Satoshis häl: Är gruvinfrastruktur en sårbarhet som kan ta ner Bitcoin?

Bitcoin-gruvnätverket presenterar en potentiell sårbarhet för nätverket som kan visa sig vara en akilleshäl om det inte åtgärdas.

I grekisk mytologi Thetis doppade sin späda son Akilles in i floden Styx för att ge honom osårbarhetens kraft. Akilles växte till att bli en till synes oövervinnlig krigare, men han fälldes när en giftpil träffade honom i hälen, precis där Thetis hade hållit honom när hon doppade honom i floden. Hon hade bara missat en liten fläck, men det var Achilles undergång.

I modern tid har termen "akilleshäl" blivit synonymt med vilken mäktig kraft som helst som tas ner av en oförutsedd eller liten svaghet, och historien är full av mäktiga människor och organisationer som har fallit på just detta sätt.

De senaste 13 åren har Bitcoin varit en mycket kraftfull kraft som har avvärjat alla angripare. Detta har gett många av Bitcoins förespråkare en känsla av självförtroende, men detta kan vara illa placerat eller till och med farligt. Genialiteten bakom Bitcoin är tydlig, men detta gör den inte perfekt eller osårbar. Under åren, decennier och århundraden framåt kommer ofattbara variabler att dyka upp, och kanske kommer en av Bitcoins största styrkor att manipuleras och avslöjas som en svaghet för att bli Satoshis häl.

Bitcoin-arkitekturen

Innan du går djupt in i detta kan det vara till hjälp att granska vissa aspekter av Bitcoins arkitektur.

Satoshi designade Bitcoin med avsikten att var tionde minut skulle block (innehållande transaktioner) behandlas. När ett block har bearbetats, eller minerats, presenteras det för noderna för validering och transaktionerna bokförs till reskontran. För sina tjänster får gruvarbetare ersättning i form av en blockbelöning, som är summan av en blocksubvention och transaktionsavgifter.

Blocksubventionen, för närvarande 6.25 BTC, är den mekanism genom vilken nya Bitcoin kommer i omlopp. En svårighetsepok är ett segment av 2,016 10 block och, efter att varje svårighetsepok har avslutats, utförs en analys av den tid som krävs för att bearbeta dessa block. Eftersom Satoshis mål var att systemet skulle ha i genomsnitt 10 minuter att bearbeta varje block, om den tidigare svårighetsepoken var kortare än 10 minuter, försvåras blockbearbetningen för den kommande epoken, och vice versa om den föregående svårighetsepoken var längre än XNUMX minuter .

En framväxande sårbarhet

Med några av grunderna för gruvdrift i åtanke finns det en framväxande sårbarhet i Bitcoin-ekosystemet att överväga. Många människor korrelerar direkt en ökning av global hashhastighet, eller en bra fördelning av hashhastighet över gruvpoolerna, med ökad säkerhet i nätverket. Det finns en viss sanning i dessa slutsatser eftersom nätverket, med båda måtten, verkar ganska starkt och säkert idag; men ett annat lager djupare, det finns en vektor av sårbarhet.

Detta lager är tillväxten och dominansen av "fången elefant" (se diagrammet nedan) gruvplatser. En gruvplats i fångenskap är en där strömkällan kontrolleras av en tredje part och detta betyder i allmänhet att den är nätbaserad. En vild gruvplats är en plats där ström genereras och kontrolleras av gruvarbetaren och är därför off-grid.

För att utforska sårbarheten, överväg ett scenario som heter "Nattterror". Även om det är extremt, och ganska osannolikt, visar det hotet.

