Hlavní navigace

Nová „zelená“ kryptoměna Chia dlouhodobou nouzi o disky nezpůsobí

21. 4. 2021
Doba čtení: 7 minut

Sdílet

 Autor: Chia Network
Od předních světových IT magazínů až po Novinky.cz se média předhánějí v děsivých predikcích nedostatku SSD kvůli „těžbě“ (respektive farmaření) nové kryptoměny. Jsou obavy namístě a neměli bychom se spíš obávat něčeho jiného?

Popularitu nové, ještě nespuštěné „zelené“ kryptoměně zajišťuje především jedno jméno: Bram Cohen, muž stojící za BitTorrent protokolem. Základní myšlenka sítě Chia Network a jejího nového coinu XCH utilizovat stejně efektivní, ale přitom energeticky méně náročný konsensus mechanismus, než je Proof of Work (PoW), ale není nijak nová (více než tři roky spuštěný Filecoin, nebo třeba Spacemesh).  

Historie pokusů s principem Proof of Space sahá ještě dále a je dlážděna vesměs neúspěšnými pokusy (Burstcoin, SpaceMint), které vrcholí snahou využívat dále alokovaný prostor v cloudových úložištích (Storj, Filecoin), což je další úroveň zeslabování bezpečnosti sítě. Jejich neúspěch zatím dokládá minimální zájem trhu, a to jak o služby samotné, tak o jejich nativní tokeny.

Jak si lze každopádně povšimnout, žádný z uvedených projektů zatím nouzi o úložiště (ať již klasické magnetické, nebo SSD) nezpůsobil. Jak už to tak bývá, realita je vždycky trochu složitější. Ponořme se teď proto na chvilku do světa Proof of Storage blockchainů a jejich nástupců a vysvětleme si, jak to v nich vlastně chodí. Nejprve se ale zastavíme na chvíli u samotného XCH coinu.

Co ta Chia vlastně je

Tak jako další kryptoměny, které se pokouší nahradit bezpečnostní pojistku v podobě Proof of Work konsensus mechanismu nějakou formou Proof of Resource, je Chia dalším blockchainovým pokusem vylévat s vaničkou i dítě. Energeticky náročný výpočet, který je u PoW systémů nedílnou součástí loterie o právo podepsat blok s transakcemi, nahrazuje (méně náročným) propůjčováním zdrojů (v daném případě místa na disku), za které uživatel dostává odměnu (čím více prostoru dáte, tím větší šance na výhru v loterii dostanete). 

To navíc z hlediska zabezpečení sítě nehraje příliš velkou roli. Nejde tak již o těžbu, ale spíš vlastně o takové podivné farmaření, kdy si uživatel nejprve vytyčí prostor (minimum je 100 GB) s hashi a následně si je uloží k sobě a porovnává, zdali se náhodou některý z nich neshoduje s požadovaným hashem v zadání. Platí přitom jednoduchá rovnice, že čím větší prostor, tím větší šance na úspěch. 

Když už je řeč o tokenu samotném, za zmínku stojí obří „premine“ 21 milionu XCH tokenů, který vlaje nad ještě nespuštěnou sítí jako obrovský varovný prapor. Společnost, která za sítí stojí, bude držet v okamžiku spuštění tolik XCH tokenů, kolik budou uživatelé schopní naakumulovat zhruba za dvě dekády. O dalším osudu takového z ničeho vzniklého kapitálu by měli navíc rozhodovat budoucí akcionáři společnosti.

Jak jsme již řekli, Chiu založil Bram Cohen, jeho společnost nicméně ještě v roce 2018 odkoupila Tron Foundation. Projektu se od té doby podařilo naraisovat soukromý kapitál v hodnotě 5 milionů dolarů (především od Slow Ventures) a po ostrém startu chce vybrat další peníze také na klasické burze.

Projekt slibuje možnost snadného zapojení domácích uživatelů (na straně farmářů), predikovatelnou, ale neustálou inflaci (není zde strop), regulatorní vstřícnost (ať již to znamená cokoli) a relativně neokoukaný konsensus mechanismus v podobě Proof of Space and Time (PoST). Jak tento mechanismus funguje?

Jak přesvědčit uživatele podělit se o disk

Konsensus, na který nový projekt sází, není nový, přišli s ním v roce 2016 výzkumníci Tal Moran a Ilan Orlov v dokumentu Simple Proof of Space-Time and Rational Proofs of Storage. Ten zase pro změnu vychází z nepříliš funkčního konsensu Proof of Space, který se jako idea objevil o dva roky dříve.

Zatímco v Proof of Work systémech musí operátoři (mineři) nejprve vložit práci, která je reprezentována nenávratně spálenou výpočetní energií, než se mohou ucházet o právo podepsat blok, v PoST systémech si mohou vybrat ze dvou zdrojů, které do systému vloží – práci jako v klasickém PoW, nebo své úložiště (storage, spacetime), které je reprezentováno alokovaným prostorem na disku / diskovém poli za jednotku času. Během tohoto času není možné daný prostor využít na nic jiného. Na něm jsou uloženy dopředu stažené hashe, které se porovnávají s „prací“ v zadání.

Systém předpokládá, že účastníci budou upřednostňovat poskytování úložiště před výpočtem, protože takový postup snižuje operační náklady a maximalizuje zisky. Aby ale systém fungoval, musí být struktura konsensu schopná přesvědčit verifikátory k používání úložiště namísto práce.

V původním PoS modelu účastník poskytl informaci o rezervovaném prostoru verifikátorovi a tím stvrdil oprávněný zájem na účasti v síti. Možná vám již došlo, v čem je fundamentální slabina tohoto systému. Ano, na rozdíl od energie spálené na hledání pseudonáhodného čísla lze alokovaný prostor snadno znovu využít. Útočník v klasickém PoS systému je tak schopný generovat více důkazů bez přidaného nákladu. Racionální uživatel navíc bude zcela logicky preferovat PoW model v okamžiku, kdy cena za pronájem prostoru přesáhne cenu výpočtu.

