Sejarah Teknikal Bitcoin

Bitcoin tidak muncul secara tiba-tiba, sebaliknya ia dibina atas usaha ramai orang dalam dekad-dekad sebelumnya. Modul ini akan meneroka asas-asas internet yang menjadi tapak kepada Bitcoin, serta penyelidikan dan pembangunan yang diiktiraf dalam kertas putih.

Pada tahun 70-an, sekumpulan individu melihat bagaimana Kerajaan AS khususnya cuba menyekat akses kepada kriptografi, dan berusaha memastikan teknologi ini dapat diakses oleh semua orang untuk melindungi privasi mereka dalam talian. Beberapa perintis awal ini juga memberi tumpuan kepada potensi manfaat sistem 'wang kukuh' digital yang boleh digunakan untuk menyimpan dan menukar nilai melalui internet yang sedang berkembang. Friedrich Hayek – penyumbang utama kepada ekonomi Austria - membayangkan bagaimana mata wang ideal berdasarkan persaingan pasaran bebas akan kelihatan jauh sebelum zaman internet, tetapi memutuskan bahawa ia tidak dapat dilaksanakan secara teknikal dan politik. Selain privasi digital, kumpulan ini, yang berkembang menjadi Cypherpunks, cuba merealisasikan visi Hayek untuk wang digital, tetapi percubaan ini gagal sehingga Satoshi menerbitkan ideanya di senarai mel.

• Protokol TCP/IP (1976)
• Protokol untuk Sistem Kriptografi Kunci Awam - Ralph Merkle (1980)
• Digicash - David Chaum (1989)
• Penandaan Masa Digital (90-an)
• Hashcash - Adam Back (1997)
• BitTorrent - Bram Cohen (2001)
• POW Boleh Diguna Semula - Hal Finney (2004)
• Kertas Putih Bitcoin - Satoshi Nakamoto (2008)

Pengaruh utama dalam pembangunan Bitcoin ialah kemunculan gerakan Cypherpunk pada tahun 1990-an. Mereka membangunkan beberapa teknologi kriptografi termasuk kriptografi kunci awam untuk membolehkan pengguna berkomunikasi dan berkongsi maklumat dengan selamat dan peribadi. Banyak perkembangan yang diterangkan di sini dan individu yang terlibat adalah sebahagian daripada kumpulan ini.

Keperluan untuk wang digital juga telah dikenal pasti dan beberapa percubaan telah dibuat untuk menciptanya, tetapi percubaan ini mempunyai batasan yang menghalang kejayaan mereka. Kehebatan Satoshi Nakamoto ialah menggabungkan semua keupayaan ini, dan bersama beberapa inovasi sendiri, membinanya untuk mencipta protokol Bitcoin yang digunakan hari ini. Dalam bahagian seterusnya kita akan meneroka beberapa perkembangan ini dan menerangkan bagaimana ia membantu membentuk reka bentuk Bitcoin. Kita juga akan membincangkan apakah bahagian yang hilang dalam teka-teki ini yang berjaya diselesaikan oleh Satoshi.

Kebanyakan daripada kita sudah biasa dengan protokol TCP/IP yang digunakan hari ini sebagai asas kepada internet. Asal-usulnya bermula pada akhir tahun 70-an apabila para saintis meneroka reka bentuk alternatif kepada Arpanet – rangkaian yang lebih awal lagi yang diwujudkan oleh Jabatan Pertahanan A.S. untuk membolehkan perkongsian sumber antara komputer yang jauh. TCP/IP menjadi piawaian protokol untuk Arpanet pada tahun 1983, yang membawa kepada penguasaannya sebagai model rangkaian utama menjelang akhir tahun 1990-an dan menjadi asas kepada internet yang digunakan oleh Bitcoin hari ini.

Pada masa yang sama model TCP/IP sedang dibangunkan, satu rangka kerja yang serupa tetapi lebih menyeluruh sedang dibangunkan oleh Pertubuhan Piawaian Antarabangsa (ISO) dan industri Telekomunikasi (CCITT). Proses untuk membangunkan protokol baru atau mencadangkan perubahan adalah perlahan dan rumit berbanding pendekatan yang lebih terdesentralisasi yang digunakan untuk membangunkan TCP/IP, menyebabkan pendekatan ini menjadi dominan hari ini.

