Навіщо Біткоїн-майнінгу потрібен Stratum V2

Майнінг біткоїнів доступний кожному: побутова техніка, пристрої, такі як розумні годинники та окуляри – всі вони здатні майнити за допомогою спеціалізованих мікрочипів. Це майбутнє, на яке сподівається багато біткоїнерів.

Хоча такий сценарій цілком реалістичний, сьогодні ми все ще знаходимося на етапі генезису Біткоїна, і реальність, яку передбачав Антонопулос, ще не настала. По суті майнінг стає централізованим.

Минулого місяця 34% хешрейту припадало на одну лише Foundry USA. Якщо додати сюди Antpool, частка якого становить 18,2% від загального хешрейту, то стає очевидним, що 52% глобальної обчислювальної потужності Біткоїна знаходиться лише у двох майнінгових пулах.

Нещодавно відомий розробник Біткоїна Пітер Тодд вказав на проблему централізації:

«Біткоїн мертвий». «Майнінгу кінець». «Біткоїн регулюватиметься». «Почнеться цензура».

Але ми маємо зберігати спокій. Щоб зрозуміти, які наслідки цього – і які рішення – потрібно зробити крок назад та розглянути концепцію «майнінгу в пулі».

Еволюція майнінгу в пулі

Чи хотіли б ви отримувати 100 000 доларів раз на п'ять років чи 20 000 доларів один раз на рік? Відповідь це питання здебільшого пояснює появу пулів для майнінгу.

У довгостроковій перспективі виплати залишаються незмінними, змінюється лише частота отримання платежів. У висококонкурентному середовищі, як-от індустрія майнінгу, це має вирішальне значення. Від цього залежить виживання чи банкрутство майнінг-ферм, які – незалежно від зміни ціни біткоїна – повинні забезпечувати роботу машин, оплачувати електрику, а також будь-які кредити, які були взяті на купівлю обладнання, або інші витрати.

Майнінг-пул – це сервер, який зазвичай керується компанією, який об'єднує майнінг-ферми та окремих майнерів, розташованих у різних районах, їхні обчислювальні ресурси та пов'язує їх як продукт єдиної команди, яка бере участь у змаганні з видобутку біткоїнів. Висока обчислювальна потужність пулів дозволяє, порівняно з невеликими шансами окремого майнера, частіше перемагати у змаганні за доказом роботи та перерозподіляти винагороду між усіма його учасниками пропорційно до обчислювальної потужності, яку вони надали.

Візьмемо приклад: майнінг-ферма, яка виробляє 0,025% глобального хешрейту – діяльність, яка сьогодні вимагає багатомільйонних інвестицій – імовірнісно дозволяє майнеру записувати один блок в блокчейн Біткоїна з кожних 4000. Враховуючи середню швидкість створення одного блоку кожні 10 хвилин, на місяць винагорода нині складає 6,25 біткоїна.

Однак за тієї ж доступної обчислювальної потужності можна приєднатися до пулу майнінгу, який контролює, скажімо, 25% глобального хешрейту. За статистикою, пул майнить один блок із кожних чотирьох, тобто один кожні 40 хвилин. Майнінг-ферма, яка вирішила приєднатися, отримує винагороду пропорційно обчислювальній потужності, яку вона надає, тому вона завжди приноситиме еквівалент одного блоку на місяць, але отримуватиме оплату в середньому раз на 40 хвилин (частіше пули виплачують винагороду раз на день, щоб зменшити комісію).

Приєднання до пулу робить майбутнє більш передбачуваним, оскільки виплати, хоч і не обов'язково вищі, ніж при індивідуальному майнінгу, є частішими. Перший пул під назвою Slush Pool з'явився у 2010 році, тепер відомий як Braiins Pool.

Як описано вище, більшість обчислювальної потужності мережі тепер зосереджена у пулах, які неминуче утворюють точки централізації.

Отже, який поточний стан майнінгу та які ризики?

Підйом Foundry USA

15 лютого 2021 року на Foundry USA Pool припадало 0,98% хешрейту. Через два роки цей показник зріс до 34%. Що сталося за цей час?

