Перша криптовалюта з’явилася в Інтернеті п’ять років тому, і з тих пір до Біткоіну приєдналися сотні інших електронних грошей, проте до цих пір мало хто знає, що це таке, як це працює і чому привертає до себе стільки уваги.
Особливості цифрового валюти
Напевно, основною причиною популярності цифрової валюти є її децентралізованість та особливості які з цього витікають. ЦВ (цифрова валюта) не обслуговується ні одним центральним банком, і як натякає приставка Bit прабатьків всіх цифрових грошей, працює за принципом децентралізації в мережі. Якщо у великому банку головним спостерігачем за достовірністю грошових переказів є сам банк, то в ЦВ такими наглядачами є учасники мережі — звичайні користувачі.
Для користувачів головною перевагою ЦВ можна вважати швидкість транзакцій (відправлення грошей від одного користувача до іншого). Якщо ви коли-небудь здійснювали банківський переклад в іншу країну, то знаєте що ця, сама по собі непроста процедура, може до того ж зайняти кілька днів. Повідомлення про переказ ЦВ відбувається фактично миттєво, а підтвердження переказу здійснюється протягом декількох хвилин (для деяких ЦВ менше хвилини).
Ще однією перевагою ЦВ є практично нульова вартість переказів. Якщо банки беруть за свої послуги певну плату, аж до декількох відсотків, то ЦВ перекладається з рахунку на рахунок фактично безкоштовно.
Незважаючи на свою нелюбов до ЦВ, великі банки і системи грошових переказів останнім часом все-таки починають рахуватися з її появою. Наприклад, eBay, власник Paypal, ставив палиці в колеса ЦВ, забороняючи їх продаж на аукціоні, буквально днями відмовився від такого обмеження і тепер для кріптовалюти на eBay з’явився спеціальний розділ.
Очевидною перевагою ЦВ є і анонімність. Якщо пластикова карта прив’язана до паспорта, то електронний гаманець — це просто набір символів, який сам по собі не виведе навіть на поштову адресу. А якщо встановити і використовувати такий базовий засіб захисту як Tor, то відстеження перекладів стає неможливим навіть у теорії.
Відсутність централізації і центрального авторитету привносить у ЦВ і деякі мінуси. Наприклад, всі транзакції є незворотними (якщо не використовується якийсь посередник). Тобто можливість звернутися в банк і скасувати переклад відсутній. Гроші йдуть в одному напрямку, і можливості повернути їх без згоди отримав не існує.
Що стосується інших найбільш часто згадуваних недоліків криптовалют, які в основному озвучують нові користувачі, то, як правило, згадується марна витрата величезних обчислювальних потужностей та енергії для підтримки функціональності Біткоіна та інших валют.
На це твердження можна подивитися по-іншому. Наприклад, цінність звичайних грошей, принаймні в теорії, повинна забезпечуватися чимось іншим, в нашому випадку золотом. У світі криптовалют вартість монет в якомусь сенсі забезпечується вартістю енергії, витраченої на майнінг, і коштами, витраченими на купівлю майнінг-обладнання.
Що стосується марності обчислень, то, по-перше, є коіни, що виробляють корисні розрахунки. Наприклад, під час майнінгу Primecoin виконується пошук нових простих чисел, а Gridcoin і зовсім підключається безпосередньо до проекту Boinc для участі в розподілених обчисленнях, спрямованих на вирішення фізичних, астрономічних, біологічних, медичних та інших проблем. Ну а по-друге, величезна обчислювальна потужність Біткоін витрачається не дарма, а забезпечує надійність всіх транзакцій, і гарантує захист мережі від можливих хакерських атак, які можливі лише при умові підключення до мережі ще більшої обчислювальної потужності (читайте нижче про атаку 51%), що практично нереально, враховуючи кошти, витрачені на спеціалізовані майнінг-ферми, які досягли колосальної продуктивності за останні кілька років. Без такої ж обчислювальної потужності більш молоді ЦВ вразливі до різних атак і деякі вже піддавалися їм в недалекому минулому.
Алгоритми
У лексиконі ЦВ є термін Block Chain. На простій мові це книга, що містить записи всіх грошових переказів за весь час. Припустимо, що ця книга є на 1 млн комп’ютерів. Якщо один з комп’ютерів відправить неправдиве повідомлення про переведення монет на іншу адресу (наприклад, для оплати товару в інтернет-магазині), то інші учасники мережі просто так не візьмуть це твердження. Грошові транзакції повинні підтверджуватися відповідними підписами, які неможливо підробити.
