Сеть биткойн
Для более широкого освещения этой темы см. раздел Биткойн.
Сеть Биткойн представляет собой одноранговую сеть узлов, которые реализуют протокол Биткойн. Сам протокол реализует высокодоступную, общедоступную и децентрализованную бухгалтерскую книгу. Узлы проверяют, что каждое обновление реестра соответствует правилам протокола Биткойн.
Пользователи передают в сеть сообщения с криптографической подписью, используя программное обеспечение биткойн-кошелька. Эти сообщения представляют собой предлагаемые транзакции, изменения, которые необходимо внести в бухгалтерскую книгу. Каждый узел имеет копию всей истории транзакций в бухгалтерской книге. Если транзакция нарушает правила протокола Биткойн, она игнорируется. Транзакции происходят только тогда, когда вся сеть соглашается с тем, что они должны произойти. Этот "полный сетевой консенсус" достигается, когда каждый узел в сети проверяет результаты операции проверки работоспособности, называемой майнингом. Майнинг упаковывает группы транзакций в блоки и создает хэш-код, который следует правилам протокола Биткойн. Создание этого хэша требует дорогостоящей энергии, но сетевой узел может проверить, что хэш действителен, используя очень мало энергии. Если майнер предлагает блок в сеть, и его хэш действителен, блок и его изменения в регистре добавляются в блокчейн, и сеть переходит к еще необработанным транзакциям. В случае возникновения спора правильной считается самая длинная цепочка.
Новый блок создается в среднем каждые 10 минут.
Сатоши Накамото, анонимный разработчик протокола, заявил, что разработка и кодирование Биткойна начались в 2007 году. Проект был выпущен в 2009 году как программное обеспечение с открытым исходным кодом.
Сеть требует минимальной структуры для обмена транзакциями. Достаточно специальной децентрализованной сети добровольцев. Сообщения транслируются на основе максимальных усилий, и узлы могут покидать сеть и присоединяться к ней по желанию. При повторном подключении узел загружает и проверяет новые блоки с других узлов, чтобы завершить свою локальную копию блокчейна
Транзакции[править]
Биткойн определяется последовательностью транзакций с цифровой подписью, которые начались с создания биткойна, в качестве вознаграждения за блок. Владелец биткойна передает его путем цифровой подписи следующему владельцу, используя биткойн-транзакцию, во многом аналогичную подтверждению традиционного банковского чека. Получатель платежа может проверять каждую предыдущую транзакцию, чтобы проверить цепочку владения. В отличие от традиционных подтверждений чеков, транзакции в биткойнах необратимы, что исключает риск мошенничества с возвратом платежей.
Хотя биткойны можно обрабатывать по отдельности, было бы громоздко требовать отдельной транзакции для каждого биткойна в транзакции. Таким образом, транзакции могут содержать несколько входов и выходов, что позволяет разделять и комбинировать биткойны. Обычные транзакции будут иметь либо один ввод из более крупной предыдущей транзакции, либо несколько вводов, объединяющих меньшие суммы, и один или два вывода: один для платежа и один, возвращающий изменение, если таковое имеется, отправителю. Любая разница между общей суммой ввода и вывода транзакции идет майнерам в качестве комиссии за транзакцию.
Майнинг[править]
Чтобы сформировать распределенный сервер временных меток в качестве одноранговой сети, биткойн использует систему проверки работоспособности. Эту работу часто называют майнингом биткойнов.
Во время майнинга практически вся вычислительная мощность сети Биткойн используется для решения криптографических задач, доказательства работы. Их цель - гарантировать, что генерация действительных блоков требует определенных усилий, так что последующая модификация цепочки блоков, например, в сценарии атаки 51%, может быть практически исключена. Из-за сложности майнеры формируют "майнинг-пулы", чтобы получать выплаты, несмотря на высокие требования к энергопотреблению, дорогостоящее развертывание оборудования и / или оборудование под их собственным контролем. Наибольшая доля майнинговых пулов базируется в Китае, где также базируется большинство майнеров — или около 75% вычислительной мощности — криптовалюты.
