोन शास्त्रज्ञ, एन. कोब्लिट्झ आणि व्ही. मिलर यांनी सादर केली. त्यांनी असे सुचवले की, डिफी-हेलमन की एक्सचेंज प्रोटोकॉलमध्ये सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या सीमित प्राइम फील्ड्सऐवजी एलिप्टिक कर्वद्वारे परिभाषित केलेले बिंदू वापरावेत, जेणेकरून डिस्क्रीट लॉगरिदम समस्या गृहीत धरता येईल. हे कसे कार्य करते याचे तपशील या विभागाच्या व्याप्तीबाहेर आहेत, पण एकूणच, एलिप्टिक कर्व म्हणजे विशिष्ट गणिती समीकरण पूर्ण करणाऱ्या बिंदूंचा संच.

एलिप्टिक कर्वसाठी समीकरण साधारणपणे असे दिसते:

यात काही उपयुक्त गुणधर्म आहेत:

• आडवे सममिती. वक्रावरील कोणताही बिंदू x अक्षावर परावर्तित केला तरी तो त्याच वक्रावर राहतो.
• कोणतीही अनुलंब नसलेली रेषा वक्राला जास्तीत जास्त तीन ठिकाणी छेदते.
• ब्लॉकचेनमध्ये सार्वजनिक किजची कार्यक्षम साठवण आणि प्रसारणासाठी कॉम्पॅक्ट की साइज आवश्यक आहेत.

हे गुणधर्म डिफी-हेलमन अल्गोरिदमप्रमाणे की पेअर्स तयार करण्यासाठी वापरता येतात. बिटकॉइन ECDSA वापरतो, ज्याचा अर्थ आहे एलिप्टिक कर्व डिजिटल सिग्नेचर अल्गोरिदम. ही एक प्रक्रिया आहे जी एलिप्टिक कर्व आणि सीमित फील्ड वापरून डेटा 'साइन' करते, ज्यामुळे तृतीय पक्ष सिग्नेचरची सत्यता पडताळू शकतात, पण साइन करणाऱ्याजवळ सिग्नेचर तयार करण्याची एकमेव क्षमता राहते. बिटकॉइनमध्ये, साइन केलेला डेटा म्हणजे मालकी हस्तांतरित करणारा व्यवहार.

'सीमित' भाग डिफी-हेलमनमधील 'मॉड' पद्धतीसारखाच आहे, जिथे समीकरणाचा आउटपुट भागाकार करून उरलेला भाग घेतला जातो, जेणेकरून तो संख्यांच्या एका मर्यादित श्रेणीत बसेल.

क्रिप्टोग्राफीमध्ये ‘नवीन लाटेतील रस’ असलेल्या सुरुवातीच्या सहभागींपैकी एक डेव्हिड चॉम होते. त्यांनी आपली सुरुवातीची वर्षे संगणक प्रणालींना फोडण्याचे शिक्षण घेतले आणि त्यांच्या यशामुळे त्यांनी तथाकथित ‘सुरक्षित’ प्रणालींवर अविश्वास ठेवायला सुरुवात केली. त्यांनी आजपर्यंत विचार न केलेली एक समस्या देखील ओळखली: "कोण कोणाशी आणि केव्हा संवाद साधतो याचे ज्ञान गुप्त कसे ठेवायचे".

त्यांनी सार्वजनिक की क्रिप्टोग्राफी वापरून एक अज्ञात मेलिंग प्रोटोकॉल डिझाइन केला जो संदेश ‘मिक्स’ करून स्रोत आणि गंतव्य अज्ञात ठेवतो. हेच पुढे TOR नेटवर्कचे आधार बनले.

चॉम यांनी डिजिटल पेमेंट्सकडेही त्याच दृष्टीने पाहिले – ओळखले की ‘व्यक्तीने केलेले शोधता येणारे आर्थिक व्यवहार त्या व्यक्तीचे ठिकाण, संबंध आणि जीवनशैली याबद्दल खूप काही उघड करू शकतात’. १९८० मध्ये त्यांनी क्रिप्टोग्राफीने सुरक्षित केलेल्या डिजिटल कॅश सिस्टीमचे पेटंट घेतले, ज्यावर क्रिप्टोकरन्सीचा पाया रचला गेला. त्यांनी मेसेजिंग आणि पेमेंट्सच्या विकेंद्रीकरणावर आधारित पूर्णपणे विकेंद्रीत अर्थव्यवस्था तयार करण्यासाठी क्रिप्टोग्राफी वापरण्याच्या कल्पनेचा देखील अभ्यास सुरू केला.

