Satoshi's Heel: Ist die Mining-Infrastruktur eine Schwachstelle, die Bitcoin zum Absturz bringen könnte?

Das Bitcoin-Mining-Netzwerk stellt eine potenzielle Schwachstelle für das Netzwerk dar, die sich als Achillesferse erweisen könnte, wenn es nicht behoben wird.

In der griechischen Mythologie Thetis tauchte ihren kleinen Sohn Achilles ein in den Fluss Styx, um ihm die Kraft der Unverwundbarkeit zu verleihen. Achilles entwickelte sich zu einem scheinbar unbesiegbaren Krieger, aber er wurde gefällt, als ihn ein Giftpfeil in die Ferse traf, genau an der Stelle, an der Thetis ihn festgehalten hatte, als sie ihn in den Fluss tauchte. Sie hatte nur eine winzige Stelle übersehen, aber das war der Untergang von Achilles.

In der heutigen Zeit ist der Begriff „Achillesferse“ zum Synonym für jede mächtige Kraft geworden, die durch eine unvorhergesehene oder kleine Schwäche zu Fall gebracht wird, und die Geschichte ist übersät mit mächtigen Menschen und Organisationen, die auf genau diese Weise zu Fall gekommen sind.

In den letzten 13 Jahren war Bitcoin eine sehr mächtige Kraft, die alle Angreifer abgewehrt hat. Dies hat vielen Befürwortern von Bitcoin einen Hauch von Selbstvertrauen gegeben, aber das könnte unangebracht oder sogar gefährlich sein. Das Genie hinter Bitcoin ist klar, aber das macht es nicht perfekt oder unverwundbar. In den kommenden Jahren, Jahrzehnten und Jahrhunderten werden unvorstellbare Variablen auftauchen, und vielleicht wird eine der größten Stärken von Bitcoin manipuliert und als Schwäche entlarvt, um Satoshis Ferse zu werden.

Die Bitcoin-Architektur

Bevor Sie sich eingehend damit befassen, könnte es hilfreich sein, bestimmte Aspekte der Architektur von Bitcoin zu überprüfen.

Satoshi hat Bitcoin mit der Absicht entworfen, dass alle 10 Minuten Blöcke (die Transaktionen enthalten) verarbeitet werden. Sobald ein Block verarbeitet oder abgebaut wurde, wird er den Nodes zur Validierung vorgelegt und die Transaktionen werden in das Ledger gebucht. Miner erhalten für ihre Dienste eine Vergütung in Form einer Blockprämie, die sich aus einer Blocksubvention und Transaktionsgebühren zusammensetzt.

Die Blocksubvention, derzeit 6.25 BTC, ist der Mechanismus, durch den neues Bitcoin in Umlauf kommt. Eine Schwierigkeitsepoche ist ein Segment von 2,016 Blöcken, und nach Abschluss jeder Schwierigkeitsepoche wird eine Analyse der Zeit durchgeführt, die zum Verarbeiten dieser Blöcke erforderlich ist. Da Satoshis Ziel darin bestand, dass das System durchschnittlich 10 Minuten benötigt, um jeden Block zu verarbeiten, wird die Blockverarbeitung für die kommende Epoche schwieriger, wenn die vorherige Schwierigkeitsstufe kürzer als 10 Minuten war, und umgekehrt, wenn die vorherige Schwierigkeitsstufe länger als 10 Minuten war .

Eine aufkommende Schwachstelle

Unter Berücksichtigung einiger Grundlagen des Bergbaus gibt es eine neue Schwachstelle im Bitcoin-Ökosystem, die es zu berücksichtigen gilt. Viele Menschen korrelieren eine Erhöhung der globalen Hash-Rate oder eine gute Verteilung der Hash-Rate über die Mining-Pools direkt mit erhöhter Sicherheit im Netzwerk. An diesen Schlussfolgerungen ist etwas Wahres, da das Netzwerk nach beiden Maßstäben heute ziemlich stark und sicher erscheint; Eine weitere Schicht tiefer gibt es jedoch einen Vektor der Verwundbarkeit.

