Биткоин, с технической точки зрения. Разное...

.


____В данной теме будет накапливаться материал по криптовалюте Биткоин BTC, самой первой криптовалюте. Основной упор будет сделан на техническую сторону, с точки зрения программиста, электронщика или просто технически грамотного человека, желающего изучить технологию, которой уже больше 10 лет, на данный момент. Информация вся будет браться из различных источников, возможно некоторая будет дублироваться, но это и хорошо, всегда можно сравнить, проанализировать и сделать свой вывод или уточнить какие-то не понятные материалы по одному из источников. В начале будут даны общие понятия и определения. Если у вас есть что добавить, поправить, или исправить вкрадшиеся ошибки, это всегда приветствуется...


Различная документация, ссылки и др. полезные сущности:

1. 001__bitcoin.pdf Скачать

2. http://bitcoin.org/bitcoin.pdf

3. ...







____Этот быстрый глоссарий содержит многие из терминов, используемых в связи с Bitcoin.

address

• Адрес Bitcoin выглядит так: 1DSrfJdB2AnWaFNgSbv3MZC2m74996JafV. Он состоит из строки букв и цифр, начинающаяся с "1" (число один). Так же, как вы просите кого-то отправить письмо на ваш адрес электронной почты, вы можете попросить других отправить биткоины на ваш Bitcoin адрес.
  

bip

• Предложения по улучшению Bitcoin. Набор предложений по улучшению Биткоин, поданых членами сообщества. Например, BIP0021 представляет собой предложение по улучшению URI-схемы Биткоин.
  

bitcoin

• Название денежной единицы (монеты), сети и программного обеспечения.
  

block

• Группировка транзакций, отмеченная временной меткой, и маркером предыдущего блока. Заголовок блока хешируется для получения доказательства работы, тем самым валидируя транзакции. Валидные блоки добавляются к основному блокчейну на основе сетевого консенсуса.
  

blockchain

• Список проверенных блоков, каждый из которых указывает на своего предшественника вплоть до блока генезиса.
  

confirmations

• После того, как транзакция включается в блок, она получает одно подтверждение. Как только находится другой блок по цепочке, транзакция получает уже два подтверждения, и так далее. Шесть или больше подтверждений считаются достаточным доказательством того, что сделка не может быть отменена.
  

difficulty

• Общее для всей сети свойство, управляющее количеством вычислений, которое требуется произвести для доказательства работы.
  

difficulty target

• Сложность, при которой все вычисления в сети будут находить блоки примерно каждые 10 минут.
  

difficulty retargeting

• Общесетевой перерасчёт сложности, который происходит каждые 2106 блоков.
  

fees

• Отправитель сделки часто включает комиссионные для оплаты обработки транзакции.
  Большинство сделок требуют минимальную плату в размере 0.5 mBTC (0.0005 BTC).
  

hash

• Цифровой отпечаток некоторого двоичного входа.
  

genesis block

• Первый блок в blockchain, инициализирующий криптовалюту.
  

miner

• Сетевой узел, который находит доказательство работы для новых блоков путём многократного хэширования.
  

network

• Пиринговая сеть, которая распространяет транзакции и блоки каждому Bitcoin-узлу сети.
  

Proof-Of-Work

• Некоторое количество данных, для нахождения которых требуется совершить значительное количество вычислений. В Bitcoin, майнеры должны найти численное решение алгоритма SHA-256, которое бы соответствовало общесетевой целевой сложности.
  

reward

• Количество биткоинов, возникающее с каждым новым блоком в качестве вознаграждения для майнера, который нашёл решение для Proof-Of-Work. В настоящее время (2020 год), составляет 6.25 BTC за блок.
  

secret key (aka private key)

• Секретное число, которое отпирает биткоины, посланные на соответствующий адрес. Секретный ключ выглядит как 5J76sF8L5jTtzE96r66Sf8cka9y44wdpJjMwCxR3tzLh3ibVPxh.
  

transaction

• Проще говоря, передача биткоинов с одного адреса на другой. Более точно, транзакция — это подписанная структура данных, выражающая передаваемое значение. Транзакции передаются по сети Bitcoin, собираются майнерами, и включаются в блоки, составляющие цепочку блоков blockchain.
  

wallet

• Кошелёк. Программное обеспечение, которое содержит все ваши Bitcoin-адреса и приватные ключи. С его помощью можно отправлять, получать и хранить биткоины.
  

.


