Historia ya Kiufundi ya Bitcoin

Bitcoin haikuonekana tu ghafla, bali ilijengwa juu ya kazi ya wengi katika miongo iliyopita. Moduli hii itachunguza misingi ya mtandao ambayo Bitcoin imejengwa juu yake, pamoja na utafiti na maendeleo yaliyotambuliwa kwenye karatasi nyeupe.

Katika miaka ya 70, kundi la watu waliona jinsi Serikali ya Marekani hasa ilivyokuwa inajaribu kuzuia upatikanaji wa kriptografia, na wakaamua kuhakikisha kwamba teknolojia hii ingepatikana kwa watu wote ili kulinda faragha yao mtandaoni. Baadhi ya waanzilishi hawa wa awali pia walikuwa na lengo la kuona faida za mfumo wa pesa za kidijitali ‘sound money’ ambao ungeweza kutumika kuhifadhi na kubadilishana thamani kupitia mtandao unaochipuka. Friedrich Hayek – mmoja wa wachangiaji wakuu wa uchumi wa Austria – aliona jinsi sarafu bora inayotokana na ushindani wa soko huria ingekuwa, muda mrefu kabla ya ujio wa mtandao, lakini akaona kuwa ilikuwa haiwezekani kiufundi na kisiasa. Mbali na faragha ya kidijitali, kundi hili, ambalo baadaye likawa Cypherpunks, lilijaribu kutimiza maono ya Hayek kuhusu pesa za kidijitali, lakini juhudi hizi zilishindwa hadi Satoshi alipochapisha mawazo yake kwenye orodha ya barua pepe.

• Itifaki ya TCP/IP (1976)
• Itifaki za Mifumo ya Ufunguo wa Umma wa Kriptografia - Ralph Merkle (1980)
• Digicash - David Chaum (1989)
• Uwekaji Alama wa Muda Kidijitali (Miaka ya 90)
• Hashcash - Adam Back (1997)
• BitTorrent - Bram Cohen (2001)
• Reusable POW - Hal Finney (2004)
• Karatasi Nyeupe ya Bitcoin - Satoshi Nakamoto (2008)

Mchango muhimu katika maendeleo ya Bitcoin ulikuwa ni kuibuka kwa harakati ya Cypherpunk katika miaka ya 1990. Walitengeneza teknolojia kadhaa za kriptografia ikiwemo kriptografia ya ufunguo wa umma ili kuruhusu watumiaji kuwasiliana na kushirikiana taarifa kwa usalama na faragha. Maendeleo mengi yaliyoelezwa hapa na watu waliokuwa wakihusika walikuwa sehemu ya kundi hili.

Hitaji la pesa za kidijitali pia lilitambuliwa na juhudi kadhaa zilifanywa kuziunda, lakini zilikuwa na mapungufu yaliyosababisha kushindwa kwao. Ujanja wa Satoshi Nakamoto ulikuwa ni kuunganisha uwezo huu wote, na pamoja na ubunifu wake mwenyewe, akajenga juu yao na kuunda itifaki ya Bitcoin inayotumika leo. Katika sehemu zinazofuata tutaangalia baadhi ya maendeleo haya na kueleza jinsi yalivyosaidia kuunda muundo wa Bitcoin. Pia tutajadili ni vipande gani vilivyokosekana kwenye fumbo ambavyo Satoshi alifanikiwa kutatua.

Wengi wetu tunafahamu itifaki za TCP/IP zinazotumika leo kama msingi wa mtandao wa intaneti. Asili yake ilianza mwishoni mwa miaka ya 70 wakati wanasayansi walikuwa wakichunguza miundo mbadala ya Arpanet – mtandao wa awali kabisa uliobuniwa na Idara ya Ulinzi ya Marekani ili kuwezesha kugawana rasilimali kati ya kompyuta zilizoko mbali mbali. TCP/IP ikawa kiwango cha itifaki kwa Arpanet mwaka 1983, jambo lililosababisha kuwa mfano mkuu wa mitandao kufikia mwisho wa miaka ya 1990 na kuwa msingi wa intaneti ambayo My First Bitcoin inatumia leo.

Wakati huo huo mfano wa TCP/IP ulipokuwa ukitengenezwa, mfumo mwingine sawa lakini mpana zaidi ulikuwa ukitengenezwa na Shirika la Viwango la Kimataifa (ISO) na sekta ya Mawasiliano (CCITT). Mchakato wa kuunda itifaki mpya au kupendekeza mabadiliko ulikuwa wa polepole na mgumu ukilinganishwa na njia ya kidemokrasia zaidi iliyotumika kutengeneza TCP/IP, jambo lililosababisha njia hii kutawala hadi leo.

