Ezért nem energiapazarlás a bitcoin-bányászat 2/2

Szerző: Vitalik Buterin

Jelen írás előző részében azt tárgyaltam, hogy miért is nem tekinthető – egyesek vélekedésével ellentétben – felesleges pazarlásnak a Bitcoin hálózatának üzemeltetésére felhasznált elektromos áram. Most pedig azt vesszük szemügyre, hogy pontosan mennyi áramot is használunk fel ehhez. A bányászhardver-táblázat szerint a legjobb bányászgépek egy Joule-ból 2,5 megahash-t tudnak kihozni. Mivel az egész hálózat 3,5 terahash-sel dolgozik másodpercenként (a cikk mindenhol 2011. május 29-ei adatokkal számol – a ford.); okkal feltételezhetjük, hogy a valóságban a bányászat átlagos hatékonysága mindössze ötöde az optimálisnak (0,5 Mhash/J), köszönhetően az alkalmi CPU-s bányászgatóknak és a rosszabb hatásfokú videókártyákat használóknak – így másodpercenként 7 millió Joule, avagy 7.000 kW fogyasztással számolhatunk. 11 cent/kWh-val számolva azt láthatjuk, hogy a hálózat fenntartása összesen 18.480$-ba kerül naponta. Ami bizony drága; a jelenlegi 8,3 USD/BTC árfolyammal számolva, az elmúlt 24 órában lebonyolított tranzakciók mintegy 250.000 BTC-s – 2,08 millió USD-s – összegéből kiindulva 1%-os átlagos tranzakcióköltséget kapunk eredményül.

Azonban még ez az eredmény is félrevezető; ahogy arra korábban is rámutattam, a bitcoin-tranzakciók többsége nem tényleges A-tól B-nek utalásokat takar. Ennek oka az, hogy mivel minden tranzakciónak egy előző tranzakcióhoz kell kötődnie, ezért ha kapsz mondjuk 200.000 BTC-t egy összegben, majd abból elköltesz 1.000-et (szintén egy összegben), úgy a rendszer ezt egy egy bemenetes (ez lesz a 200.000 BTC, amit kaptál) és két kimenetes (1.000 annak, akiknek szántad és 199.000 vissza neked, egy másik címedre) tranzakció formájában könyveli el. Így tehát ha azt a 200.000 BTC-t apránként – ezresenként – költögeted el, az 201 millió BTC-s pénzmozgásként fog megjelenni a rendszerben. Ez persze egy meglehetősen szélsőséges példa, de itt nehéz átlagot számolni, mivel mindez nagyban függ a tranzakciók összegének pontos eloszlásától és az emberek költekezési szokásaitól, de legalább az alapelvvel azért már tisztában lehetünk. Így a tényleges tranzakcióköltség akár a 10%-ot is elérheti.

A jelenlegi helyzet tehát ilyen szempontból meglehetősen végletes, ám meglátásom szerint már rövid távon is jelentős mértékben javulhat az összkép, hosszú távon pedig még inkább, ahogy a Bitcoin egyre specializáltabb vállalkozássá válik. A 0.3.22-es verziószámmal például el is távolítják a Bitcoin kliens grafikai felületéről a “Generate Coins” opciót (bár parancssorból továbbra is elérhető marad), kiiktatva így az egyenletből az alkalmi CPU-s bányászgatókat. A CPU-s bányászat már amúgyis értelmetlen és ráfizetéses, csak erre az alkalmi próbálkozók még nem jöttek rá; a kiiktatásuk így máris egy lépés a piac energiahatékonysági szabványának kialakítása felé, biztosítandó, hogy csak a valóban profi és szakavatott bányászok maradjanak versenyben – akik pedig már nem restek kiszámolni, hogy megéri-e még nekik a bányászat, vagy sem. A GPU-s bányászat profitorientálódásával maga a piac is egyre optimalizáltabbá válik; egyre nagyobb szükség lesz az egyre fejlettebb bányászgépekre, így pedig egyre több bányászvállalat is jegyzi majd be magát a GLBSE-re, a kisebbek pedig egymás után hullanak ki a rostán, ahogy a bevételeik egyre jobban konvergálnak majd a költségeikhez. És bár az FPGA-s bányászat 20 megahash/Joule értékkel kecsegtet, jelen elemzésemben ezt egyelőre figyelmen kívül hagyom; ennek az elterjedése tovább növeli majd a nehézséget, mérsékelve az energiahatékonyságukból fakadó előnyeiket, és bele fog telni egy időbe, mire kikristályosodnak és értékelhetővé válnak a következmények. Ha a bányászat átlagos hatékonysága 2 megahash/Joule-ra javul, úgy a tranzakcióköltség 0,25%-ra – vagy, óvatos becsléssel 2,5%-ra – mérséklődhet.