Permintaan Perubahan

Sebarang pembangunan yang dicadangkan kepada protokol sedia ada atau idea untuk yang baru boleh dicadangkan dalam model TCP/IP melalui Permintaan Perubahan proses. Ia melalui proses kelulusan, yang diuruskan oleh Internet Engineering Task Force (IETF), dan menjadi sumber terbuka setelah diluluskan supaya sesiapa sahaja boleh melaksana dan menggunakannya. Beberapa contoh penting:

• 1969 RFC 1 Mendokumentasikan bagaimana paket akan dihantar dalam Arpanet
• 1981 RFC791 mentakrifkan protokol Internet V4 – masih digunakan secara meluas hari ini
• 1982 RFC 821 Protokol Pemindahan Mel Mudah
• 1987 Sistem Nama Domain – bagaimana nama domain diselesaikan kepada alamat IP
• 1999 RDC 2616 Protokol Pemindahan Hiperteks – penting untuk melayari web

The Bitcoin Improvement Proposal (BIP) mengikuti pendekatan yang serupa dengan RFC, tetapi memberi tumpuan sepenuhnya kepada penambahbaikan untuk Bitcoin itu sendiri dan bukannya pembangunan protokol baru atau alternatif. Bitcoin juga mengambil inspirasi daripada model berlapis ini, dan anda akan melihat protokol tambahan yang digambarkan sebagai lapisan dua atau tiga.

Sama seperti lapisan asas model TCP/IP yang berubah sangat sedikit dalam beberapa dekad kebelakangan ini, dengan inovasi berlaku di lapisan lebih tinggi, lapisan asas Bitcoin dijangka berubah dengan sangat perlahan pada ketika ini, dengan penyelesaian penskalaan seperti Lightning dan Liquid berlaku di atasnya.

Contoh yang baik bagaimana protokol lapisan asas menjadi sukar untuk diubah dari masa ke masa ialah IPv6. Jangkaan kehabisan ruang alamat dalam IPv4 mencipta permintaan untuk protokol baru. Draf piawaian pertama dicipta pada tahun 1998, tetapi hanya disahkan sebagai piawaian internet pada tahun 2017. Walaupun ia menyelesaikan banyak masalah dengan IPv4 dan jauh lebih tahan masa depan, ia masih mengalami kadar penggunaan yang sangat perlahan dalam industri hari ini. Dalam tempoh ini, banyak protokol baru telah ditakrifkan di lapisan atas untuk membolehkan multimedia, e-mel dan sebagainya.

Blok binaan yang digunakan oleh Bitcoin

Pemecahan masalah keterhubungan ini membolehkan protokol dibangunkan secara bebas daripada lapisan di atas dan di bawahnya. Daripada perlu mencipta semula penyelesaian untuk setiap lapisan, rangkaian Bitcoin boleh bergantung kepada keupayaan asas rangkaian yang disampaikan di lapisan fizikal dan pautan data.

Bitcoin ialah protokol neutral untuk memindahkan nilai seperti HTTPS ialah protokol untuk memindahkan maklumat

• HTTPS: Laman Web Selamat
• SMTP: Hantar Emel
• FTP: Pindahkan fail
• DNS: Urus nama domain
• BTC: Simpan dan pindahkan nilai

Bitcoin membolehkan nilai dipindahkan dengan boleh dipercayai dan tanpa memerlukan pihak ketiga antara individu atau peranti di seluruh Internet. Ini dijangka akan membuka nilai yang sangat besar.

Internet hari ini, dan kebanyakan sistem komputer moden, bergantung pada kriptografi, iaitu kaedah menyembunyikan maklumat supaya hanya penerima maklumat tersebut boleh menyahkodnya. Asas-asas kriptografi yang digunakan untuk mengamankan Bitcoin boleh dikesan kembali ke tahun 70-an.

Isu pertama yang perlu diselesaikan ialah – bagaimana untuk menghantar rahsia bersama melalui medium yang tidak selamat.

Perkara ini pertama kali dikaji oleh Whitfield Diffie dan Martin Hellman.