Föreställ dig en tid i framtiden när fångna elefantplatser dominerar gruvnätverket. Denna dominans är så fullständig att 99 % av Bitcoin-gruvnätverkets hashkraft är konsoliderad i flera dussin fångna elefantsajter. Parallellt har politiska och finansiella etablissemang över hela världen sett Bitcoin allvarligt urholka deras förmåga att implementera sina agendor. Eftersom de vet att det bästa sättet att attackera Bitcoin är att skaka allmänhetens förtroende för dess stabilitet och tillförlitlighet, satte Bitcoins belackare en handlingslinje för att förlama Bitcoins gruvnätverk. Så, precis innan en svårighetsepok är slut, samordnar ett konsortium av nationalstater en fientlig nedläggning av alla fångna elefantplatser. De gör detta genom att tvinga elleverantörer att omedelbart stänga av strömmen till alla platser, och de sätter in trupper för att förhindra att all utrustning tas bort från platserna.

Bitcoin-gruvnätverket skulle bli av med detta slag eftersom det omedelbart kommer att bli 99 gånger svårare att bearbeta block. Istället för att ta tio minuter att bearbeta nästa block, skulle den förväntade slutföringstiden vara 990 minuter, eller 16.5 timmar. Detta skulle driva den dagliga transaktionskapaciteten för Bitcoin-ekosystemet från cirka 300,000 2,016 till bara några tusen. Ännu värre, 1,386 3.8 block måste bearbetas innan nästa svårighetsjustering, och med den kraftigt reducerade hashkapaciteten i nätverket skulle detta inte inträffa förrän om XNUMX XNUMX dagar eller XNUMX år (förutsatt att ingen ny hashkraft läggs till.) Dessutom nya bitcoin skulle komma in i omlopp i snigelfart eftersom ökningar av penningmängden är helt beroende av brytning av block.

Uppenbarligen skulle panik uppstå, eftersom många bitcoininnehavare som vill sälja eller få sin bitcoin i kylförvaring skulle låsas ute. Rörelser utanför kedjan på börser och transaktioner på Layer 2-protokoll (som Lightning Network) skulle vara möjliga ett tag, men de skulle snart bli begränsade eftersom avveckling av basskikt (on-chain) skulle bli praktiskt taget omöjligt. Efter några dagar i Night Terror-scenariot skulle Bitcoins ekosystem vara så dramatiskt försämrat att världens förtroende för det skulle skakas in i kärnan och skadas irreparabelt.

Mardrömsscenariot

Visst är Night Terror-scenariot osannolikt, men ett mer troligt scenario, kallat "Mardrömsscenariot" ger också ett mycket skrämmande resultat.

Detta scenario förutsätter samma initiala förhållanden för elefanter i fångenskap som äger 99 % av den globala hashkraften, och en avstängning och beslagtagande av platserna. Men i det här fallet reagerar Bitcoin-gemenskapen aggressivt för att försöka rädda ekosystemet. Det första steget är från kaniner och hästar, omplacering av gruvutrustning som tidigare hade tagits ur bruk, och detta ökar omedelbart den återstående globala hashkraften med cirka 25 %.

Gruvutrustning i distributionskanalerna skulle snabbt slukas upp och distribueras, och inom cirka fem dagar skulle nätverket troligen gå vidare till att behandla två block per dag istället för ett. Efter cirka tre veckor skulle nätverkets effekt växa till i genomsnitt tre block per dag. I slutändan, efter cirka nio månader, kunde kaninerna och hästarna skala sin hashhastighet med lite över sju gånger och förbättra nätverkskapaciteten till cirka 10 block per dag.

Resultatet skulle bli att svårighetsperioden som hade förväntats ta två veckor skulle sträcka sig ut till outhärdliga 281 dagar. Också anmärkningsvärt är att istället för att de förväntade 127,000 6,300 bitcoin kommer i omlopp under hela niomånadersperioden, skulle bara XNUMX XNUMX klara sig.

Den genomsnittliga blocktiden i slutet av epoken är 138 minuter och många kan förvänta sig att efter denna smärtsamma epok, nästa svårighetsjustering skulle underlätta en återgång till 10-minuters blockbehandlingstiden. Nätverket är dock långt ifrån ute i skogen.