Diese Schicht ist das Wachstum und die Dominanz von „gefangenen Elefanten“ (siehe Grafik unten) Abbaustätten. Ein firmeneigener Bergbaustandort ist ein Standort, an dem die Stromquelle von einem Dritten kontrolliert wird, was im Allgemeinen bedeutet, dass er netzbasiert ist. Ein wilder Bergbaustandort ist ein Standort, an dem der Strom vom Bergmann erzeugt und kontrolliert wird und daher netzunabhängig ist.

Um die Schwachstelle zu untersuchen, betrachten Sie ein Szenario namens „Night Terror“. Obwohl es extrem und ziemlich unwahrscheinlich ist, demonstriert es die Bedrohung.

Stellen Sie sich eine Zeit in der Zukunft vor, in der Standorte von Elefanten in Gefangenschaft das Bergbaunetzwerk dominieren. Diese Dominanz ist so umfassend, dass 99 % der Hash-Power des Bitcoin-Mining-Netzwerks in mehreren Dutzend gefangener Elefantenstandorte konsolidiert sind. Parallel dazu haben politische und finanzielle Kräfte auf der ganzen Welt gesehen, wie Bitcoin ihre Fähigkeit zur Umsetzung ihrer Agenden ernsthaft untergraben hat. In dem Wissen, dass der beste Weg, Bitcoin anzugreifen, darin besteht, das Vertrauen der Öffentlichkeit in seine Stabilität und Zuverlässigkeit zu erschüttern, haben die Kritiker von Bitcoin eine Vorgehensweise festgelegt, um das Bitcoin-Mining-Netzwerk lahmzulegen. Kurz vor dem Abschluss einer schwierigen Epoche koordiniert ein Konsortium von Nationalstaaten eine feindliche Schließung aller in Gefangenschaft gehaltenen Elefantenstandorte. Sie tun dies, indem sie die Versorgungsunternehmen zwingen, die Stromversorgung aller Standorte sofort zu unterbrechen, und sie setzen Truppen ein, um die Entfernung von Geräten von den Standorten zu verhindern.

Das Bitcoin-Mining-Netzwerk würde von diesem Schlag ins Wanken geraten, da es sofort 99-mal schwieriger sein wird, Blöcke zu verarbeiten. Anstatt zehn Minuten für die Verarbeitung des nächsten Blocks zu benötigen, würde die erwartete Fertigstellungszeit 990 Minuten oder 16.5 Stunden betragen. Dies würde die tägliche Transaktionskapazität des Bitcoin-Ökosystems von etwa 300,000 auf nur wenige Tausend erhöhen. Schlimmer noch, 2,016 Blöcke müssen vor der nächsten Schwierigkeitsanpassung verarbeitet werden, und mit der stark reduzierten Hash-Fähigkeit des Netzwerks würde dies erst in weiteren 1,386 Tagen oder 3.8 Jahren geschehen (vorausgesetzt, es wird keine neue Hash-Power hinzugefügt). Außerdem neue Bitcoin im Schneckentempo in den Umlauf gelangen würden, weil die Erhöhung der Geldmenge vollständig vom Mining von Blöcken abhängig ist.

Offensichtlich würde Panik entstehen, da viele Bitcoin-Inhaber, die versuchen, ihre Bitcoin zu verkaufen oder in ein Kühlhaus zu bringen, ausgesperrt würden. Off-Chain-Bewegungen an Börsen und Transaktionen auf Layer-2-Protokollen (wie dem Lightning Network) wären für eine Weile möglich, aber sie würden bald eingeschränkt, da die Abwicklung auf der Basisschicht (on-Chain) praktisch unmöglich werden würde. Nach wenigen Tagen im Nachtterror-Szenario wäre das Bitcoin-Ökosystem so dramatisch beeinträchtigt, dass das Vertrauen der Welt in es bis ins Mark erschüttert und irreparabel beschädigt wäre.

