Возможные сценарии централизации майнинга

Определение централизации майнинга

У понятия «централизация майнинга» может быть два разных значения:

1. большая часть майнингового оборудования производится одной компанией;
2. большая часть хешрейта контролируется одной компанией.

Это разные вещи, и когда кто-то говорит о централизации майнинга, не всегда ясно, что именно он имеет в виду. Статья рассматривает риски и возможные сценарии атаки для каждого из этих случаев. Обратите внимание, что приведённый здесь список сценариев — не исчерпывающий.

Монополия производителя

Компания Bitmain сейчас производит большую часть майнингового оборудования с double-sha256, алгоритмом хеширования Proof-of-Work для биткоина, bitcoin cash и некоторых других криптовалют. Большая часть хешрейта сети биткоина на момент написания этой статьи принадлежит майнерам Bitmain. Мы предполагаем, что, хотя Bitmain и производит большинство майнеров, она не обязательно их контролирует. Каковы же риски, связанные с тем, что одна компания производит большую часть оборудования?

Сценарий 1: Бэкдор

В этом случае мы предполагаем, что Bitmain продаёт большую часть оборудования, которое она производит. Риск здесь заключается в том, что Bitmain может поставить какой-либо бэкдор на майнеры через скрытые элементы оборудования, прошивку или программное обеспечение. Такой бэкдор может:

1. принудительно указывать на пул, управляемый Bitmain;
2. преопределять шаблон блока, чтобы получить вознаграждение за адрес, управляемый Bitmain;
3. отклонять валидацию Proof-of-Work, если майнер не укажет на пул, управляемый Bitmain;
4. прекратить работу майнера с помощью какого-то установленного сигнала («аварийной кнопки»).

Два первых вариант бэкдора заметили бы даже те, кто уделяет оборудованию относительно мало внимания. Последствия открытия таких бэкдоров, безусловно, отразились бы на репутации Bitmain и сделали её как минимум объектом судебного иска. Это было бы эквивалентно атаке камикадзе на биткоин, что могло бы повредить биткоину в краткосрочной перспективе, но полностью уничтожить Bitmain как производителя майнеров.

Третий и четвёртый сценарии не так очевидны, но всё равно поддаются обнаружению. Прямые последствия обоих также навредят Bitmain, поскольку компания будет иметь дело с возмещением убытков клиентам или жалобами на то, что оборудование не работает. Все выгоды (например, привлечение большего количества людей в пул) отойдут на второй план. Кроме того, конкуренты могут обнаружить такие бэкдоры и использовать их в ущерб Bitmain.

Обратите внимание на то, что теоретически любой производитель майнеров мог бы поместить бэкдор в свою продукцию. Оборудование очень сложно проверить, и, покупая оборудование у производителя, вы в некотором смысле полагаетесь на его репутацию.

В течение четырёх-пяти лет своего существования Bitmain не прибегал к этой тактике, и нет оснований думать, что он это сделает. Такие бэкдоры связаны с большим расходом ресурсов, риском обнаружения, высокой вероятностью неудачи и низкой вероятностью вознаграждения.

Сценарий 2: Дефект производителя

В этом случае всё остальное совпадает с первым сценарием, но у оборудования есть некий фатальный дефект. Например, оно загорается при определённой температуре или неправильно вычисляет временные метки.

При худшем варианте сценария оборудование создаст невалидные блоки, и это будет видеть остальная часть сети. Опять же, это прежде всего вредит производителю, так как именно на него пострадавшие клиенты обрушат свой гнев.

Сценарий 3: Чрезмерное повышение цен / лимиты на покупку / задержка доставки

Производитель оборудования может использовать своё доминирующее положение для дополнительной наценки на майнеры. Это может проявляться в повышении цены оборудования, принуждении покупателей использовать определённые способы оплаты, задержке доставки и даже ограничениях на то, как может использоваться оборудование.

Все эти тактики становятся бессмысленными в условиях конкуренции, поэтому оборудование должно иметь разумную стоимость и поставляться на разумных условиях. Дополнительный доход от повышения цены грозит долгосрочным репутационным ущербом.

Централизация хешрейта

Монополия на производство майнеров может привести к негативным последствиям, но более опасный сценарий — концентрация хешрейта, особенно тогда, когда одна компания будет контролировать больше половины хешрейта сети.