Требование подтверждения работы для принятия нового блока в блокчейн было ключевым нововведением Сатоши Накамото. Процесс майнинга включает в себя идентификацию блока, который при двукратном хэшировании с помощью SHA-256 дает число, меньшее, чем заданный целевой уровень сложности. В то время как средняя требуемая работа увеличивается обратно пропорционально целевой сложности, хэш всегда можно проверить, выполнив один раунд двойного SHA-256.
Для сети временных меток биткойн действительное доказательство работы определяется путем увеличения одноразового номера до тех пор, пока не будет найдено значение, которое дает хэшу блока требуемое количество начальных нулевых битов. Как только хеширование дало действительный результат, блок не может быть изменен без повторного выполнения работы. Поскольку более поздние блоки цепляются после него, работа по изменению блока будет включать в себя повторную работу для каждого последующего блока. Если есть отклонение в консенсусе, то может произойти форк блокчейна.
Консенсус большинства в биткойне представлен самой длинной цепочкой, для создания которой потребовалось наибольшее количество усилий. Если большая часть вычислительной мощности контролируется честными узлами, честная цепочка будет расти быстрее и опережать любые конкурирующие цепочки. Чтобы изменить прошлый блок, злоумышленнику пришлось бы повторить проверку работоспособности этого блока и всех блоков после него, а затем превзойти работу честных узлов. Вероятность того, что более медленный злоумышленник догонит, уменьшается экспоненциально по мере добавления последующих блоков.
Чтобы компенсировать увеличение скорости оборудования и изменение интереса к работе узлов с течением времени, сложность поиска допустимого хэша корректируется примерно каждые две недели. Если блоки генерируются слишком быстро, сложность возрастает, и для создания блока и генерации новых биткойнов требуется больше хэшей.
Сложность и пулы для майнинга[править]
Дополнительная информация: Пул для майнинга
_%E2%80%93_Mining_pool_distributions_of_Bitcoin_blockchain.webp)
Майнинг биткойнов - это конкурентное занятие. Наблюдалась "гонка вооружений" из-за различных технологий хеширования, которые использовались для майнинга биткойнов: использовались базовые центральные процессоры (CPU), высокопроизводительные графические процессоры (GPU), программируемые в полевых условиях вентильные матрицы (FPGA) и специализированные интегральные схемы (ASIC), каждая из которых снижает прибыльность менее специализированной технологии. ASIC, специфичные для биткойнов, в настоящее время являются основным методом майнинга биткойнов и превысили скорость GPU в целых 300 раз. Сложность процесса майнинга связана с самонастройкой на накопленную мощность майнинга в сети. Поскольку добывать биткойны стало сложнее, компании-производители компьютерного оборудования отметили рост продаж высококачественных ASIC-продуктов.
Вычислительные мощности часто объединяются или "объединяются", чтобы уменьшить разницу в доходах майнеров. Отдельным майнинговым установкам часто приходится долго ждать подтверждения блока транзакций и получения платежа. В пуле всем участвующим майнерам платят каждый раз, когда участвующий сервер решает блок. Этот платеж зависит от объема работы, проделанной отдельным майнером, чтобы помочь найти этот блок.
Источники и потребление энергии[править]
В 2013 году Марк Гимейн оценил потребление электроэнергии примерно в 40,9 мегаватт (982 мегаватт-часа в день). В 2014 году Хасс Маккук оценил 80,7 мегаватт (80 666 кВт). По состоянию на 2015 год, по оценкам The Economist, даже если бы все майнеры использовали современное оборудование, совокупное потребление электроэнергии составило бы 166,7 мегаватт (1,46 тераватт-часа в год). По оценкам Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index, потребление энергии сетью биткойн выросло с 1,95 тераватт-часов в год в конце 2014 года до 77,1 тераватт-часов в год к концу 2019 года.
