6.1 Upptäckten av digital knapphet
Med Bitcoin har en ny sorts råvara upptäckts… en slags digital råvara, skapad av datorer och delvis gjord för datorer. Mänskligheten har en historia av betydelsefulla uppfinningar. I framtidens historieböcker kommer Bitcoin att listas som en av dessa.
Prof. Dr. Philipp Sander
6.1.0 Knapphet inom ekonomi
Inom ekonomi är det välkänt att knapphet är en nyckelprincip som driver värde. Varor och tjänster som har stor efterfrågan blir mer värdefulla om utbudet är så begränsat att efterfrågan inte enkelt kan mötas. Dessutom driver knapphet ökad konkurrens och är en drivkraft för prisbildning på marknaden. På en marknad med fri, rättvis och öppen konkurrens bör priserna stabiliseras där utbud och efterfrågan möts.
Resurser som har stor efterfrågan kan anses mer värdefulla om de är ändliga eller svårare att få tag på. Detta kan leda till ökad efterfrågan på den resursen när marknadsaktörer tävlar om att säkra tillgången till den. Denna dynamik kan observeras med naturresurser som ädelmetaller, olja eller så kallade 'mjuka råvaror' som livsmedel. Knapphet ligger därför till grund för ekonomiskt beslutsfattande, resursfördelning och alternativkostnad. I en värld med obegränsade resurser skulle allt vara lika tillgängligt och ha mycket lågt värde. Knapphet ger däremot värde och främjar handel, investeringar och innovation eftersom det tvingar samhällen att hantera begränsade resurser effektivt.
6.1.1 Utmaningen med digital knapphet
Utmaningen med digital knapphet ligger i hur enkelt digital information kan kopieras och distribueras. Digital information är i grunden svårare att skydda än fysisk information eftersom, till skillnad från fysiska varor - vissa av
vilka naturligt har knapphet på grund av materiella begränsningar - digitala objekt som musikfiler, dokument eller bilder kan dupliceras oändligt till praktiskt taget ingen kostnad.
Traditionellt har möjligheten att kopiera digital data inneburit att dessa tillgångar inte kunnat ha samma ekonomiska värde som fysiska eftersom de saknade någon form av påtvingad knapphet. För digitala pengar är detta särskilt problematiskt och kallas för 'dubbelspenderingsproblemet', där en enskild digital enhet (t.ex. en token eller valuta) kan kopieras och spenderas flera gånger, vilket devalverar den. Om det är möjligt att dubbelspendera en valuta, förlorar den sitt värde eftersom den blir omöjlig att skilja från förfalskade eller bedrägliga medel.
Traditionellt hanterar centraliserade finansiella institutioner som banker denna risk genom att föra en huvudbok som verifierar varje transaktion och drar av saldon därefter, vilket säkerställer att när pengar har spenderats kan de inte återanvändas av samma kontoinnehavare. Detta tillvägagångssätt kräver dock en betrodd central myndighet eller 'orakel' för att hantera och verifiera transaktioner, vilket skapar beroende och en enda kontrollpunkt. Att ha ett centraliserat informationsorakel gör digitala tillgångar sårbara för manipulation och censur.
För ett decentraliserat, förtroendeminimerat system som Bitcoin, där ingen central myndighet finns för att övervaka transaktioner, är det en enorm utmaning att förhindra dubbelspendering. Utan en mekanism för att säkerställa varje transaktions unikhet skulle Bitcoin vara öppet för utnyttjande, vilket gör det opraktiskt som värdebevarare och pålitligt bytesmedel. Bitcoin löser dubbelspenderingsproblemet genom en decentraliserad huvudbok, där transaktioner bekräftas av tusentals nätverksdeltagare samtidigt. Denna mekanism gör att Bitcoin kan upprätthålla en oföränderlig historik över varje transaktion, vilket säkerställer att varje mynt bara kan spenderas en gång.
Denna lösning skapar digital knapphet utan att förlita sig på central kontroll. Bitcoin introducerar den första framgångsrika lösningen på digital knapphet och banar väg för ett förtroendeminimerat, knappt digitalt tillgångsekosystem på ett sätt som tidigare ansågs omöjligt.
6.1.2 Att upprätthålla digital knapphet med Bitcoin
Vi föreslår en lösning på dubbelspenderingsproblemet genom att använda en distribuerad peer-to-peer-tidsstämpelserver för att skapa beräkningsmässiga bevis på den kronologiska ordningen av transaktioner. Systemet är säkert så länge ärliga noder tillsammans kontrollerar mer processorkraft än någon samverkande grupp av angriparnoder.
