Ak sa na Bitcoin pozeráte ako na slobodnú menu, pravdepodobne vyzdvihujete jeho výhody ako je decentralizácia a necenzurovateľnost. Vlastnosti, ktoré ho robia jedinečným digitálnym platidlom. Dnes si posvietime na technologické riešenia, vďaka ktorým kryptomeny tieto unikátne možnosti dosahujú.
Najskôr si priblížime, ako vyzerá decentralizovaná kryptomenová sieť. Nebudem vás ale trápiť pojmami ako ad hoc sieť alebo mesh topológia. Kľúčová vec, ktorú je potrebné chápať, spočíva práve v slove decentralizovaná.
Na účely tohto článku si môžeme blockchain definovať ako decentralizovanú databázu, respektíve účtovnú knihu, v prípade Bitcoinu a kryptomien. Každý z uzlov v uvedenej decentralizovanej sieti uchováva celý blockchain. Každý uzol pozná všetky transakcie, ktoré v Bitcoine prebehli. Takáto decentralizovaná databáza prináša mnohé výhody, ale aj problémy. Najmä je veľmi drahá a ťažkopádna.
i
Blockchain sa v posledných rokoch stal veľmi populárnym slovom. Počúvame o ňom ako o disruptívnej technológii, ktorá dokáže zmeniť priemysel, vyrieši hlad, a vôbec spasí celý svet. Po období najtvrdšej popularity slova blockchain prišlo opatrné vytriezvenie a predstavy o nekonečných možnostiach využitia blockchainu už nie sú tak divoké. Asi sa však zhodneme na tom, že kryptomeny, a práve Bitcoin, sú jeho zatiaľ najúspešnejším a najrozšírenejším využitím.
Absencia centrálnej autority však prináša problém spočívajúci v otázke komu teda môžu uzly dôverovať. Na základe čoho môžu do svojej databázy pridať uskutočnenú transakciu, ak neexistuje žiadna autorita, ktorá by ju potvrdila. Ako dosiahnuť konsenzus obrovského množstva počítačov v trustless sieti, ak navyše pracujeme s niečím tak dôležitým, ako sú finančné prostriedky?
i
Nemyslite si, že Bitcoin pri svojom vzniku priniesol koncept Proof of Work. Návrh naň vznikol už v roku 1997. Hashcash systém, ktorý využíva Bitcoin, datujeme do roku 1997, kedy ho Adam Back použil ako ochranu pred DoS útokmi a spamom. Do peňazí ho potom adaptoval Hal Finney v Reusable proof-of-work system. Hal Finney je však známy najmä ako prvý človek, ktorý prijal transakciu v Bitcoine. Zomrel v roku 2014 a jeho telo bolo kryogenicky zmrazené. Aj preto sa ním často zaoberajú teórie hľadajúce identitu Satoshiho Nakamoto, tvorca Bitcoinu.
Než si slovo hash skúsite vyhľadať a nájdete kopu kanabinoidných drog, dovoľte mi ho vysvetliť. Hash funkcia je matematická funkcia, ktorá prevedie ľubovoľné vstupné dáta na číslo o fixnej dĺžke. Tento hash predstavuje niečo ako odtlačok vstupných dát. Pritom platí, že aj nepatrná zmena vstupných dát spôsobí veľkú zmenu na výstupe. Rovnaké vstupné údaje teda vždy poskytnú totožný výstup. Vďaka tomuto môžeme overovať pravosť údajov, s čím môžete prísť do kontaktu napríklad pri sťahovaní softvéru.
Len drobná zmena na vstupe hash funkcie mení celý výstup.
i
Je dôležité nepliesť si hashovacie funkcie so šifrovaním. Šifrovanie je, na rozdiel od hashu, obojsmerné. Pomocou kľúča dokážem zo šifry získať pôvodnú správu. Hashovacie funkcie si zakladajú práve na tom, že sú jednosmerné. Je matematicky nemožné získať z hashu pôvodné údaje.
Neprelomiteľnosť kryptografického hashu Bitcoinu je nádherne vysvetlená v tomto videu:
Obsah hlavičky bloku v blockchaine Bitcoinu.
Práca, ktorú prevádzkovateľ ťažby vykonáva, spočíva v snahe nájsť preddefinovaný hash na základe daných vstupov. To znamená, že sa snaží ísť v protismere jednosmernej funkcie. Podľa aktuálnej náročnosti ťažby je definované, ako má vyzerať hash nového bloku. Táto náročnosť sa však mení aj na základe hashratu, výkonu celej siete. Prispôsobuje sa tak, aby sa priemerný čas ťažby blokov držal na 10 minútach.
Ťažiar jednoducho vezme vstupy, ktoré sme si vyššie popísali, pridáva nonce a posiela ich do hash funkcie Bitcoinu. Ak sa trafí a hash bloku spĺňa požiadavky v sieti, je akceptovaný ostatnými uzlami a zapíše sa do blockchainu. A prečo to celé robí? Pretože za takýto vyťažený blok dostáva ťažiar odmenu v podobe novo uvoľnených Bitcoinov. Táto odmena v čase písania článku predstavuje 12,5 BTC. Odmena však podlieha halvingu. Každých 210 000 blokov sa zníži na polovicu, a uvoľňovanie nových Bitcoinov sa tak spomaľuje.