Oba problémy se alespoň částečně snaží řešit vylepšení konsensus protokolu jménem Proof of Spacetime. Tento model kombinuje „důkaz prostorem“ s nějakou formou PoW mechanismu, který je uložen právě uvnitř tohoto prostoru. Princip je zdánlivě podobný jako u klasického PoW, ale namísto neustálého hádání nonce a kompletace hashe pro ověření se seznam možných řešení uloží na pevný disk „těžebního zařízení“ ještě před zahájením těžby. 

Čím větší je přitom pevný disk / pole, tím více možných hodnot řešení lze na pevný disk uložit a tím větší je šance, že dojde k požadované shodě s požadovanou hashí a tím pádem k nároku na získání odměny za blok. Každý poskytovatel přitom musí generovat data, která lze uložit pouze jednotlivě.

Ukládání těchto dat by přitom mělo být levnější než jejich generování, o což se stará právě PoW. Oproti úplnému PoW se nicméně jedná o energeticky méně náročné řešení. Tato bezpečnostní slabina má být kompenzována právě poskytnutím jmenovaného úložného prostoru. Mechanismus by měl navíc ekonomicky racionální uživatele motivovat k poskytování prostoru namísto výpočetní kapacity.

Umožňuje tak během soutěže o právo podepsat nový blok měřit „časoprostor“, tedy jednotku úložiště dat jednoznačně vyhrazenou pro zadanou dobu. Teprve v okamžiku, kdy participant pomocí obou mechanik přesvědčí verifikátora, že daný časoprostor „strávil“, může přidat nový blok a shrábnout za něj odměnu.

V PoST systémech se může participant zpravidla libovolně rozhodovat, zda zapojí raději více výpočetní kapacity, nebo poskytne více svého úložného prostoru. Jedinou podmínkou je, aby součet obou veličin dosáhl aktuálních minimálních požadavků sítě. Tím se dostáváme k ještě jednomu zajímavému problému PoST sítí – jak přizpůsobovat  obtížnost.

Postupné přizpůsobení obtížnosti

Když se vrátíme k PoW sítím, jmenovitě pak rovnou k Bitcoinu, jeden z jeho dvou hlavních vynálezů je zpětnovazebný způsob, jakým dochází k přizpůsobování obtížnosti. Obtížnost hádání nonce a celého hashovacího procesu se dynamicky (pravda, jednou za pevně stanovenou jednotku definovanou počtem uběhlých bloků) upravuje ve vztahu k celkovému výpočetnímu výkonu použitému sítí k řešení hádanky s noncí. 

Jinými slovy, čím více výpočetní síly (hash power) je v síti aktivní, tím rychleji dochází k řešení bloků a po dosažení kontrolního bodu (po 2016 blocích) dojde k automatické úpravě obtížnosti směrem nahoru. Pokud naopak obtížnost klesne, děje se tak v opačném směru a jedinou nepříjemností je, že se čas mezi vytěženými bloky až do dosažení kontrolního bodu trochu vleče.

Tato tržní dynamika se vztahuje i na PoST, i když s několika změnami. Vedle výpočetní síly bere v úvahu také konsensuální algoritmus úložiště. Toto se označuje jako přírůstkové přizpůsobení obtížnosti. PoST se pokouší o totéž, ovšem s tím, že do obtížnosti započítává i diskovou kapacitu, která je v síti k dispozici, a vytváří incentivy pro její poskytování. Hovoříme zde o postupném přizpůsobení obtížnosti. Obtížnost v daném kontextu znamená hlavně dobu, po jakou PoW data blokují alokovaná úložiště. Pokud obtížnost stoupá, tato doba se prodlužuje. To by mělo vést opět hlavně k dlouhodobé preferenci úložiště před výpočtem. 

Mají PoST systémy budoucnost?

Mezi výhody takového systému patří určitá demokratizace „těžby“, do níž se může zapojit kdokoli. Mezi jeho lákadla patří incentivizace nespojování se do poolů, absenci speciálního dedikovaného hardwaru (ASIC) a teoreticky menší energetickou stopu (disky tolik nespotřebují). 

Jenže má i nevýhody. Stejně tak jako ASIC rezistentní kryptoměny dosáhly hlavně toho, že je těží armády botnetů, což jim na bezpečnosti příliš nepřidalo, podobné to bude i u PoST systémů. Vzhledem k tomu, že účastníci stahují velké množství zahashovaných dat, otevírá se zde snazší příležitost pro malware. 

UI21_tip

A nižší energetické nároky? Energetická náročnost u PoW systémů není chyba, ale funkce znemožňující, nebo alespoň výrazně komplikující přepisování blockchainové historie. Když tuto funkci zeslabíme, kvalitnější a bezpečnější systém nezískáme. Generování důkazu v PoST struktuře je navíc docela složité, což je opět vlastnost, kterou v síti, jejíž alfa a omega je bezpečnost, zrovna nechcete.

To jsou věci, kterých bych se v daném případě obával spíše než dlouhodobého nedostatku pevných disků nebo flashových úložišť. Pokud by boom PoST systémů přeci jen nastal, může dojít dokonce k opačnému jevu – inflaci diskové kapacity – a z té bude koncový zákazník spíše profitovat.

Autor článku

Externí spolupracovník serveru Lupa.cz a expert na blockchain a kryptoměny. Jako šéfredaktor v minulosti vedl ADASTRA Business Intelligence Magazine a server ITbiz.cz.