सरकारांना Napster सारख्या केंद्रीकृत नेटवर्कचे नेतृत्व कापण्यात यश येते, पण Gnutella आणि TOR सारखी शुद्ध P2P नेटवर्क्स स्वतःचे अस्तित्व टिकवून आहेत.
Satoshi Nakamoto

कोणतीही मध्यवर्ती सत्ता नसलेली विकेंद्रीत प्रणाली – पीअर-टू-पीअर – अनेक फायदे देते:

• कोणीही नवीन नोड चालवून, नोंदणी किंवा मंजुरीची गरज न पडता, ही प्रणाली झपाट्याने वाढवू शकतो
• सर्व नोड्स सारखे असल्याने, अपयश झाल्यास त्याभोवती मार्ग काढता येतो
• कोणतीही मध्यवर्ती सत्ता नाही, त्यामुळे प्रणाली ताब्यात घेणे किंवा तडजोड करणे शक्य नाही
• केंद्रीकृत नियंत्रण बिंदू नसल्याने, ताब्यात घेणे, नियमन करणे, कर लावणे किंवा देखरेख करणे अधिक कठीण होते

दहा वर्षांनी त्यांनी Digicash ही कंपनी स्थापन केली, ‘ecash’ – जगातील पहिली डिजिटल कॅश प्रणाली तयार करण्यासाठी. अनेक प्रसिद्ध व्यक्ती काही काळ Digicash मध्ये सामील झाल्या, काही यश मिळाले, पण शेवटी कंपनी अपयशी ठरली आणि दिवाळखोरी जाहीर केली.

डिजिटल पैशांमध्ये पुढील घडामोडी

जुलै २०१० मधील एका फोरम पोस्टमध्ये Satoshi Nakamoto म्हणाले: “Bitcoin हे Wei Dai यांच्या १९९८ मधील Cypherpunks वरील b-money प्रस्ताव आणि Nick Szabo यांच्या Bit Gold प्रस्तावाची अंमलबजावणी आहे.”

या दोन्ही कल्पना प्रस्तावाच्या पलीकडे गेल्या नाहीत, तरी त्यातील काही कल्पना स्पष्टपणे Bitcoin च्या विकासावर प्रभाव टाकणाऱ्या ठरल्या:

• गणनात्मक कामाला आर्थिक मूल्य देण्यासाठी ‘Proof of work’ वापरणे
• गणनाची किंमत काळानुसार बदलते आणि ती लक्षात घेतली पाहिजे, ही संकल्पना

पण आधी आपण Hashcash पाहू.

Hashcash हे Adam Back यांनी तयार केले, जे या क्षेत्रातील आणखी एक प्रारंभिक नवोपक्रमक होते. Adam यांना मुक्त बाजारपेठा आणि इंटरनेटवरील गोपनीयतेमध्ये खूप रस होता, आणि त्यांनी Cypherpunks मेलिंग यादी शोधली, ज्यात ते सामील झाले आणि सक्रिय सहभागी बनले.