Стремясь снизить затраты на электроэнергию, некоторые биткойн-майнеры обосновались в таких местах, как Исландия, где геотермальная энергия дешевая, а охлаждающий арктический воздух бесплатный. Известно, что китайские биткойн-майнеры используют гидроэлектростанцию в Тибете для снижения затрат на электроэнергию. Североамериканские компании используют застрявший газ в качестве экономически эффективного источника энергии для добычи биткойнов. В Западном Техасе ветер приводит в действие биткойн-майнинг. По состоянию на апрель 2021 года, по крайней мере, одна треть добычи биткойнов была основана на угле в китайском регионе Синьцзян.
Исследование, проведенное в 2021 году, показало, что выбросы углерода от майнинга биткойнов в Китае, где большая часть алгоритма проверки работоспособности, генерирующего экономическую ценность, была рассчитана до середины 2021 года , быстро ускорились в конце 2010—х годов, в основном подпитываются невозобновляемыми источниками и, как ожидается, превысят общий годовой объем.выбросы таких стран, как Италия и Испания, в течение 2016 года, препятствующие международным обязательствам по смягчению последствий изменения климата.Также было обнаружено, что в 2021 году добыча биткойнов потребляла больше энергии, чем страна Новая Зеландия. Официальный запрет Китая на операции по добыче криптовалют в мае 2021 года, повторенный как в сентябре, так и в ноябре, привел к перемещению значительной части оборудования для майнинга из Китая. Тем не менее, целых 20 процентов "всех мировых биткойн-майнеров остаются в Китае. Это далеко от своего пика, составляющего от 65% до 75% мирового рынка ". К декабрю 2021 года глобальный хешрейт в основном восстановился до уровня, существовавшего до репрессий Китая, при этом увеличились доли в общей мощности майнинга, приходящиеся на США (35,4%), Казахстан (18,1%), а вместо этого - Россия (11%).
Опрос 2022 года , посвященный технологиям, рассматривал технологические и экологические проблемы криптовалют со многих точек зрения и отметил планы использования методов нетрадиционных вычислений и грид-вычислений, чтобы сделать биткойн и эфир более экологичными и более оправданными.
Процесс[править]
Приблизительный обзор процесса майнинга биткоинов включает в себя:[3]
- Новые транзакции транслируются на все узлы.
- Каждый узел майнера собирает новые транзакции в блок.
- Каждый узел майнера работает над поиском кода проверки работоспособности для своего блока.
- Когда узел находит подтверждение работоспособности, он передает блок всем узлам.
- Принимающие узлы проверяют транзакции, которые он проводит, и принимают только в том случае, если все они действительны.
- Узлы выражают свое согласие, переходя к работе со следующим блоком, включая хэш принятого блока.
Добытые биткойны[править]
По соглашению, первая транзакция в блоке - это специальная транзакция, которая производит новые биткойны, принадлежащие создателю блока. Это является стимулом для узлов поддерживать сеть. Она обеспечивает способ ввода в обращение новых биткойнов. Вознаграждение за майнинг уменьшается вдвое каждые 210 000 блоков. Она началась с 50 биткойнов, упала до 25 в конце 2012 года и до 12,5 биткойнов в 2016 году. Самое последнее сокращение вдвое, которое произошло в мае 2020 года (с номером блока 630 000), сократило вознаграждение за блок до 6,25 биткойна. Этот процесс деления пополам запрограммирован на продолжение максимум 64 раза, прежде чем прекратится создание новых монет.
Безопасность[править]
Были рассмотрены различные потенциальные атаки на сеть биткойн и ее использование в качестве платежной системы, реальные или теоретические. Протокол биткойн включает в себя несколько функций, которые защищают его от некоторых из этих атак, таких как несанкционированные расходы, двойные расходы, подделка биткойнов и вмешательство в блокчейн. Другие атаки, такие как кража закрытых ключей, требуют должной осторожности со стороны пользователей.
