Как Bitcoin боролся за выживание в течение 24 часов при глобальном отключении Интернета

Если причиной станет человеческая ошибка, критический сбой программного обеспечения, вредоносный вирус или полномасштабная война, что случится с биткоином, если физические интернет-узлы, соединяющие мир, внезапно отключатся?

Если Франкфурт, Лондон, Вирджиния, Сингапур и Марсель одновременно выйдут из сети, Bitcoin разделится на три изолированных сегмента.

Движение данных через Атлантику, Средиземноморье и основные транстихоокеанские маршруты застопорится, и тогда Америка, Европа, Африка, Ближний Восток, Азия и Океания будут фиксировать историю раздельно, пока связи не восстановятся.

В каждом сегменте блоки продолжают генерироваться в соответствии с доступным хешрейтом.

При целевом глобальном времени в 10 минут регион с 45% хешрейта будет производить примерно 2,7 блока в час, с 35% — порядка 2,1 блока, а с 20% — около 1,2 блока. Узлы не могут обмениваться заголовками и транзакциями между сегментами, и каждый регион строит свою действительную цепь, не зная о других.

Так возникает естественная глубина форка, которая нарастает по мере времени и распределения хешрейта.

Ритм в изолированных сегментах делает расхождение неизбежным. Присвоим ориентировочные значения хешрейта каждому региону: для моделирования используем пропорции 45%, 35% и 20% для Америки, Азии и Океании, а также Европы и Африки соответственно.

Группа Америки добавит около шести блоков за два часа, Азия и Океания — примерно четыре-пять блоков в час, Европа и Африка — около двух-трех блоков в час.

Через час реестры будут отличаться уже на десятки блоков.

Через полдня разрыв вырастет до сотен блоков.

Через сутки цепи будут расходиться уже на сотни блоков, что превышает диапазон обычных реорганизаций и вынуждает сервисы рассматривать региональные подтверждения только как предварительные.

Потенциальная глубина реорганизации на проигравшей стороне увеличивается по мере увеличения длительности изоляции. Даже краткосрочное разделение 50/50 создает высокий риск.

Локальные «mempools» разделяются мгновенно. Транзакция, отправленная из Нью-Йорка, не попадет в Сингапур, поэтому получатели вне сегмента отправителя ничего не увидят до восстановления маршрутов.

Внутри каждого сегмента рынок комиссий становится локальным. Пользователи конкурируют за ограниченное место в блоках относительно регионального хешрейта, поэтому комиссии растут быстрее там, где хешрейт минимален, а спрос сохраняется.

Биржи, платежные процессоры и кастодиальные кошельки обычно приостанавливают вывод средств и ончейн-расчеты, когда подтверждения теряют глобальную финальность. Участники Lightning сталкиваются с неопределенностью по коммитмент-транзакциям на миноритарных сегментах.

Когда маршруты восстанавливаются, узлы запускают автоматическое согласование.

Каждый узел сравнивает цепи и переключается на действительную цепь с максимальной кумулятивной работой.

Практические потери делятся на три категории:

1. Глубина реорганизаций, которые аннулируют блоки миноритарного сегмента.
2. Работа по повторной отправке и переприоритизации транзакций, ранее “подтвержденных” только на проигравшей ветке.
3. Операционные проверки, которые биржи и кастодианы проводят перед повторным открытием.

В случае 24-часового разрыва десятки или сотни блоков миноритарного сегмента могут быть отброшены при восстановлении, и сервисам потребуются дополнительные часы для восстановления mempools, перерасчета балансов и возобновления выводов.

Полная экономическая нормализация часто отстает от протокольной конвергенции: фиатные каналы, комплаенс-проверки и управление каналами требуют участия человека.

Динамику проще анализировать, моделируя изоляцию как процент доступного хешрейта, а не по количеству узлов.

При изоляции 30% хешрейта миноритарный сегмент будет добавлять примерно 1,8 блока в час. Стандартный платеж с шестью подтверждениями внутри этого сегмента теряет гарантию уже через три часа двадцать минут, так как эти шесть блоков могут быть отброшены, если остальные 70% сети построят более длинную цепь.

