(Nicolas Courtois) - специалист в области криптографии и криптоанализа, старший преподаватель в Университетском колледже Лондона (University College London), автор и соавтор более 100 научных работ (индекс Хирша 32). Сферы его научных интересов - криптоанализ (в том числе советского блочного шифра ГОСТ 28147-89), пост-квантовая криптография и криптовалюты. С 2013 года года Куртуа (один и в соавторстве) написал шесть работ о проблемах биткойна, резко и при этом обоснованно раскритиковав некоторые решения Сатоши Накамото и показав, что биткойн далеко не так децентрализован и безопасен, как принято считать.

Есть ли в биткойне что-то неправильное? Мы считаем, что есть как минимум одно свойство биткойна, которое ничем не оправдано и должно быть изменено как можно скорее. Мы впервые исследовали данные о рынке биткойна в связи с регулярным уменьшением вдвое награды за блок примерно раз в четыре года. Биткойн существует уже шесть лет, но данные, сопутствующие первому уполовиниванию награды, были сильно искажены последующим резким ростом количественных показателей сети и масштабных инвестиций в криптовалюты. Тем не менее, алгоритм уменьшения награды за блок - неотъемлемая часть протокола, и это нельзя оставлять без внимания.

Искусственный четырехлетний цикл

Напомним, как устроен механизм изменения награды за блок. Каждые примерно четыре года награда уменьшается вдвое: изначально она составляла 50 биткойнов, с ноября 2012 года - 25 биткойнов. Уменьшение до 12,5 биткойнов ожидается летом 2016 года.

Происхождение такого принципа неясно. Он НЕ был предложен в Сатоши в 2008 году: там говорилось лишь, что «любые необходимые правила протокола могут быть реализованы через данный механизм голосования» («any needed rules and incentives can be enforced with this consensus mechanism»). Эти константы жестко прописаны в текущей версии канонического биткойн-клиента. Значения констант связаны с ограничением на общее количество биткойнов, которое не может превысить 21 миллион. Фактически, 21-миллионный предел денежной массы обеспечивается именно механизмом уменьшения награды за блок. Может показаться, что такого рода жёстко заданные произвольные константы - это баг, но отчего-то он часто удоставивается похвалы. По-видимому, мы первые, кто критикует этот аспект биткойна.

Принципиальный недостаток описанного положения вещей - резкое изменение важного экономического показателя биткойн-экосистемы. Это влечет за собой серьёзный пересмотр мотиваций майнеров и может вести к нестабильности на рынке. Удивительно, что создатель биткойна посчитал оптимальным уменьшать награду за блок редкими резкими скачками. Это решение имеет серьезные последствия для всей экосистемы.

Искусственный цикл и встроенная нестабильность

В текущей канонической реализации биткойн-клиента награда за майнинг уменьшается вдвое в определённые моменты времени. Это НЕ возмещается растущей сложностью майнинга, а просто добавляет резкий скачок к обычно плавно растущей кривой сложности. Мы предсказываем, что график сложности в 2016 году впервые испытает разрыв: в 2012 году этого не произошло, так как лишь небольшое количество майнеров выключили свои устройства 29 ноября, в день уменьшения награды.

В один момент в следующем году прибыльность майнинга упадёт вдвое и значительное количество майнеров неизбежно потеряют к нему интерес. Инвесторы могут передумать вкладывать деньги в IT-отрасль, прибыльность которой по прихоти неизвестного автора протокола вдруг упала вдвое и сделала убыточной работу множества ферм из-за странного, ничем не оправданного правила, которое в принципе несложно было изменить. Они могут вывести средства из биткойн-экономики и вложить их в другую криптовалюту. Мы ожидаем, что резкий скачок производительности биткойн-майнинга спровоцирует масштабные флуктуации рынка, которые могут длиться до четырех лет.

Мы утверждаем, что действующее правило изменения награды за блок влечёт серьёзные последствия. Оно создаёт искусственный четырёхлетний цикл во всей биткойн-экономике, в том числе для майнеров, трейдеров и инвесторов. Правило создаёт мотивации для резкого движения капитала, создаёт «привилегированные» моменты для инвестиций, приносящих высокую прибыль. Майнеры неизбежно поймут, что производят большое количество SHA256-хешей себе в убыток, и выключат свои устройства. В зависимости от курса биткойна это может произойти даже раньше, чем сам момент уменьшения награды.