Proof of Work Bitcoin je teda založený na hľadaní hashu, ktorý vyžaduje obrovský výpočtový výkon. V sieti je tým však zaistená neprekonateľná bezpečnosť.
Oplatí sa domáci ťažba Bitcoinu? A ako vlastne na to? Problematiku ťažby pekne zhŕňa Bitcoinový Kanál.
Najčastejšie využívanou alternatívou k Proof of Work je mechanizmus Proof of Stake. Funguje na odlišnom koncepte bez potreby ťažiarov. Tí sú nahradení validátormi, ktorí uzamknú množstvo svojich Coinov, a získajú tak právo overovať transakcie. Za toto overovanie dostávajú transakčné poplatky. Tie fungujú aj v prípade Bitcoinu a Proof of Work systému, nie sú ale primárnym zdrojom príjmu ťažiarov.
Validátorom sa stanete odoslaním špeciálnej transakcie, ktorou zamknete svoje prostriedky ako depozit. Proces vytvárania nových blokov potom funguje mechanizmom, ktorého sa môžu zúčastniť všetci validátori. Validátor, ktorý vytvorí nový blok, je vybraný pseudonáhodne. Šanca byť vybraný sa lineárne zvyšuje s množstvom uzamknutých peňazí. Ak validátor validuje nesprávne transakcie, o peniaze v depozite príde. Ako dôkaz svojej schopnosti pomôcť so zabezpečením siete tu teda namiesto energie investujete samotnú digitálnu menu.
Algoritmus Proof of Stake využíva napríklad kryptomena PIVX, o ktorej sme písali.
Okrem toho rozlišujeme aj rôzne ďalšie variácie Proof of Stake. PoS založený na Byzantine Fault Tolerance, kde sú validátori náhodne vybraní, aby navrhli bloky. Samotný súhlas, či navrhnuté bloky považovať za kánonické, je uskutočnený voľbami, kde každý validátor posiela hlas pre špecifický blok. Ďalej delegovaný Proof of Stake, ktorý sa snaží byť demokratickejší využívaním reputačného systému. V ňom svoje peniaze niekomu posuniete a hlasuje za vás, podobne ako pri voľbe politikov.
Každý z algoritmov má svoje výhody a nevýhody, ponúka rôzne uplatnenie. PoW často čelia kritike za svoju neefektivitu a neekologickosť. Pálenie elektriny na dosiahnutie konsenzu je podľa zástancov PoS mechanizmu zbytočné. Ekologickosť PoW je diskutabilná téma, tento fundamentálny rozdiel „pálenia elektriny“ však v samotnom koncepte mení veľa.
V PoS koncepte zamykáte menu digitálneho systému do samotného digitálneho systému, aby ste tento digitálny systém validovali. PoW vyžaduje prácu, teda vonkajší prvok. Vďaka tejto previazanosti je útok na sieť náročnejší. PoW je však náchylný na iné typy útokov, napríklad 51 % útok. PoS, na druhú stranu, neposkytuje nemeniteľnosť ako PoW.
Spätná nemeniteľnosť je jednou z najdôležitejších výhod blockchainu. Vďaka náväznosti blokov nie je možné zmeniť údaje niekoľko blokov dozadu, pretože by to zmenilo celý reťazec blokov nasledujúcich. Zásadný rozdiel je v tom, že ak chcete meniť minulé záznamy v Chain s PoW, bude vás to niečo stáť. Aj keby ste ovládali 100 % ťažobných strojov v sieti, stále musíte ťažiť, aby prepísali minulosť. To si vyžaduje ohromnú a nenávratnú investíciu. Ak však súhlasia všetci aktéri v PoS systéme, môžu prepísať minulosť bez nákladov.
Podstatné, na čo nesmieme zabúdať, je škála využitia PoW a PoS. PoW je najrozšírenejším a najúspešnejším algoritmom konsenzu a žiadny PoS systém sa na takú škálu nedostal. Preto môžeme povedať, že nemáme dosť vedomostí, aby sme posúdili jeho skutočné možnosti. Výskum v tejto oblasti je obrovský, rýchlo sa posúva vpred a sú v ňom veľké investície. PoS, ktorý sa využíva dnes, je iný, ako ten pred dvoma rokmi. Je ale rozdiel medzi výskumami a skutočnou prevádzkou siete s miliardami dolárov, ktorú sa ľudia snažia napadnúť každý deň. Kým sa nepodarilo to druhé, kým neprevádzkujeme sieť, ktorá je každodenne pod útokom, s miliardami dolárov, nedokážeme povedať, ako veľmi je bezpečná.
Mechanizmy pre konsenzus za posledné roky vznikali stále rýchlejšie a rýchlejšie. S adopciou kryptomien vzniklo mnoho rôznych algoritmov, ktoré riešia rôzne problémy. Niektoré sa od PoW a PoS líšia len nadrobno, iné pracujú s úplne odlišnými konceptmi.
