Bitcoin-tähtitiede

Bitcoin, Mars ja Bitcoin Marsilla (Osa II)

Marsista tulee ensimmäinen suuri ihmisten siirtokunta, joka on riittävän kaukana merkittävän valon viiveen aiheuttamiseksi viestiäkseen Maan kanssa. Tästä viiveestä tulee haaste tutkimusmatkailijoille, muuttuu hidasteeksi siirtolaisille ja lopuksi kalvomaisesti erottaa kaksi kulttuuria toisistaan.

Mars on noin 3–22 valominuutin päässä Maasta(keskimäärin 12,5 valominuuttia), mikä tarkoittaa sitä, että signaalilta kuluu edestakaiseen matkaan noin 6–44 valominuuttia (keskimäärin 25 valominuuttia). Uusi Bitcoin-lohko syntyy kuitenkin noin 10 minuutin välein. (Lähde)

Viestintä Maan ja Marsin välillä on varmasti edelleen mahdollista, vaikka verkon primitiivit poikkeavat monin tavoin nykypäivän Internetistä (tai edes tulevaisuuden Maan Internetistä). Laserkäyttöinen, markkinalähtöine releiden ja vahvistimien tietoliikenneverkko kulkee ristiin rastiin aurinkokunnan sisäosien välillä, tarjoten kaistanleveyttä yli ajan ja paikan Bitcoinille.

Mutta kaikkeen Maan ja Marsin väliseen viestintään liittyvät väistämättömät viivästykset aiheuttavat kuitenkin haasteita. Bitcoinin käyttäjät ja erityisesti louhijat kärsivät, koska he ovat kaukana Maasta ja sen hash- eli laskentatehon keskipisteestä:

Kuvittele, että kaksi louhijaa A ja B ovat tietyllä etäisyydellä toisistaan. Louhijalla A on kaksinkertainen laskentateho Louhija B:hen nähden. Niiden välinen laskentatehon keskipiste on avaruudessa pisteessä, jonka etäisyys on 1/3 molemmista louhijoista, mutta se on lähempänä louhijaa A. Samanlainen laskelma voidaan tehdä lukuisten laajaan avaruuteen jakautuneiden louhijoiden välisestä laskentakeskuksesta. Vertaa tätä massan keskipisteeseen.

Bitcoinin laskentatehon keskipiste on nykyään lähellä maapallon keskipistettä, ehkä hiukan lähempänä Kiinaa. Tämä voi muuttua, kun ihmiskunta laajenee ja bitcoinin louhijat asettuvat kiertoradalle tai Kuuhun. Mutta bitcoinin laskentatehon keskipiste pysyy todennäköisesti aina muutaman valosekunnin etäisyydellä Maan keskipisteestä.

Tällä on merkittävät vaikutukset ihmissivilisaation tulevaisuuden laajentumiselle.

Kuvakaappaus Bloombergin terminaalista vuonna 2130. Bitcoinin laskentatehon keskus on lähellä Maan ydintä, mutta on siirtynyt hieman kohti Kuuta, johon on sijoittunut 15 prosenttia kaikista bitcoinin louhijoista. (Lähde)

Marsilaiset voivat käyttää bitcoinia

Merimiesten laakson rehumyymälä, noin vuonna 2130. Kaikki hinnat on ilmaistu $atoshissa kilogrammaa kohden. Marsin talous toimii aluksi bitcoinilla. Marsilaiset voivat pitää hallussaan ja käydä kauppaa bitcoinilla ylemmän kerroksen salamaverkoissa.

Marsilaiset voivat käyttää bitcoinia, salamaverkkoja ja bitcoin-ekosysteemin korkeampia kerroksia, mutta kärsivät erilaisista pienistä haitoista Maan asukkeihin verrattuna, koska ovat suhteessa kauempana bitcoinin laskentatehon keskipisteestä.

Ensinnäkin monet pitävät bitcoinia hallussaan: kuka tahansa, jolla on BTC:tä hallussaan, voi käyttää bitcoinia. Ensimmäinen hodlaaja tuo bitcoinin mukanaan punaiselle ruosteplaneetalle. Tällä tavalla, vaikka bitcoinin laskentatehon keskus on sidottu Maahan, se ulottuu kaikkialle maailmankaikkeuteen.