У світі криптовалют існує два основних алгоритму: SHA256 і Scrypt. SHA256 — це алгоритм Біткоіна і кількох його клонів. Спочатку майнінг Біткоіна відбувався на процесорах, але з часом з’явилися програми, які навчилися використовувати відеокарти, що значно підвищило ефективність майнінгу. Після цього були розроблені так звані ASIC (Application-specific integrated circuit) – плати, оптимізовані виключно для обчислення хеш-функцій за алгоритмом SHA256 і даремні у всіх інших сенсах.
ASIC-плати на порядок більш ефективні в порівнянні з відеокартами, і при цьому використовують на порядок менше електрики. В принципі, недолік ASIC-плат зводиться тільки до їх дорожнечі (за плату з достатньою продуктивністю доведеться викласти кілька тисяч доларів), а після того як їх продуктивність виявиться неконкурентоспроможною, у зв’язку з виходом нового покоління ASIC, їм важко (практично неможливо) знайти застосування у зв’язку з їх вузькою спеціалізацією. Іншими словами, їх доведеться перепродувати за безцінь або відправляти в утиль.
Після того як висока вартість ASIC-плат призвела до того, що майнингом Біткоінов змогли займатися лише забезпечені ентузіасти, з’явилася ідея створити новий алгоритм під назвою Scrypt, головною особливістю якого стала б стійкість до GPU і ASIC майнингу.
Спочатку Scrypt, як і було заплановано, працював тільки на процесорах, однак досить швидко з’явилися і перші програми для відеокарт. Спочатку здавалося, що вихід спеціалізованих ASIC для Scrypt дійсно неможливий. Справа в тому, що для обчислень з використанням SHA256 потрібно досить невелика кількість пам’яті, в той час як Scrypt вимагає набагато великі обсяги пам’яті, наявні як у комп’ютері, так і в сучасних відеокартах. Вимога великої кількості пам’яті робить розробку і випуск Scrypt ASIC не стільки неможливим, скільки невигідним, оскільки додавання необхідної кількості RAM на плати робить їх дорожче в порівнянні з відеокартами (принаймні, так вважалося деякий час тому назад). Плюсом відеокарт є і їх більш широке застосування (відеоігри), і можливість продажу після використання.
Першою ЦВ на алгоритмі Scrypt став Лайткоин (Litecoin), а оскільки вихідний код цієї валюти залишили відкритим, то через деякий час стався справжній бум альткоинов (альтернативний коін — загальна назва для всіх ЦВ, що з’явилися після Біткоіна). На сьогоднішній момент існує кілька сотень альткоинов, якщо вважати більш-менш відомі.
Незважаючи на спробу захиститися від Scrypt ASIC-ів, всі зусилля врешті-решт виявилися марними, хоча багато аж до самого кінця не вірили в можливість їх появи. Тим не менш, вони доступні у продажу з початку цього року, хоча перші моделі традиційно програють у співвідношенні ціна/продуктивність звичайним відеокартам.
Перший Scrypt ASIC по продуктивності був порівняний з топовими процесорами (до 100 Kh/s), але випущені вже через один-два місяці ASIC-плати наступного покоління наздогнали по швидкості середні відеокарти вартістю $200 (400 Kh/s). Тим часом, буквально через пару місяців у продажі очікуються перші «титани» з продуктивністю, що перевищує сумарну потужність декількох сотень Radeon 290x (100-200 Mh/s). При цьому наявні на поточний момент ASIC (400 Kh/s) вимагають для роботи не більше 5 Вт і підключаються безпосередньо до USB-портів, в той час як відеокарти з аналогічною продуктивністю тягнуть з БЖ близько 200 Вт.
Алгоритми SHA256 і Scrypt найбільш популярні серед ЦВ, проте крім них існують і інші, наприклад Scrypt-N — чергова спроба створити міцний горішок для ASIC-плат. Приставка N в назві означає, що через певні проміжки часу (місяці або роки) кількість пам’яті, необхідний для пошуку хеш-функцій, збільшується в N раз (як правило, два), що не виключає можливість створення ASIC плат для майнінг, але робить їх розробку ще більш невигідним.
