6.1 Відкриття цифрової дефіцитності
З Bitcoin було відкрито новий вид товару… цифровий товар, створений комп’ютерами і частково для комп’ютерів. Людство має історію значних винаходів. У підручниках з історії, які писатимуть у майбутньому, Bitcoin буде згадано як один із них.
Проф. д-р Філіп Сандер
6.1.0 Дефіцит у економіці
У сфері економіки добре відомо, що дефіцит є ключовим принципом, який визначає цінність. Товари та послуги, на які існує значний попит, стають ціннішими, якщо їхня пропозиція обмежена настільки, що попит не може бути легко задоволений. Крім того, дефіцит підсилює конкуренцію та є рушієм формування ціни на ринку. На ринку з вільною, чесною та відкритою конкуренцією ціни мають встановлюватися на рівні, де попит і пропозиція збігаються.
Ресурси, на які існує значний попит, вважаються ціннішими, якщо вони обмежені або їх важче отримати. Це може стимулювати ще більший попит на цей ресурс, оскільки учасники ринку змагаються за доступ до нього. Таку динаміку можна спостерігати з природними ресурсами, такими як дорогоцінні метали, нафта або так звані «м'які товари», наприклад, продукти харчування. Дефіцит, таким чином, лежить в основі економічного вибору, розподілу ресурсів і альтернативної вартості. У світі з необмеженими ресурсами все було б однаково доступним і мало б дуже низьку цінність. Натомість дефіцит надає цінність і стимулює торгівлю, інвестиції та інновації, змушуючи суспільства ефективно управляти обмеженими ресурсами.
6.1.1 Проблема цифрового дефіциту
Проблема цифрового дефіциту полягає в легкості, з якою цифрову інформацію можна копіювати та розповсюджувати. Цифрову інформацію за своєю природою складніше захистити, ніж фізичну, оскільки, на відміну від фізичних товарів — деякі з
яких мають природний дефіцит через матеріальні обмеження — цифрові об’єкти, такі як музичні файли, документи чи зображення, можуть бути нескінченно дубльовані практично без витрат.
Традиційно, можливість нескінченного копіювання цифрових даних означала, що ці активи не могли мати такої ж економічної цінності, як фізичні, оскільки їм бракувало будь-якої форми забезпеченого дефіциту. Для цифрових грошей це особливо проблематично і відоме як проблема «подвійного витрачання», коли одну цифрову одиницю (наприклад, токен або валюту) можна скопіювати і витратити кілька разів, що призводить до її знецінення. Якщо подвійне витрачання валюти можливе, це знецінює її, роблячи її невідмінною від підроблених або шахрайських коштів.
Традиційно централізовані фінансові установи, такі як банки, зменшують цей ризик, ведучи реєстр, який підтверджує кожну транзакцію і відповідно списує баланси, забезпечуючи, що після витрати грошей їх не можна повторно використати тим самим власником рахунку. Однак такий підхід вимагає довіри до центрального органу або «оракула», який керує і перевіряє транзакції, що створює залежність і єдиний центр контролю. Наявність централізованого оракула інформації робить цифрові активи вразливими до маніпуляцій і цензури.
Для децентралізованої, мінімізованої щодо довіри системи, такої як Bitcoin, де не існує центрального органу для нагляду за транзакціями, запобігання подвійного витрачання є величезним викликом. Без механізму забезпечення унікальності кожної транзакції Bitcoin був би відкритий для зловживань, що зробило б його непридатним як засіб збереження вартості та надійний засіб обміну. Bitcoin вирішує проблему подвійного витрачання за допомогою децентралізованого реєстру, де транзакції підтверджуються тисячами учасників мережі одночасно. Цей механізм дозволяє Bitcoin підтримувати незмінний запис кожної транзакції, забезпечуючи, що кожна монета може бути витрачена лише один раз.
Це рішення створює цифровий дефіцит без необхідності централізованого контролю. Bitcoin вперше успішно вирішує проблему цифрового дефіциту, прокладаючи шлях до екосистеми цифрових дефіцитних активів із мінімальною довірою — так, як раніше вважалося неможливим.
6.1.2 Забезпечення цифрового дефіциту з Bitcoin
Ми пропонуємо рішення проблеми подвійного витрачання, використовуючи одноранговий розподілений сервер міток часу для створення обчислювального доказу хронологічного порядку транзакцій. Система є безпечною, доки чесні вузли колективно контролюють більше обчислювальної потужності, ніж будь-яка співпрацююча група вузлів-зловмисників.