Bitcoins protokoll har en maximal svårighetsjustering på fyra gånger under en epok och det betyder att den justerade blockbehandlingstiden i början av nästa epok justeras till 34.6 minuter istället för 10. Detta ställer in Bitcoins motståndare för deras nästa slingrande drag — som övergången till den nya svåra epoken inträffar, de tidigare försämrade fångna elefantplatserna aktiveras igen.

På ett ögonblick svänger blockets bearbetningstider från långsamma till exceptionellt snabba två minuter och 20 sekunder och en fullständig svårighetsjusteringsepok skulle flyga förbi på drygt tre dagar. 6,300 XNUMX mer bitcoin skulle komma i cirkulation och till stor del kontrolleras av belackare, och de skulle ha möjlighet att översvämma marknaden med dessa bitcoin eller svälta marknaden ytterligare.

Nästa svårighetsjustering skulle börja med en blockbearbetning på nästan 10 minuter, men återigen, kontrollerna för de fångna elefantplatserna kunde inaktivera sina platser och gruvnätverket skulle återigen gå till en genomsökning. Blockbehandlingstider skulle omedelbart överstiga två timmar och att slutföra svårighetsperioden skulle ta 142 dagar.

Detta mönster av fångna elefanter som slår på och av kan fortsätta under lång tid, men det skulle egentligen inte vara nödvändigt eftersom skadan på Bitcoin redan skulle ha åsamkats. Utan någon konsekvens i förmågan att bearbeta transaktioner, och inte heller någon tro på inflationstakten, skulle förtroendet för Bitcoin förstöras, och även om det skulle kunna överleva med något begränsat värde eller syfte, skulle det aldrig uppfylla sin vision och försvinna till irrelevans.

Satoshi's Heel: Att hålla jämna steg med industriella gruvarbetare

När Kinas förbud 2021 inträffade förlorade Bitcoin ungefär 50 % av dess hashkraft och ekosystemet övervann det som ett litet farthinder. Som visas i Nightmare-scenariot skulle förlusten av 99% av hashkraften vara katastrofal, så någonstans mellan dessa två punkter finns riskzonen.

Diagrammet ovan uppskattar effekten av förlusterna på olika nivåer av nätverkets hashhastighet. Med en minskning av hashhastigheten med 70 %, känns nätverket en viss påfrestning, men blockbehandlingstider är inte hemska, och den svåra justeringen återställer nätverket till något normal prestanda på cirka sex veckor. Men fall under denna nivå börjar flytta nätverksprestandan till farozonen.

Om nätverket attackerades på ett sätt som fick den globala hashfrekvensen att falla med 85 % eller mer, blir chocken på nätverkets effektivitet katastrofal och ekosystemets motståndskraft försvåras kraftigt. Det här kan mycket väl vara Satoshis häl. Om så är fallet är det en möjlighet bara för att Bitcoin-gruvgemenskapen skapade sårbarheten själv. Och den sårbarheten kan komma från de största gruvbolagen som fokuserar på sina egna bästa kortsiktiga intressen, och inte Bitcoins bästa långsiktiga intressen.

Generellt sett tror de största gruvbolagen att de kan uppnå den bästa effektiviteten, kostnadseffektiviteten och tillförlitligheten genom att konsolidera sin verksamhet till stora anläggningar och arbeta med energileverantörer i ömsesidigt fördelaktiga kraftupplägg. Men som ordspråket säger, "det kan bli för mycket av det goda."

Som illustreras ovan är för mycket hash-krafttäthet på ett litet antal platser en massiv exponering. Den säkra nivån av hashkraft på dessa platser är max cirka 70 % och allt över 85 % sätter ekosystemet i allvarlig fara.

