Nye algoritmer er sikre ligesom blockchains, men enklere, hurtigere og mere energieffektive
Et næsten energineutralt alternativ til Bitcoin og andre blockchain-baserede kryptovalutaer, der lover lige så stor sikkerhed, men langt højere hastigheder, er nu under udvikling i Europa, viser en ny undersøgelse.
Kryptovalutaer som Bitcoin er digitale valutaer, der bruger kryptografi til at beskytte og muliggøre finansielle transaktioner mellem enkeltpersoner, hvilket gør tredjepartsmellemled som banker eller kreditkortfirmaer unødvendige. Eksplosionen af interesse for Bitcoin gjorde den til verdens hurtigst voksende valuta i årevis.
En stor svaghed ved Bitcoin er imidlertid de ekstraordinære mængder energi, som den kræver, og de store mængder af den globale opvarmningsgas kuldioxid, som den spytter ud som følge heraf. Bitcoin har angiveligt et globalt elforbrug, der nærmer sig hele Østrigs elforbrug, og et globalt CO2-fodaftryk, der kan sammenlignes med Danmarks.
I deres søgen efter alternative tilgange til kryptovaluta bemærkede computerforskere, at den artikel fra 2008, der først beskrev Bitcoin, forklarede, at kernen i protokollen ligger i at forhindre dobbeltudnyttelse. Denne potentielle fejl i enhver digital kontantordning ville gøre det muligt for et digitalt token at blive brugt mere end én gang.
For at løse dette problem sender Bitcoin beskeder til hele sit netværk for at få alle til at bekræfte hver transaktion, alt sammen for at forhindre ondsindede såkaldte “byzantinske” spillere i at snyde. Bitcoin opnår en sådan konsensus ved at implementere en blockchain, som er en sikker hovedbog over alle transaktioner i systemet, der vedligeholdes af dets fællesskab af brugere i stedet for en mellemmand som f.eks. en bank.
For at blockchains kan opnå konsensus om gyldigheden af alle transaktioner, skal brugerne udføre komplekse, energikrævende computing “proof of work”-opgaver. De mange andre kryptovalutaer, der er udviklet efter Bitcoin, er generelt også alle baseret på blockchains.
Den ledende forfatter af undersøgelsen, Rachid Guerraoui, der er datalog ved Federal Polytechnic School of Lausanne i Schweiz, og hans kolleger hævder imidlertid, at Bitcoin og andre kryptovalutaer, der er baseret på blockchains, i bund og grund er overkill. De foreslår, at det ikke kræver den komplekse opgave at opnå konsensus at løse problemet med dobbeltforbrug. I stedet kan det være tilstrækkeligt med meget enklere, hurtigere og mindre energikrævende algoritmer.
De seneste algoritmer, som forskerne har udviklet, udsender meddelelser om hver transaktion på en måde, der ligner sladder: En bruger fortæller en lille gruppe om transaktionen, og de fortsætter med at informere andre om den og så videre, hvorved meddelelsen spredes til et voksende antal deltagere i systemet på en eksponentiel måde. Når der er tale om milliarder af brugere, tager det kun nogle få dusin kommunikationsrunder, før en meddelelse når frem til alle andre medlemmer af systemet, siger forskerne.
I stedet for at søge konsensus hos alle deltagere i systemet for hver transaktion kontrollerer algoritmerne, om en tilfældig stikprøve af brugere har modtaget meddelelser om hver transaktion. Hvis denne stikprøve er tilstrækkelig stor, er chancen for, at ondsindede angribere kan narre systemet til at tro, at der er sket en anden transaktion, sænket nok til at sikre, at sådanne hacks ikke forekommer inden for universets alder, siger forskerne.
Forskerne siger, at deres konsensusløse algoritmer ikke kun er sikre, men også forbruger ubetydelige mængder elektricitet, idet transaktioner hver især kræver omtrent lige så meget energi som udveksling af e-mails.
“Det er helt klart mindre energikrævende end Bitcoin,” siger Guerraoui. Forskerne har beskrevet deres seneste resultater i en undersøgelse, der vil blive præsenteret den 16. oktober på International Symposium on Distributed Computing i Budapest, og som allerede har vundet dette mødes Best Paper Award.
De konsensusløse algoritmer genererer også kun et par gram kuldioxid pr. transaktion sammenlignet med anslået 300 kilo pr. Bitcoin-transaktion. Desuden, mens den oprindelige Bitcoin-protokol tog op til en time at bekræfte, at en transaktion gik korrekt igennem, kan det schweiziske holds prototypealgoritmer gøre det på mindre end et sekund.
Algoritmerne kan ikke kun anvendes på valuta, men kan også hjælpe med at overføre ejerskab af enhver anden form for aktiv, såsom jord, på en sikker måde, siger Guerraoui. Forskerne er i øjeblikket ved at undersøge, hvor meget deres algoritmer kan udrette med hensyn til andre typer af transaktioner, som blockchains er i stand til, såsom implementering af “smarte kontrakter”. Det er aftaler, hvor deltagerne bliver enige om at udføre en opgave på baggrund af en række betingelser.