6.1 Открытие цифрового дефицита
С Биткоином был открыт новый вид товара... своего рода цифровой товар, создаваемый компьютерами и частично предназначенный для компьютеров. Человечество имеет историю значительных изобретений. В учебниках истории будущего My First Bitcoin будет упоминаться как одно из них.
Проф. д-р Филипп Сандер
6.1.0 Дефицит в экономике
В экономике хорошо известно, что дефицит — это ключевой принцип, определяющий ценность. Товары и услуги, на которые существует значительный спрос, становятся более ценными, если их предложение ограничено настолько, что спрос не может быть легко удовлетворён. Более того, дефицит усиливает конкуренцию и является движущей силой формирования цен на рынке. В условиях свободной, честной и открытой конкуренции цены должны устанавливаться на уровне, где спрос и предложение совпадают.
Ресурсы, на которые существует значительный спрос, считаются более ценными, если они ограничены или их сложнее получить. Это может стимулировать рост спроса на этот ресурс, поскольку участники рынка конкурируют за доступ к нему. Такая динамика наблюдается с природными ресурсами, такими как драгоценные металлы, нефть или так называемые «мягкие товары», например, продукты питания. Таким образом, дефицит лежит в основе экономических решений, распределения ресурсов и альтернативной стоимости. В мире неограниченных ресурсов всё было бы одинаково доступно и имело бы очень низкую ценность. Напротив, дефицит придаёт ценность и способствует торговле, инвестициям и инновациям, поскольку заставляет общества эффективно управлять ограниченными ресурсами.
6.1.1 Проблема цифрового дефицита
Проблема цифрового дефицита заключается в лёгкости, с которой цифровая информация может быть скопирована и распространена. Цифровую информацию по своей природе сложнее защитить, чем физическую, потому что, в отличие от физических товаров —
которые естественно обладают дефицитом из-за материальных ограничений — цифровые объекты, такие как музыкальные файлы, документы или изображения, могут быть скопированы бесконечно практически без затрат.
Традиционно возможность копирования цифровых данных означала, что такие активы не могли обладать такой же экономической ценностью, как физические, поскольку у них отсутствовал какой-либо вид обеспеченного дефицита. Для цифровых денег это особенно проблематично и известно как проблема «двойной траты», когда одна цифровая единица (например, токен или валюта) может быть скопирована и потрачена несколько раз, что обесценивает её. Если возможно потратить одну и ту же валюту дважды, она теряет ценность, становясь неотличимой от поддельных или мошеннических средств.
Традиционно централизованные финансовые учреждения, такие как банки, снижают этот риск, ведя реестр, который подтверждает каждую транзакцию и списывает балансы соответствующим образом, гарантируя, что после траты деньги не могут быть повторно использованы тем же владельцем счёта. Однако такой подход требует доверенного центрального органа или «оракула» для управления и проверки транзакций, что создаёт зависимость и единую точку контроля. Наличие централизованного оракула информации делает цифровые активы уязвимыми к манипуляциям и цензуре.
Для децентрализованной, минимизирующей доверие системы, такой как Bitcoin, где не существует центрального органа, контролирующего транзакции, предотвращение двойной траты — колоссальная задача. Без механизма, обеспечивающего уникальность каждой транзакции, Bitcoin был бы уязвим для злоупотреблений, что делало бы его непрактичным как средство сбережения и надёжный инструмент обмена. Bitcoin решает проблему двойной траты с помощью децентрализованного реестра, где транзакции подтверждаются тысячами участников сети одновременно. Этот механизм позволяет Bitcoin поддерживать неизменяемую запись каждой транзакции, гарантируя, что каждая монета может быть потрачена только один раз.
Это решение создаёт цифровой дефицит без необходимости централизованного контроля. Bitcoin представляет собой первое успешное решение проблемы цифрового дефицита, открывая путь к экосистеме цифровых активов с минимальным доверием и ограниченным предложением — так, как раньше считалось невозможным.
6.1.2 Обеспечение цифрового дефицита с помощью Bitcoin
Мы предлагаем решение проблемы двойной траты с использованием однорангового распределённого сервера отметок времени для создания вычислительного доказательства хронологического порядка транзакций. Система безопасна до тех пор, пока честные узлы совместно контролируют больше вычислительной мощности, чем любая координирующаяся группа атакующих узлов.