त्यांना डिजिटल पैशांमध्ये खूप रस होता, आणि त्यांनी या गटाने Chaum सोबत DigiCash वर अधिक जवळून काम कसे करता येईल याबद्दल काही सूचना दिल्या, पण त्या पुढे गेल्या नाहीत. त्यानंतर त्यांनी लक्ष दुसऱ्या उदयोन्मुख समस्येकडे वळवले – ईमेल स्पॅम. ते आणि इतर Cypherpunks सदस्य स्पॅमच्या समस्येवर उपाय शोधू इच्छित होते, जिथे स्पॅमर्सना हजारो ईमेल सहजपणे तयार करून पाठवता येत होते, ज्यामुळे नेटवर्क जाम होत होते. त्यांचे नाविन्यपूर्ण उत्तर हॅशिंगवर आधारित होते – क्रिप्टोग्राफीद्वारे कोणत्याही डेटाला विशिष्ट लांबीच्या अद्वितीय आणि यादृच्छिक स्ट्रिंगमध्ये रूपांतरित करण्याची क्षमता, ज्यामुळे डिजिटल ‘स्टॅम्प’ तयार होतो, जो ईमेलला वैध मानण्यासाठी आणि नेटवर्कवर पाठवण्यासाठी जोडावा लागतो. खऱ्या ईमेलसाठी हा किरकोळ खर्च होता, पण स्पॅमरला तो खर्च परवडणारा नव्हता.

Hashcash ने केलेली मुख्य नवकल्पना म्हणजे प्रत्यक्ष जगातील संसाधने – संगणकीय शक्ती – डिजिटल नेटवर्कशी जोडणे. या आधीपर्यंत डिजिटल संसाधने अमर्यादित प्रमाणात पुनरुत्पादित करता येत होती, पण ‘hashcash’ ची संख्या मर्यादित होती, कारण ती तयार करण्यासाठी लोक किती ऊर्जा वापरायला तयार आहेत यावर ती अवलंबून होती.

जरी या उपायाने Adam यांच्या मते डिजिटल कॅश सिस्टीममध्ये आवश्यक असलेल्या काही निकषांची पूर्तता केली; ते अज्ञात, लवचिक आणि विश्वासार्ह होते, तरी प्रत्येक hashcash पुन्हा वापरता येत नव्हते आणि ते खरेच दुर्मिळ नव्हते. त्यांनी या समस्यांवर उपाय म्हणून बाह्य तृतीय पक्षांचा वापर करण्याचे इतर मार्ग सुचवले.

BitGold

Nick Szabo यांनी Hashcash आणि proof of work या संकल्पनेवर आधारित एक पर्यायी उपाय सुचवला, जो त्यांनी Hashcash प्रकाशित झाल्यानंतर एक वर्षाने, 1998 मध्ये, एका मेलिंग यादीत वर्णन केला.

उपायाकडे अधिक जवळ जात असतानाही, या प्रस्तावात अजूनही अनेक अडचणी होत्या.

• hash मालकीची नोंद ठेवणारी रजिस्ट्री कोण चालवेल आणि त्यांच्यावर विश्वास कसा ठेवायचा?
• हॅशिंग सामान्यतः काळानुसार स्वस्त होत जाईल, हे HashCash साठीही एक आव्हान होते.

जोडलेल्या हॅशेसना वेळेची नोंद दिली जाईल, म्हणून त्याने हॅशिंगच्या त्या वेळच्या कठीणतेचा ऐतिहासिक मागोवा ठेवण्याचा काहीतरी प्रकार सुचवला; आधीचा हॅश तयार करण्यासाठी नंतरच्या हॅशपेक्षा जास्त प्रक्रिया खर्च लागेल, कारण खर्च कमी झाले आहेत. दुर्दैवाने, याचा अर्थ हॅशेस ‘फंजिबल’ म्हणजेच समान मूल्याचे राहणार नाहीत, जे डिजिटल पैशांचे एक महत्त्वाचे वैशिष्ट्य मानले जाते. हे सोडवण्यासाठी Nick ने BitGold वर ‘फ्री बँकिंग’ सारखी काही व्यवस्था सुचवली, जी वेगवेगळ्या गटातील हॅशेस एकत्र करून त्यांना समान मूल्य देईल.

B-Money

Bit Gold प्रस्तावानंतर लगेचच Wei Dai यांनी एकसारखा उपाय सुचवला. त्यांनी Cypherpunks साठी आधीच इतर अनेक साधने विकसित केली होती, आणि डिजिटल पैशांबद्दल त्यांचे स्वतःचे विचार होते.

