Когда обрушится Биткоин или почему BitGold атакуют (и будут атаковать)

30 января 2020
Jax.Network

Когда обрушится биткоин или почему BitGold атакуют (и будут атаковать)

 

Авторы:
Юрий Шишацкий, CSO
Тарас Емельяненко, СТО
Jax.Network

От автора: Привет, я технический руководитель проекта Jax.Network — масштабируемый блокчейн. Здесь я буду описывать логические умовыводы, которые позволили построить наш блокчейн и решить трилемму масштабируемости. В этой статье основа того, что заставило меня задуматься о том, что можно создать нужный продукт. Я расскажу о том, что такое бюджет и коэффициент безопасности блокчейна. Это то, что защищает общий “мешок с деньгами” от несанкционированного хищения.


Без долгих вступлений: почему атакуют? Да потому что это выгодно. А вот почему это выгодно я попытаюсь проанализировать со своей позиции.

 

На днях произошла очередная успешно проведенная атака двойной траты (англ. Double-spending) в BitGold.

Что представляет собой такая атака 51% с технической точки зрения уже рассказано и не раз. Хотите разобраться детально? Гуглите!

В общих чертах — это когда в сети появляются мощности, которые больше чем мощность самой сети. Такие мощности позволили переписать цепочку (chain) и получить профит. Это событие натолкнуло на мысль, что неплохо было бы написать статью, которая формально опишет модель безопасности и позволит произвести анализ при помощи нескольких простых формул безопасности блокчейн системы.

 

Почему Биткоин не обрушится завтра?

Сразу скажу, что Биткоин в безопасности и можно спать спокойно. Пока. Но не из-за математики и технологии. А больше из-за организационных аспектов, а именно значительной централизации системы. Существует несколько очень крупных игроков на рынке Биткойн-блокчейна, не будем указывать пальцем… Хотя, нет. Укажем пальцем:  туда входят Bitmain и Bitfury. Они являются одновременно и крупнейшими держателями биткойн, производителями майнингового оборудования и управляют крупнейшими майнинговыми пулами. 

 

Это дает им административный ресурс, который не позволит атакующим набрать необходимые мощности для атаки. Они не позволят получить краткосрочный доступ к большому количеству асиков для осуществления атаки. Так как этот краткосрочный доход погубит весь их бизнес ( продажу асиков и майнинг для биткоин блокчейна). А только в саму разработку асиков вложены немалые деньги.

 

BitGold решил идти по пути asic-resistance майнинг алгоритму. Это очень хорошо тем, что обеспечивает легкий вход для участников системы. Но чревато проблемой того, что в любой момент можно арендовать практически любые мощности, вопрос только в финансах на аренду. Например, можно найти довольно дешевые мощности с помощью ботнета.

 

Основные принципы которые лежат в основе безопасности PoW (proof of work) систем всем давно известны — это честное большинство участников сети обладающие максимальными мощностями.

 

Поэтому безопасность блокчейн-сетей на основе PoW напрямую зависит от интенсивности процесса майнинга. Участие в этом процессе компенсируется добычей (выпуском, эмиссией) новых монет и комиссией за обслуживание (в виде transaction fee) которую платят другие участники сети. Зачастую выпуск новых монет составляет 99% от этого платежа, по аналогии с Биткоинами. Без этой эмиссии вознаграждение майнера было бы намного меньше, чем сейчас. И текущая ситуация такова, что даже самые крупные блокчейн-сети оказались бы под угрозой 51% атак.

 

Что такое коэффициент безопасности?

?Бюджет безопасности равен стоимости всех монет эмитированных в сети + комиссии с транзакций в течение одного календарного года. Этот интервал времени взят из расчета типичного срока окупаемости оборудования для майнинга. После этого срока оборудование или обновляется или пользователь закрывает бизнес по добыче.

В идеальном сценарии, бюджет безопасности должен быть не меньше суммы, необходимой для покрытия расходов майнеров: инвестиции в оборудование и электроэнергию в течение этого года. 

 

С другой стороны, это значение показывает величину денег, которую злоумышленнику необходимо инвестировать чтобы провести успешную атаку или даже получить контроль над сетью. На момент написания статьи, в случае с Биткоином бюджет безопасности составляет примерно 460 миллионов долларов в год, учитывая, что вознаграждение за блок составляет 12,5 Биткойнов, а цена одного Биткойна — более 8,5к долларов. 

 

Бюджет безопасности Bitcoin Cash, пятой по величине сети блокчейнов по рыночной капитализации, в данный момент составляет около 13 миллионов долларов. Многие криптовалюты, перечисленные на https://coinmarketcap.com, имеют рыночную капитализацию, которая, как минимум, на порядок меньше, чем один лишь бюджет безопасности Биткойн.