Сатоши Накамото
Сатоши Накамото создал Bitcoin как инженерное решение проблем, связанных с фиатными деньгами. Однако для этого решения Сатоши нужно было найти способ обеспечить абсолютный цифровой дефицит. Для этого Сатоши разработал открытый коммуникационный протокол, работающий на децентрализованной сети компьютеров или узлов. Каждый из этих узлов хранит локально проверяемую копию неизменяемого реестра, так называемого блокчейна или цепочки времени. Протокол Bitcoin определяет правила, а децентрализованная сеть независимо проверяет транзакции, следуя одним и тем же правилам без необходимости в центральном органе.
Дефицит Bitcoin способствует его роли как средства сбережения. Подобно золоту, Bitcoin ценен не только из-за ограниченного предложения, но и из-за усилий, необходимых для «добычи» или создания новых монет. Майнинг Bitcoin (процесс, поддерживающий реестр и выпускающий новые монеты) — это затратный, энергоёмкий процесс, который напоминает физическую добычу полезных ископаемых из земли. Этот цифровой «доказательство работы» обеспечивает ограничение производства, что сближает Bitcoin с материальными товарами, придавая ему свойства долговечности и проверяемости, которых не хватает традиционным цифровым продуктам. Встроенная сложность и уменьшающаяся скорость выпуска новых монет через периодические «халвинги» создают экономическую структуру, при которой предложение Bitcoin становится всё более ограниченным со временем, увеличивая его привлекательность как долгосрочного средства сбережения.
Как обеспечивается цифровой дефицит?
Решение Bitcoin проблемы двойной траты заключается в использовании децентрализованного и общедоступного реестра. Реестр Bitcoin можно рассматривать как неизменяемую базу данных, которая записывает каждую транзакцию в последовательную цепочку временных пакетов, называемых блоками. Каждый блок строго хронологичен и содержит транзакции, которые были проверены и приняты участниками сети. Каждый блок связан с предыдущим, создавая постоянную запись, распределённую по тысячам узлов по всему миру. Храня и распространяя этот реестр по децентрализованной сети, Bitcoin устраняет необходимость в центральном органе для подтверждения транзакций. Когда происходит транзакция в Bitcoin, узлы по всей сети проверяют её независимо, гарантируя, что каждая монета тратится только один раз. Этот общий реестр также делает крайне сложным для злоумышленников взломать сеть или изменить прошлые транзакции, поскольку любые изменения потребовали бы одобрения большинства участников сети.
Механизм Proof-of-Work (доказательство работы) в Bitcoin ещё больше усиливает защиту от двойной траты, требуя от майнеров решения криптографической задачи для получения права подтверждать новые транзакции и создавать новый блок. Этот процесс, известный как майнинг, требует вычислительных ресурсов и добавляет уровень сложности и затрат для изменения реестра. Каждый добавленный в реестр блок должен содержать криптографическую связь с предыдущим блоком, что укрепляет целостность цепи и предотвращает подделку.
Роль узла заключается в хранении самой актуальной копии реестра, содержащей всю историю транзакций. Узлы поддерживают честность майнеров, поскольку проверяют, что двойная трата не произошла, и, что важно, что все монеты были созданы в соответствии с графиком эмиссии Bitcoin. Любой пользователь Bitcoin может запустить узел и проверить своё право собственности на монеты без необходимости доверять третьей стороне. В Bitcoin нет необходимости в органах для разрешения споров, потому что любая транзакция, включённая в блок, объективно действительна.
Как злоумышленник может контролировать сеть Bitcoin?
Если злоумышленник захочет изменить прошлую транзакцию, чтобы успешно провести атаку двойной траты, ему потребуется заново выполнить Proof-of-Work для этого блока и всех последующих блоков, соревнуясь с совокупной вычислительной мощностью всей сети. Этот механизм безопасности гарантирует, что если кто-то попытается провести двойную трату, ему потребуется контролировать более 50% вычислительной мощности сети для успеха. Это называется атакой 51%.
В первые годы существования Bitcoin, когда отдельные участники могли создавать или майнить новые блоки с помощью обычного компьютерного оборудования, теоретически было возможно задействовать достаточно вычислительной мощности для успешной атаки 51%. Сегодня совокупная вычислительная мощность сети Proof-of-Work превышает 700 экзахешей в секунду. Это означает, что в сумме майнинговые компьютеры выполняют более 700 квинтиллионов хешей (криптографических вычислений) каждую секунду. Мы достигли точки, когда огромные затраты и координация, необходимые для переписывания реестра и успешной атаки 51%, делают двойную трату практически невозможной.