Цикличность биткойн-протокола легко исправить. Разработчики вполне могут договориться и выпустить патч к протоколу, который бы сглаживал кривую изменения награды для майнеров. Но какое бы решение ни было принято, оно будет иметь серьёзнейшие последствия и пересмотреть его потом будет крайне сложно.

Комиссии компенсируют уменьшение награды?

Сейчас биткойн не обязывает включать в транзакции комиссию. Размер транзакции определяет пользователь в момент создания транзакции. Комиссия служит дополнительной мотивацией для майнера включить транзакцию в блок. Манер может собрать сотни комиссий с каждым найденным блоком. Хотя в теории комиссия необязательна, на практике большинство кошельков включают в транзакции комиссию по умолчанию. Пользователь может настоять на нулевой комиссии, понимая, что это увеличит время подтверждения.

Странно было бы думать, что размер комиссий существенно изменится за один день. Поэтому доход от комиссий не станет для майнеров компенсацией упавшей вдвое награды за блок. В момент, когда прибыльность майнинга резко уменьшится, майнеры попытаются хотя бы частично скомпенсировать потери за счёт комиссий. Это можно было бы сделать, внедрив определённые новые решения. Например, майнеры могли бы предоставлять услуги по повышению анонимности транзакций, разделяя транзакции на множество мелких и используя вновь сгенерированные временные адреса. Больше транзакций означает больше комиссии. В свою очередь, пользователи биткойна готовы платить повышенную комиссию за анонимность транзакций. Так что в конечном итоге резкое падение доходов майнеров будет отчасти скомпенсировано повышенными комиссиями, но это не произойдёт за один день. Напротив, за счёт описанных эффектов экономические последствия уполовинивания награды будут ощущаться ещё долго, возможно, следующие четыре года.

Предлагаемое усовершенствование

Мы считаем, что награда за блок должна меняться гораздо чаще, чем раз в 210 тысяч блоков. Действовать нужно осторожно и дать достаточно времени на обновление ПО. Мы предлагаем начать постепенно и поменять алгоритм, начиная с блока номер 420000, на который запланировано уменьшение награды (2016 год). Мы хотим, чтобы новый механизм в значительной степени унаследовал свойства старого. Мы не сторонники революции, напротив: мы предлагаем эволюционное улучшение, которое сохранит базовые принципы биткойна. Единственное, чего мы хотим, - добиться плавного изменения награды за блок.

Проектирование такого механизма нетривиально. К примеру, мы могли бы предложить уменьшать награду за блок каждые 2016 блоков (около двух недель), одновременно с изменением сложности (difficulty). Для майнеров это было бы легко. Проблема в том, что 210000 не делится на 2016, что ухудшает совместимость со старой схемой, предусматривающей скачки каждые 210 тысяч блоков. Поэтому мы предлагаем уменьшение награды каждые 336 блоков. Наибольший общий делитель 210000 и 2016 равен 336; 336 = 3*2^4*7, 2016 = 6*336. Майнерам легко поддерживать такие циклы: изменения будут происходить только на границах двух циклов длиной 2016 или 210000 блоков. Интересно, что 210000 = 336*5^4, так что изменение сложности будет происходить в точности трижды в неделю, так как 3*336*10 минут = 7 дней. Это придаёт нашему решению элегантности.

Наш новый механизм отвечает следующим требованиям:

1. Награда за блок уменьшается каждые 336 блоков, начиная с блока 420336, когда она составит чуть меньше 25 биткойнов.
2. Мы сохраняем ограничение на количество биткойнов в обращении (21 миллион).
3. Поначалу награда будет больше, чем была бы при старом механизме, затем она станет меньше.
4. Мы хотим добиться непрерывного изменения награды, начиная с блока 420000, выраженного единой простой формулой.
5. Сейчас награда уменьшается вдвое каждые 210 тысяч блоков.
6. После добычи блока 419999 в обращении будет 15,75 млн биткойнов.
7. С блока 420000 останется добыть 5,25 млн биткойнов. Мы должны сохранить значение этого параметра с блока 420000 до бесконечности.

