Корнельский университет предложил радикальный редизайн архитектуры биткоина

Споры о максимальном размере блока в сути своей являются поиском компромисса между эффективностью и безопасностью. Более крупные блоки позволяют проводить больше транзакций по сети, однако способны снизить использование майнинговых мощностей и в конечном итоге централизовать всю экосистему. Проникнувшись жаркими дебатами, некоторые разработчики уже измыслили варианты того, как в этой дилемме найти правильный баланс и достичь консенсуса в сообществе — однако их предложения пока не нашли отклика.

Группа исследователей из Университета Корнелла тем временем выбрала совершенной иной подход. Вместо того, чтобы пытаться найти баланс, доктор Иттай Эйял, кандидат наук Адем Эфе Генсер, преподаватель информатики Эмин Гюн и исследователь Робберт Ван Ренесси разработали Bitcoin NG, который является радикальной переделкой всей архитектуры биткоина, призванной принципиально разобраться с проблемой компромисса о размере блока .

Сейчас майнеры включают в блоки два типа данных: proof of work, который позволяет сети определять самую длинную цепь, и количество транзакций, выбираемых майнером. Основное отличие Bitcoin NG — полное разделение этих функций путём создания двух отдельных типов блоков — ключевых блоков и микроблоков, которые, тем не менее, остаются частью одной цепи.

Ключевые блоки включают в себя proof of work, ссылку на предыдущий блок и транзакцию coinbase (вознаграждение за майнинг), но при этом избавлены от всех других транзакций. В текущей версии Bitcoin NG, как и в нормальных блоках биткоина, ключевые блоки находятся в среднем раз в 10 минут. Также, подобно нормальным блокам, хэшевая мощность для нахождения блока определяет самую длинную цепочку. Иными словами, она определяет то, какой блокчейн является настоящим.

Иттай Эйял так объясняет преимущества использования ключевых блоков:

«Поскольку они не включают в себя никаких транзакций, по сети передаётся очень малый объём данных. В результате блок распространяется быстрее, порождая, таким образом, меньше «урезанных», то есть по сути заброшенных блоков. Таким образом расходуется меньше майнинговых мощностей, и устраняется повод для централизации майнинга».

Помимо proof of work, ссылки на предыдущий блок и транзакции coinbase, майнер включает в ключевой блок данные ещё одного типа: свой собственный публичный ключ. Соответствующий приватный ключ необходим для подписи другого типа блоков — микроблоков. В отличие от ключевых, микроблоки не содержат proof of work и лишь хранят данные о транзакции. Эти микроблоки создаются куда чаще — в исходном варианте Bitcoin NG это происходит в среднем каждые 10 секунд. Таким образом, майнер ключевого блока несёт ответственность за подтверждение транзакций по сети, пока не будет найдень новый ключевой блок.

Есть только одна проблема: то, что микроблоки не защищены proof of work означает, что майнер может легко устроить двойную трату, просто подписав множество микроблоков с противоречащими друг другу транзакциями по разным адресам в одно и то же время. Для того, чтобы этого не происходило, в Bitcoin NG включены так называемые «отравленные транзакции». Если сеть обнаруживает двойной расход, создаётся отравленная транзакция, которая ретроактивно уничтожает прибыль (вознаграждение за майнинг и комиссию) майнера, допустившего двойной расход. Это является стимулом к честному поведению майнеров.

«Транзакции, включённые в микроблок блокчейна Bitcoin NG, будут куда надёжнее неподтверждённых транзакций существующего блокчейна биткоина, — говорит Эйял. — Тем не менее, микроблоки не дают того же уровня безопасности, что и ключевые блоки. Только ключевые блоки могут обеспечить тот же уровень безопасности, что и блоки в существующем блокчейне, а это значит, что по-прежнему будет разумным дождаться нескольких подтверждений, если транзакция проводится на существенную сумму».

По сравнению с альтернативными решениями, такой подход также учитывает вопрос масштабирования. Bitcoin NG, возможно, является самым радикальным редизайном протокола биткоина, существующим на настоящий момент. Перевернув нынешний процесс майнинга с ног на голову, группа из Университета Корнелла предложила альтернативу, которая фундаментально несовместима с существующими правилами консенсуса, поэтому вопрос о том, есть ли у Bitcoin NG будущее, по-прежнему открыт.

«Есть много вариантов того, к чему это всё может привести, — говорит Эйял. — Мы можем достичь консенсуса в биткоин-сообществе для изменения работы блокчейна и внедрить Bitcoin NG в качестве нового биткоина. Или же, если кто-то склоняется к имплементации всех технических различий, Bitcoin NG может стать альткоином. Лично мне интересна наука и технология всего этого, и я воспринимаю Bitcoin NG как исследовательский проект. Думаю, это куда более удачный способ работы с блокчейном».