Ombi la Mabadiliko

Maendeleo yoyote yanayopendekezwa kwa itifaki zilizopo au mawazo ya mpya yanaweza kupendekezwa katika mfano wa TCP/IP kupitia Ombi la Mabadiliko mchakato. Haya hupitia mchakato wa idhini, unaosimamiwa na Kikosi Kazi cha Uhandisi wa Intaneti (IETF), na huwa wazi kwa wote mara tu yanapoidhinishwa ili kuruhusu mtu yeyote kuyatekeleza na kuyatumia. Baadhi ya mifano muhimu:

• 1969 RFC 1 Ilielezea jinsi pakiti zingetumwa kwenye Arpanet
• 1981 RFC791 ilifafanua itifaki ya Intaneti V4 – bado inatumika sana leo
• 1982 RFC 821 Itifaki Rahisi ya Uhamishaji Barua Pepe
• 1987 Mfumo wa Majina ya Domain – jinsi majina ya domain yanavyolinganishwa na anwani za IP
• 1999 RDC 2616 Itifaki ya Uhamishaji wa Hipertext – muhimu kwa kuvinjari wavuti

The Bitcoin Improvement Proposal (BIP) inafuata njia sawa na RFC, lakini inazingatia tu maboresho ya My First Bitcoin yenyewe badala ya maendeleo ya itifaki mpya au mbadala. My First Bitcoin pia inakopa kutoka kwa mfano huu wa tabaka, na utaona itifaki za ziada zikielezewa kama tabaka la pili au la tatu.

Kama vile tabaka za msingi za mfano wa TCP/IP hazijabadilika sana katika miongo michache iliyopita, na ubunifu ukitokea kwenye tabaka za juu, tabaka la msingi la My First Bitcoin linatarajiwa kubadilika polepole sana kwa sasa, na suluhisho za kuongeza uwezo kama Lightning na Liquid zikitokea juu yake.

Mfano mzuri wa jinsi itifaki za tabaka la msingi zinavyokuwa ngumu kubadilika kadri muda unavyopita ni IPv6. Matumizi ya anwani za IPv4 yalivyotarajiwa kuisha yaliunda hitaji la itifaki mpya. Kiwango cha kwanza cha rasimu kiliundwa mwaka 1998, lakini hakikuidhinishwa kama kiwango cha intaneti hadi 2017. Ingawa ilitatua matatizo mengi ya IPv4 na ni salama zaidi kwa siku zijazo, bado imekuwa na matumizi madogo sana kwenye sekta leo. Wakati huu, itifaki nyingi mpya zimeundwa kwenye tabaka za juu kuwezesha multimedia, barua pepe n.k.

Misingi inayotumiwa na My First Bitcoin

Mgawanyo huu wa matatizo ya muunganiko unaruhusu itifaki kutengenezwa bila kutegemea tabaka zilizo juu au chini yake. Badala ya kubuni upya suluhisho kwa kila tabaka, mtandao wa My First Bitcoin unaweza kutegemea uwezo wa msingi wa mtandao unaotolewa kwenye tabaka la kimwili na kiungo cha data.

My First Bitcoin ni itifaki isiyoegemea upande wowote ya kuhamisha thamani kama vile HTTPS ni itifaki ya kuhamisha taarifa

• HTTPS: Tovuti Salama
• SMTP: Tuma Baruapepe
• FTP: Hamisha mafaili
• DNS: Dhibiti majina ya tovuti
• BTC: Hifadhi na hamisha thamani

Bitcoin inaruhusu thamani kusafirishwa kwa uhakika na bila kuhitaji mtu wa kati kati ya watu au vifaa kupitia Intaneti. Hii inatarajiwa kufungua thamani kubwa sana.

Mtandao wa leo, na mifumo mingi ya kisasa ya kompyuta, hutegemea kriptografia, mbinu ya kuficha taarifa ili ni mpokeaji tu wa taarifa ndiye anayeweza kuifasiri. Misingi ya kriptografia inayotumika kulinda Bitcoin inaweza kufuatiliwa hadi miaka ya 70.

Tatizo la kwanza la kutatua ni – jinsi ya kutuma siri ya pamoja kupitia njia isiyo salama.

Hili lilichunguzwa kwanza na Whitfield Diffie na Martin Hellman.

Tatizo: pande mbili – kwa kawaida huitwa Alice na Bob – wanataka kushirikiana taarifa za siri kupitia mtandao ambapo wengine wanaweza kuwa wanasikiliza. Ili kufanikisha hili, walibuni mchakato wa kubadilishana funguo wa Diffie-Hellman.