त्यांचा प्रस्ताव Bit Gold सारखाच होता, कारण त्यात डिजिटल स्वाक्षऱ्यांचा वापर रोख हस्तांतरणासाठी केला होता, आणि व्यवहारांची नोंद एका लेजरवर ठेवली जात होती, ज्यात सार्वजनिक कळा आणि प्रत्येकाला दिलेल्या चलन युनिट्सची रक्कम असायची. Bit-Gold प्रमाणेच, विश्वासार्ह तृतीय पक्ष हे सुरक्षेतील छिद्रे मानले जात होते, आणि विश्वास होता की इलेक्ट्रॉनिक कॅश सिस्टीमने शिल्लक, व्यवहार किंवा डबल स्पेंड रोखण्यासाठी एका संस्थेवर अवलंबून राहू नये.

Wei-Dai यांनी या समस्यांवर अनेक उपाय सुचवले, त्यापैकी एक म्हणजे, एका मध्यवर्ती संस्थेऐवजी सर्व नोड्सनी लेजरची प्रत ठेवावी. सर्व वापरकर्त्यांनी स्वतःचा लेजर आणि प्रत्येक व्यवहाराची वैधता तपासली, तर सर्व नोड्स अद्ययावत राहिल्यास लेजर नेटवर्कवर समक्रमित राहतील. हे अत्यंत वितरित प्रणाली भ्रष्ट करणे कठीण होईल.

Wei Dai यांनी ओळखले की यामुळे Byzantine जनरल्स समस्या (1) सुटत नाही, कारण नोड्स सहजपणे समक्रमण गमावू शकतात किंवा फक्त खोटे बोलू शकतात. त्यांनी पर्यायी पद्धती सुचवल्या जसे की ‘विश्वासार्ह’ सर्व्हर्सचा एक उपसमुह लेजर ठेवेल, आणि हे सर्व्हर्स प्रामाणिक राहावेत म्हणून आर्थिक प्रोत्साहने तयार करणे.

मौद्रिक धोरणासाठी, त्यांनी B-Money ची खरेदी शक्ती बाह्य ग्राहक किंमत निर्देशांकाशी जोडण्याचा प्रस्ताव दिला. त्यांना हवे होते की, वेळोवेळी समान प्रमाणातील B-Money ने निर्देशांकातील समान हिस्सा विकत घेता यावा, ज्यामुळे किंमतीत काही स्थिरता मिळेल. त्यामुळे, कोणीही वैध हॅश देऊन नवीन चलन युनिट्स तयार करू शकतो, पण हॅश तयार करण्याची कठीणता CPU खर्च आणि किंमत निर्देशांकावर आधारित काळानुसार बदलू शकते, त्यामुळे प्रत्येक युनिट ‘अपरिवर्तनीय’ राहील.

बिटकॉइनच्या दिशेने क्रिप्टोकरन्सी घडवण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावणारा आणखी एक प्रकल्प म्हणजे BitTorrent.

२००१ मध्ये, ब्रॅम कोहेन यांनी BitTorrent नावाच्या प्रोटोकॉलसाठी एक डिझाईन प्रसिद्ध केले, जे पीअर-टू-पीअर फाइल शेअरिंग सिस्टीमसाठी बनवले गेले होते. ते MojoNation नावाच्या कंपनीत काम करू लागले, जी लोकांना गोपनीय फाइल्स एन्क्रिप्टेड तुकड्यांमध्ये विभागून, सॉफ्टवेअर चालवणाऱ्या संगणकांवर वितरित करण्यासाठी स्थापन करण्यात आली होती. फाइलची एक प्रत एकाच वेळी अनेक संगणकांवरून डाउनलोड केली जाई. जरी हा प्रकल्प शेवटी अपयशी ठरला, तरी यामुळे कोहेन यांना फाइल-शेअरिंग क्षेत्राची ओळख झाली, जिथे त्यांनी ठरवले की ते एक अधिक चांगला प्रोटोकॉल तयार करू शकतात, ज्यामध्ये हे समाविष्ट होते:

