Uudet algoritmit ovat lohkoketjujen tapaan turvallisia, mutta yksinkertaisempia, nopeampia ja energiatehokkaampia
Euroopassa kehitetään parhaillaan lähes nollaenergiavaihtoehtoa Bitcoinille ja muille lohkoketjuihin perustuville kryptovaluutoille, joka lupaa yhtä paljon turvallisuutta mutta paljon suurempaa nopeutta, todetaan uudessa tutkimuksessa.
Bitcoinin kaltaiset kryptovaluutat ovat digitaalisia valuuttoja, jotka käyttävät kryptografiaa yksityishenkilöiden välisten rahoitustapahtumien suojaamiseen ja mahdollistamiseen ja tekevät pankkien tai luottokorttiyhtiöiden kaltaiset kolmannen osapuolen välikädet tarpeettomiksi. Räjähdysmäinen kiinnostus Bitcoiniin teki siitä maailman nopeimmin kasvavan valuutan vuosiin.
Bitcoinin suurena heikkoutena on kuitenkin sen vaatima poikkeuksellisen suuri energiamäärä ja valtavat määrät ilmastonlämpenemistä aiheuttavaa kaasua, hiilidioksidia, jota se sen seurauksena päästää ulos. Bitcoinin maailmanlaajuisen sähkönkulutuksen kerrotaan lähentelevän koko Itävallan valtion sähkönkulutusta, ja sen maailmanlaajuinen hiilijalanjälki on verrattavissa Tanskan hiilijalanjälkeen.
Etsittäessään vaihtoehtoisia lähestymistapoja kryptovaluutalle tietojenkäsittelytieteilijät huomasivat, että vuonna 2008 julkaistussa artikkelissa, jossa Bitcoin kuvattiin ensimmäisen kerran, selitettiin, että protokollan ytimessä on kaksinkertaisen kuluttamisen estäminen. Tämä potentiaalinen puute missä tahansa digitaalisen rahan järjestelmässä mahdollistaisi sen, että digitaalista tokenia käytettäisiin useammin kuin kerran.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi Bitcoin lähettää viestejä koko verkostolleen saadakseen kaikki vahvistamaan jokaisen transaktion, mikä kaikki estää pahantahtoisia niin sanottuja “bysanttilaisia” pelaajia huijaamasta. Bitcoin saavuttaa tällaisen konsensuksen toteuttamalla lohkoketjun, joka on järjestelmän kaikkien transaktioiden turvallinen pääkirja, jota sen käyttäjäyhteisö ylläpitää minkään välittäjän, kuten pankin, sijasta.
Jotta lohkoketjut pääsisivät yksimielisyyteen kaikkien transaktioiden pätevyydestä, käyttäjien on suoritettava monimutkaisia, energiaa vieviä laskentatehtäviä, niin sanottuja proof of work -tehtäviä. Myös monet muut Bitcoinin syntymisen jälkeen kehitetyt kryptovaluutat perustuvat yleensä kaikki lohkoketjuihin.
Tutkimuksen pääkirjoittaja, sveitsiläisen Lausannen ammattikorkeakoulun tietojenkäsittelytieteilijä Rachid Guerraoui ja hänen kollegansa väittävät kuitenkin, että Bitcoin ja muut lohkoketjuihin perustuvat kryptovaluutat ovat pohjimmiltaan ylimitoitettuja. He esittävät, että kaksinkertaisen kuluttamisen ongelman ratkaiseminen ei edellytä konsensuksen saavuttamisen monimutkaista tehtävää. Sen sijaan paljon yksinkertaisemmat, nopeammat ja vähemmän energiaa kuluttavat algoritmit voivat riittää.
Tutkijoiden kehittämät viimeisimmät algoritmit lähettävät viestejä jokaisesta transaktiosta juorun kaltaisella tavalla: yksi käyttäjä kertoo transaktiosta pienelle ryhmälle, ja nämä jatkavat siitä tiedottamista muille ja niin edelleen, jolloin viesti leviää eksponentiaalisesti kasvavalle määrälle järjestelmän osallistujia. Kun on kyse miljardeista käyttäjistä, viesti saavuttaa minkä tahansa muun järjestelmän jäsenen vain muutamalla kymmenellä viestintäkierroksella, sanovat tutkijat.
Sen sijaan, että jokaisesta transaktiosta haettaisiin yhteisymmärrystä jokaiselta järjestelmän osanottajalta, algoritmit tarkistavat, onko satunnainen otos käyttäjistä saanut viestejä kustakin transaktiosta. Jos tämä otos on riittävän suuri, mahdollisuus, että pahantahtoiset hyökkääjät voivat huijata järjestelmää luulemaan, että toinen transaktio on tapahtunut, pienenee niin paljon, että tällaisia hakkerointeja ei tapahdu maailmankaikkeuden iän puitteissa, tutkijat sanovat.
Tutkijat sanovat, että heidän konsensuksettomat algoritminsa ovat paitsi turvallisia, myös kuluttavat mitättömiä määriä sähköä, sillä transaktiot vaativat kukin suunnilleen saman verran energiaa kuin sähköpostiviestien vaihtaminen.
“Se on ehdottomasti vähemmän energiaintensiivinen kuin Bitcoin”, Guerraoui sanoo. Tutkijat esittelivät uusimmat havaintonsa yksityiskohtaisesti tutkimuksessa, joka esitellään 16. lokakuuta Budapestissa järjestettävässä International Symposium on Distributed Computing -konferenssissa, ja se on jo voittanut kyseisen kokouksen parhaan artikkelin palkinnon.
Konsensusvapaat algoritmit tuottavat myös vain muutaman gramman hiilidioksidia transaktiota kohden, kun Bitcoin-transaktiota kohden syntyy arviolta 300 kilogrammaa. Lisäksi, kun alkuperäisessä Bitcoin-protokollassa kesti jopa tunnin vahvistaa, että transaktio meni oikein läpi, sveitsiläisryhmän prototyyppialgoritmit voivat tehdä sen alle sekunnissa.
Algoritmeja ei voida soveltaa vain rahaan, vaan niiden avulla voidaan myös siirtää turvallisesti minkä tahansa muun omaisuuden, kuten maan, omistusoikeus, Guerraoui sanoo. Tutkijat tutkivat parhaillaan, kuinka paljon heidän algoritmeillaan voidaan saavuttaa muunlaisten transaktioiden osalta, joihin lohkoketjut kykenevät, kuten “älykkäiden sopimusten” toteuttaminen. Ne ovat sopimuksia, joissa osallistujat sopivat tehtävän suorittamisesta tiettyjen ehtojen perusteella.