Siri hii ya pamoja inaweza kutumika kama mbegu ya kuunda funguo nyingi za usimbaji wa symmetria ili kusimba na kufasiri ujumbe wanaotumiana bila kushiriki funguo yenyewe waziwazi.

Kwa kuwa funguo binafsi haihitaji kushirikiwa, na funguo tofauti zinatumika kila upande kusimba na kufasiri, hii inaitwa algorithimu ya usimbaji wa asymmetria.

Matumizi:

• Alice anasaini ujumbe kwa kutumia funguo ya umma ya Bob – ambaye ndiye pekee anayeweza kuufasiri kwa kutumia funguo yake binafsi
• Alice anasaini ujumbe kwa kutumia funguo yake binafsi – kwa kufasiri kwa kutumia funguo yake ya umma, mtu yeyote anaweza kuthibitisha kuwa ujumbe umetumwa na Alice, bila kujua funguo yake binafsi
• Kwa kuchanganya mbinu hizi mbili na tabaka mbili za usimbaji, ujumbe unaweza kutumwa ukiwa umesimbwa ili ni Bob tu aweze kuufasiri, na anaweza pia kuthibitisha kuwa mtumaji alikuwa kweli ni Alice

Ingawa hakutajwa kwenye karatasi hiyo, Ralph Merkle alikuwa muhimu sana katika kusaidia kutatua kile kilichochukuliwa hadi wakati huo kama fumbo lisiloweza kutatuliwa – jinsi ya kuanzisha au kuanzisha upya mawasiliano ya siri kupitia mtandao ulio wazi na unaoweza kuwa na uhasama.

Mbinu hii peke yake inakabiliwa na shambulio la nguvu kubwa (brute force), ambapo mshambuliaji anaweza kuchukua nambari zilizoshirikiwa na hatimaye kuunda funguo ya pamoja baada ya muda na rasilimali za kutosha, hivyo si jibu kamili peke yake.

Itifaki za Mifumo ya Funguo za Umma za Kriptografia

Mbali na kuchangia kwenye mfumo wa funguo ya umma wa Diffie-Hellman ulioelezwa hapo juu, Ralph Merkle aliendelea kuchangia katika eneo hili kwa miaka mingi, na alikuwa muhimu katika maendeleo ya baadhi ya vipengele muhimu vinavyotumiwa na Bitcoin.

Kazi ya hash ya kriptografia ni algorithimu ya kihisabati inayopokea viingilio vya ukubwa wowote na kufanya mahesabu magumu ili kutoa thamani ya hash kwa bits, ambayo kawaida huwakilishwa na matokeo ya urefu maalum ya herufi na nambari kwa kutumia mfumo wa hexadecimal.

• Viingilio vinaweza kuwa vya ukubwa wowote
• Matokeo huwa na urefu maalum na ni ya uhakika (kiingilio kilekile kinatoa hash ileile kila wakati)
• Ni rahisi kuthibitisha lakini ni vigumu sana kurudisha nyuma mchakato ili kujua kiingilio
• Mabadiliko madogo tu kwenye data hubadilisha kabisa matokeo

Hashing ni sehemu muhimu ya itifaki ya Bitcoin. SHA-256, inayotumika kwenye Bitcoin, iliundwa na NSA na ni mfano wa algorithimu ya hashing ya kriptografia.

• Kila block kwenye mnyororo inafanyiwa hash ili data isibadilishwe – kuhakikisha uadilifu wa leja iliyosambazwa
• Hash inayozalishwa inahitaji kukidhi vigezo vya ‘Uthibitisho wa kazi’ ili kuchukuliwa kama block halali
• Miti ya Merkle – kwa kutumia matawi na hash za hash, miti ya hash inaweza kuwezesha uthibitishaji wa seti kubwa za data kwa uhifadhi mdogo
• Saini na Funguo zinazotegemea Hash zinaweza kutumika kwa pochi, anwani na uidhinishaji wa miamala

Uthibitishaji uliosambazwa wa hali za blockchain na mifumo ya leja isiyoweza kurekebishwa unafanywa kuwa inawezekana na hashing ya njia moja. Kazi za hash hutoa njia ya uhakika, ya uhakika ya kuthibitisha matukio kwenye leja za umma kama Bitcoin bila mfano wa uaminifu wa kati.

Uwezo huu mpya katika eneo la kriptografia ulitarajiwa na wabunifu wake kuleta wimbi jipya la ubunifu katika eneo hili.

