اگر اینترنت جهانی برای یک روز قطع شود، بیت‌کوین چگونه از این بحران جان سالم به در می‌برد؟

عنوان اصلی مقاله: مسابقه ۲۴ ساعته بیت‌کوین برای بقا پس از خاموشی اینترنت جهانی

نویسنده مقاله اصلی: لیام 'آکیبا' رایت، کریپتو‌اسلیت

ترجمه: چوپر، فورسایت نیوز

سناریویی را تصور کنید که در آن زیرساخت اینترنت جهانی در عرض یک روز فرو می‌پاشد.

چه به دلیل خطای انسانی، یک آسیب‌پذیری نرم‌افزاری فاجعه‌بار، یک ویروس کامپیوتری مخرب یا درگیری نظامی مستقیم باشد—اگر مراکز تبادل اینترنت فیزیکی که جهان را به هم متصل می‌کنند ناگهان در تاریکی فرو روند، چه سرنوشتی در انتظار بیت‌کوین خواهد بود؟

اگر فرانکفورت، لندن، ویرجینیا، سنگاپور و مارسی همزمان آفلاین شوند، شبکه بیت‌کوین به سه پارتیشن جداگانه تقسیم خواهد شد.

ارتباطات در سراسر اقیانوس اطلس، مدیترانه و مسیرهای اصلی ترانس‌پاسیفیک متوقف می‌شود و قاره آمریکا، اروپا/آفریقا، خاورمیانه و آسیا تا زمانی که اتصال شبکه برقرار نشود، تاریخچه تراکنش‌های مستقل خود را تشکیل می‌دهند.

در هر پارتیشن، استخراج‌کنندگان ارز دیجیتال به تولید بلاک بر اساس هش‌ریت باقی‌مانده ادامه می‌دهند

با هدف زمان بلاک ۱۰ دقیقه برای هر بلاک، منطقه‌ای با ۴۵٪ هش‌ریت حدود ۲.۷ بلاک در ساعت، منطقه با ۳۵٪ هش‌ریت حدود ۲.۱ بلاک و منطقه با ۲۰٪ هش‌ریت حدود ۱.۲ بلاک تولید می‌کند. از آنجا که نودها نمی‌توانند هدرهای بلاک یا داده‌های تراکنش را بین پارتیشن‌ها مبادله کنند، هر منطقه به طور مستقل یک بلاک‌چین معتبر را بدون اطلاع از مناطق دیگر گسترش می‌دهد.

با گذشت زمان، با پیشرفت توزیع هش‌ریت و زمان، طول فورک طبیعی به طور مداوم افزایش می‌یابد.

این ریتم پارتیشن‌بندی منجر به تقسیم زنجیره به عنوان یک نتیجه اجتناب‌ناپذیر می‌شود. ما درصدهای تقریبی هش‌ریت را به هر منطقه اختصاص داده‌ایم: آمریکا ۴۵٪، آسیا ۳۵٪، اروپا/آفریقا ۲۰٪، که به عنوان معیاری برای شبیه‌سازی استفاده می‌شود.

پارتیشن آمریکا حدود ۶ بلاک جدید در هر دو ساعت، آسیا ۴-۵ بلاک و اروپا/آفریقا ۲-۳ بلاک را مشاهده خواهد کرد.

پس از یک روز کامل، تعداد بلاک‌ها در تقسیم زنجیره از صد فراتر می‌رود و از محدوده‌های عادی سازماندهی مجدد فراتر می‌رود و خدمات را مجبور می‌کند تأیید منطقه‌ای را به عنوان موقت در نظر بگیرند.

عمق سازماندهی مجدد بالقوه یک پارتیشن شکست‌خورده به صورت خطی با زمان ایزولاسیون افزایش می‌یابد

ممپول محلی بلافاصله تقسیم می‌شود. تراکنشی که در نیویورک پخش می‌شود نمی‌تواند به سنگاپور برسد، بنابراین گیرنده خارج از پارتیشن فرستنده تا زمانی که شبکه بازیابی نشود، اصلاً تراکنش را نخواهد دید.

بازار کارمزد هر پارتیشن ویژگی‌های محلی را نشان می‌دهد. کاربران باید برای فضای محدود بلاک با هش‌ریت محلی رقابت کنند، بنابراین در مناطقی با هش‌ریت پایین اما تقاضای بالا، کارمزدها سریع‌تر افزایش می‌یابد.