____Биткоин — это набор концептов и технологий, которые совместно образуют основу для экосистемы цифровых денег. Денежные единицы, называемые биткоинами, используются для сохранения и передачи стоимости между участниками сети. Пользователи Биткоин коммуницируют друг с другом посредством протокола Биткоин через сеть Интернет, однако, протокол может использоваться и внутри какой-либо другой сети. Стек протоколов Биткоин доступен в виде ПО с открытыми исходными текстами и может быть запущен на различных устройствах, включая ноутбуки и смартфоны, что делает технологию легко доступной.
____Пользователи имеют возможность перемещать биткоины по сети так же, как это происходит с обычными валютами: покупать и продавать товары, посылать деньги людям или организациям. Биткоины могут быть куплены, проданы либо обменяны на другие валюты на специализированных биржах. В каком-то смысле, Биткоин является идеальной денежной технологией для интернета, так как он быстр, безопасен и не имеет границ.
____В отличии от традиционных валют, биткоины полностью виртуальны. Не существует физических монет или даже монет в цифровом представлении. Монеты подразумеваются при передаче ценности от отправителя к получателю. Пользователи Биткоин владеют ключами, которые позволяют доказать права владения в транзакциях Биткоин-сети, разрешая потратить средства и переместить их новому владельцу. Эти ключи часто хранятся в цифровых кошельках на компьютерах каждого пользователя. Владение ключами является единственным необходимым требованием для создания транзакций, а следовательно весь контроль над средствами перекладывается на плечи самих пользователей.
____Биткоин — это распределенная одноранговая (P2P) сеть в том смысле, что в ней не существует "центрального" сервера или контрольного узла. Биткоины возникают в процессе "майнинга": конкурентного решения математической задачи, сопутствующего проведению транзакций. Любой участник сети Биткоин (т. е. кто угодно, с запущенным полным стеком протокола) может быть майнером, т. е. использовать вычислительные мощности своего компьютера, или другого цифрового устройства, для подтверждения транзакций. В среднем каждые 10 минут, кто-нибудь подтверждает транзакции за предыдущие 10 минут и вознаграждается за это новосозданными биткоинами. По существу, "майнинг" децентрализует эмитирование валюты и клиринговые функции центрального банка, таким образом заменяя его.
____Протокол Bitcoin включает в себя встроенные алгоритмы, которые регулируют функцию майнинга в сети. Сложность вычислительной задачи, решение которой ищут майнеры для того, чтобы успешно записать блок транзакций, регулируется динамически, так что, в среднем, кто-нибудь находит решение каждые 10 минут независимо от того, сколько майнеров (и центральных процессоров) работает над решением задачи в любой момент. Протокол также вдвое уменьшает число биткоинов, возникающий в процессе майнинга каждые четыре года, и ограничивает общее количество биткоинов, которые когда-либо будут созданы числом 21 млн. монет. В результате этого, количество биткоинов в обращении близко напоминает легко предсказываемую кривую, которая достигает 21 миллионов в 2140 году. Так как скорость эмитирования Биткоин уменьшается, в долгосрочной перспективе, Bitcoin является дефляционной валютой. Кроме того, Bitcoin не может быть инфлирован за счёт "печатания" новых денег сверх ожидаемой нормы выдачи.
____За кулисами, Bitcoin — это также название протокола и распределенной сети. Биткоин, как валюта — это всего-лишь первое применение данного изобретения. Bitcoin сродни Интернету, по мнению многих специалистов, только для денег, как сеть распространения ценности и обеспечения прав собственности цифровых активов через сеть распределенных вычислений. Потенциал изобретения Bitcoin намного больше, чем кажется на первый взгляд.
____Биткоин представляет собой кульминацию десятилетий исследований в области криптографии и распределённых систем и включает в себя соединение четырёх ключевых инноваций:

• Децентрализованную peer-to-peer сеть (протокол Биткоин).
  
• Публичную бухгалтерскую книгу транзакций (т.н. блокчейн).
  
• Децентрализованню математически и детерменистически эмиссию денег (т. н. майнинг).
  
• Систему децентрализованной верификации транзакций.
  

Решение распределенной вычислительной задачи.

Изобретение Сатоси Накамото является практическим решением одной ранее нерешённой проблемы распределенных вычислений, известной как "проблема византийских генералов." Вкратце, проблема состоит в попытке договориться о ходе действий путём обмена информацией по ненадежным и даже потенциально скомпрометированным каналам связи. Решение Сатоси Накамото, использует концепцию "доказательства работы" для достижения консенсуса без центрального доверенного центра и представляет собой прорыв в науке о распределённых вычислениях, что имеет широкое применение за пределами криптовалют. Этот принцип может быть использован для достижения консенсуса децентрализованных сетей, для доказательства справедливости выборов, лотерей, реестров активов, цифровому нотариальному заверению и т.д.

____Для того, чтобы присоединиться к сети Биткоин и начать использовать валюту, всё, что пользователь должен сделать, это загрузить приложение или начать использование веб-приложения. Сам по себе Биткоин является стандартом, но существует много реализаций клиентского программного обеспечения для него. Существует эталонная реализация, также известная как клиент Сатоши, который управляется как проект с открытым исходным кодом командой разработчиков и является производным от оригинальной реализации, написанной Сатоси Накамото.
____Три основные формы Bitcoin клиентов:
Полный клиент

• Полный клиент, или "полный узел" — это клиент, который хранит всю историю сделок с Биткоин (каждую сделку по каждому пользователю, когда-либо), управляет кошельком пользователя и может инициировать операции непосредственно над сетью Биткоин. Это похоже на изолированный сервер электронной почты в том смысле, что он охватывает все аспекты протокола, не полагаясь на другие сервера или сторонние сервисы.
  

