Сети майнинга на блокчейне часто становятся жертвами своего успеха. Две современные реальности, которые разграничивают ландшафт майнинга и приводят к тому, что блокчейны не соответствуют обещаниям, это 1) продолжающаяся гонка технологических вооружений, движимая присущей им конкурентной жадностью; и 2) рост затрат на электроэнергию, связанных с майнингом PoW. Блокчейны, построенные на консенсусе PoW, стали крайне неравномерными и все более централизованными с точки зрения их скорости хеширования. Такая концентрация майнинговых мощностей в руках все меньшего и меньшего числа - это атака на фундаментальные требования к распределению и децентрализации, которыми обладают блокчейны.
Кроме того, мотивация к наращиванию мощности майнинга имеет косвенный эффект с точки зрения безудержных затрат на электроэнергию, которые могут нанести непоправимый вред окружающей среде, что и было сутью саги о майнинге китайских биткойнов (BTC). Чтобы обеспечить устойчивое будущее для блокчейна и криптовалют, скорость хеширования должна распределяться более справедливо, обеспечивая неизменность основных компонентов распределения и децентрализации. Это требует переосмысления процесса майнинга в том виде, в каком мы его знаем, и реструктуризации систем PoW.
Пагубное влияние рецентрализации майнинга
Прежде чем распаковывать, как может выглядеть такое решение, стоит подчеркнуть масштаб проблем. Консенсус PoW был и остается важным для непреходящей популярности, успеха и надежности Биткойна. В частности, PoW предлагает решение хорошо известной проблемы византийских генералов в области математики и информатики посредством настройки стимулов и постоянного выделения ресурсов, что делает невозможным вмешательство злоумышленника в достижение честного консенсуса.
Распределение и децентрализация остаются ключевыми аспектами решения дилеммы, когда стороны должны согласовать единую стратегию, чтобы избежать полного отказа, путем обеспечения широкого консенсуса по «посланию» и устранения риска, связанного с коррумпированностью или ненадежностью некоторых из вовлеченных сторон. Тем не менее, чем более централизованной и управляемой небольшим количеством субъектов становится сеть блокчейнов, тем меньше консенсусный протокол может выступать в качестве решения этой проблемы. Рост массовых ферм ASIC позволяет горстке влиятельных игроков осуществлять контроль над инфраструктурой блокчейна, тем самым ставя под угрозу ее способность оставаться распределенной и децентрализованной - и, в конечном итоге, лишенной доверия.
Эта проблема «поздней стадии» консенсуса PoW возникает из-за того, как майнеры стимулируются посредством конкуренции за вознаграждение за блок. Хотя это важная часть теоретико-игровой структуры для обеспечения безопасности сети, эта гонка «все или ничего» также создает серьезные проблемы. В частности, это порождает аллегорическую «проблему обмана спортсмена», которая описывает, как, когда награда за гонку очень высока, участники будут делать что угодно, чтобы выиграть, включая обман. Представьте себе группу спортсменов на старте первой из серии гонок, каждый из которых попытается пересечь финишную черту первым и выиграть приз.
Для победы в каждой гонке требуется определенное количество удачи (побеждает не просто самый быстрый), но шанс на победу увеличивается со скоростью спортсмена. Мошенничество в данном случае определяется как получение существенного преимущества перед другими бегунами за счет использования технологий и / или сговора, так что победитель каждой гонки не является достаточно случайным, чтобы обеспечить решение проблемы византийских генералов ( а именно, распределенный консенсус посредством достаточно случайно распределенных ресурсов).
В том же духе гонка PoW ведет к развитию все более энергоемких машин и более крупных майнинговых ферм, уменьшая децентрализацию и распределение сети и предотвращая использование ресурсов в качестве средства проверки без доверия. Кроме того, он увеличивает общее энергопотребление сети, потенциально до такой степени, что может негативно повлиять на окружающую среду, если его не остановить.
Балансировка протокола для сетей майнинга на блокчейне
Чтобы разработать решение проблемы обмана спортсмена, необходимо начать с осознания того, что безопасность сети обеспечивается не общей скоростью хеширования сети; скорее, так распределяется хешрейт. С этой целью нужно найти решение, в котором перераспределение хешрейта является фундаментальной особенностью протокола (а не остается на усмотрение политики или централизованных комитетов - независимо от того, насколько благонамеренны его намерения).
Можно уравновесить шансы на победу в «забеге», применив гандикап к тем бегунам, которые значительно быстрее, и предоставив преимущество тем бегунам, которые значительно медленнее. В сети блокчейнов это может быть реализовано посредством однорангового, термодинамического процесса балансировки, который регулирует индивидуальную сложность хеширования для майнеров плавно и достоверно. Это позволяет сети двигаться к равновесию в эффективной скорости хеширования и обходить худшие излишества централизации мощности майнинга в сети, при этом продолжая работать автономно без участия доверенной третьей стороны.
В настоящее время существует огромное количество реализаций технологии блокчейн, большинство из которых обладают той или иной экономической или денежной ценностью и используют базовую технологию, которая направлена на максимальное обеспечение безопасности и эффективности сети. Однако протокол алгоритмической балансировки, который приближает сеть к однородному распределению (хотя и не до конца - полностью «плоская» сеть несет свои собственные экономические проблемы и проблемы безопасности), может достичь оптимального баланса между распределением и экономическим стимулированием. Это может существенно сократить монополистические методы добычи при одновременном сведении к минимуму углеродного следа сети за счет ограничения непрерывного наращивания вычислительной мощности за счет дорогостоящих технологий и создания крупных ферм ASIC.
Более экологичное, справедливое и безопасное будущее
Проблемы, связанные с широко распространенной рецентрализацией майнинга, которую мы обычно наблюдаем сегодня, создают серьезную проблему для консенсуса PoW, но они не должны означать ее конец. Появившись как революционная технологическая инновация, PoW решила давнюю проблему математики и информатики, которая проложила путь к успеху Биткойна и многих других криптовалют, обещая при этом совершенно новые средства экономического обмена. Есть опасность, что мы не сможем полностью изучить преобразующую силу PoW, если отбросим его слишком поспешно.
Здесь есть сходство с исследованием человечеством экономических систем. Капитализм - одна из величайших и наиболее прогрессивных систем, когда-либо созданных в истории человечества, улучшающая инновации, продолжительность жизни, возможности и качество жизни миллиардов людей. Однако, если его не остановить, он может привести к беспрецедентному богатству, неравенству и потенциально даже поставить нас на грань климатической катастрофы. Вместо того, чтобы полностью отказаться от нее, общества обычно стараются уравновесить плюсы и минусы этой системы - создать форму умеренного капитализма, в которой алчность и монополистические усилия не могут полностью доминировать, чтобы более ответственный, функционирующий может возникнуть и процветать более справедливое общество. Это в основном то, что общества пытались реализовать (с разной степенью успеха) в форме перераспределения богатства, например, посредством налогообложения, антимонопольного законодательства и т. Д.
Точно так же консенсус PoW - это революционное изобретение, но его нужно смягчить, чтобы обуздать наихудшие проявления жадности в системе. В совокупности у нас есть шанс - и ответственность - согласовать протокол консенсуса PoW в большей степени с потребностями общества и его первоначальной целью за счет снижения монополистических тенденций и предотвращения рецентрализации майнинга криптовалют. Проще говоря, вместо того, чтобы изобретать колесо (отказ от PoW в пользу рискованных альтернатив), необходим способ более эффективно использовать колесо для создания машины, которая соединяет и изменяет мир.