هنگامی که نهایی بودن تراکنش در سطح جهانی از بین می‌رود، صرافی‌های ارز دیجیتال، پردازشگرهای پرداخت و کیف پول‌های امانی معمولاً برداشت‌ها و تسویه حساب‌های درون‌زنجیره‌ای را متوقف می‌کنند؛ طرفین در شبکه لایتنینگ با عدم قطعیت مواجه خواهند شد—تراکنش‌های تأیید شده در پارتیشن‌های اقلیت ممکن است نامعتبر شوند.

تطبیق خودکار پس از بازیابی شبکه

پس از اتصال مجدد شبکه، نودها یک فرآیند تطبیق خودکار را آغاز می‌کنند: هر نود بلاک‌چین‌های مختلف را مقایسه می‌کند و سپس به زنجیره معتبر با بیشترین کار انجام شده سازماندهی مجدد می‌کند.

هزینه‌های واقعی عمدتاً در سه حوزه منعکس می‌شود:

· سازماندهی مجدد باعث می‌شود بلاک‌های موجود در پارتیشن‌های اقلیت نامعتبر شوند، که عمق ابطال به مدت زمان تقسیم بستگی دارد؛

· تراکنش‌هایی که فقط در زنجیره شکست‌خورده تأیید شده‌اند باید دوباره پخش و اولویت‌بندی شوند؛

· صرافی‌ها و متولیان باید قبل از از سرگیری خدمات، بررسی‌های عملیاتی اضافی انجام دهند.

در طول یک تقسیم شبکه ۲۴ ساعته، پس از اتصال مجدد، ده‌ها تا صدها بلاک در پارتیشن‌های اقلیت ممکن است یتیم شوند. خدمات مرتبط نیز به چند ساعت اضافی برای بازسازی ممپول، محاسبه مجدد موجودی و بازیابی قابلیت‌های برداشت نیاز خواهند داشت.

به دلیل بررسی دستی مورد نیاز برای کانال‌های فیات، بررسی‌های انطباق و مدیریت کانال، عادی‌سازی کامل فعالیت‌های اقتصادی اغلب از لایه پروتکل عقب‌تر است.

شبیه‌سازی وضعیت ایزوله از طریق "نسبت هش‌ریت قابل دسترس" به جای تعداد هاب‌ها، درک تغییرات پویای آن را آسان‌تر می‌کند:

· هنگامی که ۳۰٪ هش‌ریت ایزوله می‌شود، یک پارتیشن اقلیت حدود ۱.۸ بلاک در ساعت تولید می‌کند. این بدان معناست که یک پرداخت استاندارد ۶ تأییدیه در داخل پارتیشن با خطر ابطال پس از حدود ۳ ساعت و ۲۰ دقیقه مواجه خواهد شد—اگر ۷۰٪ باقی‌مانده شبکه زنجیره طولانی‌تری بسازد، این ۶ بلاک ممکن است یتیم شوند.

· در سناریوی تقسیم نزدیک به ۵۰/۵۰، جایی که دو پارتیشن کار انباشته مشابهی دارند، حتی یک تقسیم کوتاه منجر به این می‌شود که هر دو دارای تاریخچه تراکنش رقابتی باشند که به عنوان "تأیید شده" علامت‌گذاری شده است، که منجر به نتایج تصادفی پس از اتصال مجدد می‌شود.

· در سناریوی تقسیم ۸۰/۲۰، پارتیشن اکثریت تقریباً به طور اجتناب‌ناپذیری برنده می‌شود؛ پارتیشن اقلیتی که حدود ۲۹ بلاک در روز تولید می‌کند هنگام ادغام یتیم می‌شود و باعث می‌شود بسیاری از تراکنش‌های تأیید شده در آن منطقه معکوس شوند.

خطر سازماندهی مجدد حاصل ضرب "زمان" و "هش‌ریت پارتیشن اقلیت" است، که خطرناک‌ترین سناریو "ایزولاسیون طولانی‌مدت + تقسیم هش‌ریت تقریباً برابر" است.

نقش ابزارهای تاب‌آوری موجود

در حال حاضر ابزارهای مختلفی برای افزایش تاب‌آوری شبکه وجود دارد که بر تأثیر واقعی قطع ارتباط تأثیر می‌گذارد:

روش‌های انتقال جایگزین مانند لینک‌های ماهواره‌ای، رله‌های رادیویی فرکانس بالا، شبکه‌سازی با تحمل تأخیر، شبکه‌های مش و پل‌های Tor می‌توانند هدرهای بلاک یا جریان‌های تراکنش فشرده را از طریق مسیرهای آسیب‌دیده تحویل دهند.