Masalahnya: dua pihak – biasanya dirujuk sebagai Alia dan Bob – ingin berkongsi maklumat rahsia melalui rangkaian di mana orang lain mungkin sedang mengintip. Untuk mencapai ini, mereka mencipta proses pertukaran kunci Diffie-Hellman.

Rahsia bersama ini kemudian boleh digunakan sebagai nilai benih untuk mencipta banyak kunci simetri untuk menyulit dan menyahkod mesej yang dihantar antara satu sama lain tanpa perlu berkongsi kunci itu secara terbuka.

Oleh kerana kunci peribadi tidak pernah perlu dikongsi, dan kunci yang berbeza digunakan di setiap hujung untuk menyulit dan menyahkod, ini dipanggil algoritma penyulitan asimetri.

Kes penggunaan:

• Alia menandatangani mesej dengan kunci awam Bob – hanya Bob yang boleh menyahkodnya menggunakan kunci peribadinya
• Alia menandatangani mesej dengan kunci peribadinya – dengan menyahkod menggunakan kunci awamnya, sesiapa sahaja boleh mengesahkan bahawa mesej itu dihantar oleh Alia, tanpa mengetahui kunci peribadinya
• Dengan menggabungkan kedua-dua pendekatan ini dengan dua lapisan penyulitan, satu mesej boleh dihantar dalam bentuk yang disulitkan supaya hanya Bob boleh menyahkodnya, dan dia kemudian boleh mengesahkan bahawa pengirimnya memang Alia

Walaupun tidak dikreditkan dalam kertas kerja tersebut, Ralph Merkle sangat berperanan dalam membantu menyelesaikan apa yang dianggap sebagai teka-teki yang tidak dapat diselesaikan sebelum ini – bagaimana untuk mewujudkan atau mewujudkan semula komunikasi peribadi melalui rangkaian terbuka dan berpotensi bermusuhan.

Pendekatan ini sendiri terdedah kepada serangan brute force, di mana penyerang boleh mengambil nombor yang dikongsi dan akhirnya mencipta semula kunci bersama jika diberikan masa dan sumber yang mencukupi, jadi ia bukanlah jawapan yang lengkap secara sendirian.

Protokol untuk Sistem Kriptografi Kunci Awam

Selain menyumbang kepada sistem kunci awam Diffie-Hellman yang diterangkan di atas, Ralph Merkle terus menyumbang dalam bidang ini selama bertahun-tahun, dan sangat berperanan dalam pembangunan beberapa komponen utama yang digunakan oleh Bitcoin.

Fungsi hash kriptografi ialah algoritma matematik yang mengambil input bersaiz apa pun dan memproses pengiraan kompleks untuk menghasilkan nilai hash dalam bit, yang biasanya diwakili oleh output alfanumerik panjang tetap menggunakan format heksadesimal.

• Input boleh bersaiz apa sahaja
• Output sentiasa mempunyai panjang tetap dan deterministik (input yang sama menghasilkan hash yang sama setiap kali)
• Ia mudah untuk disahkan tetapi amat sukar untuk diterbalikkan prosesnya bagi menentukan input asal
• Sedikit perubahan pada data akan mengubah output sepenuhnya

Hashing adalah bahagian penting dalam protokol Bitcoin. SHA-256, yang digunakan dalam Bitcoin, dicipta oleh NSA dan merupakan contoh algoritma hashing kriptografi.

• Setiap blok dalam rantaian di-hash supaya data tidak boleh diubah – memastikan integriti lejar teragih
• Hash yang dijana perlu memenuhi kriteria ‘Bukti kerja’ untuk dianggap sebagai blok yang sah
• Pokok Merkle – dengan menggunakan cabang dan hash kepada hash, pokok hash boleh membolehkan pengesahan set data besar dengan storan minimum
• Tandatangan dan Kunci Berasaskan Hash boleh digunakan untuk dompet, alamat dan kebenaran transaksi

Pengesahan teragih bagi status blockchain dan model lejar tambah-sahaja yang tahan semakan semula menjadi mungkin dengan penggunaan hash sehala. Fungsi hash menyediakan pendekatan yang boleh dipercayai dan deterministik untuk mengesahkan peristiwa pada lejar awam seperti Bitcoin tanpa model kepercayaan berpusat.

Keupayaan baharu dalam bidang kriptografi ini dijangka oleh penciptanya akan membawa gelombang inovasi baharu dalam bidang ini.