Kým sa viedla diskusia PoW vs. PoS, tvorca Litecoinu spolu s tromi ďalšími autormi prišli s niečím novým. Pokúsili sa PoW a PoS skombinovať. Tento hybrid sa nazýva Proof of Activity a snaží sa priniesť to najlepšie z oboch svetov. V PoA funguje ťažba podobne ako v prípade PoW. Ťažiari ale nevytvárajú nový blok, len jeho predlohu. Ďalej sa systém chová ako PoS. Vyberie sa náhodný stakeholder, ktorý validuje bloky.
Kritici však oprávnene tvrdia, že takýto hybrid prináša aj problémy oboch konceptov.
Tento nástoj je veľmi zaujímavý. Používa sa tak, že používateľ pošle Coiny na adresu, ku ktorej neexistuje privátny kľúč. Sú teda neutratiteľné, a môžeme povedať, že ich tak spálil. Využíva sa v špeciálnych prípadoch ako súčasť iných konceptov a na zabezpečenie stability. Napríklad tento projekt druhej vrstvy na Bitcoine využil pálenie BTC na svojm štart.
Napriek tomu, takto spálené Coiny sú navždy stratené. Kritikou teda je, že peniaze mohli radšej putovať na charitu.
PoC je vo svojej podstate podobný PoW. Namiesto samotného výpočtového výkonu tu však prevádzkovateľ ťažby poskytuje svoju pamäť. V nej sa pracuje s údajmi a vypočítava nonce podobne ako u PoW. Je však o dosť viac energeticky efektívny. Na druhú stranu, vytvára veľkú redundanciu kvôli nevyužitej pamäti, je lepšie zneužiteľný hackermi a kvôli nízkej cene úložného priestoru v dnešnej dobe nemusí byť ani veľmi bezpečný.
PoL je fascinujúci koncept snažiaci sa poskytnúť decentralizované a slobodné určovanie polohy. Systém funguje na uzloch, ktoré predstavujú signálne body na určovanie polohy, schopné uzamknúť peniaze a vyhľadať ďalšie veže v okolí. Štyri takéto uzly vytvoria zónu, v ktorej sú schopné triangulovať polohu používateľov. Používateľ v tejto zóne odošle požiadavku a poplatok uzlom, ktoré vypočítajú jeho polohu a zapíšu ju do blockchainu. Používateľ tak dostane bezpečný dôkaz svojej polohy. Na rozdiel od GPS a štandardného určovania polohy by tento mechanizmus mohol priniesť prvý skutočne decentralizovaný systém.
FOAM je jeden z projektov, ktoré sa snažia vytvoriť Proof of Location platformu.
Dôkaz na základe uplynulého času je využívaný najmä v blockchainoch, ktoré vyžadujú povolenie na pridanie do siete. S týmto konceptom prišiel Intel a ako dôkaz sa poskytuje čas strávený v systéme. Je zameraný na vyššiu efektivitu. Vďaka svojmu charakteru umožňuje účasť prakticky komukoľvek.
Na záver pridám jednu špecialitu. Proof of Crime je kryptoanarchistický koncept, ktorý má vytvárať dôveru medzi viacerými stranami alebo slúžiť ako overenie od systému. Zakladá sa na tom, že používateľ musí spáchať zločin. Dokáže tým svoj záujem participovať, a v temných zákutiach internetu je tak považovaný za dôveryhodného. Tento zločin však nemusí byť z reálneho sveta. Stačí, keď sa pri odosielaní transakcie vygeneruje kúsok nelegálneho softvéru, a zločin je spáchaný.
V Alze zaplatíte Bitcoinmi! Spoločnosť Alza.sk vyšla v ústrety početným žiadostiam zákazníkov a zaviedla možnosť objednávku uhradiť najobľúbenejšou kryptomenou.
So súčasným spektrom mechanizmov pre konsenzus je nemožné povedať, ktorý si zaslúži uprednostniť. Ako fanúšik kompromisov si dokážem predstaviť rôzne kombinácie. Lightning Network bežiaci na Bitcoine, v ktorom zamykáte svoje peniaze do kanálov a validuje transakcie prechádzajúce vaším uzlom, za čo dostávate poplatok – to znie takmer ako PoS. Samotný Bitcoin pritom ale využíva PoW.
Z pohľadu ťažiarov je však situácia iná. Ak máte kvalitný hardvér, oplatí sa ísť do Proof of Work Coin využívajúcich napríklad Scrypt, Blake-256, CryptoNight, HEFTY1, Quark, SHA-3 alebo scrypt-jane. Ak chcete mať pohodlnejší život ťažiara, stačí kryptomeny uzamknúť v nejakom PoS systéme a zarábať len prevádzkou servera.
Algoritmy konsenzu zabezpečujú splnenie cieľa slobodnej kryptomeny – decentralizácie bez autority. Aj v tejto oblasti sa ekosystém rýchlo posúva vpred. Pre obyčajného minera je stále ťažšie ťažiť majoritné kryptomeny, ale s dobrým výberom a kvalitným hardvérom môže byť ťažba profitabilnejšia než v minulosti.