این مسیرها دارای پهنای باند باریک و تأخیر بالا هستند، اما حتی انتقال داده‌های بین پارتیشن‌ها به صورت متناوب می‌تواند عمق فورک را با اجازه دادن به برخی بلاک‌ها و تراکنش‌ها برای نفوذ به پارتیشن‌های دیگر کاهش دهد.

تنوع اتصال نودها در استخرهای استخراج و توزیع جغرافیایی استخرهای استخراج می‌تواند احتمال انتشار جزئی داده‌ها را در سطح جهانی از طریق کانال‌های جانبی افزایش دهد، بنابراین عمق و مدت زمان سازماندهی مجدد را هنگام بازیابی شبکه اصلی محدود می‌کند.

بنابراین، در طول تقسیم شبکه، دستورالعمل‌های عملیاتی شرکت‌کنندگان بازار واضح و مختصر است:

· تسویه حساب‌های بین پارتیشن‌ها را متوقف کنید، تمام تأییدیه‌های تراکنش را به طور موقت معتبر در نظر بگیرید و مکانیسم‌های تخمین کارمزد را برای افزایش‌های محلی کارمزد بهینه کنید؛

· صرافی‌ها ممکن است به حالت اثبات ذخیره سوئیچ کنند و آستانه‌های تأیید را برای مقابله با خطر پارتیشن اقلیت گسترش دهند در حالی که سیاست‌های صریح صادر می‌کنند—تعیین تعداد تأییدیه‌های مورد نیاز بر اساس مدت زمان ایزولاسیون هنگام توقف برداشت‌ها؛

· کیف پول‌ها باید به وضوح به کاربران در مورد خطرات نهایی بودن منطقه‌ای هشدار دهند، تراز مجدد خودکار کانال را غیرفعال کنند و تراکنش‌های حساس به زمان را برای پخش مجدد پس از بازیابی شبکه در صف قرار دهند؛

· استخراج‌کنندگان باید اتصالات بالادستی متنوع را حفظ کنند و از تغییر دستی "قانون انتخاب طولانی‌ترین زنجیره" استاندارد در طول هماهنگی خودداری کنند.

از دیدگاه طراحی، خود پروتکل می‌تواند زنده بماند—نودها پس از اتصال مجدد به طور خودکار به زنجیره‌ای با بیشترین کار انباشته همگرا می‌شوند.

با این حال، تجربه کاربری در طول تقسیم به شدت کاهش می‌یابد زیرا نهایی بودن اقتصادی به انتشار مداوم داده‌های جهانی بستگی دارد.

در بدترین سناریوی قطع ارتباط چند هاب که یک روز طول می‌کشد، محتمل‌ترین نتایج عبارتند از: عدم دسترسی موقت فرامرزی، افزایش شدید و ناهموار کارمزدها و سازماندهی مجدد عمیق که منجر به شکست تأیید منطقه‌ای می‌شود.

پس از بازیابی شبکه، نرم‌افزار به طور قطعی دفتر کل را تطبیق می‌دهد و خدمات پس از تکمیل بررسی‌های عملیاتی، عملکرد کامل خود را از سر می‌گیرند.

آخرین مرحله این است: هنگامی که موجودی و تاریخچه تراکنش در زنجیره برنده سازگار شد، برداشت‌ها و کانال‌های شبکه لایتنینگ را بازگشایی کنید.

اگر تقسیم غیرقابل جبران باشد

اگر آن هاب‌های شبکه اصلی که در ابتدا ذکر شد به طور غیرقابل جبرانی قادر به بازیابی نباشند چه اتفاقی می‌افتد؟ در این سناریوی دیستوپیایی، بیت‌کوینی که می‌شناسیم دیگر وجود نخواهد داشت.

به جای آن پارتیشن‌های جغرافیایی دائمی وجود خواهند داشت که هر کدام به عنوان یک شبکه بیت‌کوین مستقل عمل می‌کنند: قوانین یکسانی را به اشتراک می‌گذارند اما قادر به برقراری ارتباط با یکدیگر نیستند.