Сатоші Накамото
Сатоші Накамото створив Bitcoin як інженерне рішення проблем, пов’язаних з фіатними грошима. Однак це рішення вимагало від Сатоші знайти спосіб забезпечити абсолютний цифровий дефіцит. Для цього Сатоші розробив відкритий протокол комунікації, який працює на децентралізованій мережі комп’ютерів або вузлів. Кожен із цих вузлів зберігає локально перевіряючу копію незмінного реєстру, так званого блокчейну або timechain. Протокол Bitcoin визначає правила, а децентралізована мережа незалежно перевіряє транзакції, дотримуючись одних і тих самих правил без необхідності центрального органу.
Дефіцит Bitcoin сприяє його ролі як засобу збереження вартості. Подібно до золота, Bitcoin цінний не лише через обмежену пропозицію, а й через зусилля, необхідні для «видобутку» або створення нових монет. Майнінг Bitcoin (процес, який підтримує реєстр і випускає нові монети) — це дорогий, енергоємний процес, що нагадує фізичний видобуток корисних копалин із землі. Цей цифровий «proof-of-work» забезпечує обмеження виробництва, яке робить Bitcoin схожим на матеріальні товари, надаючи йому властивості довговічності та перевірюваності, яких бракує традиційним цифровим продуктам. Вбудована складність і зменшення темпів випуску нових монет через періодичні «халвінги» створюють економічну структуру, в якій пропозиція Bitcoin з часом стає дедалі дефіцитнішою, підвищуючи його привабливість як довгострокового засобу збереження вартості.
Як забезпечується цифровий дефіцит?
Рішення Bitcoin проблеми подвійного витрачання полягає у використанні децентралізованого та публічно доступного реєстру. Реєстр Bitcoin можна уявити як незмінну базу даних, що фіксує кожну транзакцію у послідовному ланцюжку пакетів із мітками часу, які називаються блоками. Кожен блок суворо хронологічний і містить транзакції, які були перевірені та прийняті учасниками мережі. Кожен блок пов’язаний із попереднім, створюючи постійний запис, розподілений між тисячами вузлів по всьому світу. Зберігаючи та поширюючи цей реєстр у децентралізованій мережі, Bitcoin усуває потребу в центральному органі для підтвердження транзакцій. Коли відбувається транзакція Bitcoin, вузли мережі незалежно перевіряють її, забезпечуючи, що кожна монета витрачається лише один раз. Цей спільний реєстр також робить надзвичайно складним для зловмисників зламати мережу або змінити минулі транзакції, оскільки будь-яка зміна вимагала б схвалення більшості учасників мережі.
Механізм Proof-of-Work (PoW) у Bitcoin ще більше зміцнює захист від подвійного витрачання, вимагаючи від майнерів розв’язати криптографічну задачу, щоб отримати дозвіл на підтвердження нових транзакцій і створення нового блоку. Цей процес, відомий як майнінг, потребує обчислювальної потужності та додає рівень складності й вартості до зміни реєстру. Кожен блок, доданий до реєстру, повинен містити криптографічне посилання на попередній блок, що зміцнює цілісність ланцюга та запобігає підробці.
Роль вузла полягає у зберіганні найактуальнішої копії реєстру, що містить повну історію транзакцій. Вузли тримають майнерів «чесними», оскільки перевіряють, що подвійного витрачання не відбулося і, що важливо, що всі монети були створені відповідно до графіку емісії Bitcoin. Будь-який користувач Bitcoin може запустити вузол і перевірити своє володіння монетами без необхідності довіряти третій стороні. У Bitcoin немає потреби у владі для вирішення суперечок, оскільки будь-яка транзакція, включена до блоку, є об’єктивно дійсною.
Як зловмисник може контролювати мережу Bitcoin?
Якщо зловмисник захоче змінити минулу транзакцію, щоб здійснити атаку подвійного витрачання, йому доведеться переробити Proof-of-Work для цього блоку та всіх наступних блоків, змагаючись із сукупною обчислювальною потужністю всієї мережі. Цей механізм безпеки гарантує, що якщо хтось спробує подвійне витрачання, йому потрібно контролювати понад 50% майнінгової потужності мережі, щоб досягти успіху. Це відоме як атака 51%.
