Calcanhar de Satoshi: a infraestrutura de mineração é uma vulnerabilidade que pode derrubar o Bitcoin?

A rede de mineração Bitcoin apresenta uma vulnerabilidade potencial para a rede que pode revelar-se um calcanhar de Aquiles, a menos que seja abordada.

Na mitologia grega, Tétis mergulhou seu filho Aquiles no Rio Estige para lhe dar o poder da invulnerabilidade. Aquiles tornou-se um guerreiro aparentemente invencível, mas foi derrubado quando uma flecha envenenada o atingiu no calcanhar, o mesmo local onde Tétis o segurou quando o mergulhou no rio. Ela havia perdido apenas um pequeno ponto, mas essa foi a queda de Aquiles.

Nos tempos modernos, o termo “calcanhar de Aquiles” tornou-se sinónimo de qualquer força poderosa que é derrubada por uma fraqueza imprevista ou pequena, e a história está repleta de pessoas e organizações poderosas que caíram exactamente desta forma.

Nos últimos 13 anos, o Bitcoin tem sido uma força muito poderosa que rechaçou todos os invasores. Isto deu a muitos dos defensores do Bitcoin um ar de confiança, mas isto pode ser inoportuno ou mesmo perigoso. A genialidade por trás do Bitcoin é clara, mas isso não o torna perfeito ou invulnerável. Nos próximos anos, décadas e séculos, surgirão variáveis ​​inimagináveis, e talvez um dos maiores pontos fortes do Bitcoin seja manipulado e exposto como uma fraqueza para se tornar o calcanhar de Satoshi.

A Arquitetura Bitcoin

Antes de mergulhar profundamente nisso, pode ser útil revisar certos aspectos da arquitetura do Bitcoin.

Satoshi projetou o Bitcoin com a intenção de que a cada 10 minutos, blocos (contendo transações) fossem processados. Depois que um bloco é processado ou extraído, ele é apresentado aos nós para validação e as transações são lançadas no livro-razão. Por seus serviços, os mineiros recebem uma compensação na forma de uma recompensa em bloco, que é a soma de um subsídio em bloco e taxas de transação.

O subsídio em bloco, atualmente de 6.25 BTC, é o mecanismo pelo qual o novo Bitcoin entra em circulação. Uma época de dificuldade é um segmento de 2,016 blocos e, após a conclusão de cada época de dificuldade, é realizada uma análise do tempo necessário para processar esses blocos. Como o objetivo de Satoshi era que o sistema demorasse em média 10 minutos para processar cada bloco, se a época de dificuldade anterior fosse menor que 10 minutos, o processamento do bloco seria mais difícil para a época seguinte e vice-versa se a época de dificuldade anterior fosse maior que 10 minutos .

Uma vulnerabilidade emergente

Com alguns dos princípios básicos da mineração em mente, há uma vulnerabilidade emergente no ecossistema Bitcoin a ser considerada. Muitas pessoas correlacionam diretamente um aumento na taxa de hash global, ou uma boa distribuição da taxa de hash entre os pools de mineração, com o aumento da segurança na rede. Há alguma verdade nestas conclusões, uma vez que, por ambas as medidas, a rede parece hoje bastante forte e segura; porém, numa outra camada mais profunda, existe um vetor de vulnerabilidade.

Esta camada representa o crescimento e o domínio dos locais de mineração de “elefantes cativos” (ver gráfico abaixo). Um local de mineração cativo é aquele em que a fonte de energia é controlada por terceiros e isso geralmente significa que é baseada na rede. Um local de mineração selvagem é aquele onde a energia é gerada e controlada pelo mineiro e, portanto, está fora da rede.

Para explorar a vulnerabilidade, considere um cenário chamado “Terror Noturno”. Embora seja extremo e bastante improvável, demonstra a ameaça.

Imagine uma época no futuro em que os locais de elefantes em cativeiro dominariam a rede de mineração. Este domínio é tão completo que 99% do poder de hash da rede de mineração Bitcoin está consolidado em várias dezenas de locais de elefantes em cativeiro. Paralelamente, as forças políticas e financeiras em todo o mundo viram o Bitcoin corroer seriamente a sua capacidade de implementar as suas agendas. Sabendo que a melhor maneira de atacar o Bitcoin é abalar a confiança do público na sua estabilidade e confiabilidade, os detratores do Bitcoin estabeleceram um curso de ação para paralisar a rede de mineração Bitcoin. Assim, pouco antes de terminar uma época de dificuldades, um consórcio de Estados-nação coordena um encerramento hostil de todos os locais de elefantes em cativeiro. Eles fazem isso forçando os fornecedores de serviços públicos a cortar instantaneamente a energia de todos os locais e mobilizam tropas para impedir a remoção de qualquer equipamento dos locais.