Також існують CPU-only коін, які на поточний момент, а можливо, і в принципі, неможливо майнить ні на що інше крім процесорів, що робить їх більш «народними», оскільки для майнінг не потрібно покупка дорогих відеокарт або ASIC-плат. Втім, і у таких коін є свої слабкі місця — ботнети, створювані спеціальними вірусами. Ботнети нічим не краще ASIC-ферм, особливо якщо до їх складу входять тисячі комп’ютерів. А для отримання доступу до таких потужностей хакерам не потрібні сотні тисяч доларів, досить невеликий вірусної епідемії.
Як можна отримати цифрову валюту?
Будь ЦВ, як і звичайну валюту можна купити. Для цього в Інтернеті існують спеціальні біржі, де «звичайні» гроші обмінюються на цифрові. Як правило, процедура покупки виглядає наступним чином: переклад з грошової карти на біржу -> купівля Біткоіна за поточною ціною -> висновок Біткоіна на свій електронний гаманець. Існують і інші способи поповнення свого акаунту на біржах, крім пластикових карт.
Однак така схема, як правило, працює лише з Біткоінами. Інші кріптовалюти не настільки популярні і можливість їх прямої покупки за долари або іншу валюту на біржах зустрічається набагато рідше, хоча останнім часом у цій сфері і намітився помітний зсув.
Тому для покупки інших ЦВ знадобиться використовувати Біткоіни. Обміняти Біткоіни на ЦВ можна також на спеціалізованих біржах, наприклад, Для цього потрібно перевести потрібну кількість Біткоінов на біржу, купити за їх допомогою необхідні альткоини і вивести їх на свій гаманець.
Щоб ближче познайомитися з ЦВ і розібратися з деякими термінами, розглянемо все це на прикладі дуже молодої, але яка швидко набрала популярність криптовалюта Dogecoin.
Для початку роботи з Dogecoin необхідно завантажити програму-гаманець. Це можна зробити на офіційному сайті, де є версії для більшості операційних систем, але власникам Windows рекомендую використовувати lite wallet (полегшений гаманець) MultiDoge. На відміну від офіційного гаманця, MultiDoge не качає на комп’ютер весь block chain (історію транзакцій, що займає на даний момент близько 2 ГБ), що вимагає декількох годин, а працює практично відразу після запуску.
В програмі користувач отримує власний гаманець з адресою. На цю адресу буде переводитися валюта з бірж або майнінг-пулів (про це нижче).
Для підтвердження права доступу до адресу після запуску програми автоматично генерується пароль з декількох десятків символів. На щастя, користувачам не доводиться його запам’ятовувати, оскільки він зберігається у файлі (wallet.dat для офіційного клієнта і multidoge.wallet для MultiDoge). Цей файл необхідно захистити паролем (відповідна функція є в кожному гаманці) і скопіювати в надійне місце (в офіційному клієнта є функція Копіювання, а в MultiDoge файл потрібно зберегти вручну). Краще зберігати файл відразу в декількох місцях: на іншому комп’ютері, в Dropbox, як вкладення в електронному листі, відправленому на свою адресу, на флешці. Пароль до файлу слід вибирати з розрахунку на те, що функції відновлення пароля не існує, і у разі його втрати буде втрачено доступ до гаманця.
Майнінг
Для майнінг Dogecoin використовується найбільш поширений алгоритм Scrypt. Майнінг (від англ. Mining) перекладається як видобуток руди гірської. Із спрощеної точки зору майнінг являє собою пошук якогось числа, в якому має бути певна кількість йдуть підряд нулів. Оскільки ймовірність того, що результатом першої ж хеш-функції стане саме таке число, досить низька, то для пошуку цих чисел і потрібні великі обчислювальні потужності. Природно, при підключенні нових комп’ютерів до розрахунків числа стануть знаходити швидше, тому для балансування ускладнюється і завдання, тобто збільшується необхідну кількість йдуть підряд нулів.
Після знаходження цього числа в blockchain, тобто у бухгалтерську книгу ЦВ, додається новий блок (як додатковий вагон до складу). У цьому блоці містяться всі транзакції за останні хвилини, які таким чином назавжди залишаються «висіченими в камені». Змінити значення блоку в майбутньому неможливо, оскільки воно пов’язане зі значенням сусідніх блоків, зміна яких потягне за собою по ланцюжку зміна всього blockchain. Такий підхід є гарантією того, що історію транзакцій неможливо відредагувати. Чому це важливо? Тому що кількість валюти в кожному гаманці вираховується з історії транзакцій. При запуску програма дивиться всі вхідні і вихідні транзакції для даного конкретного адреси і підраховує його баланс, виходячи з записи в бухгалтерській книзі. Нові користувачі, як правило, думають, що монети зберігаються у файлі wallet.dat, але це не так, у цьому файлі зберігається лише пароль для доступу до гаманця, а монети — це лише числа в blockchain.
