Цифровое завтра: взаимное доверие и мошенники

Седьмая встреча девятого сезона «Научных weekend`ов» Иркутского государственного университета была посвящена теме, о которой часто говорят в последнее время. Алексей Казимиров, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры алгебраических информационных систем Института математики и информационных технологий ИГУ, рассказал слушателям о технологиях блокчейна и криптовалютах.

От каури до биткоина

Никто толком не знает, когда началась торговля и как люди пришли к мысли о товаре, который сам практической пользы не имеет, но может служить единицей обмена на все другие товары. Археологи знают, во всяком случае, примеры, когда еще в каменном веке происходил обмен какими-то предметами между людьми, жившими в глубине Евразии и на побережье океанов, – разумеется, не напрямую, а через цепочку посредников, но все-таки. Изначально во всем мире правил бартер: товар, которого у одного племени было в избытке, можно было обменять на другой товар, который был у соседей. Спустя несколько тысяч лет универсальной (почти универсальной) единицей обмена стали ракушки каури, использование которых в качестве аналога денег в Китае и на Филиппинах продолжалось с XXI века до нашей эры до XIX века.

Параллельно с ракушками, распространившимися от Индийского океана до Новгорода на севере и по всему миру на юге, в некоторых странах появляются металлические монеты. Далеко не все народы приветствовали их появление – спартанцы, например, сознательно чеканили металлические деньги тяжелыми и неудобными, чтобы предотвратить воровство и коррупцию. Китайцы, которые еще в древности делали все с размахом, в самом начале нашей эры отчеканили одну из монет мелкого номинала тиражом в несколько десятков миллиардов штук, так что они и по сей день остаются одним из самых распространенных сувениров. Возить деньги по дорогам всегда было неудобно, поэтому появились аналоги-заменители: банкноты и чеки на определенные суммы. В 1950-х годах были разработаны первые пластиковые карты, в конце ХХ века весь мир узнал о том, как удобно пользоваться электронными деньгами.

При всем удобстве электронных денег и онлайн-платежей нужно понимать, что все они требуют участия целой цепочки посредников между владельцем карты и владельцем, к примеру, магазина. Для того чтобы вы могли оплатить свою покупку, необходимо участие банка, выпустившего карту, процессора, на котором хранятся ваши данные, сети интернет, по которой передается информация, нужны терминалы оплаты, электричество и так далее. Без специальной инфраструктуры, которая до сих пор имеется далеко не везде, все это работать не будет.  

Блокчейн – это просто

Сейчас по всему миру все шире распространяется система блокчейн и связанных с нею криптовалют, и одной из первых (с 2008 года) стал биткоин. Блокчейн – это открытая распределенная система хранения транзакций, то есть такой порядок записи информации, в которой каждые 100 транзакций составляют один блок, следующие за ними 100 – следующий блок и так далее. Например, в блоке хранятся числа от 3 до 10 и их итоговая сумма. При изменении одного из чисел меняется сумма – то есть если пользователь А заплатил пользователю Б какую-то сумму, то система это будет знать. Каждый из участников может добавить свою транзакцию, каждый другой участник может ее проверить. Для этого используются контрольные суммы – то есть быстрый способ проверить правильность информации. Для надежности используется не простое сложение, а некая формула, которая не позволяет отдельному пользователю подделывать информацию.

Особенность этой технологии в том, что она представляет собой открытую распределенную сеть, в отличие от сетей централизованных (как если бы мы работали через единый банк-посредник) и децентрализованных. Слабость централизованной системы состоит в том, что в случае каких-либо проблем с центральным звеном (условным банком) вся сеть немедленно распадается. В некоторых случаях большой центр можно «разобрать» на несколько небольших центров: так работает, например, корпорация Google, у которой не один огромный сервер, а множество небольших, распределяющих между собой нагрузку. Децентрализация повышает надежность системы, но только в том случае, если условный «центр» сам не производит никакой полезной информации, работая только в качестве посредника.

Распределенные системы, появляющиеся там, где участники распределяют нагрузки между собой, еще называют «пиринговыми» (от английского слова peer – равный), а сокращенно P2P (равный – равному). В централизованной системе выход из строя центра выводит из строя всех участников, в децентрализованной – целый сектор, в распределенной – только одного участника, не создавая проблем всем остальным. Такую систему не остановит даже выход из строя большинства участников, потому что все остальные смогут продолжать работу, пусть и в меньших объемах.

Систем блокчейна в мире существует множество, они могут распределяться по всему миру и обслуживать пользователей в разных странах. Популярность блокчейна объясняется не только устойчивостью к сбоям и блокировкам, но и тем, что такие системы сложнее взломать, им не нужны специальные сервера, они легче масштабируются. Не нужно и «доверенное лицо», которое,  как банк-посредник, подтвердит «продавцу», что у «покупателя» есть деньги на карте, а потом передаст эти деньги на счет продавца. Очевидных специалистам минусов два – они медленней и менее эффективны, чем централизованные; их сложнее реализовать. Из наиболее известных таких систем Алексей Казимиров назвал четыре: BitTorrent, Skype, Tor, Blokchain.

