21 oppituntia
17. oppitunti: Kellonajan ilmaiseminen vaatii työtä
“Kautta korvieni ja poskipartani, olen kuin olenkin myöhästynyt!”
usein kuuluu sanottavaa, että uusia bitcoineja tuotetaan eli louhitaan tuhansien tietokoneiden ratkaistaessa hyvin monimutkaisia matemaattisia ongelmia. Tietyt ongelmat ratkaistaan ja jos vastaus on oikea, “tuotat” bitcoinia. Tätä yksinkertaistettua näkemystä Bitcoin-louhinnasta on helppo kertoa, mutta siinä jää monta tärkeää asiaa sanomatta. Bitcoineja ei tuoteta eikä luoda, ja tavoitteena ei todellakaan ole erityisten matemaattisten ongelmien ratkaiseminen. Matematiikka ei myöskään ole erityisen monimutkaista. Se, mikä on monimutkaista, on kellonajan ilmaiseminen hajautetussa järjestelmässä.
Satoshin alkuperäisessä artikkelissa kerrotaan, että työntodistejärjestelmä (engl. proof-of-work), joka tunnetaan myös louhinnan nimellä, on tapa toteuttaa hajautettu aikaleimapalvelin.
Opittuani ensikertaa sen, miten Bitcoin toimii, ajattelin monien muiden tavoin, että työntodiste on tehotonta ja tuhlaavaa. Jonkin ajan kuluttua näkemykseni Bitcoinin energiankulutuksen osalta muuttui. Näyttää siltä, että työntodiste on edelleen väärinymmärretty tänään vuonna 10 j₿ (jälkeen Bitcoinin).
Ne ongelmat, jotka ratkaistaan työntodisteella, ovat keksittyjä, monet ihmiset näyttävät uskovan, että se on hyödytöntä hommaa. Jos keskitytään puhtaasti laskentaan, tämä on täysin ymmärrettävä johtopäätös. Mutta Bitcoinissa ei ole kyse laskennasta. Kyse on siitä, että asioiden ajallisesta järjestyksestä sovitaan itsenäisesti.
Työntodiste on järjestelmä, jossa jokainen voi vahvistaa sen, mitä tapahtui ja missä järjestyksessä se tapahtui. Tämä riippumaton varmentaminen johtaa yksimielisyyteen eli konsensukseen, joka on useiden osapuolten välinen sopimus siitä, kuka omistaa mitä.
Perin pohjin hajautetussa ympäristössä meillä ei ole absoluuttisen ajan ylellisyyttä. Mikä tahansa kello toisi mukanaan luotettavan kolmannen osapuolen, järjestelmän keskuspisteen, johon on luotettava ja jota vastaan voitaisiin hyökätä. “Ajoittaminen on pääongelma”, kuten Grishna Trubetskoy on huomauttanut. Satoshi ratkaisi tämän ongelman nerokkaalla tavalla toteuttamalla hajautetun kellon työntodisteeseen perustuvan lohkoketjun avulla. Kaikki ovat etukäteen yhtä mieltä siitä, että ketju, jolla on suurin määrä työtä hallussaan eli johon on kerääntynyt eniten kumulatiivista työtä, on totuuden lähde. Se on määritelmän mukaan mitä todella tapahtui. Tätä sopimusta kutsutaan nykyisin Nakamoto-konsensukseksi.
Verkko aikaleimaa tapahtumat tiivistämällä ne jatkuvaan ketjuun, joka toimii todisteena tapahtumien [historiallisesta] järjestyksestä.
- Satoshi Nakamoto
Ilman johdonmukaista tapaa ilmaista aika, ei ole johdonmukaista tapaa ilmaista ajan suuntaa eli sitä mitä tapahtui ennen nykyhetkeä. Tapahtumien luotettava järjestely on mahdotonta. Nakamoto-konsensus on Bitcoinin tapa ilmaista aika jatkuvasti ja johdonmukaisesti kuten edellä mainittiin. Järjestelmän kannustinrakenne tuottaa todennäköisen hajautetun kellon hyödyntämällä keskenään kilpailevien osallistujien ahneutta ja omaa etua. Se, että kello on epätarkka, ei ole merkitystä, koska tapahtumien järjestys on lopulta yksiselitteinen ja kuka tahansa voi tarkistaa sen.
Työntodisteen ansiosta sekä työ (louhinta) että työn vahvistaminen (solmut) on perin pohjin hajautettua. Jokainen voi liittyä ja lähteä niin halutessaan, ja jokainen voi varmentaa kaiken, milloin haluaa. Tämän lisäksi jokainen voi varmentaa järjestelmän tilan erikseen ilman, että hänen tarvitsee luottaa kenenkään muun tekemään varmennukseen.
Työntodisteen ymmärtäminen vie aikaa. Se ei ole arkijärjen mukaista, ja vaikka säännöt ovat yksinkertaisia, niistä seuraa melko monimutkaisia ilmiöitä. Minun tapauksessani se, että näkökulmani louhintaa koskien muuttui, auttoi tässä asiassa. Hyödyllistä, ei hyödytöntä. Oikeellisuuden varmistaminen ja varmentaminen, ei laskenta. Aika, ei lohkot.
Bitcoin opetti minulle, että ajan kertominen on erityisen hankalaa hajautetussa järjestelmässä.
Peilimaailmassa
Alas kaninkoloon
- Työntodiste (PoW) on tehokas (Dan Held)
- Nothing is Cheaper than Proof of Work (Paul Sztorc)
- Bitcoin Doesn’t Waste Electricity (Beautyon)
- Blockchain Proof-of-Work Is a Decentralized Clock (Gregory Trubetskoy)
- The Anatomy of Proof-of-Work (Hugo Nguyen)
- Work is Timeless, Stake is Not (Hugo Nguyen)
- Bitcoin Does Not Waste Energy (Parker Lewis)
- Controlled Supply (Bitcoin Wikin kirjoittajat)
- Mining (Bitcoin Wikin kirjoittajat)
- 🎧 Trace Mayer on Bitcoin Valuation, Trust, and Energy Consumption
TIP#252 juontajina Breston Pysh ja Stig Brodersen