 

Это позволяет ввести понятие коэффициента безопасности. Это такое числовое значение, которое показывает отношение доли бюджета безопасности к рыночной капитализации криптовалюты. Этот коэффициент определяет, какую часть рыночной стоимости злоумышленники должны инвестировать, чтобы получить контроль над сетью. Поэтому, если существует сеть блокчейнов с низким уровнем безопасности, но с высокой капитализацией и объемом ежедневных транзакций, она может быть очень привлекательной для злоумышленников.

 

Существует еще одна формула для вышеупомянутого коэффициента безопасности: (количество выпущенных монет (в течение года), деленное на общее рыночное предложение). Мы просто делим числитель и знаменатель на стоимость одной монеты и получаем предыдущее выражение. 

 

Но это отношение есть ничем иным как монетарной инфляцией. Таким образом мы замечаем глубокую связь между монетарной инфляцией и безопасностью сети: они тождественны.

 

☝️Важно! Почему ограниченная эмиссия — не панацея

Монетарная инфляция не всегда вызывает инфляцию цен. Например, Биткойн и многие альткойны имеют предопределенную монетарную инфляцию. На данный момент большинство из них имеют 4% инфляционный уровень. Однако не все они страдают от ценовой инфляции, иногда мы можем даже наблюдать противоположный эффект — дефляцию. Причиной является расширение рынка держателей криптовалюты, который может показывать динамику гораздо быстрее, чем на 4% в год, что и приводит к дефляции.

 

Большое количество крупнейших PoW криптовалют, с внушительной рыночной капитализацией ограничивают эмиссию монет, постепенно снижая награду, что обеспечивает их конечное предложение. Люди всегда думают, что это нечто положительное и у некоторых монет в будущем не будет гиперинфляции, а вложенные активы никогда не превратятся в пепел. Редко кто осознает, что такая денежно-кредитная политика может привести к огромным проблемам безопасности системы в будущем. Не стоит забывать о том, что всякий раз, когда происходит процедура уменьшения награды, фактор безопасности криптовалюты также уменьшается, что серьезно увеличивает риск возникновения проблем. 

 

Рост цены на монету и комиссий за транзакции может несколько снизить влияние фактора сокращения награды на безопасность. Тем не менее, рост системы не может продолжаться вечно. И в данном случае более важным является то, что биткойн-подобные сети имеют свойства, которые вырождаются со временем. Сеть четырехлетней давности разительно отличается от нынешней. Как следствие, возникает вопрос: если сеть ухудшается, справедливо ли считать, что токены в ней так же ценны, как и четыре года перед этим? Снова мы возвращаемся к вопросу о внутренней ценности криптовалюты. 

 

Некоторые люди утверждают, что внутренней ценности, как таковой, нет — есть только вера и жадность людей. Другие скажут, что ценность какой-либо монеты поддерживается ресурсами, затраченной на ее создание. Авторы этого поста полагают, что монеты, добытые в блокчейн системе с алгоритмом консенсуса PoW поддерживаются мощностями хэширования, которые будут использоваться майнерами для поддержания сети в будущем. Таким образом, не имеет значения сколько электроэнергии и оборудования было использовано в прошлом, эти ресурсы уже были потрачены и не имеют ценности. Гораздо важнее те ресурсы которые будут в дальнейшем затрачиваться на поддержку и обслуживание системы.

 

В случае криптовалюты с ограниченной эмиссией, можно с большой долей вероятности предположить что пока майнерам будут выплачиваться монеты, которые будут эмитироваться — система будет находиться в более менее стабильном состоянии. Но, хоть мы не знаем наверняка сколько будут стоить эти монеты. Тем не менее, мы можем предварительно оценить ситуацию. На текущий момент около 3/4 Биткойнов уже эмитировано. Четверть запаса все еще доступна для добычи и для обеспечения безопасности старых монет. Это означает, что существующие монеты поддерживаются еще некоторым количеством еще не добытых. Однако через четыре года 7/8 Биткойнов уже будут в обращении и каждая монета будет поддерживаться только 1/7 BTC. И чем меньше эмиссия новых коинов, тем больше вероятность того что система может выйти из стабильного состояния. Например, сначала увеличивается комиссия за транзакцию. Большинство пользователей начинают пользоваться платежными каналами, количество транзакций уменьшается и комиссия падает до минимума, что приводит к сокращению бюджета безопасности и росту вероятности атак на систему. А рост вероятности проведения успешной атаки может спровоцировать падение ценности. 

 

Исходя из этого можно предположить что, если не случится ничего непредсказуемого в принципах поддержания существующих монет, то эта динамика с математической точки зрения может сулить весьма мрачное будущее для Биткойна. Теперь мы отчетливо видим, что ценность добытой монеты может со временем уменьшаться.

 

Но все это не относится к одной, самой основной криптовалюте — Биткоин. Почему? Описано выше. )

 

P.S. С PoS тоже не все так радостно, но это тема другой статьи.