Три вызова для Биткойна: квантовые вычисления, масштабирование и зависимость от электричества

3 вызова для короны Биткойна: Квантовые вычисления, масштабирование и зависимость от электричества.

Хотя Биткойн (BTC) часто хвалят как самый стойкий цифровой актив в мире, он всё еще имеет возможность расти и адаптироваться, чтобы лучше удовлетворять потребности своей сети. Давайте рассмотрим три потенциальные возможности, как ведущая мировая криптовалюта может улучшить свои позиции. Может ли Биткойн сохранить свой трон?

На момент написания, Биткойн (BTC) стабильно держится чуть выше 90 000 долларов за монету, занимая солидную долю в 59% от всей криптоэкономики в 3,02 триллиона долларов. Ранее отвергнутый скептиками, Биткойн теперь заслужил уважение некоторых из крупнейших финансовых учреждений мира и даже рассматривается как потенциальное дополнение к национальным резервам.

Несмотря на его стремительно растущую ценность, сеть Биткойн, основанная на доказательстве работы (PoW), обладает впечатляющей мощностью, поддерживая цепочку на уровне более 700 экзакHashes в секунду (EH/s). Несмотря на свой трон как короля криптовалют, BTC все еще имеет возможности для роста и поддержания своего доминирования в следующие годы. Далее рассматриваются три потенциальных пути улучшения сети Биткойн, по мере её перехода в будущее.

Масштабирование Биткойна — Десятилетняя дилемма

Обсуждение вызовов масштабирования Биткойна может показаться подобным хождению по минному полю, но многие энтузиасты утверждают, что сеть должна эволюционировать, чтобы поддерживать миллиарды пользователей, оставаясь верной своим децентрализованным, устойчивым к цензуре принципам. Для справки, за последние 24 часа Биткойн обработал 581 039 транзакций, в среднем 6,72 транзакции в секунду (tps). Сеть до сих пор не пересекла рубеж в 1 миллион транзакций за один день. Её рекорд был установлен 23 апреля, когда майнеры подтвердили 927 010 транзакций, достигнув пропускной способности около 10,73 tps. В этом году Биткойн обработал рекордные 927 010 транзакций за 24 часа.

Для сравнения, Visa функционирует на совершенно другом уровне, обрабатывая примерно 757 миллионов транзакций ежедневно, согласно её последнему финансовому отчёту. Хотя ни одна блокчейн-сеть в настоящее время не может соперничать с быстротой Visa, некоторые, такие как Solana, добиваются значительных успехов. Например, 24 декабря 2021 года Solana обработала поразительные 57 миллионов транзакций, в среднем 659,72 tps. С умелыми инновациями, Биткойн может когда-нибудь соперничать со скоростью Visa — возможность, о которой даже задумывался Сатоши Накамото.

В настоящее время блокчейн Биткойна испытывает трудности с обработкой больших объёмов транзакций при увеличении спроса. Когда сеть перегружена, комиссии за транзакции растут, и передачи с низкими комиссиями могут задерживаться в mempool на длительное время. Сейчас в очереди ожидают 238 922 неподтверждённых транзакций, и это число ранее превышало 700 000. В такие моменты комиссии достигали 240 долларов за перевод, особенно после халвинга. В такой день любой, чьи активы составляют менее 240 долларов, не может использовать свои средства в цепи, оставляя многих пользователей в безвыходном положении.

Хотя решения второго уровня (L2) предлагают альтернативы, масштабирование должно осуществляться с осторожностью. Если миллиарды пользователей смогут проводить транзакции на цепи с минимальными барьерами, даже микроплатежи — такие как центы, умноженные на миллиарды — могут генерировать значительные доходы от комиссий для майнеров. Однако, как показали пользователи Ethereum, решения L2 могут отвлекать активность от цепи первого уровня (L1), несмотря на их изначальное намерение быть лишь арендаторами. Хотя L2 могут помочь достичь уровня транзакционных скоростей Visa, они, наряду со сторонними цепями и альтернативными сетями, могут не соответствовать безопасности Биткойна. Этот продолжающийся дебат существует уже почти десятилетие и, хотя сейчас не так остро, вероятно, снова появится в будущем.

Необходимость квантовой стойкости

Многие считают, что квантовые вычисления представляют собой значительные риски для Биткойна в будущем, угрожая главным образом криптографическим основаниям, которые защищают его транзакции и бухгалтерские книги. Биткойн полагается на алгоритмы цифровой подписи на эллиптических кривых (ECDSA) для аутентификации транзакций и защиты кошельков. Говорят, что теоретически квантовые компьютеры, используя алгоритм Шора, могут решить математические задачи, лежащие в основе ECDSA, позволяя злоумышленникам извлекать закрытые ключи из открытых.

