A teljesen decentralizált pénz valószínűleg lehetetlen – de hatékony még lehet

2011-11-12

Szerző: Ben Laurie

2011. július 05. 09:22:21 +0100 (19:483a5782de61)

1.) Kivonat

Elég nagy vihart kavart nemrégiben egy (állítólag) decentralizált, munkabizonyíték alapú pénzrendszer, név szerint a Bitcoin[1].

Jelen írásomban a Bitcoin korlátait és költségeit tárom fel, valamint bemutatok egy hatékonyabb alternatívát.

Tény ugyan, hogy a Bitcoinnak és az alternatív javaslatomnak is van egy olyan problémája, amelynek mindeddig nem ismeretes a megoldása (jelesül hogy hogyan lehet konszenzust kialakítani egy nyílt, folyamatosan változó tagságú csoportban), viszont a Bitcoinnal ellentétben az én alternatívám legalább energiahatékonyan vall kudarcot.

2.) Mi is a pénz?

A pénz zsetonok véges halmaza, amely zsetonok mindegyike egy bizonyos “értéket”(1) képvisel. Nevezzük ezeket a zsetonokat érméknek.

Bármely adott pillanatban mindegyik érme pontosan egy személy birtokában van, azonban bárki bármikor átadhatja bármelyik érméjét bárki másnak. Nevezzük az érmebirtokosokat erszényeknek(2).

Az érmék és az erszények száma és azonossága változhat ugyan az idő múlásával, de bármely adott pillanatban teljes kell legyen az egyetértés az éppen létező érméket és az őket tartalmazó erszényeket illetően(3).

3.) Egyetértés

A hagyományos pénzrendszerek esetében természetesen a központi kibocsátó hatóságé az utolsó szó az egyes érmék érvényességét illetően(4), így ebben az esetben ez a hatóság garantálja az egyetértést. Azt a kérdést pedig, hogy az egyes érmék éppen hol tartózkodnak, egyszerűen az érmék anyagi természete dönti el: elvégre egyszerre csak egy helyen lehetnek.

Jó ideje adott azonban a lehetőség az érmék pusztán fogalmi síkon való jelképezésére; ilyen megoldás például a bankszámla. Az ott jelképezett összegek egy tekintélyes hányada soha nem létezett tényleges, fizikai pénzként. Ettől függetlenül azonban a központi hatóság ugyanúgy felügyeli a megfelelő erszénybe való kiosztását a hatalmi struktúráján keresztül. A Bank of England például engedélyezi az elismert bankoknak a pénz puszta számokként való megjelenítését a könyvelőrendszerükben, a bankok pedig engedélyezik nekem, hogy csekkeket állítsak ki, és ezzel megváltoztassam a számaikat.

Mivel azonban most decentralizált rendszerekben gondolkodunk, ezért nem is hagyatkozhatunk semmiféle központi hatóságra; ehelyett egyetértést (avagy konszenzust, megállapodást) kell kialakítanunk egy bizonyos csoport tagságában. A csoportokon belüli konszenzus problémáját régóta és alaposan tanulmányozzák, és többféleképpen is kialakíthatónak találták ugyan, de a lényeg minden esetben ugyanaz: konszenzusról akkor beszélhetünk, ha a csoport tagjainak egy megfelelő hányada egyetértésre jut. “Megfelelőnek” pedig az a hányad számít, amely elég fajsúlyos ahhoz, hogy az esetleges ellenvélemények a koszenzus szabályai szerint (bármilyenek is legyenek azok) már ne változtathassák meg a megállapodást. Mondhatjuk például azt, hogy konszenzusról akkor beszélhetünk, ha a csoport tagjainak több, mint a fele egyetért a kérdésben, és ez működne is, mivel a többiek így már nem változtathatják meg a megállapodást(5).

Egy központi hatóságtól mentes, “decentralizált” konszenzuscsoport esetében a pénzrendszer valamennyi felhasználójának egyetértésben kell lennie – és ez nem is okoz gondot akkor, ha ismerjük a csoportot. Meghatározhatnánk például egy ilyen csoportként “a jelenleg az Egyesült Államokban tartózkodó személyeket”, a pénz pedig lehetne valami olyasmi, mint az amerikai dollár. Feltéve, hogy a többség tisztességesen viselkedik (ami valószínű, tekintve, hogy jelenleg is ez a helyzet), nem okozhat gondot egyetértésre jutni arról, hogy bármely adott pillanatban kinek mennyi pénze van épp(6).

A decentralizáltság általános fogalomköre azonban nem enged meg ilyen korlátozásokat. Elvégre bármilyen ilyen korlátozással csak annyit érnénk el, hogy egy réteggel hátrébb löknénk a központi hatóságot, ami így nem magát a pénzt felügyelné, hanem a konszenzust kialakító csoportot.

Egy ilyen rendszernek minden entitás előtt nyitottnak kell lennie, mindig és mindenkor szabadon biztosítva a csatlakozás és a távozás lehetőségét minden entitás számára. A probléma pedig pontosan ebben rejlik: ha soha nem tudhatjuk, hogy kik is alkotják jelenleg a csoportot (ne feledjük, hogy a csoporttagság ismerete is egy fontos tényező!), akkor soha nem is alakíthatunk ki közmegegyezést.