Несанкционированные траты Несанкционированные расходы уменьшаются благодаря внедрению в биткойне криптографии с открытым и закрытым ключами. Например, когда Алиса отправляет биткойн Бобу, Боб становится новым владельцем биткойна. Ева, наблюдая за транзакцией, может захотеть потратить биткойн, который только что получил Боб, но она не может подписать транзакцию, не зная личного ключа Боба.
Двойные расходы[править]
Конкретная проблема, которую должна решить система интернет-платежей, - это двойные расходы, при которых пользователь платит одной и той же монетой двум или более разным получателям. Примером такой проблемы было бы, если бы Ева отправила биткойн Алисе, а затем отправила тот же биткойн Бобу. Сеть биткойн защищает от двойных расходов, записывая все переводы биткойнов в реестр (блокчейн), который виден всем пользователям, и гарантируя, что все переведенные биткойны не были ранее потрачены.
Атака расы[править]
Если Ева предлагает Алисе заплатить биткойн в обмен на товары и подписывает соответствующую транзакцию, все еще возможно, что она также создает другую транзакцию, одновременно отправляя тот же биткойн Бобу. По правилам сеть принимает только одну из транзакций. Это называется атакой гонки, поскольку существует гонка, какая транзакция будет принята первой. Алиса может снизить риск расовой атаки, оговорив, что она не будет доставлять товар, пока платеж Евы Алисе не появится в блокчейне.
Атака разновидности гонки (которая была названа атакой Финни со ссылкой на Хэла Финни) требует участия майнера. Вместо того, чтобы отправлять оба платежных запроса (чтобы заплатить Бобу и Алисе одними и теми же монетами) в сеть, Eve отправляет в сеть только платежный запрос Алисы, в то время как сообщник пытается добыть блок, который включает платеж Бобу вместо Алисы. Существует положительная вероятность того, что мошеннический майнер добьется успеха раньше сети, и в этом случае платеж Алисе будет отклонен. Как и в случае с обычной атакой race, Alice может снизить риск атаки Finney, дождавшись, пока платеж будет включен в блокчейн.
Изменение истории Каждый блок, который добавляется в блокчейн, начиная с блока, содержащего данную транзакцию, называется подтверждением этой транзакции. В идеале продавцы и сервисы, получающие оплату в биткоинах, должны дождаться распространения по сети хотя бы одного подтверждения, прежде чем предполагать, что платеж был произведен. Чем больше подтверждений ожидает продавец, тем сложнее злоумышленнику успешно отменить транзакцию в блокчейне — если только злоумышленник не контролирует более половины общей мощности сети, и в этом случае это называется атакой на 51%.
Деанонимизация клиентов[править]
Деанонимизация - это стратегия интеллектуального анализа данных, при которой анонимные данные сопоставляются с другими источниками данных для повторной идентификации анонимного источника данных. Наряду с анализом графа транзакций, который может выявить связи между биткойн-адресами (псевдонимами), возможна атака, которая связывает псевдоним пользователя с его IP-адресом. :Если одноранговый узел использует Tor, атака включает в себя метод отделения однорангового узла от сети Tor, заставляя их использовать свой реальный IP-адрес для любых дальнейших транзакций. Атака использует биткойн-механизмы ретрансляции одноранговых адресов и защиты от DoS. Стоимость атаки на всю сеть биткойн составляет менее 1500 евро в месяц.
Верификация платежа[править]
Основная статья: Онлайн-обработка транзакций
Каждый майнер может выбрать, какие транзакции будут включены в блок или исключены из него.[29] Большее количество транзакций в блоке не приравнивается к большей вычислительной мощности, необходимой для решения этого блока.
После получения новой транзакции узел должен подтвердить ее: в частности, убедиться, что ни один из входных данных транзакции не был ранее потрачен. Чтобы выполнить эту проверку, узлу необходимо получить доступ к блокчейну. Любой пользователь, который не доверяет своим сетевым соседям, должен хранить полную локальную копию блокчейна, чтобы любой ввод мог быть проверен.