Kriptografi lengkung eliptik

Salah satu inovasi kemudian datang dalam bentuk kriptografi lengkung eliptik.

Kriptografi lengkung eliptik diperkenalkan pada tahun 1985 oleh dua saintis, N. Koblitz dan V. Miller. Mereka mencadangkan idea menggunakan titik-titik yang ditakrifkan oleh lengkung eliptik dan bukannya medan perdana terhingga supaya andaian masalah Logaritma Diskret kekal, seperti yang biasa digunakan dalam protokol pertukaran kunci Diffie-Hellman standard. Perincian bagaimana ia berfungsi adalah di luar skop bahagian ini, tetapi secara ringkasnya, lengkung eliptik ialah set titik yang memenuhi persamaan matematik tertentu.

Persamaan untuk lengkung eliptik kelihatan seperti:

Ini mempunyai beberapa ciri berguna:

• Simetri mendatar. Mana-mana titik pada lengkung boleh dipantulkan ke atas paksi-x dan masih berada pada lengkung yang sama.
• sebarang garis bukan menegak akan memotong lengkung pada maksimum tiga tempat.
• Saiz kunci yang padat adalah penting untuk penyimpanan dan penghantaran kunci awam yang cekap dalam blockchain.

Ciri-ciri ini boleh digunakan untuk mencipta pasangan kunci dengan cara yang serupa dengan algoritma Diffie-Hellman. Bitcoin menggunakan ECDSA, singkatan kepada Elliptic Curve Digital Signature Algorithm. Ia adalah proses yang menggunakan lengkung eliptik dan medan terhingga untuk "menandatangani" data dengan cara pihak ketiga boleh mengesahkan keaslian tandatangan tersebut sementara penandatangan mengekalkan keupayaan eksklusif untuk mencipta tandatangan itu. Dengan bitcoin, data yang ditandatangani ialah transaksi yang memindahkan pemilikan.

Bahagian 'terhingga' adalah serupa dengan pendekatan 'mod' dalam Diffie-Hellman, di mana output persamaan dibahagi dan bakinya digunakan untuk memastikan ia berada dalam julat nombor tertentu.

Salah seorang peserta awal dalam 'gelombang minat baru' terhadap kriptografi ialah David Chaum. Beliau menghabiskan tahun-tahun awalnya mempelajari cara memecahkan sistem komputer dan kejayaannya membina rasa tidak percaya terhadap sistem yang kononnya 'selamat'. Beliau juga menyedari satu masalah yang belum pernah dipertimbangkan sebelum ini: "bagaimana untuk merahsiakan pengetahuan tentang siapa berbual dengan siapa dan bila".

Beliau mereka satu protokol mel elektronik tanpa nama menggunakan kriptografi kunci awam yang 'mencampur' mesej untuk memastikan sumber dan destinasi kekal tanpa nama. Ini akan menjadi asas kepada rangkaian TOR.

Chaum melihat pembayaran digital dalam perspektif yang sama – menyedari bahawa 'transaksi kewangan yang boleh dijejaki oleh individu boleh mendedahkan banyak perkara tentang lokasi, hubungan dan gaya hidup individu tersebut'. Pada tahun 1980 beliau mempatenkan satu sistem wang digital yang dilindungi oleh kriptografi yang akan menjadi asas kepada mata wang kripto. Beliau juga mula meneroka idea menggunakan kriptografi untuk mencipta ekonomi yang benar-benar terdesentralisasi berasaskan desentralisasi mesej dan pembayaran.

Kerajaan mahir memotong kepala rangkaian yang dikawal secara pusat seperti Napster, tetapi rangkaian P2P tulen seperti Gnutella dan TOR nampaknya masih mampu bertahan.Satoshi Nakamoto

Sistem terdesentralisasi tanpa pihak berkuasa pusat – peer-to-peer – memberikan beberapa kelebihan:

• Ia boleh berkembang dengan cepat kerana sesiapa sahaja boleh membesarkan sistem hanya dengan menjalankan nod baru tanpa perlu pendaftaran atau kelulusan
• Semua nod adalah sama jadi kegagalan boleh dialihkan ke laluan lain
• Tiada pihak berkuasa pusat untuk ditawan dan menjejaskan sistem
• Lebih sukar untuk ditawan, dikawal selia, dikenakan cukai atau dipantau tanpa titik kawalan berpusat

Sedekad kemudian beliau menubuhkan syarikatnya, Digicash untuk mencipta 'ecash', sistem wang digital pertama di dunia. Ramai nama terkenal menyertai Digicash untuk seketika, yang menyaksikan sedikit kejayaan tetapi akhirnya gagal dan diisytiharkan muflis.