Отже, майнінг — це процес розв’язування рівнянь на комп’ютері, який дозволяє знайти необхідне число і, використовуючи термінологію ЦВ, «вирішити блок», щоб додати його до блокчейну. Рішення кожного блоку вивільняє певну кількість монет, яке ділиться між користувачами, які брали участь у вирішенні блоку. Кількість монет у кожному блоці встановлюється у вихідному коді ЦВ і в переважній більшості випадків зменшується з часом. Наприклад, перші 10 тисяч блоків дають по 1000 монет за вирішення кожного блоку, з 10001 по 20000 блок нагорода знижується вдвічі і так далі. Процес зниження нагороди називається халвингом (від англ. Halving — поділ навпіл). Халвинг використовується для того, щоб штучно знижувати кількість перемикачів коін, в результаті чого їх ціна на біржах повільно рухається вгору, якщо попит на них зростає, залишається незмінним або принаймні не зменшується в два рази після кожного халвинга. Як приклад зростання цін можна згадати, як 22 травня 2010 року була зроблена перша в світі купівля за Біткоіни. Піца вартістю $25 була куплена за 10 тис. Біткоінов (1 Біткоін отже дорівнював тоді 0.25 цента). З тих пір ціна Біткоінов зросла в 180 тис. разів, якщо брати його поточну вартість. Якщо взяти максимальний курс ($1150 наприкінці минулого року), то в 460 тис разів, а якщо порівняти максимальний курс з першої вартістю Біткоіна на біржі (2009 р), то в 1.5 млн разів (c 0.07 центів до 1150 доларів).
Існує два основних типи майнінгу, соло і пул майнінг. При соло майнинге (майнінг поодинці) користувач використовує лише свій комп’ютер для вирішення блоків, і такий підхід зараз практично не використовується. Щоб пояснити чому, уявіть ситуацію, у якій майнинге бере участь 1 млн. однакових комп’ютерів і пошук одного блоку займає одну хвилину. З цього випливає, що за один день буде вирішено 1440 блоків (кількість хвилин в добі), а на рішення 1 млн. блоків піде практично 700 днів, або 2 роки. Чисто статистично це означає, що у кожного користувача в середньому піде 1 рік на вирішення одного блоку. Тобто абстрактний середній користувач отримає перші монети лише через рік після початку майнінгу. У соло майнінгу, правда, є і свій плюс — при знаходженні блоку користувач отримує всі монети, передбачені за це. Однак з практичної точки зору соло майнінг значно програє пул майнингу.
Пул майнінг винайшли після того як на вирішення одного блоку в соло майнинге стало йти занадто багато часу. Тоді користувачі стали об’єднувати свої зусилля в пулах (pool — об’єднання). Для простоти порівняємо пули з веб-сайтами, збирають разом обчислювальну потужність своїх учасників, що дозволяє швидше знаходити блоки. Нагороду в цьому випадку доводиться ділити між собою пропорційно потужності кожного комп’ютера, але такий тип майнінгу все одно набагато вигідніше, ніж соло, і використовується в переважній більшості випадків.
Обчислювальна потужність комп’ютера при майнинге вимірюється в хешах/c, тобто в кількості базових обчислювальних операцій за одну секунду. Для різних алгоритмів цей показник має різну величину. Наприклад, продуктивність відеокарт при майнинге Біткоінов (SHA256) вимірюється в Мхешах/с, тобто мільйонах операцій за секунду, а при майнинге Альткоинов (Scrypt) відеокарта видає вже кілька сотень Кхешей/c. Це не означає, що Біткоіны вигідніше майнить, і говорить лише про те, що у різних алгоритмів найпростіші операції виконуються з різною швидкістю. І раз вже ми торкнулися цієї теми, то майнінг Біткоінов з допомогою відеокарт на даний момент абсолютно не вигідний і не покриває навіть витрат на електроенергію, оскільки продуктивність самої сучасної відеокарти — крапля в морі порівняно з продуктивністю будь-якого базового ASIC чіпа.