При почти равном делении 50/50 оба сегмента накапливают сопоставимую работу, поэтому даже короткие разрывы создают конкурирующие “подтвержденные” истории с обеих сторон, и исход при восстановлении становится случайным.

При делении 80/20 большинство почти наверняка побеждает; блоки меньшего сегмента (около 29 за сутки) будут отброшены при объединении, что приведет к отмене многих подтвержденных транзакций в этом регионе.

Риск реорганизации пропорционален времени и хешрейту меньшего сегмента. Наибольшая опасность — длительный разрыв с почти равным делением.

Существуют инструменты устойчивости, которые влияют на реальный эффект.

Спутниковые приемники, радиорелейные линии, «delay-tolerant networking», mesh-сети и альтернативные транспортные решения, такие как Tor-бриджи, могут передавать заголовки или минимальные потоки транзакций через поврежденные маршруты.

Эти каналы узкие и имеют высокую задержку, но даже эпизодическое распространение между сегментами уменьшает глубину форка, позволяя части блоков и транзакций попадать сквозь границы.

Диверсификация пирингов майнеров, мультихоминг бирж и географическое распределение пулов повышают вероятность глобального распространения части работы через боковые каналы, ограничивая глубину и время реорганизаций после восстановления магистрали.

Участникам рынка рекомендуется в условиях сетевого разрыва:

• Остановить межсегментные расчеты, считать все подтверждения предварительными, ужесточить расчет комиссий при локальных всплесках.
• Биржи могут переходить на подтверждение proof-of-reserve без активных выводов, увеличивать порог подтверждений с учетом риска миноритарного сегмента, публиковать детерминированные политики, связывающие длительность изоляции с необходимым числом подтверждений.
• Кошельки — явно предупреждать о региональной финальности, отключать автоматическую ребалансировку каналов, ставить срочные платежи в очередь для повторной отправки после восстановления.
• Майнерам — поддерживать разнообразные upstream-соединения, избегать ручных вмешательств, отклоняющихся от стандартных правил выбора самой длинной цепи в процессе согласования.

Протокол сохраняет устойчивость по архитектуре: после восстановления соединения узлы сходятся на цепи с максимальной накопленной работой.

Пользовательский опыт страдает во время разделения, поскольку экономическая финальность зависит от стабильного глобального распространения.

Самый вероятный худший сценарий при суточном отключении нескольких узлов — временный коллапс трансграничной применимости, резкий и неравномерный скачок комиссий и глубокие реорганизации, аннулирующие региональные подтверждения.

После восстановления связей ПО разрешает реестр, сервисы возвращают полную функциональность после операционных проверок.

Финальный этап — повторное открытие выводов и каналов, когда балансы и истории согласованы на выигравшей цепи.

Это сценарий, при котором возможна восстановимость. Но что если разрыв останется навсегда?

Что случится с биткоином во время Третьей мировой войны?

Что если те самые магистральные узлы, о которых говорилось в начале, никогда не вернутся?

В таком дистопическом сценарии привычная модель биткоина не восстановится.

Возникают постоянные географические сегменты, функционирующие как отдельные сети Bitcoin: с идентичными правилами, но без связи между ними.

Каждый сегмент продолжает майнить, самостоятельно корректирует сложность, развивает свою экономику, книги ордеров и рынок комиссий. Механизм сверки историй невозможен без восстановления связи или ручного выбора одной цепи.

Вот как выглядит такое устойчивое состояние.

Консенсус и сложность

• До следующего ретаргета на 2 016 блоков время между блоками будет меняться в зависимости от доступного хешрейта. После ретаргета каждый сегмент возвращается к 10 минутам локально.
• С нашими оценочными долями ожидаемое время до первого ретаргета:
• После первого ретаргета каждый сегмент производит блоки примерно раз в 10 минут, затем продолжает халвинг и корректировку независимо.

Без трансокеанских связей регионам потребуется 31, 40 и 70 дней соответственно для первого ретаргета сложности.

Даты халвинга расходятся по настенному времени, поскольку каждый регион достигает высоты халвинга с разной скоростью до первого ретаргета.