Perkembangan lanjut dalam wang digital

Dalam satu kiriman forum pada Julai 2010, Satoshi Nakamoto berkata: “Bitcoin ialah pelaksanaan cadangan b-money oleh Wei Dai di Cypherpunks pada tahun 1998 dan cadangan Bit Gold oleh Nick Szabo.”

Walaupun kedua-dua idea ini tidak melepasi fasa cadangan, beberapa idea yang terdapat di dalamnya jelas mempengaruhi pembangunan Bitcoin:

• Menggunakan 'Bukti kerja' untuk memberikan nilai kewangan kepada kerja pengiraan
• Konsep bahawa kos pengiraan berubah mengikut masa dan mesti diambil kira

Tetapi terlebih dahulu kita akan melihat Hashcash.

Hashcash telah dicipta oleh Adam Back, seorang lagi perintis awal dalam bidang ini. Adam sangat berminat terhadap pasaran bebas dan privasi di internet, dan menemui senarai mel Cypherpunks yang beliau sertai dan menjadi peserta aktif.

Beliau sangat berminat dengan wang digital, dan mencadangkan beberapa cara bagaimana kumpulan itu boleh bekerjasama dengan Chaum dalam DigiCash, tetapi cadangan-cadangan ini tidak ke mana. Kemudian, beliau memberi tumpuan kepada satu lagi masalah yang sedang muncul – spam emel. Beliau dan ahli Cypherpunks yang lain ingin mencari penyelesaian kepada masalah spam, di mana adalah terlalu mudah bagi spammer untuk mencipta dan menghantar ribuan emel yang menyumbat rangkaian. Penyelesaian inovatif beliau adalah berdasarkan hashing – keupayaan dalam kriptografi untuk menukar sebarang data kepada rentetan unik dan rawak dengan panjang tertentu, untuk mencipta 'setem' digital yang perlu ditambah pada emel supaya ia dianggap sah dan boleh dihantar melalui rangkaian. Kos yang kecil untuk emel sebenar, tetapi sangat membebankan bagi spammer.

Inovasi utama yang dicipta oleh Hashcash adalah mengaitkan sumber dunia sebenar – kuasa pengkomputeran – kepada rangkaian digital. Walaupun sumber digital sebelum ini boleh digandakan tanpa had, jumlah 'hashcash' yang dicipta dihadkan oleh berapa banyak tenaga yang sanggup dilaburkan oleh orang ramai.

Walaupun penyelesaian ini memenuhi beberapa kriteria yang Adam percaya diperlukan dalam sistem wang digital; ia adalah tanpa nama, tahan lasak dan tidak memerlukan kepercayaan, setiap hashcash tidak boleh digunakan semula dan tidak benar-benar terhad. Beliau mencadangkan cara lain untuk menangani isu-isu ini dengan menggunakan pihak ketiga luar.

BitGold

Nick Szabo membina konsep Hashcash dan bukti kerja untuk mencadangkan satu penyelesaian alternatif, yang beliau huraikan dalam satu senarai mel setahun selepas Hashcash diterbitkan, pada tahun 1998.

Walaupun semakin hampir kepada penyelesaian, cadangan ini masih mempunyai beberapa cabaran.

• Siapa yang akan mengendalikan Pendaftaran pemilikan hash dan bagaimana mereka boleh dipercayai?
• Hashing secara amnya akan menjadi lebih murah dari masa ke masa, satu cabaran untuk HashCash juga.