Foundry – компанія зі штаб-квартирою в Нью-Йорку, яка повністю належить Digital Currency Group (DCG), одному з найбільших у світі «криптовалютних» інвестиційних фондів. Серед різних видів діяльності Foundry є і майнінг, яким займається підрозділ Foundry USA Pool, який став де-факто еталоном для інституційних майнерів США.

Зростання Foundry не випадково певною мірою збігається із забороною Китаю на майнінг з травня 2021 року. Як повідомлялося на той час, багато майнерів, які втекли з Китаю, рушили до Казахстану, а також до Сполучених Штатів. Одним з улюблених напрямків став Техас, який, зокрема через свої дружні правила, нині вважається одним із найсприятливіших регіонів для майнінгу у світі.

У недавньому інтерв'ю Габріеле Вернетті, дослідник майнінгу та розробник Stratum V2, розповів Bitcoin Magazine, що «більшість майнерів у Техасі працюють на Foundry».

Може бути ще одна причина успіху американського пулу: величезні інвестиції в нові ASIC у той час (бичачий ринок між кінцем 2020 та початком 2021 року), коли багато конкурентів могли бути більше зосереджені на одержанні прибутку. Наприклад, у вересні 2020 року Foundry підписала угоду про партнерство з виробником ASIC MicroBT, щоб надати своїм інституційним майнерам пріоритетний доступ до нових ASIC M30S.

З моменту покупки ASIC до початку експлуатації може пройти кілька місяців, особливо в період відсутності чіпів. Отже, коли нове обладнання стало готовим до введення в експлуатацію наприкінці 2021 року, Foundry USA отримала велику частку ринку, яка збільшилася з 8,5% у жовтні 2021 року до 19% у січні 2022 року.

У чому небезпека централізації майнінгу?

Чому те, що Foundry USA координує 34% світового хешрейту, це проблема? Тому що на сьогодні, хоча обчислювальна потужність пулу забезпечується величезною кількістю різних майнінг-ферм, блоки-кандидати створюються пулом. Саме пул вирішує, які транзакції включити до блоку. Це створює точку вразливості, що може призвести до двох проблем: цензури транзакцій або адрес та атаки 51%. Остання може мати дві мети:

1. Відмова в обслуговуванні: навмисний майнінг порожніх блоків, що уповільнює роботу мережі, запобігаючи схваленню транзакцій. З 34% обчислювальної потужності це може означати, що кожен третій блок буде порожнім.
2. Подвійне витрачання: скасування транзакції, скоєної зловмисником і поміщення в нещодавно підтверджений блок через форк блокчейну.

Загроза стала реальною через поточний протокол Stratum V1, який використовується майнерами та майнінговими пулами для зв'язку один з одним.

Однак відомо, що є рішення, і воно називається Stratum V2 (детальніше нижче). На цей час над ним працюють Braiins Pool, Foundry USA і команда незалежних open-source розробників. До останньої групи належить Вернетті.

Чи є ймовірність того, що через гіпотетичне зобов'язання Foundry USA може почати цензуру певних транзакцій?

«На технічному рівні це можливо», – стверджує Вернетті. «Але як довго? Чим довше триває цензура, тим більше часу мають майнери, щоб усвідомити це і почати переводити свою діяльність на інші пули. Це пов'язано з тим, що цензура передбачає втрату комісій, тому майнер має економічний стимул перейти до пулу, який збирає ці комісії, уникаючи цензури транзакцій».

Прецедент MARA Pool

Відповідний прецедент відбувся у травні 2021 року. MARA Pool, контрольований Marathon, на початку місяця вирішив майнити лише блоки з транзакціями, які відповідають OFAC, таким чином піддаючи цензурі адреси, занесені до чорного списку Міністерством фінансів США. Невдоволення Біткоїн-спільноти й той факт, що жоден інший майнер не став наслідувати цей приклад, призвели до того, що пул MARA дав задню менш ніж за місяць. Наприкінці травня Marathon повідомив у пресрелізі, що більше не фільтруватиме транзакції.