4.) Egyetértés a Bitcoinban

Most, hogy már értjük az alapproblémát – a konszenzus kialakításának kérdését -, könnyen megérthetjük a Bitcoin megoldását is erre a problémára.

A Bitcoin “a létező összes számítókapacitás teljes egészében” határozza meg a konszenzuscsoportját, és megköveteli a résztvevőktől, hogy munkabizonyíték-zsetonok előállításával tanúsítsák, hogy ennek a számítókapacitásnak pontosan mekkora hányadát is fordítják a Bitcoinra.

És ha így fogalmazzuk meg a problémát, úgy meglehetősen tisztán láthatjuk a hibát is: mindaddig nem lehetünk biztosak a konszenzusban, amíg a létező összes számítókapacitás teljes egészének legalább a felét nem fordítjuk bitcoin-előállításra!

Ha például jelenleg az összes rendelkezésre álló számítókapacitás 1%-át fordítjuk bitcoin-előállításra (bár a valós érték ennél lényegesen alacsonyabb), akkor bármikor előállhat bárki a rendelkezésre álló teljes számítókapacitás egy újabb 1,1%-ával, és ezzel máris kialakíthatja a saját konszenzusát(7), érvénytelenítve így a kiinduló csoport minden munkáját és pénzét, és teljesen a saját kezébe vehetné a pénzrendszer egészét.

Így tehát az eredeti Bitcoin-modellben, ahol “a leghosszabb lánc az érvényes” az egyetlen szabály, bármikor felbukkanhat egy nagyobb számítókapacitást birtokló ellenség egy, az addig leghosszabbnak tartottnál is hosszabb lánccal, és így lényegében visszasrófolhat minden bányászatot és tranzakciót egészen az ősblokkig.

Még rosszabb, hogy a Bitcoinban csak hihetetlenül költségesen alakítható ki egyensúly – ehhez ugyanis a létező összes számítókapacitás teljes egészének a felét folyamatosan a Bitcoinnak kellene szentelni.

Tovább súlyosbítja a helyzetet, hogy “a létező összes számítókapacitás” mérhetetlen; soha nem lehetünk biztosak benne, hogy valóban az összes rendelkezésre álló kapacitás felét használjuk-e, mert soha nem tudhatjuk, hogy pontosan mennyi is épp az összes.

5.) Ellenőrzőpontos Bitcoin

Természetesen ezt a problémát a Bitcoin fejlesztői is felismerték, ezért nem csak az eredeti Bitcoin-protokollt futtatják önmagában, hanem beiktattak időnkénti ellenőrzőpontokat is, amelyeknél mindig készül egy pillanatkép a Bitcoin éppen aktuális helyzetéről(8). Ha egy pillanatkép egyszer már rögzítésre került, akkor azt nem lehet eltörölni, és nem lehet azon túlra visszamenőleg megváltoztatni a tranzakciótörténetet.

Ezen a ponton érdemes megjegyezni, hogy ezek a pillanatképek is meglehetősen bizonytalanok: egy friss pillanatkép esetében még nem lehetünk biztosak benne, hogy az valóban a konszenzust mutatja-e, vagy pedig csak egy ágat, amit a “fő” lánc rövidesen lehagy és érvénytelenít majd. Minél tovább várunk, annál biztosabbak lehetünk ugyan abban, hogy a pillanatkép valóban a konszenzust mutatta, de soha nem lehetünk teljesen biztosak benne.

Hogy ezek a pillanatképek pontosan milyen módon készülnek, az mindaddig teljesen mellékes, amíg az az egy tényező változatlan marad, hogy a Bitcoin szabályai szerint ezek a pillanatképek sem tekinthetőek univezális konszenzusnak, mivel ez esetben ugyanaz lenne a gond velük, amit fentebb már vázoltunk: hogy később esetleg érvénytelenné válhatnak.

Ezért tehát ezeket az ellenőrzőpontokat valamilyen másféle, időtálló konszenzussal kell kialakítani. Ami pedig, az eddigiekből következően, annyit tesz, hogy az ellenőrzőpontok protokolljának egy ismert csoport(9) konszenzusa útján kell működnie, vagy pedig annyit, hogy a fentiekben körvonalazott csoportkonszenzus-problémákat valamilyen más, a Bitcoinétól eltérő (és annál lényegesen kevesebb számítókapacitással működő) rendszerben oldják meg.

6.) Egy hatékony megoldás alapja

Most tehát vagy azt bizonyítjuk, hogy létezik hatékony megoldás, vagy pedig azt, hogy a Bitcoin nem működik.

Ha a Bitcoin valóban egy ismert konszenzuscsoporttal dolgozik, akkor végső soron mégiscsak van központi hatósága (ez a konszenzuscsoport), és ezért nem decentralizált.

Ha azonban a Bitcoin valahogy mégis megoldja ezt a problémát egy központi hatóság nélkül, akkor ugyanezt az ellenőrzőpont-megállapító mechanizmust megtehetjük egy hatékony megoldás alapjának is. Nevezzük ezt a varázslatos protokollt hatékony, kötetlen megállapodásnak.

