Особенности коллективного майнинга и проблемы пулов для добычи Биткоинов

Сложность генерации столь дорогостоящих монет первой криптовалюты не является статической величиной. Более того, добывать их становится все сложней, ведь вместе с ростом вычислительных мощностей аппаратуры для майнинга, раз в четыре года происходит очередное уполовинивание количества призовых Bitcoin, выдаваемых системой удачливым добытчикам за обнаружение очередного блока транзакций.

На фоне профессионализации отрасли генерации Биткоина, давно потерял актуальность соло-майнинг. Добыча виртуальных монет превратилась в крупный бизнес, где вовсю орудуют компании с миллионными финансовыми активами. Как противовес, предприимчивыми людьми был разработан и внедрен институт пулов для добычи Биткоинов, о проблемах которых и будет идти речь в повествовании.

Что представляют пулы для добычи Биткоинов?

 Переместимся мысленным взором в раннюю эпоху зарождения цивилизации, когда первобытному человеку удалось выжить во враждебной среде благодаря коллективизму, который является некой интерпретацией стадного инстинкта, присущему миру животных. По большому счету, опираясь на постулаты дарвинизма, человек является верхней ступенью эволюции животного мира, хотя это и противоречит религиозным догматам.

Принципы коллективного развития много раз спасали людей, и находят массовое применение и сегодня, являясь универсальным стандартом. В условиях, когда вычислительных возможностей обычного персонального компьютера или мобильных гаджетов уже недостаточно для обеспечения окупаемости генерации Bitcoin, представители человеческой расы опять «оглянулись» назад и убедились, что все новое — это хорошо забытое старое. Именно так и появились майнинг-пулы. На данном этапе они являются неотъемлемой частью экосистемы, позволяющей минимизировать риски процесса криптодобычи. Но тенденция их укрупнения ставит под угрозу стабильность сети.

Пулы для добычи Биткоинов и фактор соперничества

 Сообщество неоднократно призывало уменьшить размер пулов для добычи Биткоинов. Разработчики уже приготовили несколько технических решений, но, в конечном итоге, до их внедрения дело так и не дошло. К слову, данные изменения могут и не потребоваться, ведь современные майнеры оказались перед своеобразной дилеммой — им нужно решить, «нападать» на коллег-криптостарателей или воздержаться от атак. Уже доказано, что открытый пул может заработать за счет нападения на другую майнинговую компанию. Но при одновременной атаке, оба ее участники получают меньшую прибыль, чем в обычных условиях работы.

Атака довольно хитро маскируется, со стороны можно подумать, что один пул работает на другой. Тогда как он присваивает часть полученных доходов, но не вносит никакого вклада в поиск блоков. Раньше считалось, что нападение не приносит агрессору никакой прибыли. Поскольку случаи атаки утаивания блоков фиксировались очень редко, складывалось обманчивое впечатление, что криптостаратели сосуществуют достаточно мирно. Но достигнутое равновесие нельзя назвать стабильным. Ведь даже добросовестные компании воздерживаются от атаки только до тех пор, пока не станут жертвой нападения.

«Война пулов для добычи Биткоина» приводит к снижению уровня их прибыльности, что вынуждает рядовых майнеров искать другие варианты, к примеру, компании закрытого типа, участники которых доверяют друг другу. Совершенно очевидно, что их размеры гораздо меньше, чем общедоступных пулов. Но своеобразный «демонтаж» компаний, которые слишком разрослись, только пойдет на пользу экосистеме. Ведь сложившаяся ситуация не лучшим образом влияет на безопасность и стабильность Bitcoin.

Криптостаратели и пулы для добычи Биткоинов

 Безопасность системы Bitcoin базируется на математических вычислениях, проводимых криптостарателями, которые получают вознаграждение в виде виртуальных монет. При этом гонорар майнера пропорционален его доле в общей вычислительной мощности, используемой в процессе добычи. Награда, которая сегодня составляет 12,5 монет, распределяется после нахождения блока. Генерация нового элемента происходит в среднем каждые 10 минут. Таким образом, пользователю, ресурсы которого составляют лишь небольшую долю от используемых мощностей, понадобится несколько лет для достижения успеха. Поэтому криптостаратели предпочитают создавать пулы.