Мы предлагает следующий механизм, удовлетворяющий всем требованиям:

1. После блока 420000 награда НЕ уменьшается вдвое.
2. Награда уменьшается малыми скачками каждые 336 блоков.
3. Для блоков 0 - 209999 награда составляла 50 биткойнов.
4. Для блоков 210000 - 419999 награда составляет 25 биткойнов.
5. Для блоков с 420000 награда будет уменьшаться по формуле: для блока t = 336*k награда составит r(t) = 25,0*(625/624)^(1250-k) для всех k >= 1250.
6. Награда округляется до ближайшего сатоши.

В первые два года после блока 420000 награда по нашей схеме будет больше, чем по существующей, затем она станет меньше. Это неизбежно, если мы хотим сохранить предел на 21 млн биткойнов в обращении.

Номер блока	105000	210000	420000	420336	525000	630000	840000	1050000
Дата	Январь 2011	Ноябрь 2012	2016	2016	2018	2020	2024	2028
Старая схема	50,0	25,0	12,5	12,5	12,5	6,25	3,125	1,5625
Новая схема	50,0	25,0	25,0	24,97	15,16	9,18	3,378	1,2417

Заключение

Мы считаем, что инвесторы майнинг-бизнесов берут на себя значительные риски, связанные с неопределённостью спецификации биткойна и её будущего развития. Причины неопределённости не только в малом в сравнении с традиционными финансами объёме рынка, но и в некоторых свойствах протокола. Мы полагаем, что четырёхлетний цикл изменения награды за блок ничем не оправдан и приносит только вред. Он дискредитирует биткойн как стабильное средство сбережения, служа причиной регулярных периодов нестабильности на рынке. Это ограничивает распространение биткойна среди массовой аудитории. Мы предлагаем усовершенствованную формулу изменения награды за блок, исправляющую указанные недостатки.

P.S. (от переводчика)

Предложенные изменения широко не обсуждались и по состоянию на середину 2015 года не были реализованы. Внимание общественности скорее занимают дискуссии о необходимости увеличения размера блока с текущего значения 1 МБ. 16 июня 2015 года Гэвин Андресен, высказывавшийся за хард-форк с блоками до 20 МБ, предложил «компромиссный» алгоритм увеличения размера блока: согласно его коммиту в репозиторий альтернативного клиента Bitcoin-XT, его предлагается положить равным 8 МБ и увеличивать вдвое каждые два года. Если такая или похожая схема будет принята, какие экономические эффекты повлечёт за собой редкое скачкообразное изменение максимального размера блока? Не приведут ли скачки размера блока к нестабильности на рынке? Ответа пока нет.

Цена Биткоина может продолжить своё падение на протяжении ближайших двух лет. Такая точка зрения тоже имеет право на жизнь и уже активно обсуждается в криптокомьюнити. Оказывается, причиной продолжительного медвежьего рынка станет очередное урезание награды за добычу блока Биткоина. Об этом пишет Bitcoinist .

Как халвинг влияет на Биткоин

Напомним, в мае 2020 года должен произойти третий халвинг награды за блок криптовалюты. Судя по опубликованному графику, Биткоин упадёт до 3000 долларов как раз перед этим событием. Теория совпадает с предыдущими циклами ценового движения монеты.

По мнению трейдера Вилли Ву, сравнивать сегодняшнее с прошлым бесполезно.

В 2014 году крипторынок только начал оправляться от коллапса MtGox. Напомню, тогда биржа брала на себя 90 процентов всего торгового объёма криптовалюты. Сейчас ситуация несколько другая.

После дна в 2020 году Биткоин ждёт новый буллран, который продлится до августа 2023 года. К тому времени криптовалюта должна достичь как минимум 160 000 долларов. Общий период между декабрем 2017 года и новым рекордом цены Биткоина может затянуться на 2000 дней.

По мере того, как приближается событие деления награды за добычу блоков, многие люди в биткоин сфере волнуются из-за потенциальной возможности увеличения цены криптовалюты.