Отже, небезпека цензури є мінімальною і, принаймні, легко усувається в короткий термін. Отже, наскільки вірогідною є атака 51% на чолі з Foundry USA?

«У той момент, коли розпочнеться атака типу «відмова в обслуговуванні», тобто почнеться майнінг порожніх блоків для уповільнення процесу підтвердження транзакції, все буде видно в блокчейні», – зазначив Вернетті. «Потім майнери негайно перенаправлять свій хешрейт на інші пули. Це пов'язано з тим, що без комісій за транзакції кожен майнер отримуватиме менше грошей за свою роботу. Майнери мають прямий стимул надати хешрейт іншому пулу – ця операція займає всього хвилину. Якби Foundry USA почала майнити порожні блоки, на мою думку, вона втратила б половину хешрейту протягом години».

«Більше занепокоєння викликає атака 51%, спрямована на подвійні витрати», – продовжує Вернетті. «На технічному рівні можна спробувати подвоїти витрати навіть за нижчого хешрейту, але знову ж таки, яка має бути причина? Це правда, що Foundry USA вважається інституційним пулом, який контролює США, але це все одно бізнес. Його економічний інтерес полягає в тому, щоб змусити мережу працювати якнайкраще. Подвійне витрачання підірве статус Біткоїна як незмінної мережі, і я вважаю, що це може призвести до негайного падіння його ціни. Контрстимул має становити близько 1 трильйона доларів, виплаченого США для проведення такої атаки».

Рішення: Stratum V2

Ризик цензури та загроза атаки 51% з боку майнінгових пулів зникнуть після широкого використання нового протоколу зв'язку між майнерами та пулами – Stratum V2.

Протокол дозволяє кожному окремому майнеру створювати свій блок-кандидат, забираючи цю можливість у пула. Таким чином, пул не зможе виключати транзакції з чорного списку блоку, а також не зможе записувати порожні блоки або намагатися проводити транзакції з подвійною витратою. Відповідальність за внесення блоку переходить від пула до усіх його майнерів.

Stratum V2 вже реалізований Braiins Pool і періодично тестується самою Foundry USA, але переважна частина хешрейту, як і раніше, координується пулами, які використовують Stratum V1.

Які стимули змусять пули перейти на Stratum V2? Що змусить їх добровільно відмовитись від контролю над створенням блоків?

«Дві інші фундаментальні характеристики протоколу Stratum V2 – безпека та продуктивність», – відповідає Вернетті.

«Безпека: на відміну від Stratum V1, Stratum V2 – це зашифрований протокол. Він не допускає атак із захопленням хешрейту, які можливі сьогодні. Під час цих атак хакер стає на заваді зв'язку між майнером і майнінговим пулом, бере доказ роботи майнера і прикидається автором цих доказів, переконуючи пул відправити йому винагороду. Цього не може статися зі Stratum V2, тому що зв'язок зашифрований, і тому доказ роботи, наданий майнером пулу, не видно стороннім спостерігачам. Це перший стимул: з такою безпекою пул може залучити більше майнерів, аніж ті, які цієї гарантії не пропонують.

«Продуктивність: комунікація між майнером і майнінговим пулом у Stratum V1 читається людиною, вся інформація представлена в коді ASCII. Своєю чергою, комунікація у Stratum V2 здійснюється лише через двійковий код. Цей незначний фактор збільшує продуктивність, тому що під час перетворення символу, що читається людиною, на двійковий заощаджується час, тому за певний період можна передати більше пакетів інформації, ніж у Stratum V1. Це важливо тому, що можливість надати більше доказів роботи може мати вирішальне значення для перемоги в перегонах за внесення блоку. Підвищення продуктивності – це конкурентна перевага».

Це гостьовий пост Федеріко Ріві, автора інформаційного бюлетеня Bitcoin Train. Висловлені погляди є його власними і не обов’язково збігаються з точкою зору BTC Inc. або Bitcoin Magazine.