A rede de mineração Bitcoin estaria se recuperando desse golpe porque seria instantaneamente 99 vezes mais difícil processar blocos. Em vez de levar dez minutos para processar o próximo bloco, o tempo esperado de conclusão seria de 990 minutos, ou 16.5 horas. Isto aumentaria a capacidade diária de transações do ecossistema Bitcoin de cerca de 300,000 para apenas alguns milhares. Pior ainda, 2,016 blocos devem ser processados ​​antes do próximo ajuste de dificuldade, e com a capacidade de hash bastante reduzida da rede, isso não ocorreria por mais 1,386 dias ou 3.8 anos (assumindo que nenhum novo poder de hash seja adicionado). estaria entrando em circulação a passo de caracol porque o aumento da oferta monetária depende completamente da mineração de blocos.

Obviamente, o pânico surgiria, já que muitos detentores de bitcoins que tentassem vender ou colocar seus bitcoins em armazenamento refrigerado seriam bloqueados. Os movimentos fora da cadeia em exchanges e transações em protocolos da Camada 2 (como a Lightning Network) seriam possíveis por um tempo, mas logo se tornariam restritos porque a liquidação da camada base (on-chain) se tornaria virtualmente impossível. Depois de alguns dias no cenário do Terror Noturno, o ecossistema Bitcoin seria tão dramaticamente prejudicado que a confiança do mundo nele seria abalada e irreparavelmente danificada.

O cenário do pesadelo

Certamente, o cenário do Terror Noturno é improvável, mas um cenário mais provável, denominado “Cenário do Pesadelo”, também apresenta um desfecho muito assustador.

Este cenário assume as mesmas condições iniciais de elefantes em cativeiro possuindo 99% do poder de hashing global, e um encerramento e apreensão dos locais. Neste caso, porém, a comunidade Bitcoin responde agressivamente para tentar salvar o ecossistema. O primeiro movimento vem de coelhos e cavalos, redistribuindo equipamentos de mineração que haviam sido anteriormente colocados fora de serviço, e isso aumenta instantaneamente o poder de hash global restante em cerca de 25%.

Os equipamentos de mineração nos canais de distribuição seriam rapidamente engolidos e implantados e, em cerca de cinco dias, a rede provavelmente progrediria para o processamento de dois blocos por dia em vez de um. Após cerca de três semanas, a potência da rede aumentaria para uma média de três blocos por dia. No final das contas, após cerca de nove meses, os coelhos e cavalos poderiam aumentar sua taxa de hash um pouco mais de sete vezes e melhorar a capacidade da rede para cerca de 10 blocos por dia.

O resultado seria que a época de dificuldade, que se esperava que durasse duas semanas, se estenderia por insuportáveis ​​281 dias. Também digno de nota é que, em vez dos esperados 127,000 bitcoins entrando em circulação durante todo o período de nove meses, apenas 6,300 conseguiriam.

O tempo médio de bloqueio no final da época é de 138 minutos e muitos podem esperar que, após esta época dolorosa, o próximo ajuste de dificuldade facilitaria um retorno ao tempo de processamento de bloco de 10 minutos. No entanto, a rede está longe de estar fora de perigo.

O protocolo do Bitcoin tem um ajuste máximo de dificuldade de quatro vezes em qualquer época e isso significa que o tempo de processamento do bloco ajustado no início da próxima época se ajusta para 34.6 minutos em vez de 10. Isso prepara os detratores do Bitcoin para seu próximo movimento tortuoso - como Quando ocorre a transição para a nova época difícil, os locais de elefantes em cativeiro anteriormente prejudicados são reativados.

Em um piscar de olhos, o tempo de processamento dos blocos varia de lento para excepcionalmente rápido, dois minutos e 20 segundos, e uma época completa de ajuste de dificuldade passaria em pouco mais de três dias. Mais 6,300 bitcoins entrariam em circulação e seriam amplamente controlados por detratores, e eles teriam a opção de inundar o mercado com esses bitcoins ou deixar o mercado ainda mais faminto.

O próximo ajuste de dificuldade começaria com um processamento de blocos em cerca de 10 minutos, mas, novamente, os controladores dos locais de elefantes em cativeiro poderiam desativar seus locais e a rede de mineração voltaria a rastejar. O tempo de processamento dos blocos excederia imediatamente duas horas e a conclusão da época de dificuldade levaria 142 dias.

Esse padrão de ativação e desativação de elefantes em cativeiro poderia continuar por muito tempo, mas não seria realmente necessário, pois os danos ao Bitcoin já teriam sido infligidos. Sem qualquer consistência na capacidade de processar transações, nem qualquer fé na taxa de inflação, a confiança no Bitcoin seria arruinada e, embora pudesse sobreviver com algum valor ou propósito limitado, nunca cumpriria a sua visão e desapareceria até à irrelevância.

O calcanhar de Satoshi: acompanhando os mineiros industriais

Quando ocorreu a proibição da China em 2021, o Bitcoin perdeu aproximadamente 50% de seu poder de hashing e o ecossistema superou isso como uma pequena lombada. Como é mostrado no cenário Nightmare, a perda de 99% do poder de hashing seria catastrófica, então em algum lugar entre esses dois pontos está a zona de perigo.

O gráfico acima estima o impacto das perdas de vários níveis da taxa de hash da rede. Com uma queda de 70% na taxa de hash, a rede sente alguma tensão, mas os tempos de processamento dos blocos não são horríveis, e o difícil ajuste retorna a rede ao desempenho normal em cerca de seis semanas. No entanto, quedas abaixo deste nível começam a levar o desempenho da rede para a zona de perigo.