Das Alptraum-Szenario

Sicherlich ist das Nachtterror-Szenario unwahrscheinlich, aber ein wahrscheinlicheres Szenario namens „Nightmare Scenario“ bietet ebenfalls ein sehr beängstigendes Ergebnis.

Dieses Szenario geht von den gleichen Anfangsbedingungen von in Gefangenschaft gehaltenen Elefanten aus, die 99 % der globalen Hashing-Macht besitzen, sowie von einer Schließung und Beschlagnahme der Standorte. In diesem Fall reagiert die Bitcoin-Community jedoch aggressiv, um zu versuchen, das Ökosystem zu retten. Der erste Schritt kommt von Hasen und Pferden, die zuvor außer Betrieb genommene Mining-Ausrüstung wieder einsetzen, und dies erhöht die verbleibende globale Hash-Power sofort um etwa 25 %.

Mining-Equipment in den Vertriebskanälen würde schnell verschlungen und eingesetzt werden, und in etwa fünf Tagen würde das Netzwerk wahrscheinlich dazu übergehen, zwei Blöcke pro Tag anstelle von einem zu verarbeiten. Nach etwa drei Wochen würde die Leistung des Netzwerks auf durchschnittlich drei Blöcke pro Tag anwachsen. Letztendlich konnten die Kaninchen und Pferde nach etwa neun Monaten ihre Hash-Rate um etwas mehr als das Siebenfache skalieren und die Netzwerkkapazität auf etwa 10 Blöcke pro Tag verbessern.

Das Ergebnis wäre, dass sich die mit zwei Wochen erwartete Schwierigkeitsepoche auf unerträgliche 281 Tage ausdehnen würde. Bemerkenswert ist auch, dass statt der erwarteten 127,000 Bitcoin, die während des gesamten Neunmonatszeitraums in Umlauf kommen, nur 6,300 es schaffen würden.

Die durchschnittliche Blockzeit am Ende der Epoche beträgt 138 Minuten und viele könnten erwarten, dass nach dieser schmerzhaften Epoche die nächste Schwierigkeitsanpassung eine Rückkehr zur 10-Minuten-Blockverarbeitungszeit erleichtern würde. Allerdings ist das Netzwerk noch lange nicht über dem Berg.

Das Protokoll von Bitcoin hat eine maximale Schwierigkeitsanpassung von vier Mal in jeder Epoche und dies bedeutet, dass sich die angepasste Blockverarbeitungszeit zu Beginn der nächsten Epoche auf 34.6 Minuten anstatt auf 10 Minuten anpasst. Dies bereitet die Kritiker von Bitcoin auf ihren nächsten hinterhältigen Schritt vor – als Der Übergang in die neue schwierige Epoche erfolgt, die zuvor beeinträchtigten gefangenen Elefantenstandorte werden wieder eingeschaltet.

Im Handumdrehen schwanken die Blockverarbeitungszeiten von langsam auf außergewöhnlich schnelle zwei Minuten und 20 Sekunden, und eine vollständige Epoche der Schwierigkeitsanpassung würde in etwas mehr als drei Tagen vergehen. 6,300 weitere Bitcoins würden in Umlauf kommen und weitgehend von Kritikern kontrolliert werden, und sie hätten die Möglichkeit, den Markt mit diesen Bitcoins zu überschwemmen oder den Markt weiter auszuhungern.

Die nächste Schwierigkeitsanpassung würde mit einer Blockverarbeitung in fast 10 Minuten beginnen, aber auch hier könnten die Kontrolleure der in Gefangenschaft gehaltenen Elefantenstandorte ihre Standorte deaktivieren und das Mining-Netzwerk würde wieder zu einem Schneckentempo werden. Die Blockverarbeitungszeiten würden sofort zwei Stunden überschreiten und das Abschließen der Schwierigkeitsepoche würde 142 Tage dauern.

