Оскверненный консенсус: в ожидании второго пришествия

Многие антропологи считают, что консенсус являлся универсальной системой принятия решений в ранних первобытных обществах, где люди боролись за выживание и были весьма склонны к равноправному сотрудничеству.

Мы, современные люди, живем в эпоху мажоритарных демократий, где слово консенсус прочно ассоциируется с пустой риторикой времен перестройки или унылыми сессиями корпоративного тим-билдинга. Но в последние годы мир блокчейна актуализировал для многих из нас этот термин. Начнем, пожалуй, с определения.

Консенсус и status quo

Консенсус — это коллективный процесс принятия решений посредством достижения общего согласия участников.

Необходимо различать консенсус и голосование простым большинством. Голосование неизбежно делит участников процесса на две очевидные группы — победители и проигравшие. Консенсус же антагонистичен конфликту интересов и подразумевает сценарий, где побеждают все. Даже если внутри группы есть те, кого не вполне удовлетворяет результат, они дают свое согласие, поскольку учитывают интересы всей группы и готовы поставить свои собственные интересы ниже общих.

Неудивительно, что в современном мире, где сообщества достигают гигантских размеров, а люди все более склонны к индивидуализму, консенсусная демократия не получила широкого распространения. Большинство современных демократий устроены по мажоритарному принципу, предполагающему подчинение меньшиства воле большинства. Такой принцип показал себя как более пригодный для эффективного принятия решений по поляризующим общественность проблемам, коих немало в политической жизни любого государства. К тому же, в огромном индивидуалистическом обществе невозможно принимать все решения на основе консенсуса. Достаточно хотя бы не скатываться в тиранию большинства.

Тем не менее консенсусное принятие решений остается важным инструментом дипломатии и часто используется, к примеру, в международных структурах, где подчеркивается равноправный статус участников и распространен механизм права вето. Очевидный пример — постоянные члены Совета Безопасности ООН.

Те, кто следят за деятельностью подобных организаций, знают важную особенность поисков консенсуса в группе, где нет взаимного доверия — такая форма принятия решений лучше работает на поддержание status quo и практически не способна на радикальные решения по сложным проблемам, которые задевают интересы членов группы. Поэтому этот механизм и применяется в институтах, чья деятельность направлена в основном на поддержание status quo.

Эту особенность консенсус перенес и в свое машинное воплощение. В trustless-системах машинный консенсус работает в первую очередь на поддержание status quo.

Машинный консенсус

Блокчейн был впервые явлен миру анонимным программистом-визионером под псевдонимом Сатоши Накамото как фундамент платежной системы биткоина. Со временем технология блокчейн переросла проект своего создателя, но ее первоначальная миссия заключалась именно в обеспечении пользовательского консенсуса и неизменности транзакций в псевдонимной trustless-сети платежной системы.

Сеть биткоина и подобных пиринговых сетей представляет собой современную итерацию задачи о византийских генералах. Это классическая криптологическая задача, где сеть с несколькими узлами, которым необходимо синхронизировать и оптимизировать свои действия в условиях отсутствия доверия друг к другу, аллегорически представлена византийскими генералами, собирающимися осаждать враждебную крепость. Любой опытный византийский генерал, естественно, подозревает других генералов в предательстве и, скорее всего, часть генералов действительно предаст союзников. Необходим алгоритм, который позволит честным генералам достичь согласия, несмотря на козни врагов.

Иными словами, в условиях отсутствия доверия узлов сети друг к другу, необходимо выработать правила игры, которые позволят пользователям доверять всей структуре в целом, не доверяя друг другу.

В больших сетях достижение согласия напрямую между всеми участниками без посредников-гарантов является почти нереализуемой задачей. И здесь на сцену выходит блокчейн. Делегируя поиск консенсуса машинному алгоритму, блокчейн решает проблему византийских генералов в сети с неограниченным количеством участников. По мнению ведущих фигур цифровой индустрии, блокчейн на сегодняшний день — наилучший базис для глобальных автономных сетей вроде зарождающегося Интернета вещей.

Но вернемся к биткоину. Итак, где же проходит разделение социального консенсуса и машинного?

Proof-of-Work

В алгоритме консенсуса биткоина непросто разглядеть черты того самого, интуитивно понятного нам принципа социального консенсуса.

Этот алгоритм, метко называемый Proof-of-Work, позволяет майнерам строить блокчейн по принятым всеми участниками сети биткоина правилам. Весь процесс заключается в том, что майнеры наперегонки решают сложную криптографическую головоломку. Тому, кто решит ее первым, и выпадает честь внести в блокчейн новый блок, если большинство узлов сети (nodes) подтвердят правильность сгенерированного блока. Затем процесс повторяется.