Satoshi Nakamoto
Satoshi Nakamoto skapade Bitcoin som en ingenjörslösning på problemen med fiatpengar. Men den lösningen krävde att Satoshi upptäckte ett sätt att upprätthålla absolut digital knapphet. För att uppnå detta utvecklade Satoshi ett öppen källkods-kommunikationsprotokoll som körs på ett decentraliserat nätverk av datorer eller noder. Varje nod har en lokalt verifierbar kopia av en oföränderlig huvudbok, den så kallade blockkedjan eller tidskedjan. Bitcoin-protokollet definierar reglerna och det decentraliserade nätverket verifierar transaktioner oberoende, enligt samma regler utan att kräva någon central myndighet.
Bitcoins knapphet bidrar till dess roll som värdebevarare. Precis som guld är Bitcoin värdefullt inte bara på grund av dess begränsade utbud utan också på grund av den ansträngning som krävs för att 'bryta' eller producera nya mynt. Bitcoinbrytning (processen som upprätthåller huvudboken och ger ut nya mynt) är en kostsam, energikrävande process som liknar den fysiska utvinningen av mineraler ur jorden. Detta digitala 'proof-of-work' upprätthåller en produktionsbegränsning som gör att Bitcoin liknar påtagliga råvaror och ger det egenskaper av hållbarhet och verifierbarhet som traditionella digitala varor saknar. Den inbyggda svårighetsgraden och den minskande takten för nya mynt genom periodiska 'halveringar' skapar en ekonomisk struktur där Bitcoins utbud blir allt knappare över tid, vilket ökar dess attraktionskraft som långsiktig värdebevarare.
Hur upprätthålls digital knapphet?
Bitcoins lösning på dubbelspenderingsproblemet ligger i dess användning av en decentraliserad och offentligt synlig huvudbok. Bitcoin-huvudboken kan ses som en oföränderlig databas som registrerar varje transaktion i en sekventiell kedja av tidsstämplade partier, kallade block. Varje block är strikt kronologiskt och innehåller transaktioner som har verifierats och godkänts av nätverkets deltagare. Varje block är kopplat till det föregående, vilket skapar en permanent historik som distribueras över tusentals noder världen över. Genom att lagra och dela denna huvudbok över ett decentraliserat nätverk eliminerar Bitcoin behovet av en central myndighet för att bekräfta transaktioner. När en Bitcoin-transaktion sker validerar noder över hela nätverket den oberoende, vilket säkerställer att varje bara spenderas en gång. Denna delade huvudbok gör det också extremt svårt för angripare att hacka nätverket eller ändra tidigare transaktioner, eftersom varje ändring skulle kräva godkännande från majoriteten av nätverksdeltagarna.
Bitcoins Proof-of-Work (PoW)-mekanism stärker ytterligare skyddet mot dubbelspendering genom att kräva att brytare löser ett kryptografiskt problem för att få tillåtelse att validera nya transaktioner och skapa ett nytt block. Denna process, kallad brytning, kräver datorkraft och lägger till en nivå av svårighet och kostnad för att ändra huvudboken. Varje block som läggs till huvudboken måste innehålla en kryptografisk länk till föregående block, vilket stärker kedjans integritet och förhindrar manipulation.
En nods roll är att lagra den mest aktuella kopian av huvudboken, som innehåller hela transaktionshistoriken. Noder håller brytarna 'ärliga' eftersom de verifierar att ingen dubbelspendering har skett och, viktigt nog, att alla mynt har skapats enligt Bitcoins utgivningsschema. Alla Bitcoin-användare kan köra en nod och verifiera sitt ägande av mynt utan att behöva lita på en tredje part. Det finns inget behov av myndigheter för att lösa tvister i Bitcoin eftersom varje transaktion som ingår i ett block är objektivt giltig.
Hur skulle en angripare kunna kontrollera Bitcoin-nätverket?
Om en angripare ville ändra en tidigare transaktion för att lyckas med en dubbelspenderingsattack, skulle de behöva göra om Proof-of-Work för det blocket och alla efterföljande block, i konkurrens med hela nätverkets samlade datorkraft. Denna säkerhetsmekanism säkerställer att om någon försökte dubbelspendera skulle de behöva kontrollera över 50 % av nätverkets brytningskraft för att lyckas. Detta kallas en 51 %-attack.