У перші роки існування Bitcoin, коли окремі учасники могли створювати або майнити нові блоки, використовуючи загальнодоступне комп’ютерне обладнання, теоретично було можливо зосередити достатньо обчислювальної потужності для здійснення атаки 51%. Сьогодні сукупна обчислювальна потужність мережі Proof-of-Work перевищує 700 екзахешів на секунду. Це означає, що в сукупності майнінгові комп’ютери виконують понад 700 квінтильйонів хешів (криптографічних обчислень) щосекунди. Ми досягли точки, коли величезна вартість і координація, необхідні для переписування реєстру та здійснення атаки 51%, роблять подвійне витрачання практично неможливим.
Підтвердження та реорганізації
Ще один рівень захисту (який іноді ігнорується) забезпечується процесом підтвердження транзакцій у Bitcoin. Коли транзакція вперше транслюється, вона вважається непідтвердженою і потрапляє до «мемпулу», де чекає включення до блоку та підтвердження майнерами. Після додавання транзакції до блоку вона вважається «підтвердженою». Кожен наступний блок рахується додатковим підтвердженням для цієї транзакції. Хоча транзакція вважається офіційною після одного підтвердження, остаточною вона стає лише після додаткових підтверджень.
Для повної безпеки користувачі Bitcoin часто чекають на кілька підтверджень (зазвичай шість), оскільки кожен додатковий блок у блокчейні ще більше захищає транзакцію, значно зменшуючи ймовірність успішної спроби подвійного витрачання. Цей процес підтвердження встановлює часовий проміжок, протягом якого транзакції остаточно фіксуються.
Чому чекають шість підтверджень?
Користувачі Bitcoin чекають додаткових підтверджень, оскільки можливо, що останній блок транзакцій може бути видалений із ланцюга блоків, якщо він більше не є частиною найдовшого ланцюга. Важливо зазначити, що майнінг — це змагання між дуже великими пулами обчислювальної потужності. Тому можливо, що два конкуруючі майнери знайдуть правильне криптографічне рішення, і окремі блоки будуть додані до ланцюга майже одночасно. Якщо це станеться, ланцюг фактично розділяється. Майнери продовжують намагатися додавати блоки до кожної гілки ланцюга. Однак після видобутку наступного блоку перемагає найдовший ланцюг1 (визначений як ланцюг із найбільшим вкладеним proof-of-work), а блок у коротшому ланцюгу стає «осиротілим» і є недійсним. Усі транзакції з осиротілого блоку повертаються до мемпулу для включення до наступного дійсного блоку. Цей процес називається реорганізацією або просто «реоргом».
Зловмисник, який намагається здійснити подвійне витрачання, повинен отримати контроль над мережею достатньо довго, щоб «реорганізувати» ланцюг. Як ми бачили вище, для повного контролю потрібна величезна обчислювальна потужність, але що, якщо велика майнінгова операція — яка гіпотетично контролює трохи більше третини всієї обчислювальної потужності мережі — спробує здійснити подвійне витрачання монет?
Розглянемо приклад:
Припустимо, наприклад, що загальна потужність майнінгу мережі Bitcoin становить 550 Екзахеш/с. Компанія Rogue Inc, яка контролює 200 Екзахеш/с, здійснює велику покупку нерухомості й має намір оплатити її у Bitcoin. Однак Rogue також планує спробувати провести подвійну витрату тих самих монет. Продавець повідомляє Rogue, що чекатиме шість підтверджень перед тим, як передати право власності. Щоб здійснити атаку подвійної витрати, Rogue має таємно побудувати альтернативну гілку в ланцюжку, майнити довший ланцюг, що містить транзакцію з подвійною витратою. Коли продавець побачить шість підтверджень із його транзакцією та передасть актив, Rogue має опублікувати всі блоки, які вона намайнув у новій гілці, зробивши її найдовшою. Наскільки це можливо?
У будь-який момент ймовірність того, що Rogue знайде наступний блок, становить 200/550 = 0,36. Навіть якщо Rogue — найбільший майнінговий пул, ймовірність того, що чесні майнери знайдуть наступний блок, дорівнює 1 - 0,36 = 0,64. Блоки мають майнитися значно швидше на чесному ланцюгу. Але припустимо, Rogue пощастило, вона знаходить блок і тримає його в секреті. Потім вона намагається намайнити ще один блок у цій секретній гілці. Однак чесний ланцюг знаходить блок і виходить вперед, намайнувши ще один, перш ніж Rogue знаходить свій другий блок.