Подтверждения и реорганизации
Ещё один уровень защиты (который иногда упускают из виду) обеспечивается процессом подтверждения транзакций в Bitcoin. Когда транзакция впервые отправляется, она считается неподтверждённой и попадает в «мемпул», ожидая включения в блок и подтверждения майнерами. Как только транзакция добавляется в блок, она считается «подтверждённой». Каждый следующий блок считается дополнительным подтверждением для этой транзакции. Хотя транзакция считается официальной после одного подтверждения, окончательной она становится только после получения дополнительных подтверждений.
Для полной безопасности пользователи Bitcoin часто ждут несколько подтверждений (обычно шесть), поскольку каждый дополнительный блок, добавленный в блокчейн, ещё больше защищает транзакцию, резко снижая вероятность успешной попытки двойной траты. Этот процесс подтверждения устанавливает временное окно, в течение которого транзакции окончательно фиксируются.
Почему ждать шесть подтверждений?
Пользователи Bitcoin ждут дополнительных подтверждений, потому что возможно, что последний блок транзакций может быть удалён из цепочки блоков, если он больше не является частью самой длинной цепи. Важно отметить, что майнинг — это соревнование между очень крупными пулами вычислительной мощности. Поэтому возможно, что два конкурирующих майнера найдут правильное криптографическое решение, и отдельные блоки будут добавлены в цепь почти одновременно. Если это происходит, цепь фактически разделяется. Майнеры продолжают пытаться добавлять блоки к каждой ветви цепи. Однако, как только следующий блок будет добыт, самой длинной считается та цепь, в которую вложено наибольшее количество доказательства работы, и блок в более короткой цепи становится «осиротевшим» и недействительным. Все транзакции из осиротевшего блока возвращаются в мемпул для включения в следующий действительный блок. Этот процесс называется реорганизацией или просто «реоргом».
Злоумышленнику, пытающемуся провести двойную трату, необходимо контролировать сеть достаточно долго, чтобы провести «реорг» цепи. Как мы видели выше, для полного контроля требуется огромное количество вычислительной мощности, но что если крупная майнинговая операция — которая гипотетически контролирует чуть больше трети всей вычислительной мощности сети — попытается провести двойную трату монет?
Давайте рассмотрим пример:
Допустим, например, что общая вычислительная мощность сети Биткоин составляет 550 экзахэшей в секунду. Компания Rogue Inc, контролирующая 200 экзахэшей в секунду, совершает крупную сделку по покупке недвижимости и намерена оплатить её в биткоинах. Однако Rogue также планирует попытаться провести двойную трату этих же монет. Продавец сообщает Rogue, что передаст права собственности только после шести подтверждений. Чтобы осуществить атаку двойной траты, Rogue должна втайне построить альтернативную ветку цепочки, добывая более длинную цепь, содержащую транзакцию с двойной тратой. Как только продавец увидит шесть подтверждений своей транзакции и передаст актив, Rogue должна опубликовать все добытые ею блоки в новой ветке, сделав её самой длинной цепью. Насколько это возможно?
В любой момент вероятность того, что Rogue добудет следующий блок, составляет 200/550 = 0,36. Даже если Rogue — крупнейший майнинговый пул, вероятность того, что следующий блок найдут честные майнеры, равна 1 - 0,36 = 0,64. Блоки должны добываться гораздо быстрее в честной цепи. Но допустим, Rogue везёт, она добывает блок и держит его в секрете. Затем она пытается добыть ещё один блок в этой секретной ветке. Однако честная цепь добывает блок и выходит вперёд, добыв ещё один, прежде чем Rogue успевает добыть свой второй блок.