Как отмечается в техническом документе Накамото, можно проверять платежи в биткойнах без запуска полного сетевого узла (упрощенная проверка платежей, SPV). Пользователю нужна только копия заголовков блоков самой длинной цепочки, которые доступны путем запроса сетевых узлов, пока не станет очевидно, что получена самая длинная цепочка; затем получите ветвь дерева Меркла, связывающую транзакцию с ее блоком. Привязка транзакции к месту в цепочке показывает, что узел сети принял ее, а блоки, добавленные после нее, дополнительно подтверждают подтверждение.
Данные в блокчейне[править]
Хотя в блокчейне можно хранить любой цифровой файл, чем больше размер транзакции, тем больше становятся любые связанные с этим сборы. Чем больше информации хранится в каждом блоке, тем больше информации хранится на узлах, что потенциально создает "раздувание блокчейна".Первый блок блокчейна Биткойна, известный как "Блок Генезиса", содержит известный газетный заголовок, который может намекать на миссию Биткойна. Были встроены различные элементы, включая URL-адреса веб-сайтов, художественное изображение Бена Бернанке в формате ASCII, материалы изТелеграммы Wikileaks, молитвы биткойн-майнеров и оригинальный технический документ биткойна. Другая важная информация также хранится в блокчейне. В Блокчейн: идеи, которые вам нужны из Harvard Business Review, Тапскотт, Лахани и Янсити заявляют: "С помощью блокчейна мы можем представить себе мир, в котором контракты встроены в цифровой код и хранятся в прозрачных общих базах данных, где они защищены от удаления, подделки и пересмотра. Такие посредники, как юристы, брокеры и банкиры, возможно, больше не понадобятся. Отдельные лица, организации, машины и алгоритмы будут свободно совершать транзакции и взаимодействовать друг с другом без особых трений ".
Преступная деятельность[править]
Для более широкого освещения этой темы см. раздел Криптовалюта и безопасность. Использование биткойнов преступниками привлекло внимание финансовых регуляторов, законодательных органов, правоохранительных органов и средств массовой информации.[34]ФБР подготовило оценку разведданных, SEC выпустила предупреждение об инвестиционных схемах с использованием виртуальных валют[34], а Сенат США провел слушания по виртуальным валютам в ноябре 2013 года[36].
Несколько новостных агентств утверждают, что популярность биткойнов зависит от возможности использовать их для покупки незаконных товаров.[37][38]В 2014 году исследователи из Университета Кентукки обнаружили "убедительные доказательства того, что энтузиасты компьютерного программирования и незаконная деятельность стимулируют интерес к биткойну и находят ограниченную поддержку или вообще не поддерживают политические и инвестиционные мотивы".
Черные рынки[править]
Основная статья: Рынок Даркнета
Исследователь Университета Карнеги-Меллона подсчитал, что в 2012 году от 4,5% до 9% всех транзакций на всех биржах в мире были связаны с торговлей наркотиками на едином рынке наркотиков в темной сети, Silk Road. Детская порнография, убийства по найму, и оружие также предположительно доступны на сайтах черного рынка, которые продают в биткойнах. Из-за анонимного характера и отсутствия централизованного контроля на этих рынках трудно понять, являются ли сервисы реальными или просто пытаются получить биткоины.