Лёгкий клиент

• Лёгкий клиент хранит кошелёк пользователя, но полагается на сторонние сервера для доступа к истории транзакций и самой сети. Легкий клиент не хранит полную копию всех сделок и, следовательно, должен доверять сторонним серверам для проверки транзакций. Это похоже на автономный клиент электронной почты, который подключается к почтовому серверу для доступа к почтовому ящику в том смысле, что он опирается на третью сторону для работы с сетью.
  

Веб-клиент

• веб-клиенты доступны через веб-браузер и хранят кошелёк пользователя на сервере, принадлежащем третьей стороне. Это похоже на веб-сервис электронной почты, который полностью полагается на сторонние сервера.
  

Мобильный Биткоин

Мобильные клиенты для смартфонов, например, на основе ОС Android, могут работать либо в качестве полных клиентов, лёгких клиентов или веб-клиентов. Некоторые мобильные клиенты синхронизированы с веб- или десктопным клиентом, обеспечивая мультиплатформенной бумажник, установленный на нескольких устройствах, но с общим источником средств.

____Выбор Биткоин-клиента зависит от того, как много контроля пользователь хочет над своими средствами. Полный клиент предлагает высочайший уровень контроля и независимости для пользователя, но, в свою очередь возлагает бремя резервных копий и обеспечения безопасности на самого пользователя. На другом конце спектра вариантов находится любой веб-клиент, который является наиболее простым в настройке и использовании, но безопасность и контроль над средствами разделены между пользователем и владельцем веб- сервиса. Если сайт веб-кошелька взломан, а такое бывало часто, пользователи могут потерять все свои средства. И наоборот, если пользователи пользуются полным клиентом не создавая достаточных резервных копий, они могут потерять свои средства вследствие компьютерных аварий.

WARNING

Биткоин-кошелёк должен быть защищён паролем, устойчивым к подбору. Используйте сочетание прописных и строчных букв, цифр и символов. Избегайте использования в паролях личной информации, например даты рождения или названий спортивных команд. Избегайте слов, которые встречаются в словарях любого языка. Вы можете, использовать генератор паролей, чтобы создать совершенно случайный пароль, который бы состоял из не менее 12 символов. Помните, Биткоин — это деньги и они могут быть немедленно перенесены в любую другую точку мира. Если кошелёк не защищён, он может быть легко обчищен. Но и не забывайте про то, что любой пароль легко взламывается при помощи ректально-паяльного метода...

TIP

Биткоин-адреса начинаются с цифры 1 или 3. Как и адреса электронной почты, их можно сообщать другим пользователям Биткоин, которые смогут использовать эти Биткоин-адреса для отправки средств непосредственно в ваш кошелек. Но в отличие от адреса электронной почты, вы можете создать сколь угодно новых Биткоин-адресов и все они будут принадлежать вашему кошельку. Кошелек — это просто набор адресов и ключей, которые разблокируют средства. В целях конфиденциальности лучше создавать новый адрес для каждой новой сделки. Ограничений на количество адресов, которые пользователь может создать, практически не существует.

Подтверждения

Сначала адрес покажет транзакцию как "неподтвержденную". Это означает, что сделка была распространена по сети, но до сих пор не оказалась в блокчейне, бухгалтерской книге, содержащей список всех транзакций. Для того, чтобы транзакция там оказалась требуется, чтобы её "подобрал" какой-нибудь майнер и включил в очередной блок. Обычно новый блок возникает примерно каждые 10 минут, оказавшись внутри такого блока, транзакция считается "подтвержденной" и может быть потрачена. Транзакция видна всем мгновенно, но все начинают ей доверять только когда она включена в блок.

____Система биткоин, в отличии от традиционных банковских и платежных система, построена на децентрализации. Вместо центральных доверительных органов, в биткоине доверие достигается путём взаимодействия различных участников биткоин системы.
____Блокчейн эксплорер - это веб приложение, работающее как биткоин поисковик, который позволяет найти адреса, транзакции и блоки, чтоб посмотреть детали, статусы и взаимодействия между ними.

https://www.blockchain.com/explorer

____Blockchain.info — обозреватель биткойн-блоков и сервис криптовалютных кошельков. Сервис также позволяет просматривать блокчейн-информацию, например транзакции и хешрейт сети. Сервис предоставляет по системе «Биткойн» данные о созданных блоках и других параметрах блокчейна, статистику, в том числе в графическом виде.

Дата запуска: 30 августа 2011 г.
Начало работы: 30 августа 2011 года
Текущий статус: Работает и активно развивается
Регистрация: Люксембург
Язык(-и): Английский и другие (русского нет)
Создан: Виталик Бутерин, Питер Смит, IBM, Бен Ривз


Ещё популярные биткоин эксплореры:

• Bitcoin Block Explorer
  
  
• insight
  
  
• blockr Block Reader
  

____Каждый из них содержит функцию поиска по биткоин адресу, хешу транзакции, и номеру блока. Таким образом пользователь может найти соответствующую информацию из биткоин сети и блокчейна.