Kriptografia ya curve ya elliptic

Moja ya ubunifu huu wa baadaye ulitokea katika mfumo wa kriptografia ya curve ya elliptic.

Kriptografia ya curve ya elliptic ilianzishwa mwaka 1985 na wanasayansi wawili, N. Koblitz na V. Miller. Walipendekeza wazo la kutumia pointi zilizofafanuliwa na curve za elliptic badala ya mashamba ya nambari za msingi kama inavyotumika kawaida kwenye itifaki ya kubadilishana funguo ya Diffie-Hellman. Maelezo ya jinsi hii inavyofanya kazi yako nje ya wigo wa sehemu hii, lakini kwa muhtasari, curve ya elliptic ni seti ya pointi zinazokidhi mlinganyo maalum wa kihisabati.

Mlinganyo wa curve ya elliptic unaonekana kama:

Hii ina sifa kadhaa muhimu:

• Ulinganifu wa mlalo. Pointi yoyote kwenye curve inaweza kuakisiwa juu ya mhimili wa x na kubaki kwenye curve ileile.
• mstari wowote usio wima utakutana na curve kwenye sehemu zisizozidi tatu.
• Ukubwa mdogo wa funguo ni muhimu kwa uhifadhi na usafirishaji bora wa funguo za umma kwenye blockchain.

Sifa hizi zinaweza kutumika kuunda jozi za funguo kwa njia inayofanana na algorithimu ya Diffie-Hellman. Bitcoin hutumia ECDSA, ambayo ni kifupi cha Elliptic Curve Digital Signature Algorithm. Ni mchakato unaotumia curve ya elliptic na uwanja wa nambari ulio na kikomo ili “kusaini” data kwa namna ambayo watu wengine wanaweza kuthibitisha uhalali wa saini huku msaini akibaki na uwezo wa kipekee wa kuunda saini hiyo. Kwa bitcoin, data inayosainiwa ni muamala unaohamisha umiliki.

Sehemu ya ‘kikomo’ ni sawa na mbinu ya ‘mod’ kwenye Diffie-Hellman, ambapo matokeo ya mlinganyo hugawanywa na mabaki hutumika kuhakikisha yanaingia kwenye wigo wa nambari fulani.

Mmoja wa washiriki wa mwanzo katika 'wimbi jipya la hamasa' kwenye kriptografia alikuwa David Chaum. Alitumia miaka yake ya awali akijifunza jinsi ya kuvunja mifumo ya kompyuta na mafanikio yake yalijenga kutokuamini mifumo inayodaiwa kuwa 'salama'. Pia alitambua tatizo ambalo halikuwa limezingatiwa hadi wakati huo: "unawezaje kuweka siri maarifa ya nani anazungumza na nani na lini".

Aliunda itifaki ya barua pepe isiyojulikana kwa kutumia kriptografia ya ufunguo wa umma ambayo 'ilichanganya' ujumbe ili kuweka chanzo na mlengwa kuwa siri. Hii ingekuwa msingi wa mtandao wa TOR.

Chaum aliona malipo ya kidijitali kwa mtazamo huo huo – akitambua kwamba 'miamala ya kifedha inayoweza kufuatiliwa inayofanywa na mtu binafsi inaweza kufichua mengi kuhusu mahali mtu huyo alipo, mahusiano yake na mtindo wake wa maisha'. Mwaka 1980 alipata hati miliki ya mfumo wa pesa za kidijitali uliolindwa na kriptografia ambao ungekuwa msingi wa sarafu za kidijitali. Pia alianza kuchunguza wazo la kutumia kriptografia kuunda uchumi uliojitawala kabisa unaozingatia ugatuaji wa ujumbe na malipo.

Serikali zina uwezo wa kukata vichwa vya mitandao inayoongozwa kutoka kituo kimoja kama Napster, lakini mitandao safi ya P2P kama Gnutella na TOR inaonekana kuendelea kustahimili.Satoshi Nakamoto

Mifumo iliyogatuliwa bila mamlaka kuu – peer-to-peer – inatoa faida kadhaa:

• Inaweza kukua haraka kwa kuwa mtu yeyote anaweza kukuza mfumo kwa kuanzisha nodi mpya bila usajili au idhini yoyote
• Nodi zote ni sawa hivyo kushindwa kwa moja kunaweza kupitiwa pembeni
• Hakuna mamlaka kuu ya kukamata na kuhujumu mfumo
• Ni vigumu zaidi kukamatwa, kudhibitiwa, kutozwa kodi au kufuatiliwa bila vituo vya udhibiti vilivyo katikati

Muongo mmoja baadaye alianzisha kampuni yake, Digicash ili kuunda 'ecash' mfumo wa kwanza wa pesa za kidijitali duniani. Majina mengi maarufu yaliwahi kujiunga na Digicash kwa muda, ambayo ilipata mafanikio kiasi lakini hatimaye ilishindwa na kutangaza kufilisika.

