Bitcoin: kaksi osaa matematiikkaa, yksi osa biologiaa
Hugo Nguyenin essee Bitcoinin perusteista
“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks”
Kymmenen vuotta sitten Satoshi Nakamoto teki näistä sanoista kuolemattomat upottamalla ne Bitcoinin ensimmäiseen lohkoon — genesis- eli alkulohkoon. Ne ovat juhlallinen muistutus epäoikeudenmukaisesta ja rikkonaisesta järjestelmästä, jossa me kaikki elämme, ja todennäköisesti syy siihen, miksi Satoshi loi Bitcoinin: rahan määräysvallan palauttaminen takaisin valtioilta ja keskuspankkiireilta [1].
Viimeiset kymmenen vuotta ovat lähellä ihmettä. Bitcoin-verkko on auki ympäri vuorokauden ja sen ennätysmäinen käyttöaika on vaikuttavat 99,98 % [2]. Hämmästyttävintä on, että Bitcoin saavutti tämän ilman, että kukaan valvoo tai hallitsee sitä.
Bitcoin on ainutlaatuinen keksintö, koska se kiskoo juurineen yhteiskuntamme perustan: se määrittelee rahan uudelleen. Rahaa ja kieltä pidetään kahtena tärkeimpänä työkaluna, joiden avulla ihmiset voivat tehdä yhteistyötä ja rakentaa sivilisaatioita.
Myös henkilökohtainen matkani Bitcoiniin on ollut äärimmäisen palkitsevaa. Hyvin harvat asiat ovat älyllisesti niin stimuloivia kuin Bitcoin. Bitcoinin oivaltaminen tarkoittaa hyppyä kaninreikään, joka on rahoitusta, rahaa, historiaa, taloustiedettä, tietojenkäsittelytiedettä ja biologiaa. Se tarkoittaa sellaisten jättiläisten, kuten Cardanon, Pascalin, Turingin, Platonin ja Aristoteleen, Locken, Humen, Adam Smithin, Nashin, Kahnemanin & Tverskyn, Darwinin, John Maynard Smithin, Dawkinsin, Diffien, Hellmanin & Merklen, Szabon, jälkien seuraamista muutamia mainitakseni. Se tarkoittaa perustavanlaatuisten kysymysten esittämistä sen maailman luonteesta, jossa elämme — joista suurinta osaa pidämme usein itsestäänselvyyksinä.
Viimeisten kuukausina aikana olen kirjoittanut joukon artikkeleita, joita olen kutsunut Bitcoinin perusteiksi. Tavoitteenani on laskeutua alas kaninreiästä niin syvälle kuin voin, jotta näkisin, mistä Bitcoin on todella tehty.
Näiden käsitteiden kirjoittaminen myös pakottaa minut selkeyttämään ajatteluani ja parantaa ymmärrystä Bitcoinista. Toivon, että niistä on hyötyä myös muille. Tämän artikkelin loppuosa tiivistää oppimamme asiat.
Kirjoitussarjan kaikki osat:
- OSA 1: Työntodisteen anatomia
- OSA 2: Bitcoin, sattuma ja satunnaisuus
- OSA 3: Miten salausmenetelmät määrittelevät yksityisomaisuuden uudelleen
- OSA 4: Bitcoinin kannustinjärjestelmä ja rationaalinen yksilö
- OSA 5: Bitcoin: kaksi osaa matematiikkaa, yksi osa biologiaa (tämä artikkeli)
Bitcoinin kolme alikerrosta
Bitcoin koostuu kolmesta perustavanlaatuisesta rakennuspalikasta:
(i) Satunnaisuuteen perustuva työntodiste
(ii) Julkisen avaimen salaus
(iii) Kannustinjärjestelmä
Jos pidämme Bitcoinia peruskerroksena, jonka varaan voidaan rakentaa uusia kerroksia (kuten Salamaverkko, TumbleBit tai sivuketjut), niin näitä rakennuspalikoita voidaan pitää pohjakerroksen sisäisinä alikerroksina.
Näiden alikerrosten välillä on epäsuora hierarkia. Hierarkia on:
Alikerros 1: Työntodiste (PoW) muodostaa ensimmäisen alikerroksen. PoW muistuttaa energiankulutusta ja on silta digitaalisen ja aineellisen maailman välillä. PoW antaa digitaalisille lohkoille — jotka ovat vain nollien ja ykkösten muodostamia merkkijonoja — reaalimaailman merkityksen. PoW:in avulla Bitcoinin tilikirjasta tulee väärentämätön ja kallis omaisuuserä, jolla on todellista painoa takanaan.
Alikerros 2: Julkisen avaimen salaus (PKC) muodostaa toisen alikerroksen. Jos PoW luo uuden digitaalisen omaisuuserän, niin PKC ja erityisesti digitaaliset allekirjoitukset “tokenisoivat” eli merkitsevät kyseisen omaisuuserän pilkkomalla sen palasiksi. Yksilöt voivat sitten tallentaa nämä palaset yksityisesti ja vaihtaa niitä keskenään.