NOTE

Сеть Биткоин поддерживает переводы дробных количеств, например, от миллибиткоинов (1/1000 часть Биткоин) до 1/100.000.000 доли Биткоин, которая известна как сатоши. Лучше использовать термин "биткоины" для обозначения любого количества криптовалюты: от наименьшей единицы (1 сатоши) до максимального возможного числа монет (21.000.000).

.



____Аналитики финтех-компании BitOoda тщательно изучили майнинговую индустрию и раскрыли некоторые ранее неизвестные факты в исследовании, проведённом по заказу Центра прикладных технологий Fidelity.


____Чтобы получить представление о географии майнинга, технических показателях и экономике, они провели более 60 интервью с майнерами, производителями оборудования и его продавцами, а также использовали данные из более чем 45 открытых источников.

Ключевое:

• индустрии майнинга биткоина доступна мощность в примерно 9,6 ГВт, сейчас она используется на ~67%.
  
  
• около 50% мощностей приходится на Китай, 14% — на США, а 8% доступны майнерам в России.
  
  
• в среднем электроэнергия обходится майнерам по $0,03 за 1 кВт*ч, а затраты на добычу 1 BTC составляют приблизительно $5000.
  
  
• через 12 месяцев хешрейт может достичь 260 EH/s.
  

____В этом разделе исследователи изучили географическое распределение майнинговых мощностей, объём потребляемой электроэнергии и прибыльность майнинга.
____По оценке аналитиков, индустрия майнинга биткоина имеет доступ к 9,6 ГВт электроэнергии. Значение они получили, проанализировав падение хешрейта биткоина после состоявшегося 11 мая халвинга.
____Специалисты BitOoda зафиксировали максимум хешрейта в 136 PH/s (10 мая) и минимум — 81 PH/s (17 мая). Они предположили, что в течение семи дней, с 10 мая до 17 мая, от сети отключились все устройства класса S9, которые стали нерентабельными. 17 мая, согласно их модели, весь хешрейт генерировали устройства класса S17, которые в теории потребили бы 3,9 ГВт. С учетом отключённых устройств класса S9 мощность майнеров составила бы 9,6 ГВт.
____Термины «класс S9», «класс S17» и «класс S19» аналитики использовали для обозначения всех конкурирующих устройств с аналогичными характеристиками. Нумерацию модельных рядов Bitmain они применили из-за исторического доминирования компании на рынке производства майнеров, хотя и сократившегося в последнее время.


____В расчётах эксперты BitOoda применяли коэффициент энергоэффективности (PUE) 1,12. Он значит, что на каждый 1 МВт электроэнергии, направленной напрямую на майнинг биткоина, тратится еще 120 кВт на сопутствующие затраты (освещение, охлаждение, питание серверов, коммутаторов и т.д.).
____Исследователи отметили, что для упрощения они исключили из расчётов ряд факторов:

• в реальности не все устройства класса S9 были отключены после халвинга;
  
  
• обозначенные сроки совпали с периодом миграции майнеров в Китае с севера на юг, где в сезон дождей существенно снижаются тарифы;
  
  
• фактор удачи — возможное совпадение пиков хешрейта с полосами быстрых или медленных блоков, которые влияют на показатель.
  

____При всех допущениях эксперты определили, что индустрия майнинга биткоина имеет доступную для потребления мощность в 9,6 ГВт. По их оценке, майнеры используют около 67% доступной мощности, которая питает 2,8 млн ASIC-устройств.
____Сейчас большинство устройств представляют класс S17, но восстановление хешрейта также обеспечили: часть вернувшихся устройств класса S9 в юрисдикциях с крайне низкими тарифами (например, китайские провинции Сычуань и Юньнань) устройства класса S19, которые начали ограниченно поставляться на рынок.


____Из бесед с майнерами и по данным открытых источников, в BitOoda точно определили географию размещения приблизительно 4 ГВт майнинговых мощностей и 153 ферм. Данные по тарифам майнеры предоставили на условиях анонимности.


____Наиболее полно эксперты установили данные по мощностям в США, Канаде и Исландии. Наименьшее количество точной информации они получили по Китаю.
____В BitOoda признали, что получили приблизительные значения, но отметили, что их достаточно для общего представления о географии распределения используемой майнерами мощности.


____По их оценке, на Китай приходится 50% показателя, на США — 14%, на Россию и Канаду — 8% и 7% соответственно.
____Аналитики определили, что более 50% потребляемой электроэнергии обходится майнерам в $0,03 за кВт*ч и менее. Показатель устойчиво снижался последние годы. По неподтвержденным данным, в 2018 году цена доступной для майнеров электроэнергии приближалась к $0,06 за кВт*ч. С ростом хешрейта и падением прибыли на PH/s майнеры с высокими затратами на электроэнергию либо переместились в регионы с низкими тарифами, либо прекратили деятельность.


____На основе кривой затрат они рассчитали, что в среднем денежные затраты на добычу 1 BTC составляют около $5000. Эта оценка не включает амортизацию и другие затраты на оборудование.
____Кривая также показывает, что небольшая доля биткоинов добывается по себестоимости, превышающей спотовую цену криптовалюты. Возможно, это связано с обязательствами по покупке электроэнергии и потенциальными стимулирующими выплатами за отключение мощностей в периоды пикового спроса, считают аналитики.
____Другая вероятная причина — получение криптовалюты в юрисдикциях с ограниченными или дорогими вариантами покупки.