Слабкі місця
Трохи вище згадувалася так звана «атака 51%». Це найбільш відома вразливість криптовалют, яка полягає в тому, що людина, що має доступ до 51% обчислювальної потужності, зможе проводити певні махінації з block chain. Маніпулювати більш ранніми транзакціями він як і раніше не зможе, однак йому під силу буде провести так звану операцію Double Spending (подвійна витрата).
Подвійна витрата полягає в тому, що з однієї адреси на інший перекладається деяка сума, після чого з допомогою контролю здебільшого мережі інші комп’ютери переконуються в тому, що цієї транзакції не існувало. Після цього ту ж суму можна витратити ще раз. Оскільки можливість створення грошей з нічого швидко підірве репутацію будь ЦВ, її користувачі пильно стежать за ситуацією. Для цього централізовано (через форуми і reddit) майнер просять переходити з великих пулів на більш дрібні.
В принципі, сам факт контролю 51% потужності мережі ще не означає, що власник пулу буде проводити Double Spending. Короткострокова прибуток, швидше за все, буде нижче довгострокового шкоди, що полягає в підриві рейтингу даної валюти. Ситуації, коли один пул контролював понад 51%, вже траплялися в історії Біткоін, однак сама атака при цьому не була реалізована.
Крім розподілу потужності по мережі захиститися від появи «центрального» майнера можна, підвищуючи загальну продуктивність мережі за допомогою ASIC. Це значно підвищить складність концентрації 51% обчислювальної потужності в одних руках, оскільки для створення незалежної ферми зазначеної потужності доведеться витратити мільйони, якщо не десятки мільйонів доларів, і налаштування настільки великої ферми, швидше за все, буде не найпростішим завданням.
Певну небезпеку для ЦВ представляють і події, відомі як форк (fork — англ. вилка, однак краще використовувати термін «розгалуження»). У таких випадках єдина бухгалтерська книга ЦВ розділяється на дві гілки (іноді і більше) і в світі кріптовалюти починає існувати як дві реальності, які не перетинаються між собою. Користувачі, існуючі в одній реальності, не зможуть перекладати або отримувати ЦВ від користувачів в іншій реальності. Для виправлення такої ситуації одне з розгалужень вибирається розробниками ЦВ як правильне і оновлюється вихідний код клієнта, що працює тільки з правильним block chain і ігнорує неправильний. Для повернення в реальність всі активні учасники повинні використовувати оновлений клієнт. В принципі, такий вид форк не представляє особливої небезпеки, хоча і неприємний для всіх. Найкраще в такій ситуації не виробляти ніяких транзакцій у мережі, щоб не втратити монети, якщо вони будуть відправлені в неправильний форк.
Випадкові форки відбуваються, коли щось порушує правила роботи мережі, що найчастіше трапляється при використанні змішаних версій клієнтів. Наприклад, в Dogecoin до версії 1.2 не можна було переводити більше 100 млн. коін однією транзакцією, проте із-за того що людина, вперше здійснив таку велику транзакцію, був на старій версії клієнта, частина мережі порахувала транзакцію правомірною, а частина — помилковою. Внаслідок цього утворився форк, який, щоправда, практично миттєво виправили.
Крім випадкових форков існують і заплановані. Їх анонсують заздалегідь і вони набирають чинності з певного блоку, тому у користувачів і пулів є кілька днів або тижнів, щоб оновити клієнт до останньої версії. Заплановані форки, як правило, пов’язані зі змінами в алгоритмі майнінгу.
Підсумки
Незважаючи на те, що цифрова валюта існує вже більше 5 років і досить часто потрапляє в заголовки новин, більшість користувачів все ще не має загального уявлення про принципи її роботи. Деякі порівнюють ЦВ з МММ або схемами Понці, інші бачать в ній черговий виток розвитку грошової системи і більш швидку і надійну систему переказів. Комусь подобається можливість долучитися до чогось технологічно нового і потенційно перспективного ще на самому початку розвитку. Хтось просто намагається заробити на коливаннях курсів, як і з звичайними акціями. Існує думка, що криптовалюта допоможе розвитку країн третього світу, замінивши ненадійні місцеві грошові одиниці (на прикладі M-Pesa в Кенії, очевидно, що це не просто чиїсь фантазії). А деякі вже зараз називають Bitcoin новим електронним золотом. Хто виявиться правий, покаже не настільки віддалене майбутнє, і можливо, як в серіалі «Майже людина», криптовалюта з часом замінить звичайні паперові та електронні гроші.