Один майнер, выразил серьезную обеспокоенность тем, что, когда происходит падение сумм дохода за блоки, это может послужить толчком для череды событий, которые могут привести к неизбежному хардфорку.

Является основателем Bitbank - компании, основанной на цифровой валюте в Китае, которая возглавляет топ самых масштабных операций по добыче. Недавно к группе Bitbank присоединилась компания BW. В среднем, на аккаунты BW.com приходится около 10% общего hashrate (количество хешей, которые майнер находит в секунду), впечатляющее достижение, учитывая то, что его запустили два года назад.

Го сказал , что он боится, что если цена на биткоин существенно не повысится до или сразу же после того как сократится вдвое, слишком много hashrate оставит сеть из-за неприбыльного майнинга, что делает практически невозможными верификацию транзакций.

Уполовинивание Биткоина – это событие, которое происходит каждые четыре года, при котором последующий выпуск биткоина делится напополам. В то время как представил биткоин в январе 2009, за каждый блок давалось вознаграждение - 50 BTC. 28-го ноября 2012 года, практически через четыре года после первого запуска биткоин blockchain, награда снизилась наполовину – 25 BTC.

Сатоши добавил сокращение пополам для того, чтоб код мог давать новые Биткоины, так как сеть масштабируется, но также это и возможность поэтапного приближения к конечной стадии – 21 миллиону. Тем не менее, внезапное падение может шокировать майнеров, которые работают с низкой рентабельностью.

Го считает, что майнеры, которые используют менее эффективное «железо» будут вынуждены отказаться от сети, если оплата сильно снизится.

Hardfork за сложность

Майнеры зарабатывают тем, что получают больше дохода, чем они тратят на электроэнергию и связанные с этим расходы для обеспечения функционирования сети. Максимизация прибыли в добыче биткоин заключается в том, сколько аппаратных средств может затратить кто-то, чтобы решить следующий блок.

Чем больше мощность хэширования, тем больше шансов, что майнер достигнет постоянного положительного результата.

Для того, чтобы решить эту проблему, Накамото включил сложное уравнение в код: каждые 2,016 блока, которые этот код анализирует сколько мощности хэширования находится в сети, и повышает или уменьшает сложность. В течение прошлого года, она значительно возросла.

Обеспокоенность Го вызвана из-за жестко закодированного времени, с помощью которого вычисляется сложность. Если больше хэш-мощности добавить завтра, блоки могут быть добыты раньше, увеличивая таким образом прибыль для майнеров.

Го также пояснил, что, если большинство майнеров будут в автономном режиме, это позволит снизить значительное количество общей мощности майнинга, которая, в свою очередь, будет уменьшаться, когда произойдет следующее усложнение.

Это уменьшение может привести к замедлению времени транзакции и создать серьезную головную боль для людей, желающих распространять транзакции. В худшем случае, эта ситуация приведет к кризису доверия к цифровой валюте и к полной распродаже. Понижение цен на биткоин приведет к тому, что большинство майнеров отключат свое аппаратное обеспечение.

Скептицизм серьезности

Есть и другие сообщества, которые тоже обеспокоены уполовиниванием. Поскольку это событие уже произошло один раз, не разрушив при этом сеть, и они чувствуют себя достаточно комфортно направляясь с следующее событие.

Бобби Ли , генеральный директор BTCC , биткоин-биржи расположенной в Шанхае, на которую приходится третий по масштабу биткоин майнинг пул с приблизительно 16% hashrate, согласен, что будет падение мощности, однако он не верит, что это падение будет сильно значительным, как прогнозирует Чандлер Го.

«После майнинга, конечно, hashrate немного упадет возможно до 5-10%. Но не более чем на 30%», - сказал Бобби Ли. «Мы видели как это происходило и в других криптовалютах с делением блоков, так что при сокращении вдвое блока, hashrate действительно снижается. Это очень ожидаемо».

Он продолжал объяснять, это не выглядит как всякого рода экзистенциальный кризис(состояние тревоги) для Биткоина, сравнивая его с Дональдом Трапом, скандальный американским бизнесменом, который в данный момент пытается попасть на пост президента США.