هر پارتیشن به استخراج ادامه می‌دهد، سختی را با سرعت خود تنظیم می‌کند و سیستم‌های اقتصادی، دفتر سفارشات و بازارهای کارمزد متمایز را توسعه می‌دهد. بدون بازیابی اتصال یا انتخاب یک زنجیره واحد از طریق هماهنگی دستی، هیچ مکانیسمی برای تطبیق تاریخچه تراکنش‌های پارتیشن‌های مختلف وجود نخواهد داشت.

اجماع و تنظیم سختی

قبل از اینکه هر پارتیشن دور بعدی ۲۰۱۶ بلاک را برای تنظیم سختی تکمیل کند، زمان بلاک بر اساس هش‌ریت قابل دسترس سریع‌تر یا کندتر تغییر می‌کند. پس از تنظیم، هر پارتیشن زمان بلاک محلی خود را به حدود ۱۰ دقیقه بازمی‌گرداند.

بر اساس توزیع هش‌ریت گذشته تخمینی، زمان‌های تنظیم سختی اولیه برای هر پارتیشن به شرح زیر خواهد بود:

پس از تنظیم اولیه، هر پارتیشن زمان بلاک حدود ۱۰ دقیقه‌ای را حفظ می‌کند و به دنبال آن هاوینگ‌ها و تنظیمات سختی مستقل انجام می‌شود.

بدون اتصالات بین‌قاره‌ای، هر منطقه به ترتیب به ۳۱ روز، ۴۰ روز و ۷۰ روز نیاز دارد تا به اولین هدف تنظیم مجدد سختی خود برسد.

به دلیل سرعت‌های مختلفی که در آن ارتفاعات هاوینگ قبل از تنظیم سختی اولیه به دست می‌آیند، تاریخ‌های هاوینگ برای هر پارتیشن به تدریج بر اساس زمان واقعی منحرف می‌شوند.

عرضه و "تعریف بیت‌کوین": کارمزدها، ممپول و پرداخت‌ها

در هر پارتیشن، سقف عرضه ۲۱ میلیون کوین در هر زنجیره همچنان معتبر است. با این حال، از دیدگاه جهانی، کل عرضه بیت‌کوین در تمام پارتیشن‌ها از ۲۱ میلیون کوین فراتر می‌رود—زیرا هر زنجیره به طور مستقل پاداش بلاک صادر می‌کند.

در سطح اقتصادی، این سه دارایی BTC ناسازگار ایجاد می‌کند: آن‌ها آدرس‌ها و کلیدهای خصوصی را به اشتراک می‌گذارند اما مجموعه‌های UTXO متفاوتی دارند.

یک کلید خصوصی می‌تواند توکن‌ها را در تمام پارتیشن‌ها به طور همزمان کنترل کند: اگر کاربری همان UTXO را در دو منطقه خرج کند، آن تراکنش‌ها در زنجیره‌های محلی مربوطه معتبر خواهند بود و در نهایت "توکن‌های تقسیم‌شده" ایجاد می‌کنند: آن‌ها تاریخچه قبل از تقسیم را به اشتراک می‌گذارند اما تاریخچه کاملاً متفاوتی پس از تقسیم دارند.

· ممپول به طور دائمی محلی می‌شود و پرداخت‌های بین‌شاردی منتشر نمی‌شوند؛ هرگونه تلاش برای پرداخت به کاربران در شاردهای دیگر به گیرندگان مورد نظر نخواهد رسید.

· بازار کارمزد به تعادل محلی می‌رسد: در دوره طولانی قبل از اولین تنظیم سختی، شاردهایی با درصد کمی از هش‌ریت شلوغ‌تر خواهند بود، اما پس از تنظیم به حالت عادی بازمی‌گردند.

· کانال‌های شبکه لایتنینگ بین‌شاردی قادر به مسیریابی نخواهند بود: قراردادهای زمانی هش‌دار (HTLC) منقضی می‌شوند، طرفین تراکنش‌های تعهد را منتشر می‌کنند و عملیات بستن کانال فقط در شاردهای محلی مؤثر خواهد بود که منجر به بن‌بست نقدینگی در سراسر شاردها می‌شود.

امنیت، بازارها و زیرساخت

بودجه امنیتی هر شارد برابر با مجموع هش‌ریت محلی و کارمزد است. هش‌ریت شاردی که تنها ۲۰٪ از شبکه اصلی را تشکیل می‌دهد به این معنی است که هزینه حمله به طور قابل توجهی کمتر از شبکه جهانی اصلی خواهد بود.