____Для безубыточной работы устройств класса S9 необходима электроэнергия по цене ниже $0,02 кВт*ч, отметили в BitOoda. Чтобы они оставались жизнеспособными при дальнейшем росте хешрейта, потребуются еще более низкие тарифы.
____Для генерации 1 PH/s асиками класса S19 необходимо чуть более 9 единиц оборудования и 30 кВт. Для сравнения, на обеспечение аналогичного показателя установками класса S9 требуется более 100 кВт, около 70 устройств и соответственно больше затрат на обслуживание, эксплуатацию и других расходов.



____В данном разделе аналитики BitOoda рассмотрели индустрию майнинга в Китае, на которую приходится 50% общей потребляемой мощности и хешрейта, а также влияние сезона «высокой воды» в стране на цену биткоина и скорость вычислений в сети.
____В юго-западных провинциях Сычуань и Юньнань с мая по октябрь ежегодно идут сильные дожди. Это приводит к подъёму воды в плотинах и всплеску производства гидроэлектроэнергии. Предложение намного превышает спрос, и избыточная электроэнергия дешево продаётся майнерам. В выигрыше и коммунальные предприятия, и майнеры, отмечают эксперты.
____Мощности по добыче биткоина мигрируют из ближайших провинций, чтобы воспользоваться низкими тарифами. В засушливые месяцы майнеры платят за электроэнергию в северном Китае примерно $0,025-$0,03 за кВт*ч, с мая по октябрь в Сычуане и Юньнане цена падает ниже $0,01 за кВт*ч.
____Специалисты BitOoda не согласились с общепринятым мнением, что низкие цены на электроэнергию в сезон дождей стимулируют рост хешрейта. На их взгляд, сезон сдвигает вниз кривую затрат, что приводит к снижению продаж биткоинов майнерами.
____Согласно выводам экспертов, есть значительная разница между средним ростом цены в сезон дождей и засушливые месяцы, в то время как рост хешрейта примерно одинаков в течение обоих периодов.


____Сезон дешёвой гидроэлектроэнергии позволяет майнерам накапливать капитал для расширения мощностей, отметили в BitOoda. Динамика накопления капитала отражается в корреляции между ростом цены биткоина и ростом хешрейта через 4-6 месяцев (период, за который срабатывает цепочка поставок).



____В этом разделе эксперты BitOoda рассмотрели, насколько может вырасти хешрейт биткоина, какие факторы поддерживают рост, а также ограничения капитала и финансирования, способные его замедлить.
____По оценке аналитиков, хешрейт сети может превысить 260 EH/s в течение следующих 12-14 месяцев. Они обусловили прогноз следующими факторами:

• рост доступной мощности с 9,6 ГВт до 10,6 ГВт (традиционные ~10%);
  
  
• завершение цикла обновления с полной заменой установок класса S9 майнерами классов S17 и S19.
  

____Производители способны поддерживать темп поставок нового оборудования на уровне свыше 150 тысяч единиц в неделю, считают в BitOoda. Для прогнозируемого прироста устройств в 2,3 млн единиц до середины следующего лета от них требуется около 60 тысяч майнеров в неделю.
____К середине 2022 года хешрейт биткоина может достигнуть 360 EH/s с завершением следующего цикла обновления и окончательным переходом на установки класса S19, резюмировали в BitOoda.
____Они отметили, что следующее радикальное обновление оборудования возможно в этот же срок, исходя из технологических возможностей производителей полупроводников. Поэтому последующие 24 месяца ASIC-майнеры класса S19 будут составлять основную часть поставок.



____Критической проблемой является уменьшение потока биткоинов из расчёта на PH/s или МВт, указали аналитики. Если рост цены не будет соответствовать увеличению хешрейта, рентабельность майнинга упадёт, и вычислительная мощность сети найдёт точку равновесия ниже прогнозируемых показателей.
____Получаемый майнером доход на PH/s зависит от хешрейта и цены. При показателях на середину июля ~125 EH/s и $9220 за BTC дневная выручка оборудования класса S19 составляла около $70 на 1PH/s. Если летом 2021 года хешрейт достигнет 260 EH/s, то для сохранения уровня доходности оборудования биткоин должен стоить ~$19 500.
____На каждые 10 EH/s прироста биткоину необходимо дорожать на $1000 для сохранения уровня рентабельности.


____Аналитики подчеркнули, что ограничивающим фактором для прогнозируемого роста хешрейта является необходимость значительных капитальных вложений. Для достижения через 12 месяцев показателем 260 EH/s общий объём инвестиций должен составить $4,5 млрд, для роста до 360 EH/s к середине лета 2022 года понадобится дополнительно еще около $2 млрд.


____Отставание роста цены биткоина от хешрейта как минимум ограничит внутреннее генерирование средств в отрасли, увеличивая зависимость от внешних источников финансирования. Это может отрицательно сказаться на хешрейте, поскольку крупные майнеры сократят спрос на финансирование из-за неопределенности и уменьшения ожидаемой доходности инвестиций, предсказали эксперты.


