Блокчейн/Уровень III · Сеть/3.2 Майнинг/Урок 3
Хешрейт и безопасность
Мера экономического веса
МатериалыДоступ к mempool.space или blockstream.infoТаблица для отслеживания исторических данных о сложностиКалькулятор с поддержкой экспоненциальной записи чисел
Любопытство
- Как получается число, обозначающее квинтиллионы вычислений в секунду, исходя лишь из двух наблюдаемых переменных?
- Что на самом деле потребуется, чтобы переписать один день из истории биткоина?
- Что делает инвестиции в оборудование, бесполезное за пределами одного конкретного алгоритма консенсуса, стабилизирующей силой для этой сети?
Исследование
- Хешрейт — это совокупная вычислительная мощность всех майнеров, выполняющих доказательство работы (PoW); он измеряется в эксахешах в секунду (EH/s), где один эксахеш равен 10^18 хешей. К 2024 году этот показатель достиг сотен EH/s. Попытки хеширования никто напрямую не подсчитывает: блок-эксплореры и аналитики оценивают хешрейт по текущей сложности и скорости появления блоков. Поскольку нахождение блока — стохастический процесс, подчиняющийся законам вероятности, краткосрочные значения хешрейта заметно колеблются из-за разброса во времени между блоками.
- Защита от переписывания истории носит скорее экономический, чем криптографический характер. Чтобы переписать недавнюю историю, атакующему нужно поддерживать больше хеширующей мощности, чем у всей остальной сети одновременно. Для этого требуется приобрести специализированное оборудование и энергию в таком масштабе, что собрать их непомерно дорого, а сама попытка будет крайне заметной. Один из способов оценить стоимость атаки, предложенный экономистом Эриком Будишем в 2018 году, — по доходу от майнинга, который оборудование атакующего могло бы заработать иначе; с этой точки зрения безопасность стоит примерно столько, сколько платят майнерам.
- Механизм корректировки сложности обеспечивает, что при росте хешрейта целевое значение хеша каждые 2016 блоков (примерно раз в две недели) пропорционально снижается. Так средний интервал между блоками удерживается около десяти минут. В результате вероятность того, что отдельный майнер найдет блок, по мере роста мощности сети уменьшается, зато суммарная работа, которую должен повторить атакующий, растет. Энергия, затрачиваемая майнерами, служит стоимостью проверки, которая делает двойную трату экономически нерациональной для рациональных участников, вложивших капитал в инфраструктуру.
- Специализация оборудования усиливает эту экономическую связь. Биткоин-ASIC предназначены исключительно для вычисления двойных хешей SHA-256; они могут майнить только монеты с тем же доказательством работы, а в остальном почти ничего не стоят. Это напрямую связывает финансовое благополучие майнеров со здоровьем и безопасностью сети. В случае успешной атаки на сеть это оборудование потеряло бы значительную часть своей стоимости. Такое согласование стимулов удерживает от атак крупных операторов, вложивших большие средства в специализированное оборудование, которое быстро дешевеет, но требует высоких затрат на вход.
- Со временем старые блоки становятся все более неизменными. Чтобы сделать форк цепочки на недавней высоте, достаточно опережать честную сеть лишь короткое время, что осуществимо при достаточном капитале. Однако откат истории на сотни тысяч блоков потребовал бы годами удерживать большинство хешрейта, накапливая затраты на энергию, которые превысят любую возможную выгоду от украденных средств. Поэтому глубина подтверждения служит приближенной мерой окончательности: каждый дополнительный блок экспоненциально снижает вероятность отката для атакующего с меньшей частью хешрейта, а для атакующего с большинством добавляет примерно десять минут работы всей сети.
- Чтобы проверить эту динамику, откройте mempool.space или аналогичный блок-эксплорер и посмотрите текущую сложность сети и оценочный хешрейт. Сравните эти значения с данными годичной давности, чтобы увидеть тенденции роста и последствия перерасчета сложности. Обратите внимание: хотя отдельные машины вносят дискретный вклад в мощность, показатель сети — это непрерывная оценка, подверженная статистическому шуму; она отражает коллективный, но изменчивый характер распределенного майнинга в разных юрисдикциях мира.
Ключевые факты
- Хешрейт оценивается по сложности и частоте появления блоков, а не измеряется напрямую.
- К 2024 году хешрейт биткоина достиг сотен эксахешей в секунду.
- Чтобы переписать историю, нужно поддерживать больше хеширующей мощности, чем у всей остальной сети.
- Биткоин-ASIC почти бесполезны за пределами майнинга на SHA-256, что связывает благополучие майнеров со здоровьем сети.
- Каждое подтверждение экспоненциально снижает вероятность отката для атакующего с меньшей частью хешрейта; для атакующего с большинством стоимость растет с глубиной.
- Сложность пересчитывается каждые 2016 блоков, чтобы средний интервал между блоками оставался около 10 минут.
Упражнение девять, шесть, три, один
9СобратьСоберите 9 показателей: оценку хешрейта, которую сегодня показывают три блок-эксплорера, и сложность сети на шесть дат за последние пять лет.
6СгруппироватьСгруппируйте 9 показателей в 6 категорий: сегодняшние оценки и сложность сети за каждый из последних пяти лет.
3Выделить главноеСведите 6 категорий к 3 выводам о том, насколько быстро росла стоимость атаки на биткоин.
1КристаллизоватьНапишите одно предложение о том, почему оборудование, бесполезное вне биткоина, может повышать его устойчивость к атакам, и когда этот аргумент перестает работать.
Проверка фактов
Даты, цифры и утверждения были проверены по приведенным ниже опубликованным источникам.