Механизм консенсуса в блокчейне биткоина делает две вещи — устанавливает правила, по которым работает сеть, и удерживает систему от рассинхронизации и форка. Несмотря на соревновательный принцип алгоритма, его концепция нацелена на сотрудничество и поддержание однородности сети. Майнеры, начинающие работать по другим правилам, играют против системы и таким образом автоматически нарушают консенсус, фактически исключаются из сети и теряют способность зарабатывать.

На машинный консенсус можно взглянуть и с другой стороны — это цепь, связывающая пользователей круговой порукой и заставляющая соглашаться со всем, что происходит в системе под страхом изгнания. Ведь узлы, не признающие блок, принятый большинством (или, наоборот, признавшие блок не принятый большинством), автоматически исключаются из поля консенсуса сети и формируют собственную параллельную цепь.

По определению, хардфорк существует вне поля старого консенсуса и приводит к необходимости поиска нового консенсуса. Это становится проблемой только в том случае, если в сети набирается достаточное количество майнерских мощностей, готовых попытаться перехватить инициативу образования консенсуса или отколоться и создать собственный форк. Другими словами, если византийские генералы вступают в сговор.

Мамонты в песочнице

«PoW также решает проблему подсчета голосов в принятии решений большинством. Если бы большинство формировалось по принципу один-IP-один-голос, систему мог бы подорвать любой обладатель большого количества IP-адресов. PoW предлагает принцип один-CPU-один-голос. Самая длинная цепочка транзакций и будет результатом решения утвержденного большинством, так как в нее будет направлен наибольший ресурс PoW».

Сатоши Накамото, Bitcoin WP

PoW не был изобретен Сатоши. Алгоритм появился еще в 90-е и изначально применялся как защита от спам-атак. В своей первоначальной итерации PoW не был выгодной целью для потенциальных атак, но, когда появился биткоин и простое хэширование начало приносить реальные деньги, появилась проблема.

В гонке за прибылью майнеры объединялись в крупные пулы, а предприниматели вкладывали большие деньги в ASIC-фермы для майнинга. Алгоритм консенсуса превратился в ненасытного монстра, потребляющего невероятное количество ресурсов. Далее случилось то, что хотел предотвратить Сатоши, решив учитывать голоса не по IP, а по CPU: у обладателей действительно гигантских вычислительных мощностей появилась возможность «подорвать систему» и диктовать условия «консенсуса» подавляющему большинству участников рынка.

Сейчас сложно сказать, что думал Накамото, предполагая, что система, голосующая хешрейтом, будет намного лучше защищена от узурпации меньшинством, чем система, голосующая IP-адресами. Возможно, это говорит о том, что биткоин задумывался им как кратковременный социальный эксперимент и сам создатель не предполагал реального успеха своего детища. Вероятно, если бы Сатоши мог представить, что рост цены биткоина сделает весьма выгодным покупку специальных ASIC-процессоров и создание огромных майнинговых ферм, он предложил бы другой механизм консенсуса.

Византийские олигархи

В биткоин-сообществе уже давно выкристаллизовалась определенная каста — майнеры-гиганты, владельцы крупнейших пулов. Они и сформировали некое ядро финансовых знаменитостей индустрии. Биткоин все еще является пиринговой сетью, но пользователи уже далеко не равны в весе своих голосов.

В свете последних событий этот разрыв чувствуется максимально остро. На грани хардфорка простые пользователи биткоина чувствуют себя сидящими на заднем сидении автомобиля, который несет их в неведомую даль. Сеть биткоина больше не находится в их руках, их деньги, подобно устаревающим фиатным валютам, подвластны интригам больших игроков.

В заявлении ряда ведущих криптобирж о планах на случай хардфорка биткоина делается упор на необходимость достижения консенсуса в комьюнити. К сожалению, очевидно, что социальный консенсус играет в этой формуле последнюю роль, а на первом месте стоит консенсус машинный. Если майнерские мощности Bitcoin Unlimited опередят мощности Bitcoin Core, форк BU станет основным блокчейном биткоина, как бы биржи не называли его тикер. Таковы правила игры, прописанные самим Сатоши.

Простая истина состоит в том, что механизм консенсуса биткоина уже недостаточно хорош даже для поддержания status quo.

Proof-of-Stake

Проблемы PoW стали очевидны некоторым членам сообщества еще до манифестации болезни. В 2011 году был концептуально разработан новый алгоритм консенсуса — Proof-of-stake. Принцип работы этого альтернативного алгоритма консенсуса заключается в голосовании имеющимся внутренним ресурсом (монетами, блокируемыми в кошельке) вместо потребления ресурса внешнего (электричества и вычислительных мощностей).