При переходе к блокчейн-технологии пользователям нужно решить две ключевые проблемы: отсутствие доверия между участниками и управление системой в целом. Технология контрольных сумм и хэш-функций (хэш-функции вычисляют некоторое число, которое зависит от всех чисел в блоке, такие числа сложно подделать), которые записываются в новый блок от предыдущего, выстраивают блочейн в единую систему и повышают доверие пользователей. Подделать информацию в такой системе можно, если вы обладаете неограниченными вычислительными мощностями, превосходящими существующие во всем мире на сегодняшний день, либо если в сговор вступят более половины пользователей.

Майнинг – это для привлечения

Благодаря тому, что пользователей много, они распределены по всему миру и сговориться, чтобы обманывать одинаково, им очень трудно, можно создать систему, в которой между пользователями все-таки будет полное доверие. Однако сеть блокчейна может хранить не только информацию о финансовых транзакциях, это может быть вообще что угодно. Для привлечения новых участников в сеть создан механизм стимуляции – оплата за вычисления, которая и называется «майнингом». По объяснению автора лекции, майнинг – это дополнительная информация, необходимая для «упаковки» нескольких транзакций в очередной блок. Представим, что все участники нашей сети борются за право записать очередной блок, потому что за это они получат денежное поощрение. Необходимо, чтобы сеть работала постоянно, а пользователи передавали информацию друг другу, поэтому важно, чтобы пользователь не выключал свой компьютер когда вздумается, а оставался активным как можно дольше.

Алексей Казимиров сравнил эту ситуацию с лотереей, когда пользователь не покупает очередной блок и денежную стимуляцию за него, а вычисляет необходимые данные для формирования этого блока, обменивая на деньги свои вычислительные мощности и время. Естественно, чем больше у вас компьютеров и чем они мощнее, тем больше и быстрее вы «выигрываете».

Пользователь получает не деньги на счет, а «доказательство работы», и проблема современных майнеров в том, что нужны сравнительно недорогая энергия, стабильный доступ в интернет, а шанс «выиграть в лотерею» все меньше. В системе так много участников, что стимулировать уже нет смысла, в то время как затраты постоянно нужно нести. Поэтому пользователи объединяются в группы («пулы»), в которых прибыль делят на всех. Спрос на оборудование так поднял цены на видеокарты, специальные микросхемы и другое оборудование, что даже «пулам» в наше время сложно зарабатывать.

Биткоин – один из многих

Биткоин – это цифровая валюта, которая работает без посредников, а ценность ее определяется спросом и предложением. Для пользования биткоином нужно иметь «криптокошелек» (то есть аналог счета в банке, номер которого может узнать любой пользователь) и секретный ключ-пароль, по которому пользователя можно будет идентифицировать. Биткоин можно хранить с помощью специальных программ (на компьютере или онлайн) и аппаратных ключей на специальных флешках.

Биткоин в момент создания был интересен немногим, но со временем валюта, которая все время растет в цене (сейчас это уже не так) и не зависит ни от каких других ценностей, становилась все популярнее, и теперь ее знают во всем мире. Нельзя сказать, что биткоин как еще одна система блокчейна (то есть хранения цепочек транзакций, которые можно отследить от самого первого перевода от одного пользователя другому до сегодняшнего дня) бесплатный – платить как раз надо. Но эта плата пойдет не банку-посреднику, а другим пользователям как та самая награда-стимул за хранение информации и вычисление очередного блока.

Довольно скоро биткоин благодаря своей неподконтрольности банкам (которые так или иначе сотрудничают с государствами и полицией, даже знаменитые швейцарские) стал популярен у преступников. Действительно гораздо проще оплачивать что-либо криминальное в системе, которая закрыта от посторонних и где деньги (или их цифровой эквивалент) нельзя изъять по решению суда. Еще одна проблема биткоина – если ваш контрагент знает номер вашего кошелька, он может узнать и сумму, которая в нем лежит. Так построена система, это один из ее ключевых моментов. За дополнительную плату в системе биткоина можно принять участие в системе скрытия транзакций: система берет десять внутренних переводов между реальными пользователями, а потом перемешивает данные так, что вы можете понять только одно – кто-то из этих десяти перевел кому-то другому.

Блокчейн удаляет из системы не только банки-посредники, но и юристов, которые надзирали за правильностью процедур, – если программа на вашем компьютере работает правильно, то все будет выполнено. Цифровые контракты даже не позволят вашему контрагенту скрыться, не заплатив: деньги с его счета будут списаны автоматически при наступлении условий контракта, а если денег нет, то контракт и заключить нельзя, вы же видите состояние чужого кошелька.

На блокчейне строится уже несколько систем: криптовалюты породили смарт-контракты, за ними пришли токены, а сейчас все носятся с NFT. Алексей Кказимиров полагает, что все они построены на принципе «большего дурака, который придет после меня». Когда-то не многие знали про биткоин, и он стоил дешево. Поэтому, когда сейчас появляется что-то непонятное, цифровое и дешевое, нужно срочно это купить, чтобы вскоре продать такому же непонимающему, но существенно дороже. Тут проще не заработать, а нарваться на мошенников, поэтому не надо гнаться за всем ярким и привлекательным, не нужно покупать что-то ненужное в надежде продать его позднее – можно потерять и то немногое, что имеешь.

Одна из крупнейших в мире майнинговых ферм находилась в индустриальном парке Сан-Шаньцзян
(китайская провинция Внутренняя Монголия), однако в сентябре 2021 года КНР ввела запрет
на майнинг цифровых валют. Фото novosti-n.org

Биткоин – наиболее известная из криптовалют современности

Записал Борис Самойлов, «Байкальские вести»