Oleh kerana hash yang dipautkan akan dicap masa, beliau mencadangkan satu bentuk penjejakan sejarah terhadap kesukaran hashing pada masa itu; hash yang lebih awal memerlukan lebih banyak kos pemprosesan berbanding yang kemudian kerana kos telah menurun. Malangnya, ini bermakna hash tidak akan 'boleh tukar ganti' iaitu mempunyai nilai yang sama, yang dianggap sebagai ciri utama wang digital. Untuk membantu menyelesaikan masalah ini, Nick mencadangkan satu bentuk 'perbankan bebas' yang berfungsi di atas BitGold yang boleh menggabungkan kumpulan hash yang berbeza supaya dinilai sama.

B-Money

Tidak lama selepas cadangan Bit Gold, Wei Dai mencadangkan penyelesaian yang serupa. Beliau telah pun membangunkan beberapa alat lain untuk Cypherpunks, dan mempunyai idea sendiri tentang wang digital.

Cadangan beliau menyerupai Bit Gold kerana ia menggunakan tandatangan digital untuk memindahkan wang, dan rekod transaksi akan disimpan dalam lejar, yang mengandungi kunci awam dan jumlah unit mata wang yang dikaitkan dengan setiap satu. Seperti Bit-Gold, pihak ketiga yang dipercayai dianggap sebagai kelemahan keselamatan, dan kepercayaan bahawa sistem wang elektronik tidak sepatutnya bergantung kepada satu entiti untuk menjejak baki, transaksi atau mengelakkan perbelanjaan berganda.

Wei Dai mencadangkan beberapa penyelesaian kepada isu-isu ini, salah satunya ialah daripada satu entiti pusat yang menyelenggara lejar, SEMUA nod akan menyimpan salinan. Jika semua pengguna menyemak lejar mereka sendiri dan kesahihan setiap transaksi, selagi semua nod sentiasa dikemas kini maka lejar akan kekal selaras di seluruh rangkaian. Sistem yang sangat teragih ini sukar untuk diganggu.

Wei Dai menyedari bahawa ini tidak menyelesaikan masalah jeneral Byzantine (1), kerana nod boleh dengan mudah kehilangan penyelarasan atau sekadar menipu. Beliau mencadangkan kaedah alternatif seperti mempunyai subset pelayan 'dipercayai' yang menyelenggara lejar, dan mewujudkan insentif kewangan untuk memastikan pelayan-pelayan ini jujur.

Untuk dasar kewangan, beliau mencadangkan kuasa beli B-Money dipautkan kepada satu bentuk indeks harga pengguna luaran. Beliau mahu jumlah B-Money yang sama boleh membeli bahagian yang sama dalam indeks itu dari masa ke masa, memberikan kestabilan harga. Jadi, sesiapa sahaja boleh menjana unit mata wang baru dengan menyediakan hash yang sah, tetapi kesukaran untuk menjana hash boleh berubah mengikut masa berdasarkan kos CPU dan indeks harga, supaya setiap unit akan menjadi 'tidak boleh diubah'.

Satu lagi projek yang memainkan peranan penting dalam membentuk mata wang kripto sebelum kemunculan bitcoin ialah BitTorrent.

Pada tahun 2001, Bram Cohen telah melancarkan satu reka bentuk untuk protokol yang dinamakan BitTorrent, yang dicipta untuk menggerakkan sistem perkongsian fail peer-to-peer. Beliau mula bekerja di sebuah syarikat bernama MojoNation, yang ditubuhkan untuk membolehkan orang ramai memecahkan fail sulit kepada bahagian-bahagian yang disulitkan dan diedarkan ke komputer yang menjalankan perisian tersebut. Salinan fail akan dimuat turun secara serentak dari beberapa komputer. Walaupun akhirnya gagal, pengalaman ini memperkenalkan Cohen kepada dunia perkongsian fail, di mana beliau memutuskan untuk mencipta protokol yang lebih baik, yang terdiri daripada:

• Swarm: komuniti mesin yang sedang memuat turun atau memuat naik kandungan
• Tracker: alat khusus yang berfungsi seperti enjin carian, tetapi menjejak fail yang terdapat dalam swarm. Ini membolehkan pengguna melihat dan mengakses apa sahaja fail yang mereka perlukan dengan mudah
• BitTorrent client: dipasang pada komputer untuk mengakses tracker. Perlu diingat bahawa swarm adalah satu-satunya tempat di mana fail-fail sebenarnya disimpan
• Skim insentif di mana pengguna yang mengambil bahagian dalam rangkaian sebagai penyumbang fail mendapat muat turun yang lebih pantas

Persamaan dengan Bitcoin:

• Kedua-dua protokol beroperasi secara peer-to-peer
• Reka bentuk terdesentralisasi
• Fail BitTorrent dan lejar Bitcoin diedarkan di seluruh rangkaian
• Asal-usul sumber terbuka (BitTorrent akhirnya menjadi perisian sumber tertutup)

Hal Finney ialah seorang lagi ahli terkenal dalam gerakan Cypherpunk, yang sangat berminat dalam pembangunan wang elektronik dan aktif di senarai mel.