Innentől aztán további két fejlesztési lehetőség kínálkozik még. Először is, mivel a bányászathoz felhasznált elektromosság végső soron hő formájában szabadul fel, így idővel elterjedhetnek az olyan, direkt erre a célra előkonfigurált, letölthető csomagok, melyek alkalmazásával a GPU-s bányászattal fejlesztett hőt a hidegebb éghajlaton elhelyezkedő otthonokban közvetlenül hasznosíthatja az ember a lakás fűtéséhez (ez esetben természetesen a bányászat csak alacsony prioritáson menne, hogy ne zavarja a böngészést és a gép egyéb célú felhasználását); így gyakorlatilag ingyenessé válhat ugyanaz az áram, amit egyéb esetben a fűtés vinne el. Másodszor, bár vannak ugyan 500 megaflop/Watt fölött teljesítő szuperszámítógépek, az FPGA-khoz hasonlóan ezek is csak ideiglenesen tehetnék energiahatékonyabbá a bányászatot, mivel ha a bányászat olcsóbbá és nyereségesebbé válik, akkor a bányászok létszáma is addig fog gyarapodni, amíg újra helyre nem áll az eredeti nyereségességi arány (erre lentebb kitérek még részletesebben is). Ebben az esetben is érdemes azonban észben tartanunk, hogy az alkalmi CPU-s bányászgatók ezúttal is kivételt jelentenek éppen azért, mert alkalmi, kísérletezgető természetüknél fogva nem mérlegelik a próbálkozásaik gazdaságosságát vagy nyereségességét.

Ha viszont a piac már stabilizálódott, akkor mi növelheti vagy csökkentheti az összesített költségeket? Nos, ennek megítéléséhez vegyük talán szemügyre a bányászok közkedvelt gazdaságossági számításait az elejétől a végéig:

1) Árbevétel > Költségek
2) Blokkgenerálásért járó jutalom * blokkgenerálás esélye > Wattban mért fogyasztás * 600 (1 blokk/10 perc) * USD/Joule
3) BTC-ár * (jutalom + tranzakciós díjak) * bányász Mhash/s értéke / hálózat Mhash/s értéke > Watt*6*cent/Joule
4) BTC-ár * (jutalom + tranzakciós díjak) * bányász Mhash/J értéke > átlagos Mhash/s érték * bányászok száma * cent/kWh / 600.000

Engedjük meg magunknak azt az egyszerűsítő feltevést, hogy minden bányász azonos Mhash/s és Mhash/J értékkel dolgozik. Az utóbbi valamelyest természetes is, mivel a bányászok igyekeznek mindig a lehető legjobb felszerelést használni, az előbbi pedig indokolható azzal, hogy egy izmos bányász száz közönségessel is felér.