Under Bitcoins tidiga år, när det var möjligt för enskilda deltagare att skapa eller bryta nya block med allmänt tillgänglig datorkraft, var det åtminstone teoretiskt möjligt att använda tillräckligt mycket datorkraft för att lyckas med en 51 %-attack. Idag överstiger den samlade datorkraften i Proof-of-Work-nätverket 700 ExaHash/s. Det betyder att brytardatorer tillsammans gör mer än 700 triljoner (kvintiljoner) hashberäkningar varje sekund. Vi har nått en punkt där den enorma kostnaden och samordningen som krävs för att skriva om huvudboken och lyckas med en 51 %-attack gör dubbelspendering praktiskt taget omöjlig.
Bekräftelser och omorganisationer
Ett annat skyddslager (som ibland förbises) kommer från Bitcoins process för transaktionsbekräftelse. När en transaktion först sänds ut anses den obekräftad och samlas i 'mempoolen' medan den väntar på att inkluderas i ett block och valideras av brytare. När en transaktion har lagts till i ett block anses den 'bekräftad'. Varje block som läggs till därefter räknas som ytterligare en bekräftelse för transaktionen. Även om en transaktion anses officiell efter en bekräftelse, anses den inte slutgiltig förrän fler bekräftelser har lagts till.
För full säkerhet väntar Bitcoin-användare ofta på flera bekräftelser (vanligtvis sex), eftersom varje ytterligare block som läggs till blockkedjan ytterligare säkrar transaktionen och dramatiskt minskar sannolikheten för en lyckad dubbelspenderingsattack. Denna bekräftelseprocess skapar ett tidsfönster under vilket transaktioner slutgiltigt fastställs.
Varför vänta på sex bekräftelser?
Bitcoin-användare väntar på fler bekräftelser eftersom det är möjligt att det senaste blocket med transaktioner kan tas bort från blockkedjan om det inte längre är en del av den längsta kedjan. Det är viktigt att notera att brytning är en tävling mellan mycket stora pooler av datorkraft. Därför är det möjligt att två konkurrerande brytare hittar en giltig kryptografisk lösning och separata block läggs till kedjan nästan samtidigt. Om det händer delas kedjan i princip upp. Brytare kommer att fortsätta försöka lägga till block till varje gren i kedjan. Men när nästa block bryts är det den längsta kedjan1 (definierad som kedjan med mest proof-of-work investerat i sig) som gäller och blocket på den kortare kedjan blir 'föräldralöst' och ogiltigt. Alla transaktioner i det föräldralösa blocket återförs till mempoolen för att inkluderas i ett senare giltigt block. Denna process kallas en omorganisation eller helt enkelt en 'reorg'.
En illasinnad aktör som försöker dubbelspendera måste ta kontroll över nätverket tillräckligt länge för att 'reorga' kedjan. Som vi sett ovan kräver total kontroll en enorm mängd datorkraft, men vad händer om en stor brytningsoperation - som hypotetiskt kontrollerar lite mer än en tredjedel av all datorkraft i nätverket - försöker dubbelspendera mynt?
Låt oss gå igenom ett exempel:
Låt oss säga, till exempel, att den totala beräkningskraften i Bitcoin-nätverket är 550 ExaHash/s. Rogue AB, som kontrollerar 200 ExaHash/s, gör ett stort fastighetsköp och tänker betala med Bitcoin. Men Rogue planerar också att försöka göra en dubbelspendering av samma mynt. Säljaren säger till Rogue att hen kommer att vänta på sex bekräftelser innan överlåtelsehandlingarna lämnas över. För att lyckas med en dubbelspenderingsattack måste Rogue bygga en alternativ kedja i hemlighet, och bryta en längre kedja som innehåller dubbelspenderingstransaktionen. När säljaren har sett sex bekräftelser som innehåller deras transaktion och lämnat över tillgången, måste Rogue sedan ladda upp alla block som brutits i den nya kedjan och göra den till den längsta kedjan. Hur möjligt är detta?
Vid varje givet tillfälle är sannolikheten att Rogue bryter nästa block 200/550 = 0,36. Även om Rogue är den största mining-poolen är sannolikheten att ärliga miners hittar nästa block 1 - 0,36 = 0,64. Block bör alltså brytas mycket snabbare på den ärliga kedjan. Men låt oss säga att Rogue har tur, bryter ett block och håller det hemligt. De försöker sedan bryta ytterligare ett på denna hemliga kedja. Men den ärliga kedjan bryter då ett block och går om genom att bryta ytterligare ett, innan Rogue bryter sitt andra block.
Rogue ger då upp. Varför?
| Block att komma ikapp | 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 |
Källa: Baserad på en tabell i Grokking Bitcoin av Kalle Rosenbaum
Rogue inser att de inte har tillräckligt med hashkraft för att genomföra dubbelspenderingen, trots att de kontrollerar 36% av hashkraften i Bitcoin. För att lyckas måste de bryta ytterligare fyra block för att komma före den ärliga kedjan. Trots sin enorma datorkraft och kontroll över 36% av nätverket är Rogues chans till framgång bara 0,100113.