Власти закрыли несколько черных рынков в глубокой сети. В октябре 2013 года Silk Road был закрыт правоохранительными органами США, что приводит к кратковременному снижению стоимости биткоина. В 2015 году основатель сайта был приговорен к пожизненному заключению. Вскоре появились альтернативные сайты, и в начале 2014 года Австралийская телерадиовещательная корпорация сообщила, что закрытие Silk Road практически не повлияло на число австралийцев, продающих наркотики онлайн, которое на самом деле увеличилось. В начале 2014 года голландские власти закрыли Utopia, онлайн-рынок нелегальных товаров, и изъяли 900 биткойнов. В конце 2014 года в результате совместной полицейской операции европейские и американские власти конфисковали биткойны и закрыли 400 глубоких веб-сайтов, включая рынок незаконных товаров Silk Road 2.0. Деятельность правоохранительных органов привела к нескольким обвинительным приговорам. В декабре 2014 года Чарли Шрем был приговорен к двум годам тюремного заключения за косвенную помощь в отправке 1 миллиона долларов сайту Silk Road drugs, а в феврале 2015 года его основатель,Росс Ульбрихт был осужден по обвинению в торговле наркотиками и приговорен к двойному пожизненному заключению плюс 40 лет.
Некоторые сайты черного рынка могут пытаться украсть биткоины у клиентов. Сообщество биткойнов назвало один сайт, Sheep Marketplace, мошенничеством, когда он предотвратил снятие средств и закрылся после предполагаемой кражи биткойнов. В другом случае в начале 2014 года были взломаны депозитные счета с биткойнами, принадлежащие владельцам другого черного рынка.[56]
По данным благотворительной организации Internet Watch Foundation, базирующейся в Великобритании, биткойны используются для покупки детской порнографии, и почти 200 таких сайтов принимают их в качестве оплаты. Биткойн - не единственный способ покупки детской порнографии в Интернете, как утверждает Троэльс Эртлинг, глава отдела по борьбе с киберпреступностью Европола: "Ukash и paysafecard... [также] использовались для оплаты таких материалов ". Тем не менее, Internet Watch Foundation перечисляет около 30 сайтов, которые принимают исключительно биткойны.Некоторые из этих сайтов закрылись, например, краудфандинговый сайт Deep web, целью которого было финансирование создания нового детского порно. Кроме того, в блокчейн были добавлены гиперссылки на сайты с детской порнографией, поскольку произвольные данные могут быть включены при совершении транзакции.
Отмывание денег[править]
Биткойны не могут быть идеальными для отмывания денег, потому что все транзакции являются публичными.Власти, в том числе Европейское банковское управление, ФБР, Национальное казначейство (Южная Африка) и Целевая группа по финансовым мероприятиям G7, выразили обеспокоенность тем, что биткойн может использоваться для отмывания денег.
В начале 2014 года оператор американской биткойн-биржи Чарли Шрем был арестован за отмывание денег. Впоследствии он был приговорен к двум годам тюремного заключения за "пособничество и подстрекательство к нелицензионному бизнесу по передаче денег".
Александр Винник, предполагаемый владелец BTC-e, был арестован в Греции 25 июля 2017 года по обвинению в отмывании денег на сумму 4 миллиарда долларов за нарушение законов США о борьбе с отмыванием денег (AML). В отчете Министерства финансов и внутренних дел Великобритании под названием "Национальная оценка рисков отмывания денег и финансирования терроризма в Великобритании" (октябрь 2015 г.) было установлено, что из двенадцати методов, рассмотренных в отчете, биткойн несет наименьший риск использования для отмывания денег, при этом наиболее распространенным методом отмывания денег являетсябанки.
Роман Стерлингов был арестован 27 апреля 2021 года по обвинению в отмывании около 1,2 миллиона BTC или 336 миллионов долларов США. Согласно отчетам уголовного расследования IRS, Стерлингов был основным оператором криптовалютного тумблера Bitcoin Fog, запущенного в 2011 году.
Схема Понци[править]
В схеме финансовой пирамиды с использованием биткойнов Bitcoin Savings and Trust пообещал инвесторам до 7% еженедельных процентов и привлек не менее 700 000 биткойнов с 2011 по 2012 год. В июле 2013 года Комиссия по ценным бумагам и биржам США обвинила компанию и ее основателя в 2013 году "в обмане инвесторов в финансовой пирамидесхема с участием биткойна".