5) BTC-ár * (jutalom + tranzakciós díjak) * bányász Mhash/s értéke / Watt > bányász Mhash/s értéke * bányászok száma * cent/kWh / 600.000
6) BTC-ár * (jutalom + tranzakciós díjak) > watt * bányászok száma * cent/kWh / 600.000
7) hálózati áramfogyasztás < BTC-ár * (jutalom + tranzakciós díjak) / cent/k”h * 600.000

Ahogy a piac egyre jobban konvergál az optimális hatásfokhoz, a hálózati áramfogyasztás határértéke a jobboldali összeghez fog közelíteni. Mit állapíthatunk meg ebből? Azt, hogy a hálózati áramfogyasztás mértékét alapvetően nem a technikai fejlettség, hanem csak és kizárólag az új blokk legenerálásából nyerhető árbevétel mértéke határozza meg.

A jelenlegi 50 BTC-s blokkgenerálási jutalom mesterségesen tartja magasan a bányászat iránti keresletet, ám ez az érték 2013-ban 25 BTC-re fog csökkenni, majd még tovább, exponenciálisan. Mi lesz akkor, ha a jutalom összege (gyakorlatilag) nullára csökken? Hosszú távon, e jutalom megszűnésével milyen szintre állítaná be a piac a tranzakciós díjakat? A fenti egyenletünkből nem vezethető le a tranzakciós díjak természetes szintje, így egy új képletre lesz szükségünk: egy adott tranzakciónak egy blokkba való beemelésének áramköltsége a be nem emeléséhez képest osztva annak az esélyével, hogy éppen mi oldjuk meg azt a blokkot – vagy, egyszerűsítve, egy adott tranzakció lehashelésének áramköltsége szorozva a bányászok számával. Ezt az értéket persze soha nem fogjuk elérni, mivel ez már minden bányásznak veszteséges lenne, de nagyságrendileg legalábbis közelíteni fognak hozzá a tranzakciós díjak. Szerencsére nem kell minden egyes blokkmegoldási kísérlet alkalmával újrahashelni a tranzakciókat; ha így állna a helyzet, az már leginkább csak arra ösztökélné a bányászokat, hogy egyetlen tranzakcióval se foglalkozzanak. Ha találomra veszünk innen egy mintát, megállapíthatjuk, hogy az átlagos tranzakció 7.500 bájt hosszú, ami 60 hashnek felel meg (80 bájtnak, 128-ra kerekítve az SHA256 algoritmussal) – vagy 30 blokkmegoldási kísérletnek. Jelenleg a hálózat mintegy 3,2 ezermilliárd blokkmegoldási hashelést végez másodpercenként, míg a tranzakciókat tartalmazó hashek száma:

0,06 tranzakció másodpercenként * 60 ekvivalens hash tranzakciónként * bányászok száma

Az alkalmi CPU-s bányászgatókat leszámítva ezt az utóbbi összeget nagyjából a következőre becsülhetjük:

3.000.000 Mhash/s * 0,4 (ez nem a bányásztársulásora vonatkozik) / 100 Mhash/s számítógépenként (becslés) = 12.0000

Így másodpercenként 43.200 tranzakcióhasht kapunk eredményül, ami kifejezetten jelentéktelen mennyiségnek mondható a blokk tényleges megoldásához elvégzett 3,2 ezermilliárdhoz képest. A bányászat jelenlegi árbevételéhez képest tehát az elméleti átlagos tranzakciós díj szélsőségesen alacsony. Ebből következően hosszú távon a következő három eshetőségre számíthatunk:

1. A tranzakciós díjak valahol ennek a minimálszintnek a közelében maradnak, a hálózat áramfogyasztása pedig még a mainál is alacsonyabb szintre esik vissza.
2. A Bitcoin-kliens mindenkitől kikényszerít egy mesterségesen magasan tartott – bár még így is minimális – tranzakciós díjat (jelenleg ez 0,0005 BTC; később feltehetőleg még alacsonyabb lesz), bízva benne, hogy a versengés következtében sokan felajánlják majd ennek a többszörösét is a gyorsabb feldolgozás érdekében.
3.) Az emberek önként ajánlanak fel tranzakciós díjakat saját jól felfogott érdekükben, mivel tisztában vannak vele, hogy a hálózat biztonsága érdekében fontos, hogy minél több bányász dolgozzon (erre még vissza fogok térni), így a tranzakciókból fakadó bevételek is jelentősek lehetnek, és összesen akár 50 BTC-t is kitehetnek.