После этого Rogue сдаётся. Почему?
| Сколько блоков догнать | 1% | 10% | 36% (Rogue) | 51% |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0,010101 | 0,111111 | 0,562500 | 1,0 |
| 2 | 0,010102 | 0,012346 | 0,316406 | 1,0 |
| 3 | 1,0e-06 | 0,001372 | 0,177919 | 1,0 |
| 4 | 1,0e-08 | 0,000152 | 0,100113 | 1,0 |
| 5 | 1,0e-10 | 0,000017 | 0,056314 | 1,0 |
| 6 | 1,0e-12 | 1,9e-06 | 0,031676 | 1,0 |
Источник: Основано на таблице из книги Grokking Bitcoin, автор Калле Розенбаум
Rogue понимает, что у неё недостаточно хешрейта для осуществления двойной траты, несмотря на то, что она контролирует 36% мощности сети Биткоин. Чтобы добиться успеха, ей нужно добыть ещё четыре блока, чтобы опередить честную цепь. Несмотря на огромную вычислительную мощность и контроль над 36% сети, шансы Rogue на успех составляют всего 0,100113.
Включается теория игр
Шансы Rogue на успех крайне малы, но всё становится ещё хуже. С каждой минутой попыток Rogue расходует огромное количество электроэнергии. Всё это окажется напрасным. Более того, за каждый блок, который она не добывает честно, Rogue теряет вознаграждение за блок, которое сейчас составляет 3,125 монеты за блок, что на данный момент превышает 27 миллионов рублей.
Ключевая причина неудачи Rogue заключалась в том, что продавец недвижимости потребовал шесть подтверждений. Чем больше требуется подтверждений, тем сложнее нечестным майнерам построить альтернативные цепочки блоков. Действительно, для очень крупной сделки продавец может потребовать больше подтверждений. Например, десять подтверждений (что должно занять около 100 минут) снизят шансы Rogue на успех до всего лишь 0,003.
Таким образом, теория игр в майнинге обеспечивает стимулы для честного поведения и нерациональности траты вычислительных ресурсов или отказа от вознаграждения за блок. Более того, всем майнерам выгодно, чтобы сеть Биткоин была безопасной и надёжной. Это защищает их огромные инвестиции в вычислительную мощность. Если сеть будет успешно атакована, рыночная стоимость монет резко упадёт, так как доверие к сети будет подорвано.
6.1.3 Является ли централизация майнинга угрозой?
Как видно из таблицы выше, централизация майнинга может представлять потенциальную угрозу для защиты Биткоина от двойной траты, поскольку увеличивает вероятность атаки 51% — сценария, при котором один майнер или группа майнеров контролирует более половины вычислительной мощности сети. Если это произойдёт, контролирующая сторона теоретически сможет изменить недавние транзакции или попытаться провести двойную трату, переписав реестр, что позволит потратить одни и те же монеты более одного раза.
Такая ситуация подрывает целостность сети Биткоин, предоставляя непропорционально большое влияние на подтверждение транзакций нескольким участникам. Однако, хотя теоретически это возможно, осуществить атаку 51% всё равно крайне сложно и дорого, так как потребуется огромные вычислительные ресурсы, электроэнергия и координация, что, скорее всего, перевесит потенциальную выгоду от попытки двойной траты.
Существуют меры, которые помогают ограничить риски централизации майнинга. Например, майнинговые пулы позволяют небольшим майнерам объединять ресурсы и делить вознаграждение за блок, снижая доминирование одной стороны. Хотя это полезный способ для малых майнеров участвовать в сети, существует риск, что управляющая пулом сторона может повести себя нечестно и попытаться атаковать сеть. Однако прозрачность реестра Биткоина также означает, что любое сосредоточение вычислительной мощности видно, что позволяет сообществу выявлять потенциальные риски и принимать меры. Майнеры хорошо понимают, что любая атака на сеть Биткоин серьёзно подрывает её ценность, поэтому небольшим майнерам очень просто перейти в новый пул, чтобы их вычислительная мощность не использовалась во вред. Хотя риск не равен нулю, открытая и распределённая природа экосистемы Биткоин, в сочетании с высокой стоимостью атаки, делает централизацию майнинга скорее теоретической угрозой, чем реальной, поскольку поддерживать такой контроль длительное время было бы финансово невыгодно для любого злоумышленника.
6.1.4 Более широкий эффект цифрового дефицита
Биткоин изменил наше представление о дефиците в цифровом мире. Поскольку цифровые товары — такие как программное обеспечение, музыкальные файлы, электронные книги и онлайн-контент — обладают характеристиками, отличающими их от физических товаров, их можно воспроизводить практически бесплатно и мгновенно распространять. В отличие от физических предметов, которые ограничены материальными затратами на производство и хранение, цифровые товары существуют в виде данных, которые можно бесконечно копировать без потери качества. Это означает, что если физические товары по своей природе дефицитны из-за материальных ограничений, то цифровые товары традиционно были избыточны, не имея встроенных механизмов для ограничения предложения.