Общее руководство этими объединениями осуществляют менеджеры. Если рядовой участник находит решение, то награда за блок поступает в распоряжение «начальства». В дальнейшем оно перераспределяет ее между майнерами согласно их вкладу. Для оценки усилий добытчиков менеджер изучает подтверждение выполненной работы, которые бывают как полными, так и частичными. Последние внешне похоже на полные, но процесс их генерации намного проще, что весьма выгодно для мелких майнеров. Одновременно такие подтверждения отличаются высоким уровнем точности и показывают объем усилий, приложенных пользователем для достижения результата.

У большинства пулов открытый характер, который предполагает наличие общедоступного интерфейса. Каждый желающий может пройти в нем регистрацию в качестве майнера. Нужно лишь обозначить параметры оборудования, а также сервер пула, и система начнет присылать задания. По мере их выполнения, новоиспеченный добытчик пересылает менеджеру подтверждение выполненной работы, тогда как последний перечисляет на его счет вознаграждение пропорционально вкладу в общую работу.

Эту схему создал талантливый программист Сатоши Накамото с таким расчетом, чтобы «криптовалютного пирога» хватило на весь мир. Доказано, что участие в предприятии, ресурсы которого составляют всего 5% от общей мощности, гарантируют майнеру стабильное получение награды за добытый блок. Но жадность, свойственная человечеству, толкнула его на порочный путь создания слишком крупных компаний по добыче Bitcoin. В результате «бал правят» несколько пулов, которые контролируют большую часть рынка криптодобычи, что создает угрозу для стабильности экосистемы в целом, создавая прецеденты централизации.

Схема классической атаки пулов для добычи биткоинов

 Первые случаи атаки утаивания блоков были зафиксированы практически сразу же после возникновения пулов. Компании использовали этот метод для уменьшения дохода конкурирующих организаций. Суть атаки состоит в отправке менеджеру пула-жертвы только частичных подтверждений выполненной работы, тогда как полные отбрасываются по мере их нахождения. Другими словами, компания делится прибылью с агрессором, но при этом не пользуется его ресурсами в процессе майнинга. Подобная тактика уменьшает доходы не только жертвы, но и самого нападающего, который может получить больше при условии честной игры. Следует отметить, что подтверждение выполненной работы может быть использовано только майнером, который создал задачу. Тогда как нападающий пул не может получить от него доход.

Рассмотрим ситуацию, когда компании утаивают найденные блоки. У каждого пула имеются лояльные криптостаратели, выполняющие задачи, поставленные менеджером. Честная игра предусматривает, что все участники занимаются майнингом в пуле от имени компании, но агрессор поступает с точностью до наоборот. Менеджер последнего ставит перед рядовыми участниками задачи, но одновременно он инфильтрует в жертву «шпионов», которые регистрируются как рядовые майнеры. В дальнейшем они получают от руководителя атакуемой компании задачи, которые передаются лояльным участникам агрессора. Количество ресурсов, которые нападающий использует для выполнения задач жертвы, носит название уровня инфильтрации.

По мере получения а нападающей стороной частичных подтверждений выполненной работы, он отправляет их атакуемой компании, менеджеры которой оценивают их мощность. Вместе с тем полные подтверждения отбрасываются из-за нежелания повышать прибыльность жертвы. При этом нападающий также терпит урон, поскольку он использует собственные ресурсы для решения задач постороннего пула. Менеджер жертвы учитывает выполненную лазутчиками работу и таким образом делится полученной наградой с агрессором.

Игры пулов для добычи Биткоинов

 Прибыльность пула зависит от нескольких факторов. Мощность майнинговой компании не уменьшается от осуществленного на нее нападения. Но одновременно ее менеджеру приходится распределять награду среди большего количества участников, что уменьшает прибыль каждого криптостарателя. Мощь нападающего уменьшается, поскольку его лазутчики, осуществляя майнинг в атакуемом пуле, вынуждены утаивать блоки. Но компания получает прибыль за счет инфильтрации в жертву. Нападения одного пула на другой негативно влияют на мощность системы в целом, что автоматически увеличивает уровень сложности Биткоин-протокола.