Se a rede for atacada de uma forma que faça com que a taxa de hash global caia em 85% ou mais, o choque na eficácia da rede torna-se catastrófico e a resiliência do ecossistema é gravemente prejudicada. Este pode muito bem ser o calcanhar de Satoshi. Nesse caso, é uma possibilidade apenas porque a própria comunidade mineradora de Bitcoin criou a vulnerabilidade. E essa vulnerabilidade pode vir das maiores empresas mineiras focadas nos seus próprios interesses de curto prazo, e não nos melhores interesses de longo prazo do Bitcoin.

Em geral, as maiores empresas mineiras acreditam que podem alcançar a melhor eficiência, rentabilidade e fiabilidade consolidando as suas operações em grandes locais e trabalhando com fornecedores de serviços públicos de energia em acordos energéticos mutuamente benéficos. No entanto, como diz o ditado, “pode haver muita coisa boa”.

Conforme ilustrado acima, muita densidade de potência de hash em um pequeno número de sites é uma exposição massiva. O nível seguro de poder de hashing nesses sites é de cerca de 70% e qualquer valor acima de 85% coloca o ecossistema em grave perigo.

Atualmente, não é possível medir a taxa de hash global em relação a essas métricas, embora provavelmente esteja na zona segura agora. No entanto, é fundamental que os coelhos e os cavalos mantenham o ritmo sempre que os elefantes se expandem, e isto provavelmente será bastante difícil.

Como um exemplo, Atlas Power anunciou um novo investimento de US$ 1.9 bilhão em Dakota do Norte isso colocará 750 megawatts (MW) de capacidade de mineração em operação antes do final de 2023. Isso significa que, para manter o ritmo, cavalos e coelhos devem adicionar pelo menos 322 MW de capacidade de mineração apenas para acompanhar este local.

No entanto, quando instalações como esta da Atlas Power ficam online, normalmente elas ficam online com máquinas de mineração de última geração. Isso significa que anexado a esse poder estarão equipamentos de mineração de 150 tera hash por segundo (TH/s) (ou melhor). Coelhos e cavalos historicamente têm problemas para obter acesso e/ou fornecer esse tipo de equipamento, então eles normalmente ficam uma geração atrás . Nesse caso, isso significa que eles normalmente usariam tecnologia de 100 TH/segundo. Portanto, manter o ritmo exigiria 50% mais máquinas e 50% mais potência. Perante isto, significa que os locais para coelhos e cavalos devem adicionar 161,000 novas máquinas, consumindo 483 MW em menos de dois anos, apenas para acompanhar a exposição de um único local. E, assumindo que o local da Atlas Power utiliza energia baseada na rede, isso também significa que fontes de energia selvagens equivalentes a 483 MW também devem estar online. Qualquer escassez de cavalos e coelhos empurra a vulnerabilidade do ecossistema para mais perto da zona de perigo.

A descentralização é um princípio fundamental do Bitcoin, e com razão. Para que o Bitcoin permaneça descentralizado, a comunidade deve olhar constantemente para todos os aspectos do ecossistema para eliminar qualquer possibilidade de ocorrência de centralização. A indústria mineira não é exceção.

A mineração tem muitas variáveis ​​que poderiam, em teoria, tornar-se centralizadas, incluindo geografia, jurisdição, fontes de energia, tamanhos de locais, pools de mineração, fontes de chips e fontes de sistema. É crucial que exista sempre um nível seguro de diversidade em todas as variáveis. Se o vetor de qualquer variável começar a tender à centralização, deve ser interrompido com bastante antecedência.

Isto é verdade independentemente de quão segura a centralização possa parecer em qualquer variável. Por exemplo, há neste momento uma enorme quantidade de desenvolvimento de locais no Texas e é compreensível, dada a disponibilidade de energia, os custos de energia e a atitude acolhedora das comunidades e dos políticos. No entanto, os ventos políticos podem mudar rapidamente e há cenários em que a mineração de Bitcoin pode passar de um amigo do Texas a um arquiinimigo num espaço de tempo muito curto. E problemas com a rede eléctrica, ataques terroristas dirigidos e desastres naturais no Texas também podem colocar a rede mineira num estado perigoso.

Por enquanto, as verdadeiras ameaças ao Bitcoin são as tendências em direção aos locais de elefantes e ao poder cativo. No espaço de mais um ou dois anos, estas variáveis ​​poderão entrar na zona de perigo e, devido à escala envolvida, poderão ser muito difíceis de reverter. É imperativo que a indústria reforce a utilização de máquinas para coelhos e cavalos, e trabalhe para desenvolver fontes de energia selvagem para evitar esta exposição. Os detratores do Bitcoin estão sentindo a pressão e procurarão com afinco os pontos fracos do ecossistema, então não vamos dar-lhes uma chance no calcanhar de Satoshi.

Este é um post convidado de Bob Burnett. As opiniões expressas são inteiramente próprias e não refletem necessariamente as da BTC Inc ou Bitcoin Magazine.

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