در درازمدت، استخراج‌کنندگان ممکن است به شاردهایی با "قیمت توکن بالاتر و هزینه انرژی کمتر" مهاجرت کنند و در نتیجه چشم‌انداز امنیتی هر شارد را تغییر دهند.

از آنجا که هدرهای بلاک نمی‌توانند بین شاردها منتقل شوند، یک مهاجم در یک شارد نمی‌تواند تاریخچه تراکنش شارد دیگر را دستکاری کند و هرگونه رفتار حمله را به یک منطقه خاص محدود می‌کند.

· پلتفرم‌های معاملاتی منطقه‌ای می‌شوند و جفت‌های معاملاتی واگرا می‌شوند—که منجر به تغییراتی مانند BTC-A (نسخه آمریکا)، BTC-E (نسخه اروپا-آفریقا)، BTC-X (نسخه آسیا-اقیانوسیه) می‌شود، در حالی که هر شارد همچنان به آن‌ها BTC می‌گوید.

· رمپ‌های ورود/خروج فیات، خدمات امانی، بازارهای مشتقات و شبکه‌های تسویه حساب بر زنجیره‌های مناطق خاص تمرکز خواهند کرد. ارائه‌دهندگان شاخص و ارائه‌دهندگان خدمات داده باید یک زنجیره واحد برای هر پلتفرم انتخاب کنند یا داده‌های ترکیبی برای چندین زنجیره منطقه‌ای ارائه دهند.

· دارایی‌های کراس‌چین و خدمات اوراکل که به منابع داده جهانی متکی هستند یا شکست می‌خورند یا به نسخه‌های منطقه‌ای تقسیم می‌شوند.

قوانین پروتکل بدون تغییرات هماهنگی محلی در یک شارد ثابت می‌مانند، اما ارتقاء در یک شارد در دیگر شاردها مؤثر نخواهد بود، که به طور بالقوه منجر به واگرایی تدریجی قوانین در طول زمان می‌شود.

نرم‌افزار استخر استخراج، کاوشگرهای بلاک و کیف پول‌ها باید زیرساخت‌های مستقلی برای هر شارد بسازند و خدمات چند میزبانه بدون استراتژی‌های دستی فاقد هماهنگی موجودی کراس‌چین خواهند بود.

آیا شاردها می‌توانند بدون اتصال هاب‌مانند سازماندهی مجدد شوند؟

اگر مسیر ارتباطی به طور نامحدود قابل بازیابی نباشد، همگرایی در سطح پروتکل غیرممکن خواهد بود.

تنها راه بازگشت به یک دفتر کل واحد از طریق ابزارهای اجتماعی و عملیاتی است: برای مثال، هماهنگی طرفین برای انتخاب زنجیره یک شارد خاص به عنوان زنجیره ارتدوکس در حالی که تراکنش‌های دیگر شاردها را رها یا دوباره پخش می‌کنند.

پس از هفته‌ها اختلاف عمیق، سازماندهی مجدد خودکار به یک زنجیره واحد دیگر امکان‌پذیر نیست.

نکات برجسته عملیاتی

ما باید تقسیم دائمی را به عنوان یک "هارد فورک از تاریخچه مشترک قبل از تقسیم" برای مدیریت در نظر بگیریم:

· کلیدهای خصوصی را به درستی مدیریت کنید تا از خرج کردن ایمن توکن‌های پس از تقسیم اطمینان حاصل کنید؛

· فقط از خروجی‌های تراکنش منحصر به فرد برای هر پارتیشن استفاده کنید تا از پخش تصادفی تراکنش‌ها در پارتیشن‌ها جلوگیری کنید؛

· حسابداری، مکانیسم‌های قیمت‌گذاری و سیستم‌های کنترل ریسک جداگانه برای هر پارتیشن ایجاد کنید.

استخراج‌کنندگان، صرافی‌ها و متولیان باید یک پارتیشن اصلی را انتخاب کنند، شناسه‌های زنجیره را منتشر کنند و سیاست‌های واریز و برداشت برای هر زنجیره ایجاد کنند.

خلاصه اینکه، اگر هاب شبکه اصلی هرگز قابل بازیابی نباشد و هیچ مسیر جایگزینی برای پر کردن شکاف ارتباطی وجود نداشته باشد، بیت‌کوین از بین نمی‌رود؛ بلکه به چندین شبکه مستقل بیت‌کوین تبدیل می‌شود که هرگز نمی‌توانند دوباره با هم ادغام شوند.

لینک مقاله اصلی