Этот тип централизации можно разделить на две категории:

1. одна компания контролирует больше 50% пулов сети;
2. одна компания контролирует больше 50% машин сети.

Типы возможных атак похожи, но способ, которым их можно отбить, немного отличается. Если один объект контролирует группу пулов, то люди, участвующие в пуле, могут просто переключиться на другой, чтобы помешать атаке. Но такой способ не сработает, если один объект управляет группой машин. Обратите на это внимание, когда мы будем рассматривать способы, с помощью которых возможно атаковать сеть, имея в распоряжении большую часть хешрейта.

Сценарий 4: Контрольный пакет блокчейна

Самое очевидное, что можно делать, владея большей частью хершейта, — это просто присваивать себе вознаграждение за каждый блок. Также можно блокировать транзакции и даже допускать двойное расходование. Но на практике провести такую атаку крайне сложно.

Чтобы проиллюстрировать, почему, предположим, что гипотетический производитель под названием Mitbain контролирует 60% хешрейта и решает присваивать себе все блоки. Вероятность того, что остальная сеть обнаружит блоки, составляет 40%. Понятно, что, поскольку у меньшинства всё ещё есть часть хершрейта, в какой-то момент Mitbain будет отставать на один блок от остальной сети.

Чтобы вернуть лидерство, Mitbain должен будет найти на два блока больше, чем остальная часть сети. Это не так просто, как кажется. Учитывая достаточное время и большинство хешрейта, обгон неизбежен, но это не обязательно произойдёт быстро.

Это обусловлено математически, и количество ожидаемых блоков до того момента, пока Mitbain снова обгонит остальную сеть, довольно большое. При 60% хешрейта сети ожидаемое количество блоков до тех пор, пока Mitbain не обгонит остальную сеть, де-факто составляет шесть блоков! Обратите внимание, что это 60% хешрейта, так что это не 60 минут для этих шести блоков, а 100 минут.

И дело не только в этом. В лучшем случае для атакующего вся сеть будет аннулировать предыдущие пять блоков для шести новых блоков злоумышленника. Все транзакции в предыдущих пяти блоках будут признаны недействительными, как если бы их и не было, а транзакции в шести новых блоках будут считаться действительными. Это то, что называется реорганизацией блоков, или reorg. Конечно, злоумышленник может быть «хорошим» и включать транзакции блоков конкурентов в блокчейн, но тут нет никаких гарантий.

Ни одна компетентная биржа при таком сценарии не зачислит транзакцию без хотя бы 30 подтверждений (по крайней мере без каких-либо знаний о том, что происходит).

Время в минутах

В приведённой выше таблице показано, сколько блоков может быть реорганизовано каждый раз, когда остальная часть сети находит блок. Вы можете видеть, что даже при 70% хешрейта сети выполнение этой атаки занимает довольно много времени. После того как Mitbain использует достаточное количество хешрейта, чтобы найти шесть блоков, он по-прежнему будет отставать на два-три блока. Сможет ли Mitbain в таком случае продолжить работать?

Кроме того, реорганизации будут сигнализировать остальной сети о том, что происходит что-то неладное, и ноды, скорее всего, будут смотреть на эти блоки с подозрением. Вполне возможно, что операторы полных нод сети просто аннулируют блоки (это можно сделать с помощью команды invalidateblock) и с радостью примут другую цепочку, созданную остальной сетью, за каноническую. В этом случае Mitbain потратил бы огромное количество хешрейта, а в итоге получил бы форк. Это был бы хардфорк без защиты от двойного расходования, а уже сообщество решило бы, какая из цепочек стоит больше.

Кроме того, реорганизации происходили бы каждый раз, когда майнеры Mitbain находили бы блок, что делало бы платежи чрезвычайно рискованными. По сути, без контроля над 80% хешрейта эта атака временно сделает биткоин непригодным для использования, а на практике не имеет смысла с экономической точки зрения. В любом случае, если такая атака и произойдёт, биткоин всё равно выживет! Нет никаких предпосылок считать, что временная деградация сети окажется достаточной для того, чтобы все владельцы биткоинов продали свои активы.