Mutta marsilaiset voivat tehdä muutakin kuin vain kaikessa hiljaisuudessa hodlata bitcoinia. He voivat ajaa täysiä noodeja eli solmuja edesauttaakseen paikallisten Bitcoin-lohkoketjujen kopioiden ylläpitoa. Marsilaiset voivat myös käydä keskenään kauppaa bitcoinilla tai Maan asukkaiden kanssa yksinkertaisesti lähettämällä allekirjoitetut bitcoin-siirtotapahtumat laskentatehon keskukseen — Maahan — vaikka heidän on odotettava jopa ylimääräiset 22 minuuttia signaalien saavuttaakseen Maan laskentatehon keskipisteen.

Valtaosaa tapahtumista ei enää kirjata Bitcoin-lohkoketjuun, vaan ne tapahtuvat salamaverkoissa. Marsilaiset voivat käyttää salamaverkkoja, mutta kuten Clark Moody huomauttaa, marsilaisten on pidettävä eritystä huolta petoksilta suojautuakseen, koska suhteessa kauempana laskentatehon keskipisteestä. Yksi tapa on asettaa salamakanaviin riittävän pitkä lukitusaika ja reitittää tapahtumat niiden kautta. Tämä saattaa kuulostaa vaivalloiselta, mutta hyperbitcoinisoituneessa tulevaisuudessa salamaverkko on vanhaa teknologiaa; ohjelmisto hoitaa tämän rajoitteen kulissien takana.

Marsin kasvaessa myös salamaverkko, sen kolmas ja neljäs kerros sekä niiden yhteydet Maahan, kasvavat. Marsilaiset salamasolmut ansaitsevat palkkioita reititystapahtumista ja marsilaiset levy- ja serverifarmit tallentavat paikalliseen välimuistiin kaiken meshflixin ja DApp-kaupan parhaan sisällön marsilaisten käyttöön. Kyllä, Marsin etäisyys laskentatehon keskuspisteestä aiheuttaa jatkuvaa tehottomuutta, mutta valtaosa marsilaisista bitcoinin käyttäjistä tuntee olevansa yhtä hyvin kytköksissä bitcoiniin ja sen korkeampiin kerroksiin kuin Maassa asuvat sukulaisensa.

Entä marsilaiset louhijat?

Bitcoinin louhinta ei ole mahdollista Marsilla

Bitcoinia ei voi louhia Marsilla. Ongelmana on se, että marsilaisilla on liian vähän laskentatehoa liian kaukana.

Bitcoinin louhinta Marsilla olisi kannattamatonta etenemisviiveen vuoksi olettaen, että Maa onnistuu hallitsemaan laskentatehon markkinoita. Marsilaisilla louhijoilla olisi näkymä lohkoketjuun jopa 22 viiveellä, joten siihen mennessä, kun heidän uusin louhittu lohko saavuttaa suurimman osan Maan laskentatehosta, lohkoketjuun olisi ehditty lisäämään keskimäärin neljä uutta lohkoa.

— Clark Moody, Bitcoin and the Interplanetary Frontier (2.10.2018)

Bitcoin-verkko muistuttaa kelloa (lisää tästä myöhemmässä kirjoituksessa), ja verkko luottaa siihen, että kaikki sen solmut ovat “synkronoituneita” jakamalla samat lohkojoukot ja vireillä olevat siirtotapahtumat. Louhijoiden merkittävä etäisyys johtaa pitkiin viestintäaikoihin, synkronointivaikeuksiin ja louhintatoiminnan mahdottomuuteen. Vähemmän eksoottinen esimerkki tästä synkronoinnin haasteesta on olemassa jo nyt ja on analoginen avaruuden pitkille viestintäajoille. Jos louhijalla on huono verkkoyhteys ja hyvin rajallinen kaistaleveys (tai lohkot ovat hyvin paljon suurempia), niin voi kestää huomattavasti kauemmin, että kyseinen louhija näkee samat lohkot ja siirtotapahtumat kuin muut louhijat verkossa.

Tarkastellaan esimerkkiä: bitcoinin louhijoiden joukko, jolla on hallussaan esimerkiksi kymmentä prosenttia laskentatehosta, toimii Maasta käsin, lähellä laskentatehon keskipistettä. Tämä yhteenliittymä kuluttaa louhintaan suhteellisen osuutensa laskentatehosta lohkoina: kymmenen prosenttia kaikista lohkoista. Jos yhteenliittymä päättää siirtyä ulkoavaruuteen, ja sen etäisyys laskentatehon keskipisteestä kasvaa, louhintayhteenliittymä saa enää alle 10 prosenttia lohkoista viestintäyhteyksien viiveiden aiheuttamien synkronointiongelmien vuoksi. Mitä kauemmaksi louhijat asettuvat laskentatehon keskipisteestä, sitä pienemmän osuuden ne saavat voittavista lohkoista. jollakin etäisyydellä — jollain horisontilla — louhijat eivät voita enää yhtäkään lohkoa, vaikka se edustaa edelleen kymmentä prosenttia laskentatehosta.