Квантовые вычисления развиваются с поразительной скоростью, получая импульс благодаря захватывающим достижениям в аппаратном обеспечении и реальных приложениях. Инноваторы, такие как IBM и Quantinuum, раздвигают границы с процессорами с более высоким количеством кубитов и сниженной вероятностью ошибок, прокладывая путь к более мощным вычислениям.

Чтобы смягчить эти риски, разработчики в будущем могли бы внедрить несколько стратегий для повышения квантовой стойкости Биткойна. Один из подходов — переход от ECDSA к алгоритмам постквантовой криптографии, таким как подписи на основе решёток или хеш-на основе, которые считаются защищёнными от квантовых атак. Интеграция протоколов обмена ключами, устойчивых к квантовым атакам, также могла бы защитить конфиденциальность коммуникаций между узлами. Другой мерой является увеличение размеров ключей симметричных алгоритмов шифрования, так как более крупные ключи предлагают большую стойкость к попыткам квантового расшифрования.

Разработчики также могут рассмотреть возможность внедрения гибридных криптографических систем, которые объединяют классические и квантово-устойчивые алгоритмы, обеспечивая многослойную безопасность в переходный период. Учитывая, что скорость квантовых вычислений ускоряется каждый день наряду с искусственным интеллектом (AI), регулярное обновление протокола Биткойна для интеграции последних достижений в области постквантовой криптографии будет решающим для поддержания безопасности сети в эпоху квантовых вычислений.

Зависимость Биткойна от электричества и интернета

Зависимость блокчейна Биткойна от электроэнергии и интернет-соединения вводит две основные уязвимости. Масштабные отключения электроэнергии или сбои интернета могут приостановить майнеров и узлы от проверки транзакций или поддержания консенсуса, создавая временные задержки в обработке и потенциально подрывая доверие к надежности сети. Кроме того, такие события, как кибератаки или природные катастрофы, нацеленные на важную инфраструктуру, могут опустошить электросети и коммуникационные системы в затронутых регионах, представляя значительную угрозу стабильности Биткойна на продолжительные периоды.

Электрические сети и интернет-системы сталкиваются с уязвимостями от множеств угроз. Экстремальные погодные явления — ураганы, ледяные штормы и heat waves — могут нанести удар по линиям электропередачи и подстанциям, погружая обширные районы во тьму. Даже космические явления, такие как солнечные вспышки и корональные масс-эjections (CME), представляют серьезный риск, потенциально вызывая массовые сбои как в электричестве, так и в интернет-соединениях на Земле.

Хотя коллапс сетей или интернета повлияет на глобальные финансы, коммерцию и коммуникацию, децентрализованная природа Биткойна представляет собой уникальные вызовы. Операции могут стать фрагментированными, и хэшрейт упадет, так как активность у меньшего числа майнеров. Несмотря на то, что дизайн Биткойна по своей сути является стойким, продолжительные отключения могут затруднить восстановление.

Чтобы справиться с этими уязвимостями, разработчики Биткойна и более широкое сообщество изучают инновационные решения. Технологии, такие как сетевые mesh, радиосвязь HAM и спутниковые системы, предоставляют альтернативные способы передачи и проверки транзакций. Например, Blockstream уже предлагает спутниковые услуги для обеспечения глобального доступа к сети Биткойн, даже в районах с ненадежным интернетом. Разработчики также рассматривают протоколы, которые позволяют подписывать транзакции офлайн и осуществлять пакетные трансляции, позволяя пользователям проводить транзакции даже во время значительных сбоев в инфраструктуре.

Хотя идея коллапса сетей или интернета вызывает тревогу, история показывает, что критически важные системы часто восстанавливаются достаточно быстро после катастроф. Усилия по восстановлению электросетей и созданию альтернативных средств связи, таких как радиосвязь HAM или спутниковый интернет, вероятно, начнутся немедленно. Биткойн мог бы извлечь выгоду из этих усилий по восстановлению, позволяя майнерам и узлам вновь соединиться.

Используя переносные источники возобновляемой энергии, добыча Биткойна могла бы адаптироваться для работы в условиях недостатка ресурсов, обеспечивая функционирование сети даже перед лицом серьезных вызовов.

В то время как эволюция Биткойна отмечена инновациями и стойкостью, его будущее зависит от тонкого баланса между масштабированием, безопасностью и адаптацией. Выживание сети зависит от совместных усилий по поддержанию её основных принципов, одновременно принимая изменения. Биткойн должен оставаться как технологическим, так и социальным контрактом, постоянно подтверждая свою значимость как глобальной, децентрализованной финансовой системы на будущее.