«Для людей, которые не любят Трампа, они думают, что это огромный кризис. Но через несколько недель, беспокойство проходит », - пояснил он.

«Важным моментом является то, что снижение мощности не поставит под угрозу безопасность сети и не сделает ее восприимчивой к атакам. Мы также твердо верим, что предстоящее событие по сокращению награды хорошо отразится на отрасли в целом, поскольку это будет мотивировать Биткоин компании к инновациям», - сказал Валерий Вавилов, генеральный директор BitFury.

Нет проблем, если цена поднимется

Очевидно, что все это не является проблемой, если цена будет расти,
тогда майнеры смогут как и ранее получать прибыль, даже если количество биткоинов, генерируемых каждым блоком, упадет в два раза.

«Если цена не поднимется вверх, это вызовет определенные трудности», - сказал Го.

Используя традиционные экономические теории, сочетание цены на Биткоин и сложность его добычи, способствует возвращению его состояния до сокращении награды за блок.

Волна популярности криптовалют захватила мир врасплох. Полностью виртуальные электронные деньги, никому не подчиненные, никем не контролируемые, полная свобода от банков и анонимность – именно так выглядит будущее.

Не стоит забывать и о спекулятивной привлекательности. Множество фанатов новой валюты влили в систему большое количество валюты старой, например, долларов, так что операции с криптовалютой сами по себе стали средством заработка для многих людей.

Однако, чтобы была возможность купить или продать биткоин за доллары , нужно, чтобы этот биткоин изначально где-то появился. Но нигде в мире не существует единого биткоин-центробанка, выпускающего валюту и отправляющего ее в оборот.

В этом и смысл существования криптовалюты. Откуда же берутся единицы цифровой валюты?

Технология «блокчейн»

Криптовалюта основана на технологии «блокчейн» . Буквально это можно перевести как «цепь блоков». Работает она довольно просто. Каждый участник блокчейн-сети подключен к другим участникам сети, и все эти участники называются «peers», «пиры».

Каждый раз, когда один участник хочет совершить какую-либо транзакцию, вычислительная техника этого участника автоматически отправляет информацию об этой транзакции всем остальным пирам.

Пиры много раз проверяют подлинность этой транзакции, и, если эта транзакция выглядит подлинной, оправляют ее дальше по сети, другим пирам. В итоге простой перевод валюты, совершенный одним участником, увидит и проверит на подлинность вся сеть. Именно поэтому биткоин так безопасен и устойчив ко взлому и подделке – всю сеть не взломает никто.

Майнинг

Но транзакции не просто гуляют по сети, проверяясь снова и снова. Некоторые участники сети добровольно берут на себя дополнительные обязательства. Они собирают эти транзакции порциями и пытаются запаковать в «блок». В блок собирается транзакция и другие данные о ней, например, время, в которое она была совершена. Как только блок набирается, пир, его собирающий, начинает подбирать к этому блоку код.

Зачем подбирать еще и какие-то коды? Дело в том, что информация о транзакциях защищена специальной цифровой технологией , которую еще применяют в банковской сфере. Называется эта технология «безопасный алгоритм хеширования».

Если говорить кратко и просто, то в этой технологии произвольный кусок информации снабжается индивидуальным «отпечатком», длинным кодом, и расшифровать этот кусок информации можно только при помощи этого кода.

Для блока в блокчейн-сети такой отпечаток называется «подходящий хэш» , и, если такой хэш найден, блок считается рабочим и отправляется в сеть к длинной цепи таких же блоков с другими транзакциями. Ищется этот хэш перебором подходящих вариантов, но таких вариантов огромное количество. Поэтому для их перебора требуется мощное вычислительное оборудование, а процесс этот может занимать значительное время.

Награда за блок

Как только хэш найден, блок наконец-то упаковывается и отправляется в сеть , к другим участникам, чтобы они могли проверить его подлинность, а радостный «родитель» блока автоматически получает награду – несколько единиц криптовалюты на свой счет. Эта награда берется из специальной «нулевой» транзакции, которая начинает каждый блок и гарантирует выплату каждому, кто этот блок сможет вычислить.

