Điều gì sẽ xảy ra với Bitcoin nếu thế giới không có internet trong một ngày?

Tác giả gốc: Liam 'Akiba' Wright

Bản dịch gốc của Chopper, Foresight News

Hãy tưởng tượng mạng lưới internet toàn cầu sụp đổ chỉ trong một ngày.

Cho dù đó là lỗi của con người, lỗ hổng phần mềm nghiêm trọng, virus máy tính độc hại hay xung đột quân sự trực tiếp—số phận nào sẽ chờ đợi Bitcoin nếu trung tâm internet vật lý kết nối thế giới đột nhiên ngừng hoạt động?

Nếu Frankfurt, London, Virginia, Singapore và Marseille cùng lúc mất kết nối internet, mạng Bitcoin sẽ bị chia thành ba phân vùng riêng biệt.

Hoạt động liên lạc dọc theo Đại Tây Dương, Địa Trung Hải và các tuyến đường xuyên Thái Bình Dương chính sẽ bị đình trệ, và Châu Mỹ, Châu Âu và Châu Phi, Trung Đông và Châu Á và Thái Bình Dương sẽ hình thành lịch sử giao dịch độc lập riêng cho đến khi kết nối mạng được khôi phục.

Trong mỗi phân vùng, thợ đào sẽ tiếp tục sản xuất các khối dựa trên sức mạnh tính toán còn lại của họ.

Dựa trên mục tiêu tạo ra khối mỗi 10 phút, các vùng chiếm 45% tốc độ băm tạo ra khoảng 2,7 khối mỗi giờ, các vùng chiếm 35% tốc độ băm tạo ra khoảng 2,1 khối mỗi giờ và các vùng chiếm 20% tốc độ băm tạo ra khoảng 1,2 khối mỗi giờ. Vì các nút không thể trao đổi tiêu đề khối hoặc dữ liệu giao dịch giữa các phân vùng, mỗi vùng sẽ tự động mở rộng thành một blockchain hợp lệ mà không cần bên kia biết.

Cuối cùng, khi thời gian và khả năng phân bổ sức mạnh tính toán thay đổi, độ dài của nhánh tự nhiên sẽ tiếp tục tăng lên.

Nhịp độ phân vùng này chắc chắn dẫn đến sự phân tách chuỗi. Chúng tôi đã gán tỷ lệ phần trăm băm xấp xỉ cho từng khu vực: Châu Mỹ 45%, Châu Á và Châu Đại Dương 35%, và Châu Âu và Châu Phi 20%, sử dụng tỷ lệ này làm chuẩn mực cho mô phỏng.

Khu vực Châu Mỹ thêm khoảng 6 khối mới sau mỗi hai giờ, khu vực Châu Á - Thái Bình Dương thêm khoảng 4-5 khối mới và khu vực Châu Âu - Châu Phi thêm khoảng 2-3 khối mới.

Sau một ngày, số lượng khối bị chia tách theo chuỗi sẽ vượt quá một trăm, vượt quá phạm vi tổ chức lại thông thường, buộc dịch vụ phải coi xác nhận khu vực là xác nhận tạm thời.

Độ sâu tổ chức lại tiềm năng của các phân vùng bị lỗi tăng tuyến tính theo thời gian cô lập.

Bộ nhớ cục bộ sẽ ngay lập tức bị chia tách. Các giao dịch được truyền đi ở New York không thể đến được Singapore, do đó, người nhận bên ngoài phân vùng của người gửi sẽ không thấy giao dịch cho đến khi mạng được khôi phục.

Thị trường phí giao dịch trong mỗi phân vùng thể hiện những đặc điểm cục bộ. Người dùng cạnh tranh để giành không gian khối hạn chế với tỷ lệ băm trong khu vực của họ, do đó phí giao dịch sẽ tăng nhanh nhất ở những khu vực có tỷ lệ băm thấp nhưng nhu cầu cao.