Майнинг в PoS не требует затрат. Каждый участник имеет шанс случайным образом быть выбранным создателем нового блока (валидатором) и шанс этот увеличивается пропорционально количеству монет в кошельке пользователя.

Валидаторы не получают дополнительную награду за создание блоков, и поощрение за их работу невелико. С другой стороны, они ничего не теряют и не расходуют в процессе создания блока.

PoS бесспорно экономит электроэнергию и не приводит к гонке вооружений, как PoW. Но поскольку при создании блоков не тратится никакой ресурс, это порождает целый ряд других серьезных проблем.

Начать можно с того, что чем больше у пользователя монет, тем больше у него возможностей скомпрометировать систему. В PoS намного проще провернуть атаку двойной траты или глубокого форка (выстраивание альтернативной цепочки от какого-либо блока в прошлом).

При этом видение консенсуса Накамото точно так же может быть скомпрометировано владельцами огромного количества ресурса, так называемыми китами. Можно сказать, что PoS имеет еще более выраженную тенденцию к централизации, где в случае достижения сговора крупнейших «держателей акций» побороть его будет уже невозможно.

Еще одна проблема беззатратного майнинга заключается в том, что если PoW требует от майнеров траты большого количества ресурсов и им невыгодно распыляться на несколько форков, то работать с PoS можно на всех форках одновременно. Следовательно, хардфорк криптовалюты на основе алгоритма PoS принесет гораздо больше хаоса.

Возможно, именно по этой причине многострадальный Ethereum не спешит выполнять обещание и переходить на PoS.

Кунсткамера

Поиски идеального алгоритма консенсуса продолжаются и сегодня. Среди альтернатив довольно популярны гибридные решения. Классическим гибридом называется блокчейн, где блоки добавляются поочередно используя PoW и PoS.

Более изощренный гибрид, Proof-of-Activity, сочетает в себе элементы PoW и PoS. Майнеры решают криптографическую головоломку, но перед добавлением найденного блока в блокчейн, его подписывает несколько других случайным образом выбранных пользователей. Если кто-то из валидаторов недоступен, выбирается следующий найденный блок и группа валидаторов.

Есть и другие гибридные конфигурации, сочетающие PoS и PoW. Например, Dash использует PoW для майнинга и разновидности PoS для мгновенной валидации транзакций мастернодами.

Но практика показывает, что гибридные алгоритмы страдают от проблем обоих родителей.

Довольно необычный Proof-of-Burn предполагает уничтожение собственных монет, как плату за право быть майнером в системе. Соответственно, чем больше монет сжигает майнер, тем выше его шанс найти новый блок. Можно сказать, что это немного рафинированная версия PoW — вместо гигантского количества вполне реальной электроэнергии пользователь сжигает напрямую свои деньги. Этот механизм намного более экологичен, но сохраняет многие проблемы прародителя и уж точно не пригоден для молодых блокчейн-систем, где эмиссия новых монет находится в самом разгаре.

Существуют также оригинальные протоколы, применяемые некоторыми ДАО. Майнинг в этих экосистемах заменяется на активность, которая помогает поддерживать жизнедеятельность самой организации. Например, децентрализованная облачная сеть хранения данных Storj применяет механизм Proof-of-Storage, где ресурсом является место на дисках пользователей, которое система может свободно использовать для своих нужд.

Эти механизмы хорошо работают в рамках экономических экосистем ДАО, но не могут эффективно применяться в таких глобальных проектах, как биткоин.

Второе пришествие

Исходя из наблюдаемых тенденций к институционализации и маргинализации, разрывающих индустрию на части, можно было бы ожидать философский и идеологический раскол в рядах разработчиков и потребителей криптотехнологий.

В то же время ощущается и стремление системы к некоему балансу за счет отсеивания наиболее радикальных элементов. Наиболее центростремительные силы убедились, что блокчейн им просто не нужен. Радикальные центробежные силы оказываются вне крупных потоков капитала и уходят с радаров пользователей (или же появляются на радарах правоохранителей).

Тем не менее, современная тенденция такова, что новые варианты алгоритмов консенсуса направлены на улучшение масштабируемости сети, увеличение скорости транзакций, но не на поиск нового решения для замысла Сатоши — один-пользователь-один-голос.

Алгоритм консенсуса, который учтет проблемы предшественников в поле соответствия социального и машинного консенсуса, станет вторым пришествием цифрового мессии.

Константин Голубев