Rogue тоді здається. Чому?
| Блоки для наздоганяння | 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 |
Джерело: На основі таблиці з Grokking Bitcoin, автор Kalle Rosenbaum
Rogue розуміє, що не має достатньо хешрейту для здійснення подвійної витрати, навіть контролюючи 36% хешрейту Bitcoin. Щоб досягти успіху, їй потрібно намайнити ще чотири блоки, щоб випередити чесний ланцюг. Незважаючи на величезну обчислювальну потужність і контроль над 36% мережі, шанси Rogue на успіх становлять лише 0,100113.
Включається теорія ігор
Шанси Rogue на успіх дуже малі, але стає ще гірше. Щоразу, коли вона продовжує спробу, Rogue споживає величезну кількість електроенергії. Все це буде марно. Більше того, за кожен блок, який вона не майнить чесно, Rogue втрачає винагороду за блок, яка наразі становить 3,125 монети за блок, що зараз оцінюється більш ніж у 300 000 €.
Ключова причина невдачі Rogue полягає в тому, що продавець нерухомості вимагав шість підтверджень. Чим більше потрібно підтверджень, тим складніше нечесним майнерам побудувати альтернативні ланцюги блоків. Дійсно, для дуже великої транзакції продавець може вимагати ще більше підтверджень. Наприклад, десять підтверджень (що має зайняти близько 100 хвилин) знизить шанси Rogue на успіх до лише 0,003.
Таким чином, теорія ігор у майнінгу забезпечує, що всі мають стимул діяти чесно, не витрачати обчислювальні ресурси даремно та не втрачати винагороди за блоки. Більше того, в інтересах усіх майнерів, щоб мережа Bitcoin була безпечною та надійною. Це гарантує захист їхніх величезних інвестицій в обчислювальну потужність. Якщо мережу буде успішно атаковано, ринкова вартість монет різко впаде, оскільки довіра до мережі буде підірвана.
6.1.3 Чи є централізація майнінгу загрозою?
Як видно з таблиці вище, централізація майнінгу може становити потенційну загрозу захисту Bitcoin від подвійної витрати, оскільки підвищує ймовірність атаки 51% — сценарію, коли один майнер або група майнерів контролює понад половину обчислювальної потужності мережі. Якщо це станеться, контролюючий суб'єкт теоретично може змінити нещодавні транзакції або спробувати подвійну витрату, переписавши реєстр, що дозволить витратити ті самі монети більше одного разу.
Така ситуація підриває цілісність мережі Bitcoin, надаючи непропорційну владу щодо підтвердження транзакцій кільком учасникам. Однак, хоча це теоретично можливо, здійснення атаки 51% все одно буде надзвичайно складним і дорогим, вимагаючи величезних обчислювальних ресурсів, електроенергії та координації, що, ймовірно, перевищить потенційні вигоди від спроби подвійної витрати.
Існують запобіжники, які допомагають обмежити ризики централізації майнінгу. Наприклад, майнінгові пули дозволяють дрібним майнерам об'єднувати ресурси та ділити винагороди за блоки, зменшуючи домінування будь-якого одного суб'єкта. Хоча це корисний спосіб для малих майнерів брати участь у мережі, існує ризик, що суб'єкт, який контролює пул, може поводитися недобросовісно та спробувати атакувати мережу. Однак прозорість реєстру Bitcoin також означає, що будь-яка концентрація майнінгової потужності є видимою, що дозволяє спільноті вчасно реагувати на потенційні ризики та вживати контрзаходів. Майнери добре усвідомлюють, що будь-яка атака на мережу Bitcoin серйозно загрожує її цінності, тому дрібним майнерам дуже просто перейти до нового пулу, щоб уникнути використання їхньої потужності у зловмисних цілях. Хоча ризик не дорівнює нулю, відкритий і розподілений характер екосистеми Bitcoin у поєднанні з високою вартістю атаки робить централізацію майнінгу радше теоретичною загрозою, ніж реальною, оскільки підтримувати такий контроль протягом тривалого часу було б фінансово невигідно для будь-якого нападника.
6.1.4 Ширший вплив цифрового дефіциту
Біткоїн змінив наше уявлення про дефіцит у цифровому світі. Оскільки цифрові товари — такі як програмне забезпечення, музичні файли, електронні книги та онлайн-контент — мають характеристики, які відрізняють їх від фізичних товарів, їх можна відтворювати майже без витрат і миттєво поширювати. На відміну від фізичних предметів, які обмежені матеріальними чинниками, такими як витрати на виробництво та обмеження на зберігання, цифрові товари існують як дані, які можна нескінченно дублювати без втрати якості. Це означає, що фізичні товари за своєю природою є дефіцитними через ці матеріальні обмеження, а цифрові товари традиційно були надлишковими, не маючи вбудованих механізмів для обмеження пропозиції.