Khi xác nhận giao dịch mất tính toàn cầu, các sàn giao dịch, bộ xử lý thanh toán và ví lưu ký thường tạm dừng việc rút tiền và thanh toán trên chuỗi; các bên đối tác của Lightning Network phải đối mặt với sự không chắc chắn—các giao dịch được xác nhận trong phân vùng thiểu số có thể trở nên không hợp lệ.

Phối hợp tự động sau khi khôi phục mạng

Khi kết nối mạng được khôi phục, các nút sẽ bắt đầu quá trình phối hợp tự động: mỗi nút sẽ so sánh các chuỗi khối khác nhau và sau đó tổ chức lại thành chuỗi hợp lệ có khối lượng công việc tích lũy lớn nhất.

Chi phí thực tế chủ yếu được phản ánh ở ba khía cạnh:

• Việc tổ chức lại có thể khiến các khối trong phân vùng thiểu số trở nên không hợp lệ và mức độ không hợp lệ phụ thuộc vào thời gian phân chia.
• Các giao dịch chỉ được xác nhận trên chuỗi bị lỗi cần phải được phát lại và ưu tiên.
• Các sàn giao dịch và đơn vị lưu ký phải tiến hành kiểm tra hoạt động bổ sung trước khi tiếp tục dịch vụ.

Trong quá trình chia tách mạng 24 giờ, hàng chục đến hàng trăm khối từ các phân vùng thiểu số có thể bị bỏ rơi sau khi kết nối được khôi phục. Các dịch vụ liên quan cũng sẽ cần thêm vài giờ để xây dựng lại mempool, tính toán lại số dư và khôi phục chức năng rút tiền.

Do các kênh tiền tệ fiat, kiểm tra tuân thủ và quản lý kênh yêu cầu phải xem xét thủ công nên việc bình thường hóa hoàn toàn các hoạt động kinh tế thường chậm hơn so với cấp độ giao thức.

Việc mô phỏng trạng thái cô lập bằng cách sử dụng "phần trăm tỷ lệ băm có thể đạt được" thay vì số lượng trung tâm giúp dễ hiểu hơn những thay đổi động:

• Với 30% tốc độ băm bị cô lập, phân vùng thiểu số tạo ra khoảng 1,8 khối mỗi giờ. Điều này có nghĩa là khoản thanh toán 6 xác nhận tiêu chuẩn trong phân vùng đó sẽ có nguy cơ trở nên không hợp lệ sau khoảng 3 giờ 20 phút—nếu 70% còn lại của mạng lưới xây dựng một chuỗi dài hơn, 6 khối này có thể trở thành khối mồ côi.
• Trong các kịch bản phân chia gần như 50/50, khối lượng công việc tích lũy của hai phân vùng là tương đương nhau. Ngay cả một lần phân chia ngắn cũng sẽ dẫn đến việc cả hai bên đều có lịch sử giao dịch cạnh tranh được "xác nhận", và kết quả sau khi kết nối lại là ngẫu nhiên.
• Trong kịch bản phân chia 80/20, phân vùng đa số gần như luôn thắng; khoảng 29 khối do phân vùng thiểu số tạo ra trong một ngày sẽ bị cô lập trong quá trình hợp nhất, khiến nhiều giao dịch đã xác nhận trong khu vực đó bị đảo ngược.

Rủi ro tái tổ chức là kết quả của "thời gian" và "tỷ lệ băm phân chia thiểu số". Tình huống nguy hiểm nhất là "cô lập lâu dài + phân chia tỷ lệ băm gần bằng nhau".

Vai trò của các công cụ phục hồi hiện có

Hiện nay có nhiều công cụ khác nhau giúp cải thiện khả năng phục hồi của mạng và những công cụ này sẽ tác động đến tác động thực tế của tình trạng mất mạng:

Các phương pháp truyền dẫn thay thế như liên kết vệ tinh, chuyển tiếp vô tuyến tần số cao, mạng chịu độ trễ, mạng lưới và cầu nối Tor có thể truyền tiêu đề khối hoặc hợp lý hóa luồng giao dịch qua các tuyến đường bị hỏng.