Dieses Muster des Ein- und Ausschaltens gefangener Elefanten könnte noch lange anhalten, aber es wäre nicht wirklich notwendig, da der Schaden an Bitcoin bereits zugefügt worden wäre. Ohne Beständigkeit in der Fähigkeit, Transaktionen abzuwickeln, oder ohne Vertrauen in die Inflationsrate, würde das Vertrauen in Bitcoin ruiniert, und obwohl es mit einem begrenzten Wert oder Zweck überleben könnte, würde es seine Vision niemals erfüllen und an Bedeutung verlieren.

Satoshi's Heel: Mit Industriebergleuten Schritt halten

Als das China-Verbot von 2021 auftrat, verlor Bitcoin etwa 50 % seiner Hashing-Leistung und das Ökosystem hat es wie eine kleine Bremsschwelle überwunden. Wie im Nightmare-Szenario gezeigt wird, wäre der Verlust von 99 % der Hashing-Power katastrophal, also liegt irgendwo zwischen diesen beiden Punkten die Gefahrenzone.

Das obige Diagramm schätzt die Auswirkungen der Verluste verschiedener Ebenen der Hash-Rate des Netzwerks. Mit einem Rückgang der Hash-Rate um 70 % fühlt sich das Netzwerk etwas angespannt, aber die Blockverarbeitungszeiten sind nicht schrecklich, und die schwierige Anpassung bringt das Netzwerk in etwa sechs Wochen wieder auf eine einigermaßen normale Leistung. Einbrüche unter dieses Niveau beginnen jedoch, die Netzwerkleistung in die Gefahrenzone zu bringen.

Wenn das Netzwerk auf eine Weise angegriffen wird, die zu einem Rückgang der globalen Hash-Rate um 85 % oder mehr führt, wird der Schock für die Effektivität des Netzwerks katastrophal und die Widerstandsfähigkeit des Ökosystems wird stark beeinträchtigt. Dies könnte durchaus Satoshis Ferse sein. Wenn ja, ist dies nur möglich, weil die Bitcoin-Mining-Community die Schwachstelle selbst geschaffen hat. Und diese Schwachstelle könnte von den größten Bergbauunternehmen ausgehen, die sich auf ihre eigenen besten kurzfristigen Interessen und nicht auf die besten langfristigen Interessen von Bitcoin konzentrieren.

Im Allgemeinen glauben die größten Bergbauunternehmen, dass sie die beste Effizienz, Kosteneffizienz und Zuverlässigkeit erreichen können, indem sie ihre Betriebe an großen Standorten konsolidieren und mit Energieversorgern in gegenseitig vorteilhaften Energievereinbarungen zusammenarbeiten. Wie das Sprichwort sagt, kann es jedoch zu viel des Guten geben.

Wie oben dargestellt, ist eine zu hohe Hash-Leistungsdichte auf einer kleinen Anzahl von Websites ein massives Risiko. Das sichere Niveau der Hash-Leistung auf diesen Seiten liegt bei etwa 70 % und alles über 85 % bringt das Ökosystem in ernsthafte Gefahr.

Derzeit ist es nicht möglich, die globale Hash-Rate anhand dieser Metriken zu messen, obwohl sie sich jetzt wahrscheinlich in der sicheren Zone befindet. Es ist jedoch entscheidend, dass Kaninchen und Pferde Schritt halten, wenn sich Elefanten ausbreiten, und dies wird sich wahrscheinlich als ziemlich schwierig erweisen.

Als Beispiel, Atlas Power hat eine neue Investition in Höhe von 1.9 Milliarden US-Dollar in North Dakota angekündigt das wird 750 Megawatt (MW) Mining-Kapazität vor Ende 2023 ans Netz bringen. Das bedeutet, dass Pferde und Hasen, um Schritt zu halten, mindestens 322 MW Mining-Kapazität hinzufügen müssen, nur um mit diesem einen Standort Schritt zu halten.