Beliau memutuskan untuk mencuba sekali lagi dalam pembangunan sistem wang elektronik berasaskan bukti kerja (proof-of-work). Sehingga ketika itu, output hash adalah unik untuk setiap transaksi, tetapi ideanya ialah untuk mencipta 'bukti kerja boleh diguna semula'.

Kelemahan pendekatan ini ialah pelayan berpusat, yang perlu dipercayai supaya tidak melakukan perbelanjaan berganda, atau ditutup. Untuk mengatasi masalah ini, Hal mencadangkan penggunaan perisian sumber terbuka dan percuma yang boleh dihoskan pada komponen perkakasan yang selamat dan disahkan secara bebas.

Penyelesaian ini masih menghadapi beberapa masalah yang sama seperti cadangan-cadangan lain:

• Masalah 'ayam dan telur' dalam mendapatkan penerimaan, di mana insentif tidak wujud untuk pengguna ingin meminta token, dan penjual pula tidak mahu menyambung ke sistem melainkan pengguna ingin membayar dengan token-token ini.
• POW juga mungkin menjadi lebih murah dari masa ke masa apabila prestasi pengkomputeran bertambah baik, menunjukkan bahawa pasaran akhirnya akan dibanjiri dengan unit mata wang RPOW

Jika undang-undang Moore terus berlaku, kos untuk mencipta token (POW) akan menurun pada kadar eksponen yang tetap. Ingat bahawa ini bukan wang dan tidak bertujuan untuk menjadi penyimpan nilai, tetapi lebih kepada representasi usaha komputer yang mudah untuk ditukar ganti.
Hal Finney

Ciri-ciri ini mengehadkan daya tarikan dan seterusnya penerimaan projek ini, dan walaupun dengan usaha terbaiknya, projek ini berakhir sebagai satu lagi percubaan yang gagal untuk mencipta wang elektronik.

Selepas bertahun-tahun dan banyak percubaan yang gagal, kebanyakan Cypherpunks mula hilang minat terhadap idea mata wang digital tanpa kebenaran, apabila Adam Back menerima emel yang mengandungi pautan kepada draf kertas putih bertajuk 'electronic cash without a third party' daripada seorang individu tanpa nama yang memperkenalkan dirinya sebagai Satoshi Nakamoto.

Untuk merumuskan setakat ini, kita sudah mempunyai sekurang-kurangnya idea-idea berikut:

• Tandatangan kriptografi yang boleh memberikan tahap privasi dan anonimitas
• Konsep mata wang tanpa sandaran (B-Money)
• Cadangan (tetapi tiada cara) untuk mengehadkan pengeluaran mata wang baharu
• Syiling digital yang pemilikannya ditentukan oleh kunci awam (B-Money) dan boleh dipindahkan dengan menandatangani serta dialihkan berdasarkan alamat penerima (RPOW dan Hashcash)
• Semua nod menyimpan salinan lejar yang diedarkan sepenuhnya (B-Money) (pada masa itu dianggap tidak praktikal)
• Protokol penandaan masa– menggunakan penghashan pokok Merkle untuk menyediakan kronologi peristiwa yang boleh dibuktikan secara matematik dan sukar dipalsukan jika semua pengguna menyimpan rekod yang sama
• Bukti kerja untuk mengaitkan usaha dunia sebenar kepada sistem (tetapi menggunakan hash itu sendiri sebagai mata wang)
• Rangkaian yang benar-benar terdesentralisasi di mana semua rakan setara dan boleh masuk serta keluar dari rangkaian (BitTorrent)
• Konsep mengaitkan hash baharu kepada hash sebelumnya (Bit Gold dan penandaan masa)