Các đường dẫn này có băng thông hẹp và độ trễ cao, nhưng ngay cả việc truyền dữ liệu phân vùng không liên tục cũng có thể làm giảm độ sâu của nhánh bằng cách cho phép một số khối và giao dịch thấm vào các phân vùng khác.

Sự đa dạng của các kết nối nút trong nhóm khai thác, cũng như sự phân bố địa lý của chúng, có thể làm tăng khả năng một số dữ liệu được truyền đi trên toàn cầu thông qua các kênh phụ, do đó hạn chế độ sâu và thời gian tổ chức lại khi mạng xương sống phục hồi.

Do đó, trong quá trình phân mảnh mạng, các nguyên tắc hoạt động dành cho những người tham gia thị trường rất đơn giản và rõ ràng:

• Việc thanh toán liên khu vực bị tạm dừng, mọi xác nhận giao dịch đều được coi là tạm thời và cơ chế ước tính phí được tối ưu hóa để ứng phó với tình trạng phí giao dịch địa phương tăng cao.
• Các sàn giao dịch có thể chuyển sang chế độ bằng chứng dự trữ khi việc rút tiền bị tạm dừng, mở rộng ngưỡng xác nhận để giải quyết rủi ro phân chia thiểu số và ban hành các chính sách rõ ràng—thiết lập số lượng xác nhận cần thiết dựa trên thời gian cách ly;
• Ví phải thông báo rõ ràng cho người dùng về rủi ro cuối cùng theo khu vực, vô hiệu hóa việc tự động cân bằng lại kênh và xếp hàng các giao dịch nhạy cảm về thời gian để phát lại sau khi mạng được khôi phục.
• Người khai thác nên duy trì nhiều kết nối ngược dòng khác nhau và tránh sửa đổi thủ công "quy tắc lựa chọn chuỗi dài nhất" tiêu chuẩn trong quá trình phối hợp.

Theo quan điểm thiết kế, bản thân giao thức có tính bền vững—sau khi các nút kết nối lại, chúng sẽ tự động hội tụ về chuỗi có khối lượng công việc tích lũy lớn nhất.

Tuy nhiên, trải nghiệm của người dùng sẽ giảm đi đáng kể trong thời kỳ phân chia, vì kết quả kinh tế phụ thuộc vào việc phổ biến dữ liệu toàn cầu một cách nhất quán.

Trong trường hợp xấu nhất là sự cố gián đoạn nhiều trung tâm kéo dài đến một ngày, những kết quả có khả năng xảy ra nhất là: sự cố tạm thời về khả năng cung cấp dịch vụ xuyên biên giới, phí giao dịch tăng đột biến và không đồng đều, cũng như quá trình tái cấu trúc sâu rộng khiến xác nhận theo khu vực trở nên không hợp lệ.

Sau khi mạng được khôi phục, phần mềm sẽ sửa chữa sổ cái một cách chắc chắn và tất cả các dịch vụ liên quan sẽ được khôi phục đầy đủ chức năng sau khi hoàn tất kiểm tra hoạt động.

Bước cuối cùng là mở lại chức năng rút tiền và truy cập Lightning Network khi số dư và lịch sử giao dịch trên chuỗi chiến thắng đã nhất quán.

Nếu sự chia rẽ không bao giờ có thể được sửa chữa

Điều gì sẽ xảy ra nếu những trung tâm mạng xương sống được đề cập ở phần đầu không bao giờ được khôi phục? Trong viễn cảnh đen tối này, Bitcoin mà chúng ta biết sẽ không còn tồn tại nữa.

Thay vào đó, tồn tại các phân vùng địa lý cố định, hoạt động giống như các mạng Bitcoin độc lập: chúng chia sẻ cùng các quy tắc nhưng không thể giao tiếp với nhau.

Mỗi phân vùng sẽ tiếp tục khai thác, điều chỉnh độ khó theo tốc độ riêng và phát triển hệ thống kinh tế, sổ lệnh và thị trường phí độc lập. Nếu không khôi phục kết nối hoặc điều phối thủ công việc lựa chọn một chuỗi duy nhất, sẽ không có cơ chế nào để đối chiếu lịch sử giao dịch của các phân vùng khác nhau.