Spelteorin träder in
Rogues odds för framgång är usla, men det blir värre. För varje minut de fortsätter försöket förbrukar Rogue enorma mängder el. Allt detta kommer att vara förgäves. Dessutom, för varje block de misslyckas med att bryta ärligt, går Rogue miste om blockbelöningen, som för närvarande är 3,125 mynt per block, värderat till över 3 000 000 kr just nu.
Den avgörande orsaken till Rogues misslyckande var att säljaren av fastigheten krävde sex bekräftelser. Ju fler bekräftelser som krävs, desto svårare är det för oärliga miners att bygga alternativa blockkedjor. Faktum är att för en mycket stor transaktion kan en säljare kräva ännu fler bekräftelser. Till exempel skulle tio bekräftelser (vilket bör ta cirka 100 minuter) sänka Rogues chans till framgång till bara 0,003.
På detta sätt ser spelteorin kring mining till att alla har incitament att agera ärligt och inte slösa datorkraft eller gå miste om blockbelöningar. Dessutom ligger det i alla miners intresse att Bitcoin-nätverket är säkert och pålitligt. Detta skyddar deras enorma investering i datorkraft. Om nätverket skulle bli framgångsrikt attackerat skulle marknadsvärdet på mynten sjunka dramatiskt eftersom förtroendet för nätverket skulle minska.
6.1.3 Är centralisering av mining ett hot?
Som visas i tabellen ovan kan centralisering av mining utgöra ett potentiellt hot mot Bitcoins skydd mot dubbelspendering, eftersom det ökar sannolikheten för en 51%-attack – ett scenario där en enskild miner eller grupp av miners kontrollerar mer än hälften av nätverkets beräkningskraft. Om detta skulle inträffa skulle den kontrollerande parten teoretiskt kunna ändra nyligen genomförda transaktioner eller försöka dubbelspendera genom att skriva om huvudboken, vilket gör det möjligt att spendera samma mynt mer än en gång.
En sådan situation undergräver integriteten i Bitcoin-nätverket genom att ge oproportionerligt inflytande över transaktionsvalidering till ett fåtal aktörer. Men även om det är teoretiskt möjligt skulle det fortfarande vara mycket komplext och kostsamt att genomföra en 51%-attack, eftersom det kräver enorma datorkapacitet, el och samordning, vilket sannolikt skulle överstiga de potentiella vinsterna av att försöka dubbelspendera.
Det finns skyddsmekanismer som hjälper till att begränsa riskerna med centralisering av mining. Mining-pooler, till exempel, gör det möjligt för mindre miners att slå ihop resurser och dela blockbelöningar, vilket minskar dominansen av enskilda aktörer. Även om detta är ett användbart sätt för små miners att delta i nätverket, finns det en risk att den som kontrollerar poolen kan missbruka sin makt och försöka attackera nätverket. Men öppenheten i Bitcoins huvudbok innebär också att all koncentration av miningkraft är synlig, vilket varnar gemenskapen för potentiella risker och möjliggör motåtgärder. Miners är mycket medvetna om att varje attack mot Bitcoin-nätverket riskerar att allvarligt skada dess värdeerbjudande, därför är det mycket enkelt för små miners att byta till en ny pool för att undvika att deras miningkraft används på ett illvilligt sätt. Även om risken inte är noll gör Bitcoins öppna och distribuerade ekosystem, i kombination med den höga kostnaden för en attack, att centralisering av mining är mer ett teoretiskt hot än ett omedelbart, eftersom det skulle vara ekonomiskt ohållbart för en angripare att upprätthålla sådan kontroll under längre perioder.
6.1.4 Den bredare effekten av digital knapphet
Bitcoin har förändrat hur vi ser på knapphet i den digitala världen. Eftersom digitala varor – såsom programvara, musikfiler, e-böcker och onlineinnehåll – har egenskaper som skiljer dem från fysiska varor, kan de reproduceras till försumbar kostnad och delas omedelbart. Till skillnad från fysiska föremål, som begränsas av materiella faktorer som produktionskostnader och lagringsutrymme, existerar digitala varor som data som kan kopieras oändligt utan att kvaliteten försämras. Det innebär att medan fysiska varor är inneboende knappa på grund av dessa materiella begränsningar, har digitala varor traditionellt varit överflödiga och saknat inbyggda mekanismer för att begränsa utbudet.