Apa yang masih kurang pada masa ini termasuklah:

• Penyelesaian yang berdaya maju untuk menyelesaikan masalah 'Byzantine generals'
• Kaedah untuk mengehadkan jumlah wang dalam edaran walaupun perkakasan sentiasa bertambah baik
• Skim insentif untuk orang ramai mengambil bahagian (isu ayam dan telur)

Perbezaan utama lain antara percubaan terkini dan Bitcoin ialah Satoshi telah bekerja pada kod tersebut untuk beberapa waktu dalam semangat asal 'Cypherpunks write code' sebelum mengumumkannya di senarai mel, tidak seperti Bit Gold dan B-Money yang lebih bersifat konseptual.

Apakah inovasi yang membezakan Bitcoin daripada percubaan wang elektronik sebelum ini?

Bukti kerja akan digunakan sebagai mekanisme konsensus dan cara untuk menyediakan keselamatan serta ketidakbolehubahan: Daripada menggunakan hash sebagai bentuk wang, ia akan digunakan melalui proses konsep baharu yang dipanggil perlombongan, di mana satu nod akan mengumpulkan satu set transaksi, menambah nombor rawak dan kemudian mengaplikasikan penghashan kepada 'blok' data. Blok yang sah yang memenuhi keperluan hash kemudian akan diiklankan kepada rangkaian. Blok-blok ini akan dihubungkan menggunakan hash blok sebelumnya dalam setiap satu, dan rantaian blok terpanjang akan digunakan sekiranya berlaku seri di mana nod berbeza mengesahkan dan mengiklankan blok berbeza pada masa yang sama sehingga berlaku perpecahan rantai. Bukti kerja menjadi penentu seri teragih untuk menyelesaikan masalah Byzantine generals.

Pelombong-pelombong ini juga diberikan insentif untuk menyediakan CPU yang diperlukan bagi menjalankan bukti kerja dengan diberikan bitcoin baharu untuk setiap blok. Jumlah Bitcoin yang mereka terima juga diprogramkan untuk berkurang kira-kira setiap 4 tahun sehingga semua Bitcoin telah dicipta, mewujudkan had maksimum kepada jumlah Bitcoin yang akan pernah berada dalam edaran iaitu 21 juta.

Idea paling asli ialah cara beliau menyelesaikan isu berapa banyak wang yang dicipta apabila perkakasan bertambah baik dan lebih kuasa boleh digunakan pada rangkaian. Penanda masa bagi sejumlah blok tertentu (2016) akan diambil purata, dan jika ia dicipta terlalu cepat, hash yang diperlukan untuk mencipta blok baharu akan menjadi lebih sukar, jika terlalu perlahan ia akan menjadi lebih mudah. Ini dibina dalam protokol terdesentralisasi yang dijalankan oleh semua nod dan mana-mana pelombong yang mengabaikannya akan membazir tenaga untuk melombong blok tanpa faedah kerana ia akan ditolak oleh seluruh rangkaian. Pelarasan ini memastikan penciptaan blok baharu kekal mengikut jadual pengeluaran yang dirancang, dan menyediakan insentif untuk pelombong 'bermain mengikut peraturan'.

Ringkasan

Kebanyakan bahagian penting untuk membina sistem wang elektronik peer-to-peer terdesentralisasi berasaskan prinsip wang kukuh telah pun tersedia sebelum Satoshi mengeluarkan kertas putihnya dan tidak lama selepas pelepasan awal kod tersebut.

Sifat Bitcoin adalah sedemikian rupa sehingga sebaik sahaja versi 0.1 dikeluarkan, reka bentuk terasnya telah ditetapkan untuk sepanjang hayatnya
Satoshi Nakamoto

Walaupun banyak idea penambahbaikan (BIP) telah dicadangkan dan diterima pakai, Bitcoin telah beroperasi di belakang tabir sejak 2009 mengikut protokol yang direka dalam pelepasan awal dan hampir tiada gangguan. Semua penambahbaikan dibuat sambil mengekalkan keserasian ke belakang dengan semua versi terdahulu.

Nota

1. Untuk penjelasan mengenai masalah Byzantine Generals - lihat https://ms.wikipedia.org/wiki/Byzantine_fault