Wenn Einrichtungen wie diese von Atlas Power jedoch online gehen, gehen sie normalerweise mit hochmodernen Bergbaumaschinen ans Netz. Dies bedeutet, dass an diese Leistung 150 Tera Hash pro Sekunde (TH/s) Mining-Ausrüstung (oder besser) angeschlossen sind. Kaninchen und Pferde haben historisch gesehen Probleme, Zugang zu dieser Art von Ausrüstung zu erhalten und/oder sich diese Art von Ausrüstung zu leisten, sodass sie normalerweise eine Generation hinterherhinken . In diesem Fall bedeutet dies, dass sie normalerweise eine 100-TH/Sekunde-Technologie verwenden würden. Um Schritt zu halten, wären dann also 50 % mehr Maschinen und 50 % mehr Leistung erforderlich. Angesichts dessen bedeutet dies, dass Kaninchen- und Pferdestandorte 161,000 neue Maschinen hinzufügen müssen, die in weniger als zwei Jahren 483 MW verbrauchen, nur um mit der Exposition von einem einzigen Standort Schritt zu halten. Und unter der Annahme, dass der Standort von Atlas Power netzbasierten Strom nutzt, bedeutet dies auch, dass wilde Energiequellen in Höhe von 483 MW ebenfalls ans Netz gehen müssen. Jeder Mangel an Pferden und Kaninchen rückt die Verwundbarkeit des Ökosystems näher an die Gefahrenzone.

Dezentralisierung ist ein grundlegender Grundsatz von Bitcoin, und das zu Recht. Damit Bitcoin dezentralisiert bleibt, muss die Gemeinschaft ständig alle Aspekte des Ökosystems prüfen, um jede Möglichkeit einer Zentralisierung auszuräumen. Die Bergbauindustrie ist da keine Ausnahme.

Beim Bergbau gibt es viele Variablen, die theoretisch zentralisiert werden könnten, darunter Geographie, Gerichtsbarkeit, Energiequellen, Standortgrößen, Mining-Pools, Chipquellen und Systemquellen. Es ist entscheidend, dass bei allen Variablen immer ein sicheres Maß an Diversität vorhanden ist. Wenn der Vektor einer Variablen beginnt, in Richtung Zentralisierung zu tendieren, muss er rechtzeitig gestoppt werden.

Dies gilt unabhängig davon, wie sicher die Zentralisierung in einer bestimmten Variablen erscheinen mag. Zum Beispiel gibt es derzeit in Texas eine enorme Menge an Standortentwicklung, und das ist verständlich, angesichts der Energieverfügbarkeit, der Energiekosten und der einladenden Haltung von Gemeinden und Politikern. Der politische Wind kann sich jedoch schnell ändern und es gibt Szenarien, in denen das Bitcoin-Mining in einem sehr kurzen Fenster von einem Freund aus Texas zu einem Erzfeind werden könnte. Und auch Probleme mit dem Stromnetz, gezielte Terroranschläge und Naturkatastrophen in Texas könnten das Bergbaunetzwerk in einen gefährlichen Zustand versetzen.

Im Moment sind die wahren Bedrohungen für Bitcoin Trends zu Elefantenstandorten und zu Captive Power. Innerhalb von nur ein oder zwei weiteren Jahren könnten diese Variablen in die Gefahrenzone eintreten, und aufgrund der damit verbundenen Größenordnung könnten sie nur sehr schwer rückgängig gemacht werden. Es ist zwingend erforderlich, dass die Industrie den maschinellen Einsatz bei Kaninchen und Pferden verstärkt und daran arbeitet, wilde Energiequellen zu entwickeln, um diese Exposition zu verhindern. Die Kritiker von Bitcoin spüren die Hitze und sie werden intensiv nach Schwachstellen im Ökosystem suchen, also lassen Sie uns ihnen keine Chance geben, Satoshi auf den Fersen zu sein.

Dies ist ein Gastbeitrag von Bob Burnett. Die geäußerten Meinungen sind ausschließlich ihre eigenen und spiegeln nicht unbedingt die von BTC Inc oder wider Bitcoin Magazin.

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• Quelle: https://bitcoinmagazine.com/business/mining-industry-makes-bitcoin-vulnerable