.

У блокчейна, как у любого изобретения, имеется своя история - о людях, сделавших наибольший вклад в создание технологической платформы, которая помогла Биткойну и блокчейну стать стандартом технологии цифровых денег (именно цифровых, а не электронных).

Не так давно была популярна версия, что Ник Сабо (Nick Szabo) и есть создатель Биткойна Сатоши Накамото, потому что он внёс огромный вклад своими научными публикациями и разработками, которым он посвятил свою жизнь. Самая значимая из них - попытка создать BitGold в 2000-х годах. Сам Ник Сабо отрицает свою причастность к авторству Биткойна.

Если попытаться разобраться поглубже, то самые важные изобретения человечества часто создавались не единственным изобретателем.

До недавнего времени в криптовалютном сообществе мало кто слышал о таком выдающемся криптографе, как Адам Бэк (Adam Back). Эта статья позволяет непосвящённому в криптографию читателю понять, в чём суть изобретения Адама Бэка - Hashcash, которое появилось ещё в 1997 году, и какую роль его механизм играет в Биткойне на сегодняшний день.


Ведущий редакции подкаста-интервью с Андреасом Антонопулосом характеризует Бэка скромным, не медийным человеком, который внёс большой вклад в улучшение предсказуемости криптографии и создал многие криптографические алгоритмы, без которых существование Биткойна было бы невозможным.

Адам получил свой диплом профессора в области компьютерных технологий и распределённых систем в Эксетерском университете, и первое время занимался программированием криптографических систем. Ему приходилось работать над проектами электронных денег в компании ZeroKnowledge Systems (разработчик протокола для браузера TOR, в частности Адам успел сыграть ключевую роль в разработке системы шифрующих компонентов этого браузера), где ему удалось получить опыт в технологиях приватности, криптографии и в распределённых системах.

Ещё задолго до появления Биткойна, он работал над проектами свободного программного обеспечения (Open Source) исследования в которых стали основополагающими для разработки алгоритма Proof-of-Work. Несмотря на огромный опыт и знания в этой области, сам Адам не мог себе представить, к чему приведут его разработки. С другой стороны, еще много лет назад он понимал, что когда-то на свет появятся такие системы, как NameCoin.

За два месяца до того, как была выпущена первая версия кошелька Биткойна, Сатоши опубликовал свой экспертный доклад (White Paper), его получили все подписчики рассылки по криптографии. Адам Бэк был в их числе. Что касается личного участия, Адам сказал:

«Если бы я, как Хал Финни, запустил майнер на своём компьютере, возможно в моём кошельке сейчас было бы много биткойнов ещё той эры, когда их можно было добывать тысячами. Ирония в том, что у меня нет ни единого биткойна, несмотря на то, что HashCash, на основе которого сейчас работает сеть биткойна - это моё изобретение.»

Как был разработан HashCash.

В связи с принципами работы алгоритма SHA-256, при попытке изменить вводные данные всего лишь на 1 бит, алгоритм запускает череду каскадных механизмов, которые приводят к непредсказуемому выводу. В итоге, при изменении ввода на 1 бит вы не получите вывод отличающийся лишь на 1 бит. Это будет совершенно непредсказуемый вывод.

Для примера, если найти в Яндексе или Google любой калькулятор SHA-256, то вы легко сможете рассчитать хэш для фразы Hello! (с большой заглавной буквы) - эта фраза имеет свой специфический "отпечаток пальцев" SHA-256. Если вы попробуете написать это же слово, убрав или добавив восклицательный знак, или если вы напишете его с маленькой буквы, то вы получите совершенно непредсказуемый хэш, который будет уникальным именно для этой вариации.

Но не важно, сколько времени пройдёт, если вы будете предоставлять в качестве вводных данных одни и те же символы - то и хэш будет выводиться абсолютно тот же.

Именно благодаря этой простой особенности технологии в 1997 году Адам Бэк создал систему анти-спама, которая называется HashCash.

Мотивом послужило то, что уже в то время развелось слишком много спамеров, и он подумал "что, если я воспользуюсь этой функцией, чтобы заставить каждый компьютер выполнить кое-какую работу?".

Цель была в том, чтобы для постинга, например, сообщения на форуме, компьютеру пришлось бы решить определённую задачу, получив на выходе 256 бит, которые были заранее определены.

Ясное дело – "скормить" любые данные алгоритму SHA-256 - задача несложная. Поэтому проверить, была ли действительно выполнена работа по подбору соответствующих выводов - тоже не проблема.

Адам нашёл способ предсказывать, сколько потребуется времени компьютеру с процессором тактовой частоты с определённой скоростью вычисления. Это было нужно, для того чтобы, например, дать компьютеру задачу проделать операцию сложностью по времени в 1 секунду, перед тем как отправить 1 сообщение.