Эмиссия и “что такое BTC:” комиссии, «mempools» и платежи

Внутри каждого сегмента лимит в 21 миллион действует для каждой цепи по отдельности. Глобально общее количество монет во всех сегментах превысит 21 миллион, поскольку каждая цепь продолжит эмиссию субсидий независимо. Это создает три несовместимых актива BTC, использующих одинаковые адреса и ключи, но с разными UTXO-набором.

Ключи дают доступ к монетам во всех сегментах одновременно. Если пользователь потратит один и тот же UTXO в двух регионах, обе траты будут валидны на своих локальных цепях, что приведет к перманентным “split coins” — с общей историей до разделения и расходящейся после.

• «Mempools» навсегда локальны. Межсегментные платежи не проходят. Любая попытка оплатить в другом сегменте никогда не достигнет адресата.
• Рынки комиссий устанавливают локальный баланс. В сегменте с меньшим хешрейтом дефицит блокспейса острее на долгом до-ретаргетном этапе, затем нормализуется после коррекции сложности.
• Lightning-каналы, соединяющие пользователей из разных сегментов, не маршрутизируются. HTLC истекают, участники публикуют коммитмент-транзакции, и закрытия подтверждаются только локально. Межсегментная ликвидность оказывается заблокированной.

Безопасность, рынки и инфраструктура

Бюджет безопасности каждого сегмента равен локальному хешрейту и комиссии. Регион с 20% доразделительного хешрейта имеет более низкую абсолютную стоимость атаки, чем глобальная сеть. Со временем майнеры могут мигрировать в сегменты с высокой ценой монеты и дешевой энергией, меняя профиль безопасности повторно.

Без обмена заголовками между сегментами атакующий не может переписать историю другого сегмента; атаки локализованы внутри региона.

• Биржи становятся региональными. Тикеры расходятся. Фактически появляются цены на BTC-A, BTC-E и BTC-X, хотя все локально называют себя BTC.
• Фиатные шлюзы, кастодиальные сервисы, деривативы и расчетные системы специализируются на региональных цепях. Индекс-провайдеры и поставщики данных вынуждены выбирать одну цепь для площадки или публиковать несколько композитов.
• Бриджевые активы и оракулы, зависящие от глобальных данных, ломаются или форкаются в региональные версии.

Правила протокола сохраняются, если только сегмент не согласует их изменение. Любое обновление, принятое одним сегментом, не активируется в других, со временем приводя к расхождению правил.

ПО для пулов, блок-эксплореры и кошельки работают на инфраструктуре отдельного сегмента. Мультихоминг-сервисы не могут сверить балансы между цепями без ручного согласования.

Могут ли сегменты когда-либо свериться без этих узлов?

Если связь не будет восстановлена, протокольная конвергенция невозможна. Единственный путь к единому реестру — через социально-операционную координацию: согласованный выбор цепи одного сегмента как основной и отказ от других или их воспроизведение.

После недельного глубокого расхождения автоматическая сверка к единой истории невозможна.

Операционные выводы

Постоянный разрыв следует рассматривать как хардфорк с общей историей до разделения. Управляйте ключами так, чтобы безопасно тратить split coins, избегайте случайного воспроизведения между сегментами, используя выходы, существующие только в одном регионе, и ведите отдельную отчетность, ценообразование и риск-контроль по каждому сегменту.

Майнеры, биржи и кастодианы должны выбрать домашний сегмент, публиковать идентификаторы цепей и документировать политики депозитов и выводов, специфичные для каждой цепи.

Если узлы не восстановятся и альтернативные пути не появятся, биткоин не исчезает. Он становится множеством независимых сетей, которые больше не объединятся.

Отказ от ответственности:

1. Статья перепечатана с ресурса [cryptoslate]. Все авторские права принадлежат оригинальному автору [Liam ‘Akiba’ Wright]. Если у вас есть возражения по поводу перепечатки, пожалуйста, свяжитесь с командой Gate Learn — они оперативно рассмотрят обращение.
2. Отказ от ответственности: Мнения и взгляды, выраженные в статье, принадлежат исключительно автору и не являются инвестиционной рекомендацией.
3. Переводы статьи на другие языки выполняет команда Gate Learn. Если нет отдельного разрешения, копирование, распространение и плагиат переведённых материалов запрещены.