Az új algoritmusok biztonságosak, mint a blokkláncok, de egyszerűbbek, gyorsabbak és energiahatékonyabbak

Egy új tanulmány szerint a Bitcoin és más blokklánc-alapú kriptovaluták közel nulla energiaigényű alternatívája, amely ugyanolyan biztonságot, de sokkal nagyobb sebességet ígér, most van fejlesztés alatt Európában.

A kriptovaluták, mint a Bitcoin, olyan digitális valuták, amelyek kriptográfiát használnak a magánszemélyek közötti pénzügyi tranzakciók védelmére és lehetővé tételére, szükségtelenné téve a harmadik fél közvetítőket, például bankokat vagy hitelkártya-társaságokat. A Bitcoin iránti robbanásszerű érdeklődés évek óta a világ leggyorsabban növekvő valutájává tette.

A Bitcoin egyik fő gyenge pontja azonban a rendkívüli energiaigénye, és az ennek következtében kibocsátott hatalmas mennyiségű globális felmelegedést okozó szén-dioxid. A jelentések szerint a Bitcoin globális villamosenergia-fogyasztása megközelíti az egész osztrák államét, globális szén-dioxid-kibocsátása pedig Dániaéhoz hasonlítható.

A kriptopénz alternatív megközelítéseit keresve az informatikusok megjegyezték, hogy a 2008-as tanulmány, amely először írta le a Bitcoint, kifejtette, hogy a protokoll lényege a kettős költekezés megakadályozásában rejlik. Ez a potenciális hiba bármely digitális pénzrendszerben lehetővé tenné, hogy egy digitális tokent többször is elköltsenek.

A probléma megoldására a Bitcoin üzeneteket küld az egész hálózatának, hogy mindenki megerősítsen minden egyes tranzakciót, mindezt azért, hogy megakadályozza a rosszindulatú, úgynevezett “bizánci” játékosok csalását. A Bitcoin ezt a konszenzust egy blokklánc megvalósításával éri el, amely a rendszer összes tranzakciójának biztonságos főkönyve, amelyet a felhasználók közössége vezet, nem pedig egy közvetítő, például egy bank.

Hogy a blokkláncok konszenzusra jussanak az összes tranzakció érvényességéről, a felhasználóknak bonyolult, energiaigényes számítási “proof of work” feladatokat kell végrehajtaniuk. A Bitcoin megjelenése után kifejlesztett számos más kriptovaluta is általában mind blokkláncokon alapul.

A tanulmány vezető szerzője, Rachid Guerraoui, a svájci Lausanne-i Szövetségi Műszaki Főiskola informatikusa és kollégái szerint azonban a Bitcoin és a blokkláncokon alapuló más kriptovaluták lényegében túlzásba esnek. Szerintük a kettős költekezés problémájának megoldása nem igényli a konszenzus elérésének összetett feladatát. Ehelyett sokkal egyszerűbb, gyorsabb és kevésbé energiaigényes algoritmusok is elegendőek lehetnek.

A tudósok által kifejlesztett legújabb algoritmusok a pletykához hasonló módon sugározzák az egyes tranzakciókról szóló üzeneteket: az egyik felhasználó egy kis csoportnak szól a tranzakcióról, ők pedig tovább tájékoztatnak róla másokat, és így tovább, az üzenet exponenciálisan terjed a rendszer egyre több résztvevője között. Ha több milliárd felhasználóról van szó, a kutatók szerint mindössze néhány tucat kommunikációs körre van szükség ahhoz, hogy egy üzenet eljusson a rendszer bármelyik másik tagjához.

Ahelyett, hogy a rendszer minden egyes résztvevőjének konszenzusát keresnék minden egyes tranzakcióhoz, az algoritmusok ellenőrzik, hogy a felhasználók egy véletlenszerű mintája kapott-e üzenetet az egyes tranzakciókról. Ha ez a minta kellően nagy, akkor annak az esélye, hogy a rosszindulatú támadók megtévesszék a rendszert, és azt higgyék, hogy újabb tranzakció történt, eléggé lecsökken ahhoz, hogy a kutatók szerint az univerzum korában ne forduljanak elő ilyen hackerek.

A kutatók szerint a konszenzus nélküli algoritmusaik nemcsak biztonságosak, hanem elhanyagolható mennyiségű villamos energiát is fogyasztanak, az egyes tranzakciók körülbelül annyi energiát igényelnek, mint az e-mailek cseréje.

“Határozottan kevésbé energiaigényes, mint a Bitcoin” – mondja Guerraoui. A tudósok legújabb eredményeiket egy tanulmányban részletezték, amelyet október 16-án mutatnak be a Budapesten megrendezésre kerülő International Symposium on Distributed Computing konferencián, és amely már el is nyerte a találkozó legjobb tanulmányának járó díjat.

A konszenzus nélküli algoritmusok emellett tranzakciónként mindössze néhány gramm szén-dioxidot termelnek, szemben a Bitcoin-tranzakciónként becsült 300 kilogrammal. Ráadásul míg az eredeti Bitcoin protokollnak akár egy órába is beletelt, mire megerősítette, hogy egy tranzakció helyesen ment végbe, a svájci csapat prototípus algoritmusai ezt kevesebb mint egy másodperc alatt meg tudják tenni.

Az algoritmusok nemcsak a valutára alkalmazhatók, hanem Guerraoui szerint bármilyen másfajta eszköz, például földterület tulajdonjogának biztonságos átruházásában is segíthetnek. A kutatók jelenleg azt vizsgálják, hogy algoritmusaik mennyit tudnak elérni más típusú tranzakciók tekintetében, amelyekre a blokkláncok képesek, például az “okos szerződések” megvalósítására. Ezek olyan szerződések, amelyekben a résztvevők egy sor feltétel alapján megállapodnak egy feladat végrehajtásában.