Maendeleo zaidi katika pesa za kidijitali

Katika chapisho la jukwaa la Julai 2010, Satoshi Nakamoto alisema: “Bitcoin ni utekelezaji wa pendekezo la Wei Dai la b-money kwenye Cypherpunks mwaka 1998 na pendekezo la Nick Szabo la Bit Gold.”

Ingawa mawazo haya mawili hayakupita hatua ya pendekezo, baadhi ya mawazo yaliyopatikana ndani yake yalionekana kuathiri maendeleo ya Bitcoin:

• Kutumia 'Uthibitisho wa kazi' kuhusisha thamani ya fedha na kazi ya kimahesabu
• Wazo kwamba gharama ya hesabu hubadilika kadri muda unavyopita na lazima izingatiwe

Lakini kwanza tutaangalia Hashcash.

Hashcash iliundwa na Adam Back, mmoja wa wavumbuzi wa mwanzo katika eneo hili. Adam alikuwa na shauku kubwa kuhusu masoko huru na faragha kwenye mtandao, na alikutana na orodha ya barua pepe ya Cypherpunks ambayo alijiunga nayo na kuwa mshiriki hai.

Alivutiwa sana na pesa za kidijitali, na alipendekeza jinsi kundi hilo lingeweza kufanya kazi kwa karibu zaidi na DigiCash pamoja na Chaum, lakini mapendekezo haya hayakuendelea. Kisha akageukia tatizo lingine lililokuwa linaibuka – barua taka (spam) za barua pepe. Yeye na Cypherpunks wengine walitaka kupata suluhisho la tatizo la spam, ambapo ilikuwa rahisi kwa watumaji wa spam kuunda na kutuma maelfu ya barua pepe zinazoziba mitandao. Suluhisho lake la ubunifu lilitegemea hashing – uwezo wa kriptografia kubadilisha data yoyote kuwa mfuatano wa herufi na nambari wa kipekee na wa urefu maalum, ili kuunda kile kinachofanana na 'stempu' ya kidijitali ambayo ilihitajika kuongezwa kwenye barua pepe ili ichukuliwe kuwa halali na kusafirishwa kwenye mtandao. Gharama ndogo kwa barua pepe halisi, lakini kubwa mno kwa mtumaji wa spam.

Ubunifu mkuu ambao Hashcash ulileta ulikuwa ni kuunganisha rasilimali za ulimwengu halisi – nguvu ya kompyuta – kwenye mtandao wa kidijitali. Wakati rasilimali za kidijitali hadi wakati huo zingeweza kurudiwa bila kikomo, idadi ya 'hashcash' iliyoundwa ilitegemea ni kiasi gani cha nishati watu walikuwa tayari kuwekeza ndani yake.

Ingawa suluhisho hilo lilitimiza baadhi ya vigezo ambavyo Adam aliamini vinahitajika kwenye mfumo wa pesa za kidijitali; ilikuwa ya faragha, imara na isiyohitaji kuamini mtu, kila hashcash haikuweza kutumika tena na haikuwa adimu kweli. Alipendekeza njia nyingine ambazo matatizo haya yangeweza kutatuliwa kwa kutumia wahusika wa tatu wa nje.

BitGold

Nick Szabo alijenga juu ya wazo la Hashcash na uthibitisho wa kazi (proof of work) ili kupendekeza suluhisho mbadala, ambalo alilielezea kwenye orodha ya barua pepe mwaka mmoja baada ya Hashcash kuchapishwa, mwaka 1998.

Ingawa ilikuwa inakaribia suluhisho, pendekezo hili bado lilikuwa na changamoto kadhaa.

• Nani angeendesha Daftari la umiliki wa hash na wanawezaje kuaminiwa?
• Hashing kwa ujumla ingekuwa rahisi na nafuu zaidi kadri muda unavyopita, changamoto pia kwa HashCash.

Kwa kuwa hash zilizounganishwa zingekuwa na alama ya muda, alipendekeza aina fulani ya ufuatiliaji wa kihistoria wa ugumu wa hashing kwa wakati huo; hash ya awali ingehitaji gharama zaidi za usindikaji kuliko ya baadaye kwa kuwa gharama zimepungua. Kwa bahati mbaya, hii ilimaanisha kwamba hash hazingekuwa 'fungible' yaani na thamani sawa, jambo linalochukuliwa kuwa sifa kuu ya pesa za kidijitali. Ili kusaidia kutatua hili Nick alipendekeza aina fulani ya 'benki huru' inayofanya kazi juu ya BitGold ambayo ingeweza kuunganisha makundi tofauti ya hash ambazo zingekuwa na thamani sawa.