Haluamme kuvata louhijoiden etäisyyttä laskentatehon keskipisteestä, louhijoiden suhteellista laskentatehoa, louhijoiden kokemaa viestintäviivettä ja näistä tekijöistä aiheutuvien voittavien lohkojen suhteellista lukumäärää, joten kirjoitimme hashwars-nimisen ohjelman näiden skenaarioiden simuloimiseksi. Löydät sen GitHubista ja se tuottaa tämän kaltaisia tuloksia:

Kuvio louhijoiden vähemmistöryhmän suhteellisesta menestyksestä eri etäisyyksillä laskentatehon keskipisteeseen ja erilaisten suhteellisten laskentatehojen välillä enemmistöön verrattuna. Väri osoittaa louhijayhteenliittymän louhimpien lohkojen osuuden (painon suhteen) eri etäisyyksillä ja suhteellisella laskentateholla. Jokainen piste edustaa keskimääräistä lukuisten simulaatioiden keskiarvoa bitcoinin kaltaisen lohkoketjun suhteen, jossa uusi lohko syntyy noin joka kymmenes minuutti.

Tämä kuvio osoittaa, että kun bitcoinin louhijat vetäytyvät Maan laskentatehon keskuksesta, heidän laskentatehonsa tehokkuus voittavissa lohkoissa vähenee merkittävästi. Etäisyys suojaa Maan bitcoinin louhijoita liian kaukana sijaitsevalta laskentateholta. Tämän perusteella voimme muotoilla seuraavan lain:

Bitcoin-tähtitieteen ensimmäinen laki (tai “laskentatehohorisonttien laki”): Olettaen, että verkon laskentateho on annettu ja muuttumaton, louhijan siirtyessä kauemmas lohkoketjun laskentatehon keskipisteestä, louhijan osuus voittavista lohkoista laskevat tilastollisesti kohti nollaa.

Vitalik Buterin on kirjoittanut kryptografian suomasta puolustajan edusta. Laskentatehohorisonttien olemassaolo antaa samanlaisen kotikenttäedun bitcoinin louhijoille. Satoshi luultavasti valitsi kymmenen minuutin viiveen uuden lohkon syntymiselle kompromissin takia. Hän pyrki minimoimaan ensimmäiseen vahvistukseen kuluneen ajan ja lohkoketjun jakautumisen riskin välillä. Satoshin päätös asetti rajat myös Maan laskentatehohorisontin mittakaavalle.

Tulee huomioida, että Mars on Maan laskentatehohorisontin ulkopuolella. Marsilaiset eivät voi kilpailla suojellakseen käyttämäänsä rahaa. Tämä tilanne ei ole Marsille ainutlaatuinen. Mahdolliset uudet bitcoinin louhijat millä tahansa suurella etäisyydellä Maasta tukahdutetaan samalla tavoin (ja tämä olisi ollut toisella tavoin totta myös jonkin muun lohkoajan tapauksessa). Itse asiassa yllä mainitussa artikkelissa Clark esittää, että jos sattumaa ei oteta huomioon, niin hallitseva louhintaplaneetta pysyy hallitsevana koko aurinkokunnan alueella.

Lue kolmas osa

Tämä on toinen osa 13.9.2019 ilmestyneestä Dhruv Bansalin (Twitter) kirjoittamasta “Bitcoin Astronomy” -artikkelista. Seuraavassa osassa siirrytään ajassa rutkasti eteenpäin ja spekuloidaan sillä, että mitä Marsissa tapahtuu vuonna 2140 eli kun viimeinen bitcoin-kolikko on louhittu.

Bansal on kokenut teknologiayrittäjä. Hän perusti vuonna 2016 yhdessä Joseph Kellyn kryptovaroihin keskittyneen Unchained Capital -finanssipalveluyrityksen. Kuuntele Bansalin haastattelu.

Kirjoituksen on suomentanut Thomas Brand (Twitter).