Цифровой журнал «Компьютерра» № 71

Удачная метафора «добычи» (mining) биткойнов, словно кусочков золота на рудниках или реках, позволяет пояснить, каким образом эти монеты появляются непосредственно на руках у участников, а не выдаются им неким центральным органом власти. Конечно же, те, кто располагает более значительным числом процессоров, получают большую долю «добываемых» монет. Однако и в теории, и на практике эти инструменты доступны для каждого – в отличие от централизованного станка для печатания денег. А принимая во внимание то количество трудозатрат, что уходит уже сейчас на добычу монет, сложно представить, что целенаправленное разворачивание больших усилий по генерации биткойнов принесёт ощутимые барыши (хотя и предполагается, что цена биткойна стабильно будет расти, обеспечивая этим усилиям положительное матожидание).

Чтобы без формул и блок-схем пояснить суть работы всей системы, пора уточнить, что добыча «монет» – это не цель процесса, а скорее побочный результат распределённых вычислений, занятых подтверждением честности каждой конкретной финансовой транзакции в сети. Можно говорить, что в основе системы Bitcoin лежат, во-первых, вполне обычная конструкция электронных монет из цифровых криптосигнатур (что обеспечивает надёжный контроль за принадлежащими участнику средствами), а во-вторых, для эффективного предотвращения многократного расходование одних и тех же средств – пиринговая сеть, где для записи публичной истории транзакций применяется алгоритм «доказательства работы».

Как и в прочих пиринговых системах, когда вы становитесь участником и запускаете свою программу, она ищет другие работающие программы, чтобы связываться с ними и «синхронизировать экономику» в единой сети. Сообщения о транзакциях передаются в системе на основе принципа максимально широкого распространения, а все узлы могут свободно покидать сеть и присоединяться к ней по своему желанию.

Чтобы не было жульничества, в сети автоматом проставляются отметки о дате-времени каждой осуществляемой транзакции биткойна. И тут же эти отметки (вместе с закодированной информацией об отправителе и получателе монеты) преобразуются хеш-функцией в элемент постоянно нарастающей цепочки «доказательства работы» на основе вычисленных хешей. Таким образом в сети формируется запись полной истории всех биткойнов, которую всегда можно проверить и нельзя переделать, не проделав по новой всю уже выполненную ранее «доказательную работу».

В условиях, когда честные узлы сети контролируют большинство процессоров, участвующих в работе системы, для злоумышленника быстро становится вычислительно непрактичным мошенничать, то есть пытаться изменять историю транзакций. То есть теоретически для биткойна всегда могут появляться несколько разных цепочек блоков. Однако в условиях честного большинства самая длинная цепочка служит наиболее надёжным доказательством подлинности транзакций, пришедшим от самого большого множества узлов в сети. Именно такие цепочки и отбираются узлами как валидные для дальнейшей обработки.

Что же касается порождения в этом процессе монет-биткойнов, то выглядит генерация примерно так. Постоянно перемалывая хешированием очередные блоки данных о транзакциях, компьютеры, участвующие в коллективной «добыче», попутно решают задачу по отысканию хеш-значений минимальной длины. То есть успехом вычислений считается получение хеша с определённым числом нулей в первых разрядах. Из-за специфических свойств хеш-функций процесс поисков идёт по сути случайным образом, а нахождение очередного числа минимальной длины означает успех, который фиксирует или «замораживает» собой вычисления данного блока цепочки (и переход к следующему). Для участников же вычислений замороженного блока достигнутый успех означает получение пятидесяти биткойнов, которые распределяются между ними согласно вычислительному вкладу.

С течением времени количество биткойнов, добываемых при каждом успехе, будет уменьшаться. Максимально возможное количество монет в системе ограничено числом в 21 миллион штук. Когда этот потолок будет достигнут (согласно расчётам после 2030 года), больше монет генерироваться не будет. В настоящее время сгенерировано около шести миллионов биткойнов, однако с каждым годом находить ещё не отысканные хеши с нулями на первых местах будет всё труднее и труднее, примерно как с добычей постоянно иссякающих запасов золота.

Дефляция валюты и нехватка биткойнов на рынке этой системе не грозят, потому что для деления одного биткойна предусмотрено восемь десятичных разрядов. Иначе говоря, по мере роста ценности монеты её можно будет дробить хоть на сто миллионов частей. Если же владелец электронного кошелька потерял соответствующий файл с деньгами и соответствующими им криптоключами, то деньги пропадают навсегда. Но хорошо, в отличие от реального золота, то, что тут ничто не мешает делать резервные копии. Сеть сама проследит, чтобы одни и те же монеты нельзя было использовать повторно ни случайно, ни тем более со злым умыслом.