Из-за сложности и схожести с добычей ценной руды этот процесс и называется майнингом, что в переводе означает «горное дело, шахтерство». Пир, занимающийся вычислениями блоков, называется майнером.

Можно сказать, что майнеры являются бухгалтерами. Именно они поддерживают инфраструктуру криптовалюты, собирая, систематизируя и подтверждая на подлинность все транзакции в сети. Так как это отнимает много вычислительной мощности, и, как следствие, много электроэнергии и ресурсов вычислительной техники, майнеры награждаются за свой труд на благо блокчейн-сети криптовалютой.

То есть, биткоин в буквальном смысле берется из воздуха, выдаваясь как награда тем, кто занимается поддержкой системы. Эта выдача является единственным способом эмиссии криптовалюты в оборот.

Майнеры работают добровольно и по своему выбору, поэтому скорость обработки транзакций может меняться. Чтобы повысить скорость расчета именно своей транзакции, автор перевода может добавить в него комиссию. Эта комиссия выплачивается тому майнеру, который сможет вычислить блок с этой транзакцией.

Суммы таких комиссий обычно невелики, но зато стабильны, в то время, как награда за блок с годами падает, а сложность вычислений растет.

Помимо бухгалтеров-майнеров существуют архивариусы – так называемые «полные ноды», хранящие у себя вычисленные блоки. К сожалению, за простое хранение архивов с транзакциями никакой награды не предусмотрено.

За нахождение блока биткоина выдается награда
В мае 2017 года сеть Биткоин столкнулась с серьезным вызовом. Количество неподтвержденных транзакций в мемпуле достигло значения 200 тысяч, а общий объем необработанных данных превысил 120 Мб. Учитывая, что 1 блок в сети биткоин равен 1 Мб, а среднее время его создания – около 10 минут, очередь из 120 блоков растянулась на несколько суток, поскольку постоянно прибывали новые и новые неподтвержденные транзакции.

Почему транзакции такие дорогие? Пособие для новичков

За счет увеличения комиссий при переводе удалось временно снизить количество необработанных транзакций в очереди, но эта мера, конечно же, не могла считаться устойчивой. И тем более удивительно, что майнеры время от времени находят и закрывают пустые блоки, то есть вместо полного их заполнения до 1 Мб, или 4-5 тысяч транзакций, блок не содержит никакой связанной с транзакциями информации.

В какой-то момент количество пустых блоков достигало четверти от всех сгенерированных системой блоков, причем они продолжали создаваться даже при перегруженности мемпула десятками тысяч неподтвержденных транзакций.

Что такое Мемпул Биткоина? Где посмотреть Bitcoin Mempool

По статистике, представленной Bitfury, в конце 2015 год генерировалось более двухсот пустых блоков ежемесячно, к концу 2016 год их число упало до нескольких десятков. Улучшения связаны с усовершенствованием архитектуры, позволившей увеличить скорость обработки транзакций, однако пустые блоки всё же продолжают создаваться.

Статистика пустых блоков биткоина

В чем же здесь дело? Попробуем разобраться.

Как создается блок Bitcoin?

Каждый новый блок является элементом цепи блокчейн, который содержит набор записей о выполненных операциях в сети, которые являются новыми с точки зрения предыдущей цепи. Новый блок добавляется в конец блокчейна, он содержит в том числе информацию и о предыдущем состоянии цепочки, и какие-либо дальнейшие изменения его структуры невозможны.

То есть непрерывная цепь блоков – это своеобразная книга учета, куда записываются все операции, которые когда-либо были совершены в системе. Любой пользователь должен быть уверен, что система учета не подделана. Как формируется такая уверенность?

В структуру блока входит заголовок - персональное решение для блока, и его поиском занимаются майнеры. Они берут из блока информацию и начинают её обрабатывать, совершая некие математические операции, чтобы в итоге получить короткую последовательность букв и цифр, отвечающую заранее заданным свойствам. Эта последовательность называется хэш.

Майнеры добывают биткоины

Для того, чтобы блок получил возможность быть записанным в цепочку blockchain, требуется найти особый параметр хеша, показатель которого ниже заранее заданного значения. Пока майнер не нашел этот параметр путем случайного перебора - блок находится в работе.