Sự đồng thuận và điều chỉnh độ khó

Trước khi mỗi phân vùng hoàn tất vòng điều chỉnh độ khó tiếp theo cho 2016 khối, thời gian tạo khối có thể nhanh hơn hoặc chậm hơn tùy thuộc vào tốc độ băm có thể đạt được. Sau khi điều chỉnh, mỗi phân vùng sẽ ổn định thời gian tạo khối cục bộ ở mức khoảng 10 phút.

Dựa trên ước tính tốc độ băm trước đó, thời điểm điều chỉnh độ khó đầu tiên cho mỗi phân vùng như sau:

Sau khi điều chỉnh ban đầu, mỗi phân vùng sẽ duy trì thời gian sản xuất khối khoảng 10 phút, sau đó sẽ giảm một nửa và điều chỉnh độ khó độc lập.

Nếu không có kết nối xuyên đại dương, các khu vực tương ứng sẽ mất 31 ngày, 40 ngày và 70 ngày để đạt được mục tiêu thử thách đầu tiên của họ.

Vì độ khó giảm một nửa đạt được ở các tốc độ khác nhau trước lần điều chỉnh độ khó đầu tiên nên ngày giảm một nửa cho mỗi khu vực sẽ dần dần lệch khỏi thời gian thực tế.

Nguồn cung và "Định nghĩa về Bitcoin": Phí, Mempool và Thanh toán

Trong mỗi phân vùng, giới hạn cung cấp 21 triệu đồng cho mỗi chuỗi vẫn được duy trì. Tuy nhiên, trên toàn cầu, tổng cung Bitcoin trên tất cả các phân vùng sẽ vượt quá 21 triệu - vì mỗi chuỗi phân phối phần thưởng khối một cách độc lập.

Điều này tạo ra ba tài sản BTC không tương thích ở cấp độ kinh tế: chúng chia sẻ địa chỉ và khóa riêng tư, nhưng có các tập hợp đầu ra giao dịch chưa sử dụng (UTXO) khác nhau.

Khóa riêng có thể kiểm soát mã thông báo ở tất cả các vùng cùng lúc: nếu người dùng chi tiêu cùng một UTXO ở hai vùng, cả hai giao dịch đều có hiệu lực trên chuỗi cục bộ tương ứng của chúng, cuối cùng hình thành nên "mã thông báo chia tách": chúng có cùng lịch sử trước khi chia tách, nhưng lịch sử sau khi chia tách hoàn toàn khác nhau.

• Nhóm bộ nhớ sẽ được định vị vĩnh viễn, ngăn chặn việc lan truyền thanh toán giữa các phân vùng. Mọi nỗ lực thanh toán cho người dùng ở các phân vùng khác sẽ không đến được người nhận.
• Thị trường phí giao dịch sẽ đạt đến trạng thái cân bằng cục bộ: trong thời gian dài trước khi điều chỉnh độ khó lần đầu, dung lượng của các phân vùng có tỷ lệ băm nhỏ sẽ căng thẳng hơn và sẽ trở lại bình thường sau khi điều chỉnh độ khó.
• Các kênh Lightning Network trên các phân vùng không thể được định tuyến: Hợp đồng khóa thời gian băm (HTLC) sẽ hết thời gian, bên đối tác sẽ đưa ra cam kết giao dịch và việc đóng kênh chỉ có hiệu lực trong phân vùng cục bộ, khiến thanh khoản giữa các phân vùng bị đình trệ.

An ninh, Thị trường và Cơ sở hạ tầng

Ngân sách bảo mật cho mỗi phân vùng bằng tổng của tỷ lệ băm cục bộ và phí giao dịch. Đối với các khu vực có tỷ lệ băm chỉ nằm trong top 20% của phân vùng, chi phí tấn công sẽ thấp hơn nhiều so với mạng lưới toàn cầu ban đầu.

