Nowe algorytmy są bezpieczne jak blockchains, ale prostsze, szybsze i bardziej energooszczędne

Prawie zeroenergetyczna alternatywa dla Bitcoina i innych kryptowalut opartych na blockchainie, która obiecuje tyle samo bezpieczeństwa, ale znacznie większe prędkości, jest obecnie opracowywana w Europie, wynika z nowego badania.

Kryptowaluty takie jak Bitcoin są walutami cyfrowymi, które wykorzystują kryptografię do ochrony i umożliwienia transakcji finansowych między osobami fizycznymi, sprawiając, że pośrednicy zewnętrzni, tacy jak banki lub firmy obsługujące karty kredytowe, są niepotrzebni. Eksplozja zainteresowania Bitcoinem sprawiła, że przez lata był on najszybciej rozwijającą się walutą na świecie.

Jednakże główną słabością Bitcoina jest niezwykła ilość energii, której wymaga, oraz ogromne ilości gazu powodującego globalne ocieplenie – dwutlenku węgla, który w rezultacie wypluwa. Bitcoin podobno ma globalne zużycie energii elektrycznej porównywalne z całym narodem austriackim, a globalny ślad węglowy porównywalny z Danią.

W poszukiwaniu alternatywnych podejść do kryptowaluty, informatycy zauważyli, że dokument z 2008 roku, który po raz pierwszy opisał Bitcoina, wyjaśniał, że serce protokołu leży w zapobieganiu podwójnemu wydawaniu pieniędzy. Ta potencjalna wada w każdym schemacie cyfrowej gotówki pozwoliłaby na wydanie cyfrowego tokena więcej niż raz.

Aby rozwiązać ten problem, Bitcoin rozsyła wiadomości do całej sieci, aby wszyscy potwierdzili każdą transakcję, wszystko po to, by zapobiec oszukiwaniu przez złośliwych, tak zwanych “bizantyjskich” graczy. Bitcoin osiąga taki konsensus poprzez wdrożenie blockchain, który jest bezpieczną księgą wszystkich transakcji w systemie, który jest utrzymywany przez społeczność użytkowników zamiast jakiegokolwiek pośrednika, takiego jak bank.

Aby blockchains osiągnąć konsensus w sprawie ważności wszystkich transakcji, użytkownicy muszą wykonywać złożone, energochłonne zadania obliczeniowe “proof of work”. Wiele innych kryptowalut opracowanych po pojawieniu się Bitcoin są ogólnie wszystkie oparte na blockchains, jak również.

Jednakże, główny autor badania Rachid Guerraoui, informatyk w Federalnej Szkole Politechnicznej w Lozannie w Szwajcarii, i jego koledzy twierdzą, że Bitcoin i inne kryptowaluty oparte na blockchains są zasadniczo overkill. Sugerują oni, że rozwiązanie problemu podwójnego wydawania pieniędzy nie wymaga skomplikowanego zadania osiągnięcia konsensusu. Zamiast tego mogą wystarczyć znacznie prostsze, szybsze i mniej energochłonne algorytmy.

Najnowsze algorytmy, które naukowcy opracowali, rozgłaszają wiadomości o każdej transakcji w sposób podobny do plotki: jeden użytkownik mówi małej grupie o transakcji, a oni idą dalej, aby poinformować innych o tym, i tak dalej, z wiadomością rozprzestrzeniającą się do rosnącej liczby uczestników systemu w sposób wykładniczy. Jeśli chodzi o miliardy użytkowników, to trwa tylko kilka tuzinów rund komunikacji dla wiadomości, aby dotrzeć do każdego innego członka systemu, naukowcy say.

Zamiast szukać konsensusu od każdego uczestnika systemu dla każdej transakcji, algorytmy sprawdzić, czy losowa próbka użytkowników otrzymał wiadomości o każdej transakcji. Jeśli ta próbka jest wystarczająco duża, szansa, że złośliwi napastnicy mogą oszukać system, aby myślał, że inna transakcja miała miejsce, jest wystarczająco obniżona, aby zapewnić, że takie włamania nie wystąpią w ciągu wieku wszechświata, twierdzą naukowcy.

Badacze twierdzą, że ich algorytmy bez konsensusu są nie tylko bezpieczne, ale także zużywają znikome ilości energii elektrycznej, z transakcjami, z których każda wymaga mniej więcej tyle energii, co wymiana e-maili.

“Jest to zdecydowanie mniej energochłonne niż Bitcoin” – mówi Guerraoui. Naukowcy wyszczególnili swoje najnowsze odkrycia w badaniu, które zostanie przedstawione 16 października na International Symposium on Distributed Computing w Budapeszcie i już zdobyło nagrodę Best Paper Award.

Algorytmy bez konsensusu generują również zaledwie kilka gramów dwutlenku węgla na transakcję, w porównaniu do szacowanych 300 kilogramów na transakcję Bitcoin. Ponadto, podczas gdy oryginalny protokół Bitcoin potrzebował nawet godziny na potwierdzenie, że transakcja przebiegła prawidłowo, prototypowe algorytmy szwajcarskiego zespołu mogą to zrobić w czasie krótszym niż sekunda.

Algorytmy te mogą być stosowane nie tylko do waluty, ale mogą również pomóc w bezpiecznym przeniesieniu własności każdego innego rodzaju aktywów, takich jak ziemia, mówi Guerraoui. Naukowcy badają obecnie, jak wiele ich algorytmy mogą osiągnąć w odniesieniu do innych rodzajów transakcji, do których zdolne są blockchainy, takich jak wdrażanie “inteligentnych kontraktów”. Są to przymierza, w których uczestnicy zgadzają się na wykonanie zadania w oparciu o serię warunków.

.