Важно отметить, что цифровые товары являются неисключаемыми. Это значит, что потребление цифрового товара одним человеком не уменьшает его доступность для других. Например, когда песня скачивается, её можно копировать и распространять неограниченное количество раз без потери полезности. Исторически такая избыточность создавала проблему для формирования ценности, поскольку традиционная экономическая модель спроса и предложения искажается, когда предложение, по крайней мере теоретически, неограниченно. В ответ на это были созданы системы управления цифровыми правами (DRM) и другие искусственные меры дефицита, чтобы ограничить доступ. Однако эти механизмы можно обойти, и они передают доверие централизованным органам. Инновация Биткоина заключается в том, что он решает эту проблему на уровне самой технологии, став первым цифровым активом, который внедряет дефицит с помощью децентрализованных технологий, не полагаясь на традиционные ограничения.
Биткоин играет преобразующую роль в установлении цифрового дефицита, вводя протокол, который обеспечивает ограниченное предложение. Лимит в 21 миллион монет жестко прописан в протоколе, и этот лимит не может быть изменён без консенсуса сети, то есть всех тысяч участников по всему миру, которые запускают узлы Биткоина. Таким образом, Биткоин создал актив, который имитирует ограниченность физических товаров, таких как золото, при этом полностью существуя в цифровом пространстве. Ограничение предложения является фундаментальной частью ценности Биткоина и поддерживается сочетанием криптографии, механизмов консенсуса и прозрачного открытого кода. Это гарантирует, что все участники сети следуют одним и тем же правилам, а также движимы ключевым экономическим стимулом — обеспечить, чтобы предложение монет было абсолютно и доказуемо ограничено.
Решая проблему двойных трат, Биткоин предотвращает инфляцию или дублирование актива — проблему, которая преследовала предыдущие эксперименты с цифровыми деньгами. В системе Биткоина ни один орган не контролирует предложение, что делает его невосприимчивым к централизованному вмешательству, как это бывает в фиатной денежной системе, например, при произвольной эмиссии или обесценивании валюты. Эта инновация позволяет Биткоину служить средством сбережения и защитой от инфляции, занимая уникальное положение, подобное «цифровому золоту» — дефицитному цифровому ресурсу с проверяемой ценностью.
6.1.5 Заключение
В заключение, становится всё более очевидным, что инновация Биткоина в области цифрового дефицита переопределила само понятие денег. Однако иногда упускается из виду, что Биткоин также изменил цифровую среду, решив давнюю проблему создания дефицита в изначально избыточном цифровом мире. Биткоин фактически ввёл новую категорию цифровых активов, которые отражают свойства физических товаров.
Этот прорыв демонстрирует, что децентрализованная система может устанавливать дефицит, неизменяемость и ценность независимо от какого-либо центрального органа. Более того, это может иметь применение и за пределами денег, поскольку вдохновило целое направление исследований и разработок вокруг этой технологии.
Смотря в будущее, модель цифрового дефицита Биткоина формирует будущее денег и хранения ценности. По мере того как вопросы инфляции и управления фиатной валютой становятся всё более актуальными, фиксированное предложение Биткоина делает его всё более привлекательным как средство защиты от традиционной финансовой нестабильности.
В конечном итоге открытие Биткоином цифрового дефицита может ознаменовать начало смены парадигмы, когда цифровые активы с признанным дефицитом и проверяемым доверием получают признание как ценные элементы современной экономики, закладывая основу для будущего децентрализованных финансов и цифровой собственности. Это имеет значительные последствия для экономики — Биткоин предоставил модель того, как дефицит и ценность могут существовать в цифровой форме.
Помимо цифрового дефицита, Биткоин также является первым примером абсолютного дефицита — единственным ликвидным товаром (цифровым или физическим) с фиксированным количеством, которое невозможно увеличить. До изобретения Биткоина дефицит всегда был относительным, но никогда абсолютным.
Сайфедин Аммус
Примечания
- Самая длинная цепочка принимается узлами Биткоина как самая достоверная версия реестра, поскольку она определена как цепочка, на построение которой было затрачено больше всего усилий (или наибольшее доказательство работы). Подробнее здесь: https://learnmeabitcoin.com/technical/blockchain/longest-chain/