Становится очевидным, что майнинговая компания может повысить прибыльность, атакуя «коллег». Каждый менеджер оказывается перед непростым выбором, определяющим его дальнейшее поведение — нападать или воздержаться от агрессии. Именно здесь и начинается игра пулов. Если компания решит действовать по первому сценарию, то придется определиться с уровнем инфильтрации.

Какую дилемму предстоит решить майнеру для получения награды за блок?

 Если проанализировать игры участников криптовалютного рынка то становится очевидным, что пул всегда может увеличить доходность за счет атаки конкурента. Такой постулат не слишком понятен непосвященным, которых удивляет возможность получения прибыли, когда менеджер не учитывает полные подтверждения проделанной работы. Хитрость заключается в нескольких нюансах. Прежде всего, агрессор отправляет жертве частичные подтверждения и получает награду за участие в добыче блока. Также атаки сокращают суммарную мощность системы в целом, что автоматически повышает доход от криптодобычи.

Игра становится намного интереснее, если жертва решается на ответную атаку. Если пулы начинают «выяснять отношения», то определяющее значение приобретает уровень инфильтрации. В точке равновесия прибыльность компании не зависит от количества ее лазутчиков. Но в большинстве случаев они оказываются перед выбором: атаковать для получения дополнительной прибыли или заключить пакт о ненападении. Этот выбор с полным правом можно сравнить с дилеммой пойманного преступника.

В классическом примере при поимке двух «подельников», каждый из них должен избрать линию поведения со следствием. Если оба отказываются от сотрудничества, то отправляются на годы в тюрьму. Если один «сдает» другого, то первый выходит на свободу, а второму придется 5 лет провести в заключении. Если оба дают показания, то им «светит» по два года. Таким образом, для преступника доминирующая тактика состоит в сотрудничестве со следствием, вне зависимости от поведения «подельника». В этом и заключается трагедия выбора, ведь помимо нарушения негласных правил, каждый задержанный получает худший результат, чем в случае обоюдного молчания.

Похожая ситуация сложилась на криптовалютном рынке. Если ни один из пулов не нападает, то каждый получает вполне заслуженную награду за блок. Атака увеличивает доход агрессора и соответственно уменьшает прибыль жертвы. Если такое поведение является обоюдным, то обе компании терпят урон. Вместе с тем, жертва может уменьшить потери за счет ответного нападения на противника. Другими словами, агрессивное поведение гарантированно приносит доход, вне зависимости от действия другой стороны.

Как пулы для добычи Биткоинов могут себя защитить?

 Чтобы атака имела успех, агрессор должен придерживаться строгой конспирации. Он внедряет в стан противника нескольких лазутчиков, которые владеют небольшими по объему мощностями. И хотя жертва поймет, что имеет место нападение, она не сможет вычислить шпионов. Ведь большинство майнеров отправляют менеджеру частичные подтверждения проделанной работы, поскольку полные добыть достаточно сложно.

Такое положение вещей усложняет организацию защиты от атак. К тому же, большинство нападений проводится анонимно, ведь для регистрации в пуле заинтересованное лицо должно указать только Биткоин-адрес для перечисления добытых монет и реквизиты электронной почты. Таким образом, у атакуемой компании практически нет никакой информации о майнерах.

Пулы для добычи Биткоинов и целесообразность дальнейших атак

 Стоит отметить, что причиной, вызвавшей появление феномена, описанного выше, является значительное увеличение стоимости виртуальных монет. Тактика нападения, столь часто применяемая руководством отдельных пулов для майнинга Биткоинов, принявшая в последнее время чуть ли не массовый характер, отражается на дальнейшем развитии сети первой криптовалюты. Стремление нажиться на грабеже коллег может принести локальные выгоды, но как итог, уменьшение доходности объединений майнеров открытого вида, отражается на системе и провоцирует переход криптостарателей в закрытые сообщества, имеющие гораздо меньшие показатели хэшрейта (вычислительная мощность).

Распад больших конгломератов майнеров на более мелкие составляющие является весьма болезненным процессом и ставит перед новыми вызовами Биткоин-сообщество и разработчиков первой криптовалюты. Хотя, не стоит думать, что явление это является чем-то плохим. Наоборот, тут мы имеем дело с уникальным явлением, когда, негативное, на первый взгляд, явление, может помочь развитию Биткоина, система которого станет еще более децентрализованной, безопасной и надежной.