Alikerros 3: Bitcoinin kannustinjärjestelmä muodostaa lopuksi kolmannen alikerroksen, joka ylläpitää ensimmäisen ja toisen alikerroksen muodostamaa järjestelmää. Bitcoin on dynaaminen verkko. Se muistuttaa elävää organismia, jonka sydän lyö noin 10 minuutin välein. Bitcoinin kannustinjärjestelmä on sydämensykkeen moottori, ja se on rakennettu toisen alikerroksen synnyttämän poletin varaan.
Toisella alikerroksella ei ole merkitystä ilman ensimmäistä alikerrosta. Kolmannella alikerroksella ei ole merkitystä ilman ensimmäistä ja toista alikerrosta.
Nämä alikerrokset muodostavat yhdessä kolmijalkaisen jakkaran, joka on perusta koko Bitcoin-ekosysteemille. [3][4]
Kaksi osaa matematiikkaa, yksi osa biologiaa
Kirjoitussarjassamme olemme oppineet, että konepellin alla:
- Satunnaisuuspohjainen PoW perustuu matematiikkaan
- Julkisen avaimen salaus perustuu myös matematiikkaan
- Kannustinjärjestelmä perustuu ihmisen käyttäytymiseen
Voidaan siis sanoa, että Bitcoin on kaksi osaa matematiikkaa, yhden osan biologiaa.
On syytä huomata, että sekä satunnaisuuspohjainen PoW että PKC nojaavat taustalla samaan matemaattiseen ajatukseen, nimittäin yksisuuntaiseen funktioon, mutta ne muodostavat hyvin erilliset osat järjestelmässä. PoW luo digitaalisen hyödykkeen, kun taas PKC tokenisoi sen.
Bitcoinin kolmas alikerros, kannustinjärjestelmä, on luultavasti Bitcoinin heikoin lenkki. Toisin kuin kaksi ensimmäistä alikerrosta, se perustuu ihmisen käyttäytymisteen, joka on vähemmän johdonmukaista ja tiukemmin määritelty kuin matemaattiset periaatteet. Ihmisen käyttäytymiseen liittyy rajoitettu rationaalisuus, joka koodataan geenien tasolla, mutta epätäydellisesti. Ihmiset ovat alttiita tekemään virhelaskelmia ja sortuvat satunnaisen irrationaaliseen käyttäytymiseen.
Jää nähtäväksi, onko Bitcoinin kannustinjärjestelmä riittävän vahva pitämään verkon yhtenäisenä pitkällä aikavälillä.
Loppusanat
Haluaisin päättää kirjoitussarjani sanomalla, että tämä ei missään nimessä ole täydellinen ymmärrys Bitcoinista. Mutta toivon, että kirjoitukseni ovat hyvä lähtökohta niille, joille Bitcoin on uusi asia. Osa tämän sarjan sisällöstä perustuu omiin näkemyksiini. Lukijan on hyvä suorittaa omat tutkimuksensa ja muodostaa omat mielipiteensä. ”Älä luota — todenna” toimii yhtä hyvin niin Bitcoiniin kuin oppimiseen
Erityinen kiitos Nic Carterille, Steve Leelle, Jimmy Songille, Hasulle, Murad Mahmudoville and Dan Heldille äärimmäisen arvokasta palautetta kirjoittaessani tätä kirjoitussarjaa.
Kirjoittajan huomioita
[1] Genesis-lohkon viesti on lisäksi myös todiste siitä, ettei Satoshi ollut epäoikeudenmukaisesti louhinut ennen 3. tammikuuta 2009.
[2] Bitcoin-verkko on kokenut tusinan tunnin verran “seisokkeja”: yhteensä 77 lohkon tapauksessa verkko on vahingossa jakautunut, kaksi tapausta vuosina 2010 ja 2013. Tämä ennätys on yhtä vaikuttava, ellei jopa parempi kuin AWS, Google Cloud ja Microsoft Azure.
[3] Termi “kryptovaluutta” perustuu julkisen avaimen salauksen (toinen alikerros) käyttöön, joka ironisesti liittyy vain yhteen tämän teknologian monista keskeisistä näkökohdista.
[4] Nämä ovat korkean tason rakennuspalikoita. Käytännössä korkean tason rakennuspalikat toteutetaan käyttämällä vielä pienempiä lohkoja. Tähän kuuluvat laitteistot, ohjelmistokomponentit ja TCP/IP:n kaltaiset viestintäprotokollat, joista jokainen tuo mukanaan ainutlaatuiset haasteensa.
Suomennos Hugo Nguyenin (Twitter) kirjoittamasta artikkelista “Bitcoin: Two Parts Math, One Part Biology”. Artikkeli on julkaistu alun perin Mediumissa 3.1.2019.
Hugo Nguyen on työskennellyt Litecoinin kehittämisen parissa Litecoin Foundationissa. Hänellä on yli 10 vuotta kokemusta ohjelmistokehitystä. Hän vietti yli seitsemän vuotta vanhempana ohjelmistokehittäjänä. Nykyisin hän työskentelee mobiilikehittäjänä YCombinatorista ponnistaneen Scribdin palveluksessa.
Kirjoituksen on suomentanut Thomas Brand (Twitter).