• स्वार्म: मशीनच्या समुदायाचा समूह जो कंटेंट डाउनलोड किंवा अपलोड करत आहे
• ट्रॅकर: एक समर्पित साधन जे सर्च इंजिनसारखे कार्य करते, पण स्वार्ममध्ये असलेल्या फाइल्सचा मागोवा ठेवते. यामुळे वापरकर्त्यांना हवी असलेली कोणतीही फाइल सहज पाहता आणि मिळवता येते
• BitTorrent क्लायंट: ट्रॅकरमध्ये प्रवेश मिळवण्यासाठी संगणकावर इन्स्टॉल केले जाते. लक्षात घ्या की फाइल्स प्रत्यक्षात फक्त स्वार्ममध्येच ठेवलेल्या असतात
• एक प्रोत्साहन योजना जिथे नेटवर्कमध्ये फाइल शेअर करणारे वापरकर्ते जलद डाउनलोड मिळवतात

Bitcoinशी साधर्म्य:

• दोन्ही प्रोटोकॉल्स पीअर-टू-पीअर पद्धतीने कार्य करतात
• विकेंद्रीकृत रचना
• BitTorrent फाइल्स आणि Bitcoin लेजर नेटवर्कमध्ये वितरित केलेले असतात
• ओपन-सोर्स मूळ (BitTorrent नंतर बंद-स्रोत सॉफ्टवेअर झाले)

Hal Finney हा Cypherpunk चळवळीतील आणखी एक प्रसिद्ध सदस्य आहे, ज्यांना इलेक्ट्रॉनिक रोख पैशाच्या विकासात खूप रस होता आणि ते मेलिंग लिस्टवर सक्रिय होते.

त्यांनी प्रूफ-ऑफ-वर्क आधारित इलेक्ट्रॉनिक रोख प्रणालीच्या विकासाचा पुन्हा एकदा प्रयत्न करण्याचा निर्णय घेतला. या टप्प्यापर्यंत, प्रत्येक व्यवहारासाठी हॅश आउटपुट वेगळे होते, पण त्यांची कल्पना होती ‘reusable proofs of work’ तयार करण्याची.

या पद्धतीचा तोटा म्हणजे केंद्रीकृत सर्व्हर, ज्यावर विश्वास ठेवावा लागतो की तो डबल स्पेंड करणार नाही किंवा बंद होणार नाही. हे टाळण्यासाठी, Hal ने सुचवले की फ्री आणि ओपन सोर्स सॉफ्टवेअर वापरावे, जे सुरक्षित हार्डवेअर घटकावर होस्ट करता येईल आणि स्वतंत्रपणे पडताळता येईल.

या उपाययोजनेला अजूनही इतर प्रस्तावांप्रमाणेच काही समस्या होत्या:

• स्वीकृती मिळवण्याच्या ‘चिकन आणि एग’ समस्येमुळे, जिथे वापरकर्त्यांना टोकन्स मागण्याची प्रेरणा नसते, आणि विक्रेतेही वापरकर्ते हे टोकन्स वापरून पैसे देतील असे वाटत नाही तोपर्यंत प्रणालीशी जोडू इच्छित नाहीत.
• जसे संगणकीय कार्यक्षमता वाढते, तसतसे POW स्वस्त होण्याची शक्यता आहे, याचा अर्थ असा की शेवटी बाजारपेठ RPOW चलन एककांनी भरून जाईल.

जर Moore’s law पुढेही लागू राहिली, तर (POW) टोकन तयार करण्याचा खर्च सातत्याने, घातांकीय दराने कमी होत जाईल. लक्षात ठेवा की हे पैसे नाहीत आणि मूल्य साठवण्यासाठी बनवलेले नाही, तर संगणकीय प्रयत्नांचे सहज देवाणघेवाण करता येणारे प्रतिनिधित्व आहे.Hal Finney

या गुणधर्मांमुळे या प्रकल्पाचे आकर्षण आणि त्यामुळे स्वीकार मर्यादित झाला, आणि त्यांच्या सर्व प्रयत्नांनंतरही हा प्रकल्प इलेक्ट्रॉनिक रोख तयार करण्याचा आणखी एक अपयशी प्रयत्न ठरला.