Về lâu dài, thợ đào có thể di chuyển đến các phân vùng có "giá token cao hơn và chi phí năng lượng thấp hơn", do đó thay đổi bối cảnh bảo mật của từng phân vùng.

Vì tiêu đề khối không thể được truyền giữa các phân vùng nên kẻ tấn công ở một phân vùng không thể can thiệp vào lịch sử giao dịch của phân vùng khác, do đó giới hạn cuộc tấn công vào một khu vực cụ thể.

• Các sàn giao dịch sẽ được khu vực hóa và mã cặp giao dịch sẽ khác nhau – trên thực tế, sẽ có nhiều mức giá khác nhau như BTC-A (phiên bản Châu Mỹ), BTC-E (phiên bản Châu Âu và Châu Phi) và BTC-X (phiên bản Châu Á và Châu Đại Dương), mặc dù mỗi khu vực vẫn sẽ gọi là BTC.
• Các kênh nạp và rút tiền pháp định, dịch vụ lưu ký, thị trường phái sinh và mạng lưới thanh toán sẽ tập trung vào các chuỗi ở các khu vực cụ thể. Các nhà cung cấp chỉ số và nhà cung cấp dịch vụ dữ liệu sẽ cần chọn một chuỗi duy nhất cho mỗi nền tảng hoặc công bố dữ liệu tổng hợp từ nhiều chuỗi khu vực.
• Các tài sản và oracle liên chuỗi dựa vào nguồn dữ liệu toàn cầu sẽ thất bại hoặc bị chia thành các phiên bản khu vực.

Các quy tắc giao thức sẽ vẫn nhất quán mà không cần thay đổi sự phối hợp trong phân vùng, nhưng việc nâng cấp trong một phân vùng sẽ không có hiệu lực trong các phân vùng khác, điều này sẽ dẫn đến sự sai lệch dần dần của bộ quy tắc trong thời gian dài.

Phần mềm nhóm khai thác, trình khám phá khối và ví cần xây dựng cơ sở hạ tầng độc lập cho từng phân vùng. Nếu không có chiến lược thủ công, các dịch vụ đa nền tảng không thể điều phối số dư trên các chuỗi.

Có thể sắp xếp lại các phân vùng mà không cần kết nối trung tâm không?

Nếu đường truyền thông tin không bao giờ được khôi phục thì sự hội tụ ở cấp độ giao thức sẽ là điều không thể.

Cách duy nhất để quay lại sổ cái duy nhất là thông qua các phương tiện xã hội và hoạt động: ví dụ, phối hợp tất cả các bên để chọn một phân vùng cụ thể của chuỗi làm phân vùng chính thống, đồng thời từ bỏ hoặc phát lại các giao dịch từ các phân vùng khác.

Sau nhiều tuần bất đồng sâu sắc, việc quay trở lại một chuỗi duy nhất thông qua việc tổ chức lại tự động là không khả thi nữa.

Các điểm chính của hoạt động

Chúng ta phải coi các đợt chia tách vĩnh viễn là "các nhánh cứng có chung lịch sử trước khi chia tách":

• Quản lý khóa riêng của bạn cẩn thận để đảm bảo bạn có thể chi tiêu số token đã chia một cách an toàn;
• Chỉ sử dụng đầu ra giao dịch duy nhất cho một vùng duy nhất để tránh việc phát lại giao dịch vô tình ở các phân vùng khác nhau;
• Thiết lập hệ thống kế toán độc lập, cơ chế định giá và kiểm soát rủi ro cho từng khu vực.

Người khai thác, sàn giao dịch và người giám sát nên chọn một phân vùng chính, phát hành mã định danh chuỗi và xây dựng chính sách gửi và rút tiền cho từng chuỗi.

Tóm lại, nếu trung tâm xương sống không bao giờ có thể được khôi phục và không có con đường thay thế nào để thu hẹp khoảng cách giao tiếp, Bitcoin sẽ không chết; nó sẽ phát triển thành nhiều mạng Bitcoin độc lập không bao giờ có thể được hợp nhất.