Если вы действительно пользователь форума, которому надо написать сообщение в Интернете или чтобы отправить очередной e-mail, то для вашего компьютера 1 секунда трудозатрат - это не такая уж и роскошь. Но если вы - спамер и вам надо разослать 1 миллион сообщений, то это уже является существенным препятствием, так как вам придётся потратить 1 миллион секунд процессорного времени. И, внезапно, возникает целая экономика на этих расчётах.

Этот механизм, использованный Адамом Бэком в Hashcash, имеет другое, более известное название - Proof-of-Work.


Что сделал Адам Бэк для Биткойна?

Воплощение HashCash в Биткойне не является точной копией того, что создал Адам. В Биткойне был произведён переход с алгоритма SHA1 на SHA256 с незначительными изменениями кода. Тем не менее, не считая этих мелочей - задумка Proof-of-Work была на 99% взята с её модели применения в HashCash.

Учитывая взгляды Адама на приверженность моделям распределённых систем, в сообществе криптографов той первой почтовой рассылки по Биткойну он быстро занял свои позиции среди лидирующих разработчиков, хотя сам не написал ни единой строчки кода для Биткойна. Он был одним из тех голосов, к которому прислушивались все, включая Сатоши.

Изобретение Адама Бэка стало фундаментом для появления экосистемы майнинга. Когда микросхемы ASIC обсчитывают огромное количество хэшей - они производят те же расчёты, что производились в Hashcash.

В первые месяцы существования Биткойна первостепенной проблемой было то, что о нём не знали даже 1000 человек. Без механизма майнинга, и учитывая, что у Биткойна нет огромного рекламного бюджета, не удалось бы привлечь первых программистов, без которых система остановилась бы в своём развитии ещё в самом начале.

Создатель Биткойна построил логику распределения выплат ещё в 2008 году, когда и началась работа над написанием готового программного продукта - первого клиента Bitcoin. Если взглянуть на этот вопрос с философской и практической точки зрения - именно алгоритм Proof-of-work Адама Бэка позволил совершить невозможное: построить полностью прозрачный механизм вознаграждений, но необратимый для тех, кто захочет сфальсифицировать данные.

Заслуга Сатоши Накамото заключается в том, что он догадался использовать этот механизм, чтобы научить компьютеры договариваться в глобальной распределенной сети. Именно консенсус майнеров на основе работы по расчету хэшей лежит в основе Bitcoin.

Алгоритмы хэшрования, в том числе SHA-256, существовали уже много лет. Система Hashcash существовала с 1997 года. Но Сатоши совместил эти технологии с P2P сетями, которые работают подобно BitTorrent, и множество других приложений на базе P2P, для того чтобы создать новую систему цифровых денег, которую мы теперь называем криптовалютой.








.

Разработчики новой версии протокола Stratum V2 рассказали о преимуществах протокола для майнеров и о том, какие проблемы может решить технология для крупных пулов и частных майнеров.


Устойчивость Биткоина к изменениям - одна из его самых важных функций в становлении как надёжного средства сохранения стоимости. Однако пользователям приходится быть весьма терпеливыми, когда дело доходит до таких ключевых обновлений как подписи Шнорра и Taproot, так как требуются годы для их безопасного развертывания.

Когда дело доходит до майнинга, всё немного по-другому. Изменения не происходят в одночасье, но майнеры, которые не адаптируются и не держат руку на пульсе индустрии, скорее всего, рано или поздно останутся позади. За последний год хэшрейт сети Биткоина увеличился почти на 200%. Это означает, что игроки индустрии майнинга активно конкурируют друг с другом и пытаются найти способы не отставать в развитии.


Майнинг остаётся наименее изученной областью экосистемы Биткоина. После публикации документации и спецификации Stratum V2 стало ясно, что у пользователей биткоина и майнеров разный подход к оценке новой версии протокола. Тогда как биткойнеры в основном оценивали улучшения в области децентрализации, майнеров интересовали другие изменения, многие из которых могут реально повысить популярность биткоина в краткосрочной перспективе.


Развитие майнинга.

Когда на старейшем в мире пуле майнинга Slush Pool был добыт первый блок в 2010 году, большинство блоков создавалось на персональных компьютерах энтузиастов в Северной Америке и Европе. Сегодня один ASIC нового поколения обеспечивает примерно в 700 раз больше мощности хэширования, чем все майнеры того времени.

Технология майнинга прошла долгий путь, наряду с бизнес-составляющей индустрии – от отсутствия конкуренции как таковой, экосистема перешла к активной борьбе за превосходство среди производителей и пулов.

Сегодняшние майнеры, как правило, больше сосредоточены на чистой прибыли, чем на поддержке фундаментальных принципов Биткоина. Нельзя сказать, что нет идейно-ориентированных майнеров, которые бы заботились об успехе Биткоина в целом - их всё еще много. Однако нельзя ожидать от людей, управляющих крупными майнинговыми фермами с сотнями петаэшей, перехода на протокол Stratum V2 только потому, что это улучшает децентрализацию.

Если Stratum V2 не способен повлиять на чистую прибыль майнера, вполне вероятно, что компании не будут переходить на него. У бизнеса есть два способа увеличить чистую прибыль: увеличить доходы или снизить расходы. Что же может побудить самых бизнес-ориентированных и наименее идеологически приверженных Биткоину майнеров начинать внедрять Stratum V2?