अनेक वर्षे आणि अपयशी प्रयत्नांनंतर, सायफरपंक बहुतेक प्रमाणात डिजिटल परवानगीशिवाय चलनाच्या कल्पनेतून रस कमी करू लागले होते, तेव्हा Adam Back ला एका अनामिक व्यक्तीकडून, ज्याने स्वतःला Satoshi Nakamoto असे संबोधले होते, 'तिसऱ्या पक्षाशिवाय इलेक्ट्रॉनिक कॅश' या मसुदा श्वेतपत्रिकेचा दुवा असलेला ईमेल मिळाला.

या टप्प्यावर, आपण किमान या कल्पना पाहिल्या आहेत:

• क्रिप्टोग्राफिक स्वाक्षऱ्या ज्या गोपनीयता आणि अज्ञातता यांचे काही प्रमाणात संरक्षण करू शकतात
• बॅक नसलेल्या चलनाची संकल्पना (B-Money)
• नवीन चलनाच्या निर्मितीवर मर्यादा घालण्याच्या सूचना (पण प्रत्यक्षात कशाही साधनांशिवाय)
• डिजिटल नाणी ज्यांचे मालकी हक्क सार्वजनिक कळांद्वारे (B-Money) दिले जातात आणि स्वाक्षरी करून हलवता येतात व प्राप्तकर्त्याच्या पत्त्यावर आधारित पुन्हा वाटप करता येतात (RPOW आणि Hashcash)
• सर्व नोड्स पूर्णपणे वितरित खातेपुस्तकाची प्रत ठेवतात (B-Money) (त्या वेळी अशक्य म्हणून नाकारले गेले होते)
• टाइम-स्टॅम्पिंग प्रोटोकॉल – मर्कल ट्री हॅशिंग वापरून घटनांची गणितीदृष्ट्या सिद्ध होणारी कालक्रमिकता पुरवणे, जी खोटी करणे कठीण होते जर सर्व वापरकर्त्यांनी एकसारखी नोंद ठेवली
• प्रूफ ऑफ वर्क – प्रत्यक्ष जगातील प्रयत्न प्रणालीशी जोडण्यासाठी (पण हॅशलाच चलन म्हणून वापरणे)
• पूर्णपणे विकेंद्रित नेटवर्क जिथे सर्व पीअर समान असतात आणि नेटवर्कमध्ये येऊ किंवा जाऊ शकतात (BitTorrent)
• नवीन हॅशेस मागील हॅशेसशी जोडण्याची संकल्पना (Bit Gold आणि टाइम-स्टॅम्पिंग)

त्या वेळी जे काही कमी होते ते म्हणजे:

• ‘बायझंटाईन जनरल्स’ समस्या सोडवण्यासाठी व्यवहार्य उपाय
• हार्डवेअरमध्ये सातत्याने सुधारणा होत असतानाही चलनाच्या प्रमाणावर मर्यादा घालण्याची पद्धत
• लोकांनी सहभाग घ्यावा यासाठी प्रोत्साहन योजना (अंडी आणि कोंबडीचा प्रश्न)

अलीकडील प्रयत्न आणि Bitcoin यातील दुसरा मोठा फरक म्हणजे Satoshi ने 'Cypherpunks write code' या मूळ तत्त्वज्ञानानुसार मेलिंग लिस्टवर जाहीर करण्यापूर्वी बराच काळ कोडवर काम केले होते, तर Bit Gold आणि B-Money या अधिक संकल्पनात्मक होत्या.

Bitcoin ने इलेक्ट्रॉनिक कॅशच्या मागील प्रयत्नांपेक्षा वेगळेपण आणणारे नाविन्य काय होते?