Как собрать ферму для майнинга, пошаговая инструкция

Если же майнер наконец задачу решил, то он сообщает всей сети о получении нового блока. Найденный блок проверяется полными узлами сети, и после проверки включается в блокчейн. Для «подгонки» скорости обработки к росту мощности всей вычислительной сети каждые 2016 блоков происходит перечет сложности, чтобы время на поиск нового блока было примерно равно 10 минутам.

Вот так выглядит создание нового блока. Найденный в процессе пересчёта хэш последнего блока становится своеобразной «печатью», то есть он запечатывает блок и подтверждает достоверность всей предшествующей цепи. Если кто-то попытается провести фиктивную транзакцию, изменив один из блоков, то его хэш изменится, и подделку тут же обнаружит любой, кто пересчитает хэш этого блока.

Теперь кратко опишем структуру блока.

Структура блока Bitсoin

Блок состоит из заголовка и перечня операций.

Заголовок, как уже знаем, содержит хэш (создан по алгоритму SHA-256), также в него включается свойство хэша предыдущего блока, что создает непрерывную преемственность между блоками сети, перечень хэшей операций, величина блока и т.д.

Особе место занимает параметр Bits – сокращенный вариант значения хэша. Блок будет добавлен к цепи только в том случае, когда майнеры подберут хэш размером менее bits.

Майнинг на домашнем компьютере за 571$, личный опыт

Итак, заголовок уникален и защищает блок от подделки. Наполняется же блок перечнем транзакций, каждая из который показывает источник и получателя перевода.

Получатель идентифицируется с помощью публичного (открытого) ключа, при этом создается новая операция, в которой используются деньги, подтвержденные в одной из прошлых транзакций. Для подтверждения права владения используется цифровая подпись, которая заверяет абсолютно каждую операцию в сети.

Конечно, структура сети

bitcoin выглядит сложной, особенно для новичка, но по мере погружения в суть её работы начинает проявляться творческий гений её создателя, впервые в истории решившего задачу недостатка безопасности. Биткоин нельзя скопировать или использовать дважды, а вероятность атаки на сеть стремится к нулю, поскольку атакующий должен иметь в своем распоряжении мощность большей части узлов сети, что при децентрализованном характере сети становится крайне затруднительным.

Итак, мы подходим к самому главному. Как же построена работа майнера и за что он получает оплату?

Разгон видеокарт для майнинга, как выжать максимум

Размер блока и награда майнера

Если система в целом платит за выполнение определенных действий, то пулы будут совершать эти действия, чтобы получить оплату. Этот механизм выглядит следующим образом.

Майнер (майнинг-пул) получает оплату за произведенную работу из двух источников:

• Во-первых, это награда за нахождение нового блока, которая на данный момент составляет 12.5 BTC (в 2020 году произойдет уполовинивание награды).
• Во-вторых, как только майнер находит новый блок, он автоматически получает плату за все транзакции, которые включены в этот блок.

На заре развития биткоина блоки заполнялись далеко не полностью, зачастую содержали менее 10 транзакций, однако по мере роста популярности сети заполняемость блоков тоже стала расти, что привело к росту очереди необработанных транзакций. Для повышения скорости прохождения транзакций начали применять повышенную комиссию, что привело к другой проблеме – невозможности использовать биткоин для небольших платежей.

Время подтверждения транзакции биткоин и как ускорить ваш перевод

Были предложены множество вариантов решения этой проблемы, от увеличения блоков до создания протоколов более высокого уровня, используемых поверх протокола биткоина. До недавнего времени разработчики склонялись к использованию доработанного протокола Segregated Witness (SegWit), который получил название Segwit2x. С помощью него часть информации должна была быть вынесена за пределы блока, то есть храниться отдельно от цепочки блокчейна, а размер самого блока – увеличиться до 2 Мб, что теоретически позволяло заметно ускорить прохождение транзакций и повысить анонимность.

Однако запланированный на 16 ноября хардфорк не состоялся, поскольку после опубликования его кода сообществу так и не удалось прийти к единому мнению.