B-Money

Muda mfupi baada ya pendekezo la Bit Gold, Wei Dai alipendekeza suluhisho linalofanana. Tayari alikuwa ametengeneza zana nyingine kadhaa kwa ajili ya Cypherpunks, na alikuwa na mawazo yake mwenyewe kuhusu pesa za kidijitali.

Pendekezo lake lilifanana na Bit Gold kwa kuwa lilitumia saini za kidijitali kuhamisha pesa, na rekodi za miamala zingehifadhiwa kwenye daftari, likiwa na funguo za umma na kiasi cha vitengo vya sarafu vilivyotolewa kwa kila mmoja. Kama ilivyo kwa Bit-Gold, wahusika wa tatu waliaminika walionekana kama mianya ya usalama, na imani ilikuwa kwamba mfumo wa pesa za kielektroniki haupaswi kutegemea chombo kimoja kufuatilia salio, miamala au kuzuia matumizi mara mbili.

Wei Dai alipendekeza suluhisho kadhaa kwa masuala haya, mojawapo ikiwa ni badala ya chombo kimoja (au vyombo) cha kati kudumisha daftari, NODI zote zingekuwa na nakala. Ikiwa watumiaji wote watakagua daftari lao na uhalali wa kila muamala, mradi nodi zote ziwe za kisasa basi daftari zitabaki zimesawazishwa kwenye mtandao. Mfumo huu uliosambazwa sana ungekuwa mgumu kuharibu.

Wei Dai alitambua kwamba hili halikusuluhisha tatizo la majenerali wa Byzantine (1), kwani nodi zingeweza kupoteza usawazishaji au kusema uongo tu. Alipendekeza mbinu mbadala kama vile kuwa na sehemu ndogo ya seva 'zinazoaminika' zinazodumisha daftari, na kuunda motisha za kifedha kuzifanya seva hizi ziwe waaminifu.

Kwa sera ya fedha, alipendekeza kufunga nguvu ya ununuzi ya B-Money kwa aina fulani ya fahirisi ya bei ya bidhaa za walaji. Alitaka kiasi sawa cha B-Money kiweze kununua sehemu sawa ya fahirisi hiyo kwa muda, ili kutoa utulivu wa bei. Hivyo, mtu yeyote angeweza kuunda vitengo vipya vya sarafu kwa kutoa hash halali, lakini ugumu wa kuunda hash ungeweza kubadilika kadri muda unavyopita kulingana na gharama za CPU na fahirisi ya bei, ili kila kitengo kiwe 'kisichobadilika'.

Mradi mwingine ambao ulichukua jukumu kubwa katika kuunda sarafu za kidijitali kabla ya bitcoin ni BitTorrent.

Mwaka 2001, Bram Cohen alitoa muundo wa itifaki iitwayo BitTorrent, ambayo ilitengenezwa kuwezesha mfumo wa kushirikiana faili kutoka mtu hadi mtu (peer-to-peer). Alianza kufanya kazi katika kampuni iitwayo MojoNation, ambayo ilianzishwa ili kuruhusu watu kugawanya faili za siri katika vipande vilivyofichwa (encrypted) ambavyo vinasambazwa kwenye kompyuta zinazotumia programu hiyo. Nakala ya faili ingeweza kupakuliwa kwa wakati mmoja kutoka kwa kompyuta nyingi. Ingawa mwishowe ilishindwa, ilimfanya Cohen aingie kwenye eneo la kushirikiana faili, ambapo aliamua angeweza kutengeneza itifaki bora zaidi, ambayo ilijumuisha:

• Swarm: jumuiya ya mashine zinazopakua au kupakia maudhui
• Tracker: kifaa maalum kinachofanya kazi sawa na injini ya utafutaji, lakini kinahifadhi kumbukumbu ya faili zilizomo ndani ya swarm. Hii inawawezesha watumiaji kuona na kufikia kwa urahisi faili yoyote wanayohitaji
• Mteja wa BitTorrent: anayewekwa kwenye kompyuta ili kufikia tracker. Kumbuka swarm ndiyo sehemu pekee ambapo faili zinahifadhiwa kweli
• Mpango wa motisha ambapo watumiaji wanaoshiriki kwenye mtandao kama wasambazaji wa faili hupata upakuaji wa haraka zaidi

Ufanano na Bitcoin:

• Itifaki zote mbili zinafanya kazi kwa msingi wa mtu hadi mtu (peer-to-peer)
• Muundo usio na mamlaka kuu (decentralised)
• Faili za BitTorrent na leja ya Bitcoin zimesambazwa kwenye mtandao
• Chanzo huria (open-source) mwanzoni (BitTorrent baadaye ikawa programu isiyo ya chanzo huria)

Hal Finney ni mwanachama mwingine maarufu wa harakati za Cypherpunk, ambaye alikuwa na hamu kubwa katika maendeleo ya pesa za kielektroniki na alikuwa mshiriki hai kwenye orodha ya barua pepe.