प्रूफ ऑफ वर्क हे एकमत साधण्याचा यंत्रणा आणि सुरक्षा व अपरिवर्तनीयता पुरवण्याचा मार्ग म्हणून वापरले जाईल: हॅशला चलन म्हणून वापरण्याऐवजी, ते 'मायनिंग' नावाच्या नवीन संकल्पनात्मक प्रक्रियेद्वारे वापरले जाईल, जिथे एक नोड व्यवहारांचा संच एकत्र करेल, एक यादृच्छिक संख्या जोडेल आणि नंतर त्या 'ब्लॉक' डेटावर हॅशिंग लागू करेल. हॅशच्या आवश्यकतेनुसार वैध ब्लॉक तयार झाला की तो नेटवर्कमध्ये जाहीर केला जाईल. हे ब्लॉक्स प्रत्येकामध्ये मागील ब्लॉकच्या हॅशने जोडले जातील, आणि टायब्रेकमध्ये सर्वात लांब ब्लॉकचेन वापरली जाईल, जिथे वेगवेगळ्या नोड्स एकाच वेळी वेगवेगळे ब्लॉक्स पडताळून जाहीर करतील आणि चेन स्प्लिट्स तयार होतील. प्रूफ ऑफ वर्क हे वितरित टायब्रेक बनले जे बायझंटाईन जनरल्स समस्या सोडवते.

या मायनर्सना प्रूफ-ऑफ-वर्कसाठी आवश्यक CPU पुरवण्याचे प्रोत्साहन म्हणून प्रत्येक ब्लॉकसाठी नवीन बिटकॉइन दिले जातात. त्यांना मिळणाऱ्या Bitcoin चे प्रमाण सुमारे प्रत्येक ४ वर्षांनी कमी होईल असेही प्रोग्राम केले आहे, जोपर्यंत सर्व Bitcoin तयार होत नाहीत, त्यामुळे एक कठोर मर्यादा निर्माण होते – एकूण २१ दशलक्ष Bitcoin कधीही सर्क्युलेशनमध्ये असतील.

सर्वात मूळ कल्पना म्हणजे हार्डवेअर सुधारत असताना आणि नेटवर्कला अधिक शक्ती लागू करता येत असताना किती पैसे तयार करायचे हे ठरवण्याचा प्रश्न सोडवण्याचा मार्ग. ठराविक ब्लॉक्स (२०१६) चे टाइमस्टॅम्प्स सरासरी काढले जातील, आणि ते खूप वेगाने तयार होत असतील तर नवीन ब्लॉक तयार करण्यासाठी आवश्यक हॅश अधिक कठीण केले जाईल, आणि खूप हळू होत असतील तर ते सोपे केले जाईल. हे विकेंद्रित प्रोटोकॉलमध्ये अंगभूत आहे जे सर्व नोड्स चालवतात, त्यामुळे कोणताही मायनर हे दुर्लक्ष करेल तर त्याने उर्जा खर्च करून तयार केलेला ब्लॉक नेटवर्कमधील इतरांनी नाकारला जाईल. ही समायोजन प्रक्रिया नवीन ब्लॉक्सची निर्मिती नियोजित वेळापत्रकानुसार राहते याची खात्री करते, आणि मायनर्सना 'नियमांनुसार खेळण्याचे' प्रोत्साहन देते.

सारांश

विकेंद्रित पीअर-टू-पीअर इलेक्ट्रॉनिक कॅश प्रणाली बांधण्यासाठी आवश्यक असलेल्या कोड्याचे अनेक तुकडे, जे साउंड मनीच्या तत्त्वांवर आधारित आहेत, Satoshi ने आपले श्वेतपत्रिका प्रसिद्ध करण्यापूर्वी आणि कोडच्या प्रारंभिक प्रकाशनानंतर लवकरच तयार झाले होते.

Bitcoin ची अशी रचना आहे की एकदा आवृत्ती 0.1 प्रसिद्ध झाली की, त्याची मुख्य रचना त्याच्या आयुष्यभरासाठी कायमची निश्चित झाली
Satoshi Nakamoto

अनेक सुधारणा (BIPs) सुचवण्यात आणि स्वीकारण्यात आल्या असल्या तरी, Bitcoin 2009 पासून मूळ प्रकाशनात डिझाइन केलेल्या प्रोटोकॉलनुसार सतत कार्यरत आहे आणि फारशी अडचण आली नाही. सर्व सुधारणा मागील सर्व आवृत्त्यांशी मागील सुसंगतता राखून केल्या गेल्या आहेत.

नोंदी

1. बायझंटाईन जनरल्स समस्येचे स्पष्टीकरण पाहण्यासाठी - पहा https://en.wikipedia.org/wiki/Byzantine_fault