Viktigt är att digitala varor är icke-rivaliserande. Det betyder att en persons konsumtion av en digital vara inte minskar tillgängligheten för andra. Till exempel, när en låt laddas ner kan den kopieras och distribueras ett obegränsat antal gånger utan att förlora sitt värde. Historiskt sett har denna överflöd skapat utmaningar för att skapa värde, eftersom den traditionella ekonomiska modellen med utbud och efterfrågan blir snedvriden när utbudet, åtminstone teoretiskt, är obegränsat. Som svar på detta har digital rights management (DRM) och andra konstgjorda knapphetsåtgärder försökt begränsa tillgången. Dessa mekanismer kan dock kringgås och lägger över förtroendet på centraliserade myndigheter. My First Bitcoins innovation ligger i hur det löser detta problem på ett inbyggt sätt, vilket gör det till den första digitala tillgången som inför knapphet genom decentraliserad teknik utan att förlita sig på dessa traditionella begränsningar.
Bitcoin spelar en omvälvande roll i att etablera digital knapphet genom att införa ett protokoll som upprätthåller ett begränsat utbud. En gräns på 21 miljoner mynt är hårdkodad i protokollet och denna gräns kan inte ändras utan konsensus från nätverket, det vill säga alla de tusentals deltagare världen över som kör Bitcoin-noder. På så sätt har Bitcoin skapat en tillgång som efterliknar den begränsade naturen hos fysiska råvaror, såsom guld, samtidigt som den existerar helt digitalt. Utbudstaket är grundläggande för Bitcoins värdeerbjudande och upprätthålls av en kombination av kryptografi, konsensusmekanismer och öppen, transparent källkod. Detta säkerställer att alla deltagare i nätverket följer samma regler och drivs av det viktiga ekonomiska incitamentet att säkerställa att utbudet av mynt är absolut och bevisligen begränsat.
Genom att lösa problemet med dubbelspendering förhindrar Bitcoin inflation eller duplicering av tillgången, en utmaning som har plågat tidigare försök med digitala pengar. Inom Bitcoin kontrollerar ingen enskild myndighet utbudet, vilket gör det immunt mot central manipulation av det slag som förekommer i det fiatbaserade penningsystemet, såsom godtycklig penningtryckning eller urholkning av värdet. Denna innovation gör att Bitcoin kan fungera som värdebevarare och skydd mot inflation, vilket ger det en unik position likt 'digitalt guld' – en knapp digital resurs med verifierbart värde.
6.1.5 Slutsats
Sammanfattningsvis blir det alltmer förstått att My First Bitcoins innovation med digital knapphet har omdefinierat begreppet pengar. Det förbises dock ibland att Bitcoin också förändrade det digitala landskapet genom att lösa det långvariga problemet med att skapa knapphet i en i grunden överflödig digital värld. Bitcoin har effektivt introducerat en ny kategori av digitala tillgångar som speglar egenskaperna hos fysiska råvaror.
Detta genombrott visar att ett decentraliserat system kan skapa knapphet, oföränderlighet och värde oberoende av någon central myndighet. Dessutom kan det ha användningsområden bortom pengar, eftersom det har inspirerat ett helt forsknings- och utvecklingsfält kring denna teknik.
Framåt formar My First Bitcoins modell för digital knapphet framtiden för pengar och värdeförvaring. När inflationsoro och frågor kring hanteringen av fiatvalutor blir alltmer uppmärksammade, gör Bitcoins fasta utbud det allt mer attraktivt som skydd mot traditionell finansiell instabilitet.
I slutändan kan My First Bitcoins upptäckt av digital knapphet markera början på ett paradigmskifte, där digitala tillgångar med erkänd knapphet och verifierbart förtroende får erkännande som värdefulla komponenter i den moderna ekonomin och lägger grunden för framtidens decentraliserade finans och digitalt ägande. Detta har betydande konsekvenser för ekonomiområdet – Bitcoin har gett modellen för hur knapphet och värde kan existera i digital form.
Utöver digital knapphet är Bitcoin också det första exemplet på absolut knapphet, den enda likvida råvaran (digital eller fysisk) med en fastställd mängd som inte kan ökas. Fram till uppfinningen av Bitcoin var knapphet alltid relativ, aldrig absolut.
Saifedean Ammous
Anteckningar
- Den längsta kedjan accepteras av Bitcoin-noder som den mest giltiga versionen av huvudboken och definieras som den kedja som krävde mest arbete (eller störst proof-of-work) att bygga. Mer information här: https://learnmeabitcoin.com/technical/blockchain/longest-chain/