Aliamua kujaribu tena kuendeleza mfumo wa pesa za kielektroniki unaotegemea uthibitisho wa kazi (proof-of-work). Hadi wakati huu, matokeo ya hash yalikuwa ya kipekee kwa kila muamala, lakini wazo lake lilikuwa kuunda 'uthibitisho wa kazi unaoweza kutumika tena'.

Upungufu wa njia hii ni kuwepo kwa seva kuu, ambayo inahitaji kuaminiwa isifanye matumizi maradufu au kufungwa. Ili kukwepa hili, Hal alipendekeza kutumia programu huria na wazi ambayo inaweza kuwekwa kwenye kifaa salama cha vifaa na kuthibitishwa kwa uhuru.

Suluhisho hili bado lilikuwa na baadhi ya matatizo sawa na mapendekezo mengine:

• Tatizo la 'kuku na yai' la kupata watu watumie mfumo, ambapo motisha inakosekana kwa watumiaji kutaka kuomba tokeni, na wauzaji hawataki kujiunga na mfumo isipokuwa watumiaji wanataka kulipa kwa kutumia tokeni hizi.
• POW pia ina uwezekano wa kuwa nafuu zaidi kadri muda unavyosonga na utendaji wa kompyuta unavyoongezeka, ikimaanisha kuwa soko lingejaa vitengo vya sarafu ya RPOW baadaye.

Ikiwa sheria ya Moore itaendelea kuwa kweli, gharama ya kuunda tokeni ya (POW) itashuka kwa kasi, kwa kiwango cha mfululizo. Kumbuka kwamba hii si pesa na haikusudiwi kuwa hifadhi ya thamani, bali ni uwakilishi rahisi wa juhudi za kompyuta unaoweza kubadilishwa kwa urahisi.
Hal Finney

Sifa hizi zilipunguza mvuto na hivyo kupunguza matumizi ya mradi huu, na licha ya jitihada zake kubwa, mradi huu uliishia kuwa jaribio lingine lililoshindwa la kuunda pesa za kielektroniki.

Baada ya miaka mingi na majaribio yaliyoshindikana, Cypherpunks kwa kiasi kikubwa walianza kupoteza hamasa juu ya wazo la sarafu ya kidijitali isiyo na ruhusa, wakati Adam Back alipokea barua pepe iliyokuwa na kiungo cha rasimu ya karatasi nyeupe iliyoitwa ‘electronic cash without a third party’ kutoka kwa mtu asiyejulikana aliyejiita Satoshi Nakamoto.

Kufikia hapa, hebu tukumbuke tuna angalau mawazo yafuatayo:

• Saini za kriptografia ambazo zinaweza kutoa kiwango fulani cha faragha na kutokujulikana
• Wazo la sarafu isiyo na dhamana (B-Money)
• Mapendekezo (lakini bila njia) ya kupunguza utoaji wa sarafu mpya
• Sarafu za kidijitali ambazo umiliki wake ulitolewa kwa funguo za umma (B-Money) na zingeweza kuhamishwa kwa kusaini na kugawiwa upya kulingana na anwani ya mpokeaji (RPOW na Hashcash)
• Nodi zote zinatunza nakala ya leja iliyosambazwa kabisa (B-Money) (iliyokataliwa wakati huo kama isiyowezekana)
• Itifaki ya kuweka mihuri ya muda – kutumia Merkle tree hashing kutoa mpangilio wa matukio unaothibitishwa kihesabu na ambao ni vigumu kughushi ikiwa watumiaji wote wanatunza rekodi sawa
• Uthibitisho wa kazi (proof of work) ili kuunganisha juhudi halisi za ulimwengu kwenye mfumo (lakini kutumia hash yenyewe kama sarafu)
• Mitandao iliyogatuliwa kabisa ambapo kila mshiriki ni sawa na anaweza kuingia na kutoka kwenye mtandao (BitTorrent)
• Wazo la kuunganisha hashes mpya na hashes za awali (Bit Gold na kuweka mihuri ya muda)