Jelenleg, egy véletlenszerűen kiválasztott Block Explorer-mintából kiindulva blokkonként átlagosan 0,038 BTC-t adnak ki a tranzakciós díjak összesen. Így most az 50 BTC-s jutalom nélkül a hálózat ereje 1315-ödére, 2,73 Ghash/s-ra, vagyis napi 14$-ra csökkenne. Pillanatnyilag tehát a második eshetőség az aktuális, amiből következően az első bekövetkezte meglehetősen valószínűtlennek is tűnik.

Fontos észben tartani azonban azt is, hogy mennyire is van szükségünk a blokklánc biztonságának megőrzése érdekében: többre, mint amennyit bárki támadó valaha is képes lehetne összeszedni. Ez a tényező azonban egyetlen bányászat-gazdaságossági képletben sem szerepel, ezért jobb híján kénytelenek vagyunk a versenyre és a résztvevők jóindulatára bízni a biztonságot. Ami azonban nem csak a bányászok számától, hanem a bányászat módjától is függ; minél specializáltabbak a bányászok, minél több az optimális GPU és szuperszámítógép, azok annál többet érnek biztonság szempontjából is. Ezeknek a szerepe valójában nagyon hasonló egy papírpénz nyomdájához, ami holográfiás és más hasonló, a közkézen forgó nyomtatók számára hozzáférhetetlen eljárásokkal biztosítja az egyes bankókat; ugyanígy biztosítják a specializált bányászok is a hálózat biztonságát a saját speciális eszközeikkel.

Igazi veszélyt a Bitcoin blokklánca számára tehát leginkább csak a botnetek és a kormányok jelenthetnek. Mivel a botnetek hagyományos számítógépeken élősködnek, ezért azok teljes CPU-kapacitásának csak egy igen csekély hányadát vehetik igénybe ahhoz, hogy valóban észrevétlenek maradhassanak, így ezek annál kevésbé jelentenek valódi fenyegetést, minél specializáltabbá válik a hálózat. Ezzel szemben a kormányok már valóban gondot okozhatnak; ha a bányászat nagyvállalatok vagy más nagyobb szervezetek köré összpontosul, úgy a kormányok kötelezhetik ezeket a szervezeteket a hálózat titkos, a szóban forgó kormányok érdekeinek megfelelő manipulálására. Elképzelhető azonban az is, hogy – ha a Bitcoin valóban ilyen fontossá válik – jószándékúlag, plusz számítókapacitást biztosítva beszállnak a bányászatba maguk a kormányok is annak érdekében, hogy megvédjék a rendszert más kormányok támadásaitól. Jelenleg azonban mindez nem több puszta spekulációnál, így erre a kérdésre kénytelenek leszünk majd néhány év múlva visszatérni.

Induláskor persze szükség van egy erőteljes bányászközösségre a még viszonylag rövid blokklánc védelme érdekében, de a hosszú távú trend az lesz, hogy a Bitcoin rendszerének teljes egészéhez képest nagymértékben csökkenni fog a Bitcoin-bányászhálózat mérete és jelentősége is. Tény ugyan, hogy jelenleg igen gyorsan nő az érdeklődés a bányászat iránt, de ez csak egy rövid távú, a hirtelen árfolyam-emelkedésnek betudható trend, amit – amint azt már levezettük fentebb – mindig arányosan követ a bányászok aktivitása is. Hosszú távon azonban az árfolyam stabilizálódni fog, a Bitcoin gazdasága továbbfejlődik, és így a jelen írás elején emlegetett 1-10%-os tranzakcióköltség sem marad meg majd sokáig ezen a szinten.

Forrás: Bitcoin Weekly

A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Ne add el! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt áll, felhasználni csak forrásmegjelöléssel, és ide mutató linkkel szabad.