Сценарий 5: Исключение хешрейта

Но, чтобы влиять на сеть, необязательно её захватывать. Большинство может просто отказаться от участия в сети, что пропорционально снизит её защиту. Например, большинство (скажем, 80% хешрейта) может отказаться от участия, чтобы оказать политическое давление. Чем-то это напоминает голодовку.

Такой сценарий может вызвать некоторые проблемы в сети. Например, ожидание блока из 10-минутного станет 50-минутным. Вероятно, мемпул будет заполняться довольно быстро, а транзакции станут особенно медленными. Это в свою очередь может привести к увеличению комиссии.

Однако этот сценарий очень дорого обойдётся атакующим. Они вынуждены будут отказаться от 1437 биткоинов в день (почти $12 млн. при текущем курсе). Поддержка сети биткоина восстановится в течение нескольких недель, а потерянный доход атакующие не вернут никогда.

Что не может делать монополист хешрейта

Во-первых, монополист не может присвоить себе монеты, которые у вас уже есть. Все ваши монеты принадлежат вам, и самое худшее, что может сделать злоумышленник, — это провести двойное расходование входящих транзакций или какое-то время отклонять ваши исходящие транзакции.

Во-вторых, он не сможет изменить правила биткоина. Он может создавать новые правила консенсуса, но это с высокой вероятностью означает хардфорк, который потребует, чтобы правила приняли все. Монополист может попытаться убедить остальную сеть в том, что его правила лучше, но пользователи не обязаны их поддерживать. Решение, кого поддерживать, полностью лежит на владельцах нод.

В-третьих, он не может причинить вам вреда, не причиняя вред себе. Такой монополист может вызвать деградацию сети, но при этом пострадает и сам. Он может попытаться провести двойное расходование, но рискует при этом попасть в чёрный список многих нод.

Bitmain

С точки зрения производства майнеров риски постоянно снижаются. Многие недолюбливают Bitmain, но давайте не будем забывать, какие производители существовали раньше. У Butterfly Labs, CoinTerra, KnC Mining и других проблемы часто начинались уже при заполнении формы предзаказа.

Bitmain принёс в майнинг профессионализм, которого раньше не было. Он стал продавать полностью собранные, готовые к работе майнеры на конференциях в 2014 году, когда другие компании откладывали доставку заказанного оборудования на месяцы, а то и на годы. Компетентность Bitmain стала причиной банкротства других игроков.

Тем не менее нет оснований полагать, что доминирующее положение Bitmain будет постоянным.

Во-первых, на рынок выходит много конкурентов. Есть не менее четырёх стартапов, которые собираются свергнуть Bitmain. Также существуют крупные компании, такие как samsung, intel и Nvidia, которые ищут возможности попасть в эту очень прибыльную отрасль.

Во-вторых, в отличие от самого биткоина, в производстве майнингового оборудования нет сильного сетевого эффекта. Людей, которые хотят майнить, больше заботит то, сколько денег они могут заработать, чем то, кто произвёл их майнеры. Bitmain не вынуждает своих клиентов и в дальнейшем придерживаться марки.

В-третьих, Bitmain на сегодняшнем этапе очень крупная компания. Она работает над асиками на основе машинного обучения, асиками для альткоинов, покупает компании и финансирует множество различных проектов. Крупные компании часто менее гибкие, чем их более мелкие коллеги, и время нередко указывает на их слабые места.

Это не означает, что Bitmain откажется от своей огромной доли в этом прибыльном бизнесе, но, безусловно, у конкурентов есть много возможностей. Если вы верите в свободный рынок, то знаете, что любой дисбаланс будет устранён в долгосрочной перспективе. Сейчас есть дисбаланс среди производителей, но такая централизация — лишь краткосрочная проблема.

Вывод

Централизация майнинга — давняя страшилка в биткоин-сообществе. Многие продолжают думать, что большинство может контролировать сеть. Но биткоин гораздо лучше защищён от централизации, чем может показаться.

Кроме того, централизация майнинга не может длиться долго. Цены в этой отрасли, как и на большинстве рыков, имеют тенденцию снижаться со временем. Очевидно, что Bitmain будет стараться защитить свою долю на рынке, но без создания лучшего продукта такие попытки в долгосрочной перспективе обречены на провал.

И, главное, майнинг не имеет единой точки отказа, поэтому биткоин выживет.

— ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА НАШ КАНАЛ В ТЕЛЕГРАМЕ @WHATTONEWS