Почему Bitcoin Cash хуже, чем Bitcoin на долгосроке

Откуда же берутся пустые блоки?

Майнер, как подсказывает логика, должен стремиться включать в новый блок максимальное количество транзакций, так как в этом случае растут его доходы. Тем более удивительно видеть пустые блоки, создаваемых при майнинге. Откуда же они берутся?

Предположим, что майнер нашел хэш очередного блока, назовем его N. Тогда он сразу же, чтобы не простаивали мощности, должен приступить к поиску блока N+1. В то же время майнер должен передать блок N другим участникам сети, которые должны его загрузить и проверить включенные в блок транзакции. Соответственно, майнер в этот момент решает одновременно две задачи – проверку транзакций блока N и поиск блока N+1.

Если майнер найдет блок N+1 еще до того, как будет проверен блок N – он имеет право заполнять его транзакциями? Нет, не имеет. Ведь в этих новых транзакциях могут оказаться такие, которые опираются на транзакции включенные в блок N, который еще не подтвержден. Даже если в мемпуле скопилась очередь из большого количества неподтвержденных транзакций, которые необходимо включать в блок N+1, майнер не может этого сделать, пока не прошло подтверждение блока N. А раз так, то майнер закрывает блок N+1 пустым, в нем будет только одна coinbase-транзакция, которая формируется автоматически и несет в себе информацию о вознаграждении за создание блока. Получает вознаграждение и приступает к поиску блока N+2.

50 BTC или более 300 000$ комиссия за перевод биткоинов! Кто больше?

Вот откуда берутся пустые блоки – так устроен алгоритм работы блокчейн. Пустые блоки получаются из-за несовпадения скоростей подтверждения блоков и поиска следующих, поэтому работы по усовершенствованию архитектуры сети не прекращаются ни на мгновение.

Решение проблемы

Итак, основная проблема, которая приводит к созданию пустых блоков – это скорость обмена информацией. Каждый новый блок должен быть «представлен» пулом другим полным узлам сети, которые, в свою очередь должны его себе загрузить, а скорость загрузки у всех разная, после чего проверить все транзакции в этом блоке. Все эти операции требуют времени.

На момент написания статьи количество неподтверждённых транзакций превышало 160 тысяч, а объем необработанных данных – 117 Мб.

На 2018 год запланировано внедрение сразу нескольких технологических решений, способных разгрузить сеть биткоина и увеличить скорость транзакций.

На май запланирован выход Bitcoin Core 0.16, в который будет внедрен новый формат адреса от разработчика Blockstream Питера Уилля, известный как bech32, который позволит ограничить ошибки от опечаток и снизить риски.

Протокол SegWit получит наконец широкое распространение и позволит снизить стоимость комиссий и время подтверждения транзакций.

Также ожидается внедрение (уже в ближайшее время) протокола Lightning network, который представляет собой решение второго уровня и способен резко снизить стоимость транзакций, а подтверждение сделать почти мгновенным. По словам разработчиков, данные решение способно значительно улучшить работу сети.

Lightning Network переломное событие для Биткоин

Еще одно интересное решение связано с использованием сайдчейнов – альтернативных блокчейнов с монетами, которые привязаны к биткоинам. Они могут предложить быстрое подтверждение, использование смарт-контрактов и множество других удобств. На стадии бета-тестирования находится проект Liquid, разработанный Blockstream, который уже сейчас используется для совершения мгновенных транзакций между биржами, и уже в текущем году может выйти стабильная версия 1.0.

Кроме того, на заключительной стадии находится сразу несколько проектов, призванных повысить анонимность переводов:

• подписи Шнорра;
• конфиденциальные транзакции;
• Rootstock – сайдчейн биткоина.

Об этих технологиях более подробно рассказывали в обзоре биткоине, перспективы Топовой криптовалюты стоит знать наизусть.

2018 год способен стать годом прорыва для самой главной криптомонеты мира. Успешная работа сообщества повысит надежность, анонимность, масштабируемость сети и позволит значительно сократить время подтверждения транзакций и комиссий за переводы. Биткоин сделает еще один шаг к мировому признанию.

В 2018 цена Bitcoin может удвоиться - аналитик Wall Street Том Ли