7.) Egy hatékony megoldás

Menjünk tovább tehát azzal az optimista feltevéssel, hogy a Bitcoin mégiscsak egy decentralizált pénz. A hatékony, kötetlen megállapodás segítségével most már létrehozhatunk egy valóban hatékony pénzt.

Először is, ki kell bocsátanunk az érméket. A Bitcoin modellje szerint átlagosan tízpercenként kerülhetnek forgalomba új érmék – maradjunk is meg ennél. Tízpercenként a hatékony, kötetlen megállapodás útján megállapodunk abban, hogy kibocsátunk egy újabb érmét; ezeket sorban meg is számozhatjuk.

Ezt követően meg kell állapodnunk arról is, hogy ki kapja az új érmét. Ez nem túl nehéz. Először is a hatékony, kötetlen megállapodás útján sorban megszámozzuk a jelenlegi résztvevőket(10), majd megállapodunk egy véletlen számban. Ezt megoldhatjuk például úgy, hogy minden résztvevő ad egy értéket, amely értékeket aztán mind összeadjuk, és vesszük az egésznek a modulóját, ami véletlenszerűen kijelöl egy bizonyos résztvevőt.

Ha az elosztás már megtörtént, úgy onnantól a tranzakciók kezelése merő trivialitás – egyszerűen megállapodunk azokról is a hatékony, kötetlen megállapodás útján.

8.) Konklúzió

Sokkal valószínűbb persze az, hogy a Bitcoin nem oldotta meg az alapproblémát, és ezért nem is tekinthető valóban decentralizált pénznek.

Ha azonban mégis megoldotta, akkor amint a fentiekben is vázoltam, rengeted energiát megtakaríthatnánk pusztán egy hatékony protokoll alkalmazásával.

Alternatív konklúzió lehet azonban az is, hogy bár a Bitcoin valóban nem decentralizált a szó szigorúan vett értelmében, de mégis olyan közel jutott ahhoz, amennyire csak lehet. Azonban nem feledkezhetünk meg arról sem, hogy ez a megközelítés a résztvevők egy részének a tisztességes viselkedésére és a beléjük vetett bizalomra épül. Viszont ha ez – a tisztességes viselkedés és a bizalom – adott, úgy megint csak felmerül a kérdés, hogy miért nem aknázzuk ki őket inkább egy hatékony protokollal ahelyett, hogy rengeteg energiát ölnénk a munkabizonyítékokba?

9.) Köszönetnyilvánítás

Ezúton fejezném ki hálám Brian Warnernek, Zooko-nak, Leigh Honeywellnek és Ray Daniels-nek a hasznos megjegyzésekért és pontosításokért.

Referenciák:

[1] Satoshi Nakamoto. Bitcoin: A P2P-alapú elektronikus pénz rendszere

Lábjegyzetek:

(1) Nem teszek kísérletet az “érték” definiálására; inkább az olvasó intuíciójára hagyatkozom, mivel jelen technikai eszemfuttatás szempontjából az “érték” jelentése teljességgel irreleváns. Vehetjük például úgy is, hogy mindegyik zseton kereken egy angol fontot ér.

(2) Persze az erszénynek nagy valószínűséggel van egy gazdája is; te, én, vagy mondjuk egy bank.

(3) A gyakorlatban persze adódhatnak ideiglenes bizonytalansági periódusok, de ez mindaddig megengedhető, amíg előbb vagy utóbb, így vagy úgy, de végül mégiscsak kialakul valamiféle közmegegyezés. Ha ezek a bizonytalansági időszakok túl hosszúak és túl gyakoriak, úgy a kérdéses pénzrendszer valószínűleg nem lesz ugyan túl hasznavehető, de technikailag attól még mindig belefér a definíciómba.

(4) A gyakorlatban a hatóság általában tolerál egy bizonyos mértékű hamisítást.

(5) Itt jegyezzük meg, hogy a központi hatóság is csak ugyanennek egy speciális esete, amelynél maga a központi hatóság a konszenzuscsoport.

(6) Előfeltételezve természetesen egy igen modern világot, ahol mindenki rendelkezik a netre csatlakozott készülékekkel, amelyek folyamatosan alakítják ezt a konszenzust a tulajdonosaik képviseletében.

(7) Oly módon, hogy rögtön az ősblokktól indít egy új láncot, és onnantól generál egy, az éppen aktuális konszenzusénál is hosszabb láncot.

(8) A Bitcoin természetéből fakadóan ez egy igen egyszerű művelet; lényegében csak egy nagyon alacsony számot kell megjegyezni.

(9) Úgy vélem, a gyakorlatban a Bitcoin fejlesztői alkotják ezt a csoportot.

(10) Jelenlegi alatt csak a jelenlegi konszenzus résztvevőit értem – vagyis a szoftvernek az adott pillanatban éppen futó és egymással kommunikáló példányainak összességét.

Forrás: Decentralised Currencies are Probably Impossible – But Let’s At Least Make Them Efficient

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.