Zeptejte se CryptoVantage: Jaká jsou „pravidla konsensu“ bitcoinů?

Přemýšleli jste někdy, jak je možné, aby bitcoiny zpracovávaly transakce za miliardy dolarů každý den, aniž byste potřebovali ústřední orgán, jako je banka nebo vláda? Tisíce počítačů, známých jako bitcoinové uzly, provozují bitcoinový software, aby zajistily, že každá transakce je platná a nikdo se nepokouší vytvářet nové bitcoiny. Aby bylo možné dosáhnout dohody o tom, jaký je platný stav bitcoinového blockchainu, všechny bitcoinové uzly dodržují stejnou sadu pravidel pro zpracování a ověřování transakcí.

Tato pravidla, známá jako „pravidla konsensu“, jsou důvodem, proč mohou bitcoiny fungovat, aniž by důvěřovaly ústřednímu orgánu. Tento článek vysvětluje, co jsou pravidla konsensu v obecném smyslu, a uvádí příklady některých pravidel konsensu používaných v bitcoinovém protokolu.

Co jsou pravidla konsensu?

Distribuované systémy, jako jsou bitcoiny, se spoléhají na pravidla konsensu, aby správně fungovaly. Distribuované systémy se skládají ze sítí počítačů, které jsou navzájem oddělené a které musí všichni dospět k dohodě o stavu systému. Tyto počítače nemohou vždy komunikovat přímo, ale pomocí pravidel konsensu mohou všichni dospět ke shodě ohledně toho, co je nebo není platný stav.

Síť bitcoinů se skládá z tisíců počítačů nebo uzlů distribuovaných po celém světě. Každý z těchto bitcoinových uzlů nezávisle ověřuje každou bitcoinovou transakci podle pravidel konsensu bitcoinů. Výsledkem je, že každý bitcoinový uzel končí s vlastní identickou kopií účetní knihy bitcoinů, což umožňuje provoz bitcoinů bez nutnosti ústředního orgánu.

Příklady pravidel konsensu bitcoinů

Když lidé přemýšlejí o shodě v bitcoinech, možná nejběžnější věc, která mi přijde na mysl, je limit 21 000 000 BTC. Téměř každý majitel bitcoinů ví, že jich bude vždy jen 21 milionů, ale méně obyčejně je známo, že limit vychází z jednoduchého konsensuálního pravidla, kterým se řídí všechny bitcoinové uzly.

Limit 21 milionů je dosažen omezením množství nových bitcoinů, které se vytvoří. Jediným způsobem, jak vzniknout nové bitcoiny, je těžba bitcoinů. Každý blok bitcoinových transakcí platí minerovi „blokovou dotaci“, která funguje jako způsob, jak motivovat horníky ke zpracování transakcí (více o tom zde). Horník mohl původně získat blokovou dotaci 50 BTC z každého bloku a zhruba každé čtyři roky se bloková dotace sníží na polovinu. Bylo to 25 BTC od 2012-2016, 12,5 BTC od 2016-2020, a to bude 6,25 pro další čtyři roky. K těmto blokům blokové dotace bude docházet, dokud nebude subvence snížena na nulu kolem roku 2140. Aby bylo zajištěno, že nebudou vytvořeny žádné další bitcoiny, každý bitcoinový uzel se podívá na blokovou subvenci z každého bloku a zajistí, aby nikdy nebyly vyšší než předurčené množství.

Některé další funkce bitcoinů, které jsou řízeny pravidly konsensu, zahrnují:

Úprava obtížnosti: Každých 2 016 bloků uzly přepočítají, jak těžké by pro horníky mělo být těžení bloků. Tímto způsobem se uzly mohou dohodnout na tom, zda je třeba těžbu usnadnit nebo ztížit na základě množství výpočetního výkonu, který opouští síť nebo se k ní připojuje. Nastavením obtížnosti na základě výkonu počítače můžeme udržet časy bloků relativně konzistentní na přibližně 10 minutách na blok.
Zralost coinbase: Když je těžen nový blok, odměna za blok je uzamčena na 100 bloků a nelze ji utratit, dokud nedosáhne dospělosti.
Celková hodnota „výstupů“ transakce nemůže být větší než celková hodnota jejích „vstupů“. Jinými slovy, uzly kontrolují každou bitcoinovou transakci, aby zajistily, že nevytváří nové bitcoiny.

Nepsaná pravidla

Ne všechna pravidla konsensu bitcoinů jsou zaznamenána písemně. Místo toho jsou některá pravidla zaznamenána v kódu. Bitcoin Core je software, který většina lidí používá k účasti v bitcoinové síti. Tato implementace, známá jako „referenční implementace“, stanoví pravidla konsensu pro bitcoiny. Jakékoli jiné implementace bitcoinů musí zajistit, aby jejich software dodržoval stejná pravidla jako Bitcoin Core.

Některá pravidla konsensu lze snadno zaznamenat písemně, například „může existovat pouze 21 000 000 BTC“, ale jiná nejsou tak snadná. Například v roce 2013 došlo k selhání konsensu, když upgrade v Bitcoin Core způsobil jemnou změnu ve způsobu, jakým byly zpracovány databázové zámky. V té době se ani nevědělo, že databázové zámky ovlivnily konsenzus. Ale když nová verze Bitcoin Core začala umožňovat více zámků než uzly běžící novější verzi, různé verze se již neshodly na platném stavu blockchainu, což způsobilo dočasné rozdělení řetězce. Rozdělení řetězců bylo rychle opraveno, když se horníci rozhodli přejít zpět na používání starší verze Bitcoin Core, nicméně to zdůraznilo význam pravidel konsensu bitcoinů.

Závěr

Konsenzuální pravidla bitcoinu jsou jádrem toho, co umožňuje fungování bitcoinové sítě bez nutnosti ústředního orgánu. Ať už omezují množství bitcoinů, které se vytvářejí každý den, nebo zajišťují přijímání pouze platných transakcí, pravidla bitcoinu na základě konsensu jsou důvodem, proč bitcoin funguje tak, jak funguje. Přestože distribuované systémy již dlouhou dobu používají pravidla konsensu, bitcoin je prvním systémem navrženým s pravidly konsensu nezbytnými pro umožnění systému elektronické hotovosti typu peer-to-peer, který se nespoléhá na důvěryhodný ústřední orgán.