För närvarande är det inte möjligt att mäta den globala hashhastigheten mot dessa mätvärden, även om det sannolikt är i den säkra zonen nu. Det är dock viktigt att kaniner och hästar håller jämna steg när elefanter expanderar, och det kommer sannolikt att visa sig vara ganska svårt.

Som ett exempel, Atlas Power har meddelat en ny investering på 1.9 miljarder dollar i North Dakota som kommer att sätta 750 megawatt (MW) gruvkapacitet online före slutet av 2023. Detta innebär att hästar och kaniner måste lägga till minst 322 MW gruvkapacitet för att hålla jämna steg för att hålla jämna steg med denna plats.

Men när anläggningar som denna från Atlas Power kommer online kommer de vanligtvis online med toppmoderna gruvmaskiner. Detta betyder att kopplad till denna kraft kommer att vara 150 tera hash per sekund (TH/s) gruvutrustning (eller bättre.) Kaniner och hästar har historiskt problem med att få tillgång till och/eller ha råd med den här typen av utrustning, så de ligger vanligtvis en generation efter . I det här fallet betyder det att de vanligtvis skulle använda 100 TH/sekund-teknik. Därför skulle det krävas 50 % fler maskiner och 50 % mer kraft för att hålla jämna steg. Med tanke på detta innebär det att kanin- och hästplatser måste lägga till 161,000 483 nya maskiner, som förbrukar 483 MW på mindre än två år, bara för att hålla jämna steg med exponeringen från en enda plats. Och om man antar att Atlas Power-platsen använder nätbaserad kraft, betyder det också att vilda energikällor motsvarande XNUMX MW också måste komma online. Varje underskott av hästar och kaniner driver ekosystemets sårbarhet närmare farozonen.

Decentralisering är en grundläggande princip för Bitcoin, och det med rätta. För att Bitcoin ska förbli decentraliserat måste samhället ständigt titta på alla aspekter av ekosystemet för att spola ut alla möjligheter till centralisering. Gruvindustrin är inget undantag.

Gruvdrift har många variabler som i teorin skulle kunna bli centraliserade, inklusive geografi, jurisdiktion, energikällor, platsstorlekar, gruvpooler, fliskällor och systemkällor. Det är avgörande att en säker mångfaldsnivå alltid finns på plats över alla variabler. Om vektorn för någon variabel börjar trenda mot centralisering måste den stoppas i god tid.

Detta gäller oavsett hur säker centralisering kan se ut i en given variabel. Till exempel finns det en enorm utveckling av webbplatser i Texas just nu och förståeligt nog, med tanke på energitillgång, energikostnader och den välkomnande attityden hos samhällen och politiker. Men politiska vindar kan förändras snabbt och det finns scenarier där Bitcoin-brytning kan gå från en vän till Texas till en ärkefiende i ett mycket kort fönster. Och problem med elnätet, riktade terroristattacker och naturkatastrofer i Texas kan också försätta gruvnätverket i ett farligt tillstånd.

För närvarande är de verkliga hoten mot Bitcoin trender mot elefantsajter och mot fångenskap. På bara ytterligare ett eller två år kan dessa variabler komma in i farozonen och på grund av den inblandade skalan kan de vara mycket svåra att vända. Det är absolut nödvändigt att industrin förstärker utplaceringen av maskiner för kaniner och hästar och arbetar för att utveckla vilda energikällor för att förhindra denna exponering. Bitcoins belackare känner av värmen och de kommer att leta hårt efter svagheter i ekosystemet, så låt oss inte ge dem en chans på Satoshis häl.

Detta är ett gästinlägg av Bob Burnett. Åsikter som uttrycks är helt deras egna och återspeglar inte nödvändigtvis de från BTC Inc Bitcoin Magazine.

• Myntsmart. Europas bästa bitcoin- och kryptobörs.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. FRI TILLGÅNG.
• CryptoHawk. Altcoin radar. Gratis provperiod.
• Källa: https://bitcoinmagazine.com/business/mining-industry-makes-bitcoin-vulnerable