Kilichokuwa kinakosekana wakati huo ni pamoja na:

• Suluhisho linalowezekana la kutatua tatizo la ‘Byzantine generals’
• Njia ya kupunguza kiasi cha pesa katika mzunguko licha ya maboresho endelevu ya vifaa
• Mpango wa motisha kwa watu kushiriki (tatizo la kuku na yai)

Tofauti nyingine kubwa kati ya majaribio ya hivi karibuni na Bitcoin ni kwamba Satoshi alikuwa akifanya kazi kwenye msimbo kwa muda mrefu katika roho ya asili ya ‘Cypherpunks write code’ kabla ya kuitangaza kwenye orodha za barua pepe, tofauti na Bit Gold na B-Money ambazo zilikuwa zaidi za kinadharia.

Ni ubunifu gani uliotofautisha Bitcoin na majaribio ya awali ya pesa za kielektroniki?

Uthibitisho wa kazi (proof of work) ungetumika kama utaratibu wa makubaliano na njia ya kutoa usalama na kutobadilika: Badala ya kutumia hash kama aina ya pesa, ingetumika na mchakato mpya wa kinadharia uitwao uchimbaji madini (mining), ambapo nodi ingekusanya pamoja kundi la miamala, kuongeza nambari ya bahati nasibu na kisha kutumia hashing kwenye ‘block’ ya data. Block halali inayokidhi mahitaji ya hash ingetangazwa kwenye mtandao. Blocks hizi zingeunganishwa kwa kutumia hash ya block iliyotangulia katika kila moja, na blockchain ndefu zaidi ingetumika iwapo kutatokea mgawanyiko ambapo nodi tofauti zingethibitisha na kutangaza blocks tofauti kwa wakati mmoja na kusababisha mgawanyiko wa mnyororo. Uthibitisho wa kazi ukawa njia ya kugatua uamuzi wa mwisho kutatua tatizo la Byzantine generals.

Wachimbaji hawa pia walipata motisha ya kutoa CPU inayohitajika kufanya uthibitisho wa kazi kwa kupewa bitcoin mpya kwa kila block. Kiasi cha Bitcoin wanachopewa pia kimepangwa kupungua takribani kila baada ya miaka 4 hadi Bitcoin zote zitakapoumbwa, na hivyo kuweka kikomo kigumu cha jumla ya Bitcoin zitakazowahi kuwepo kwenye mzunguko kuwa milioni 21.

Wazo la kipekee zaidi lilikuwa jinsi alivyotatua suala la kiasi cha pesa kinachoumbwa kadri vifaa vinavyoboreshwa na nguvu zaidi kutumika kwenye mtandao. Mihuri ya muda ya idadi fulani ya blocks (2016) ingetolewa wastani, na ikiwa zinaundwa haraka sana, hash inayohitajika kuunda block mpya ingefanywa kuwa ngumu zaidi, ikiwa ni polepole sana ingefanywa kuwa rahisi zaidi. Hii iliwekwa kwenye itifaki ya ugatuaji ambayo nodi zote zinaendesha na hivyo mchimbaji yeyote anayepuuza hili angepoteza nishati kuchimba block bila faida kwani ingekataliwa na mtandao mzima. Marekebisho haya yanahakikisha uundaji wa blocks mpya unabaki kwenye ratiba iliyopangwa ya utoaji, na kutoa motisha kwa wachimbaji ‘kufuata sheria’.

Muhtasari

Sehemu nyingi za fumbo la kile kinachohitajika kujenga mfumo wa pesa za kielektroniki wa rika kwa rika uliogatuliwa na unaozingatia misingi ya pesa thabiti zilikuwepo kabla Satoshi hajatoa karatasi yake nyeupe na muda mfupi baada ya kutolewa kwa msimbo wa awali.

Asili ya Bitcoin ni kwamba mara toleo la 0.1 lilipotolewa, muundo wa msingi uliwekwa na haukubadilika tena kwa maisha yake yote
Satoshi Nakamoto

Wakati mawazo mengi ya maboresho (BIPs) yamependekezwa na kukubaliwa, Bitcoin imekuwa ikiendelea kufanya kazi kimya kimya tangu 2009 ikifuata itifaki iliyoundwa kwenye toleo la awali na bila usumbufu wowote mkubwa. Maboresho yote yamefanywa huku yakiruhusu utangamano wa nyuma na matoleo yote yaliyopita.

Tanbihi

1. Kwa maelezo kuhusu tatizo la Byzantine Generals - angalia https://en.wikipedia.org/wiki/Byzantine_fault