Проблема кражи хэшрейта.

Версия протокола Stratum V1 имеет серьёзный недостаток в области безопасности: она уязвима для атак с применением способа «человек посередине» (MITM). Наихудший вариант такой атаки - кража хэшрейта, при котором злонамеренная третья сторона может украсть работу майнера до того, как она достигнет целевого пула, тем самым получив вознаграждение для себя.

Что еще хуже для майнеров, злоумышленник способен осуществить кражу хэшрейта совершенно незаметно. Если злоумышленник умён и скрытен, он может украсть только 1% или 2% хэшрейта. Этого достаточно, чтобы повлиять на прибыль майнера, но недостаточно, чтобы майнер заметил атаку.


В Stratum V2 эта уязвимость устранена. Соединения между майнерами и пулами шифруются с помощью AEAD - режима блочного шифрования, который защищает целостность передачи данных.


Разработчикам протокола неоднократно поступали сообщения от майнеров из Китая, Казахстана, России и Европы, которые подозревают кражу хэшрейта. Само наличие риска кражи хэшрейта - серьезный стимул для бизнеса, чтобы перейти на Stratum V2 и начать шифрование своих сообщений. Тот факт, что кража хэшрейта может происходить незамеченной в течение длительного периода времени, делает проблему важной для всех.


Повышение эффективности снижает накладные расходы.

Управление майнинговым пулом с глобальной клиентской базой – не самое дешёвое предприятие. Требуется укомплектовать квалифицированную команду разработчиков и поддерживать географически распределённые серверы в непосредственной близости от как можно большего числа мощностей клиентов пула. Пулы ежедневно обрабатывают миллионы пакетов данных по десяткам тысяч отдельных физических соединений. Stratum V2 уменьшает как размер, так и количество передаваемых данных. Другими словами, это делает обслуживание пула проще и доступнее.

Что касается реальных майнеров, то повышение эффективности может быть не таким сильным стимулом для одних, как для других. Многие майнеры платят фиксированную цену за хостинг своих устройств, которая включает в себя стоимость интернет-инфраструктуры и данных, используемых для связи с пулами. Однако существует множество других майнеров, расположенных в крайне удаленных местах, где трафик стоит дорого, а пропускная способность ограничена. Для них переход на новую версию протокола может способствовать существенному повышению эффективности.

Более того, функция мультиплексирования в Stratum V2 позволяет майнерам добывать несколько монет по одному соединению. Майнеры могут более эффективно переключаться между монетами для увеличения прибыли (например, между BTC, BCH и BSV) или даже отправлять хэшрейт на несколько пулов одновременно по одному соединению.

Наконец, упрощённый режим добычи для ASIC даёт майнерам возможность избежать обработки данных по полному маршруту дерева Меркла путём упрощения прошивки и проверки работы для пулов. Такой майнинг упрощает управление крупными фермами, оптимизирует будущие обновления протоколов и приводит к снижению дисперсии хэшрейта для майнеров. В итоге конечные майнеры получают следующие преимущества с внедрением Stratum V2:

1. Менее сложная настройка и запуск майнинга.
   
   
2. Снижение затрат на интернет-инфраструктуру.
   
   
3. Добавление более сложных вариантов использования, которые могут увеличить доход и/или снизить затраты.
   

Полная реализация в BOSminer упрощает внедрение Stratum V2.

Компания Braiins, управляющая Slush Pool и разрабатывающая протокол Stratum, также создаёт прошивки для ASIC-майнеров. Это позволяет разработчикам создать полную реализацию Stratum V2 в компоненте прошивки BOSminer с открытым исходным кодом, которая будет бесплатной для всего сообщества майнеров Биткоина.

Помимо этого, Braiins разработала прокси-серверы для перевода Stratum V2 в Stratum V1 и наоборот. Это означает, что майнеры могут использовать V2 при майнинге в пуле, который его не поддерживает, и что пулы могут внедрять V2, не вынуждая своих майнеров использовать его.

Таким образом, майнеры, которые хотят использовать Stratum V2, не должны самостоятельно решать проблемы внедрения протокола. Вместо этого они смогут просто заменить CGminer на BOSminer в прошивке своих устройств. Это значительно снижает стоимость перехода на Stratum V2, чего может быть достаточно для привлечения большой группы майнеров.

Stratum V2 был разработан для решения как можно большего числа проблем индустрии, и разработчики уверены, что он облегчит жизнь практически всем. Развёртывание новой версии протокола поможет предотвратить кражу хэшрейта, повысить эффективность майнинга при снижении накладных расходов, а также обеспечить простоту переключения между монетами, благодаря полной реализации прошивки с открытым исходным кодом, доступной для всех.

Важно отметить, что финальная версия спецификации ещё не выпущена и Stratum V2 на текущий момент нельзя считать готовым продуктом. Однако разработчики продолжают трудиться над протоколом и скоро финальные спецификации будут доступны для всех желающих (данный абзац имеет отношение к началу 2020 года, возможно финальная версия спецификации уже выпущена, на момент прочтения статьи).








.