Важливо, що цифрові товари є невзаємовиключними. Це означає, що споживання цифрового товару однією людиною не зменшує його доступності для інших. Наприклад, коли пісню завантажують, її можна копіювати та поширювати необмежену кількість разів без втрати корисності. Історично така надлишковість створює проблему для формування цінності, оскільки традиційна економічна модель попиту і пропозиції спотворюється, коли пропозиція, принаймні теоретично, є необмеженою. У відповідь на це були створені системи керування цифровими правами (DRM) та інші штучні обмеження, щоб обмежити доступ. Однак ці механізми можна обійти, і вони передають довіру централізованим органам. Інновація Біткоїна полягає в тому, як він вирішує цю проблему на рівні протоколу, ставши першим цифровим активом, який вбудовує дефіцит через децентралізовану технологію без опори на традиційні обмеження.
Біткоїн відіграє трансформаційну роль у встановленні цифрового дефіциту, впроваджуючи протокол, який забезпечує обмежену пропозицію. Ліміт у 21 мільйон монет закладено в протокол і не може бути змінений без консенсусу мережі, тобто всіх тисяч учасників по всьому світу, які запускають вузли Біткоїна. Таким чином, Біткоїн створив актив, що імітує обмеженість фізичних товарів, таких як золото, але існує повністю у цифровому світі. Обмеження пропозиції є фундаментальним для цінності Біткоїна і підтримується поєднанням криптографії, механізмів консенсусу та прозорого відкритого коду. Це гарантує, що всі учасники мережі дотримуються однакових правил, а також мають ключовий економічний стимул забезпечити, щоб пропозиція монет була абсолютно і доказово обмеженою.
Розв'язавши проблему подвійних витрат, Біткоїн запобігає інфляції або дублюванню активу — проблемі, яка переслідувала попередні експерименти з цифровими грошима. У Біткоїні жоден окремий орган не контролює пропозицію, що робить його несприйнятливим до централізованих маніпуляцій, подібних до тих, що спостерігаються у фіатній грошовій системі, наприклад, довільного друку грошей чи знецінення валюти. Ця інновація дозволяє Біткоїну слугувати засобом збереження вартості та захистом від інфляції, надаючи йому унікальне положення, подібне до «цифрового золота» — дефіцитного цифрового ресурсу з перевірюваною цінністю.
6.1.5 Висновок
Підсумовуючи, дедалі більше людей усвідомлюють, що інновація Біткоїна у сфері цифрового дефіциту переосмислила саме поняття грошей. Однак іноді забувають, що Біткоїн також змінив цифровий ландшафт, вирішивши давню проблему створення дефіциту у світі, де цифрові ресурси за своєю природою надлишкові. Біткоїн фактично запровадив нову категорію цифрових активів, які відображають властивості фізичних товарів.
Цей прорив демонструє, що децентралізована система може встановлювати дефіцит, незмінність і цінність незалежно від будь-якої центральної влади. Більше того, це може мати застосування не лише у сфері грошей, адже надихнуло цілу галузь досліджень і розробок навколо цієї технології.
Дивлячись у майбутнє, модель цифрового дефіциту Біткоїна формує майбутнє грошей і збереження вартості. Оскільки питання інфляції та управління фіатною валютою стають дедалі актуальнішими, фіксована пропозиція Біткоїна робить його все більш привабливим як захист від традиційної фінансової нестабільності.
Зрештою, відкриття Біткоїном цифрового дефіциту може стати початком зміни парадигми, коли цифрові активи з визнаним дефіцитом і перевіреною довірою здобувають визнання як цінні складові сучасної економіки, закладаючи основу для майбутнього децентралізованих фінансів і цифрової власності. Це має значний вплив на економічну сферу — Біткоїн став моделлю того, як дефіцит і цінність можуть існувати у цифровій формі.
Окрім цифрового дефіциту, Біткоїн є також першим прикладом абсолютного дефіциту — єдиний ліквідний товар (цифровий чи фізичний) із фіксованою кількістю, яку неможливо збільшити. До винаходу Біткоїна дефіцит завжди був відносним, ніколи абсолютним.
Сайфедін Аммус
Примітки
- Найдовший ланцюг приймається вузлами Біткоїна як найвалідніша версія реєстру і визначається як ланцюг, на створення якого було витрачено найбільше зусиль (або найбільший proof-of-work). Докладніше тут: https://learnmeabitcoin.com/technical/blockchain/longest-chain/