Kung mawalan ng internet sa buong mundo ng isang araw, ano ang mangyayari sa bitcoin?

Kahit sumiklab ang Ikatlong Digmaang Pandaigdig, hindi mawawala ang Bitcoin.

May-akda: Liam 'Akiba' Wright

Pagsasalin: Chopper, Foresight News

Isipin mo na lang, bumagsak ang pandaigdigang backbone ng internet sa loob lamang ng isang araw.

Maging ito man ay dahil sa pagkakamali ng tao, malubhang bug sa software, malisyosong computer virus, o direktang kaguluhang militar — kung biglang magdilim ang mga pisikal na internet exchange hub na nag-uugnay sa mundo, ano ang mangyayari sa Bitcoin?

Kung sabay-sabay mawalan ng koneksyon ang Frankfurt, London, Virginia, Singapore, at Marseille, mahahati ang Bitcoin network sa tatlong magkakahiwalay na partition.

Hihinto ang komunikasyon sa Atlantic, Mediterranean, at mga pangunahing trans-Pacific na ruta; ang Americas, Euro-Africa, Middle East, at Asia-Pacific ay bubuo ng kani-kanilang hiwalay na kasaysayan ng transaksyon hanggang sa maibalik ang koneksyon.

Sa loob ng bawat partition, magpapatuloy ang mga minero sa paggawa ng mga block batay sa natitirang hash power

Ayon sa target na 10 minutong block time, ang rehiyong may 45% hash rate ay makakagawa ng humigit-kumulang 2.7 block kada oras, ang may 35% hash rate ay mga 2.1, at ang may 20% hash rate ay mga 1.2. Dahil hindi makakapagpalitan ng block header o transaction data ang mga node sa iba't ibang partition, bawat rehiyon ay magpapalawig ng sarili nitong valid na blockchain nang hindi nalalaman ang nangyayari sa iba.

Sa paglipas ng panahon at pagbabago ng distribusyon ng hash power, patuloy na lalalim ang natural na fork.

Ang ganitong partitioning ay ginagawang hindi maiiwasan ang chain split. Naglaan kami ng approximate hash rate distribution: Americas 45%, Asia-Pacific 35%, Euro-Africa 20%, bilang batayan ng simulation.

Sa Americas partition, may dagdag na 6 na block kada dalawang oras, Asia-Pacific mga 4-5, at Euro-Africa mga 2-3.

Pagkalipas ng isang buong araw, aabot sa mahigit 100 ang bilang ng mga block na nagka-chain split, na lampas sa normal na reorg range, kaya't mapipilitang ituring ng mga serbisyo ang regional confirmation bilang pansamantala.

Ang potensyal na lalim ng reorg sa failed partition ay tataas nang linear kasabay ng tagal ng isolation

Agad na mahahati ang local mempool. Ang transaksyon na na-broadcast sa New York ay hindi makakarating sa Singapore, kaya't ang receiver sa labas ng partition ng sender ay hindi makikita ang transaksyon hanggang sa maibalik ang network.

Ang fee market sa bawat partition ay magiging lokal. Kailangang makipagkumpitensya ang mga user sa hash rate ng kanilang rehiyon para sa limitadong block space, kaya sa mga rehiyong mababa ang hash rate ngunit mataas ang demand, pinakamabilis tataas ang fees.

Kapag nawala ang global finality ng transaction confirmation, karaniwang ititigil ng mga exchange, payment processor, at custodial wallet ang withdrawal at on-chain settlement; ang mga counterparty sa Lightning Network ay haharap sa kawalang-katiyakan — maaaring mawalan ng bisa ang mga transaksyong na-confirm sa minority partition.

Awtomatikong koordinasyon pagkatapos ng network recovery

Kapag naibalik ang network connection, magsisimula ang awtomatikong coordination process ng mga node: ikukumpara ng bawat node ang iba't ibang blockchain, at magre-reorg patungo sa chain na may pinakamalaking cumulative work.

Ang aktwal na gastos ay pangunahing makikita sa tatlong aspeto:

• Ang reorg ay magreresulta sa invalidation ng mga block sa minority partition, depende ang lalim sa tagal ng split;
• Kailangang i-rebroadcast at i-prioritize ang mga transaksyong na-confirm lang sa failed chain;
• Bago muling magbukas ng serbisyo, kailangang magsagawa ng karagdagang operational check ang mga exchange at custodian.

Sa 24 na oras ng network split, posibleng ma-orphan ang dose-dosenang hanggang daan-daang block mula sa minority partition matapos ang reconnection. Kakailanganin pa ng ilang oras ng mga serbisyo upang muling buuin ang mempool, kalkulahin ang balanse, at ibalik ang withdrawal function.

Dahil nangangailangan ng manual review ang fiat channels, compliance check, at channel management, madalas na nahuhuli ang ganap na normalisasyon ng economic activity kumpara sa protocol layer.

Mas madaling maunawaan ang dynamics ng isolation kung gagamitin ang "reachable hash rate proportion" kaysa sa bilang ng hub bilang simulation basis:

• Kapag 30% ng hash rate ang na-isolate, makakagawa ang minority partition ng mga 1.8 block kada oras. Ibig sabihin, ang standard na 6 confirmations sa partition na ito ay maaaring mawalan ng bisa makalipas ang mga 3 oras at 20 minuto — kung makakabuo ng mas mahabang chain ang natitirang 70% ng network, maaaring ma-orphan ang 6 na block na ito.
• Sa halos 50/50 split, magkalapit ang cumulative work ng dalawang partition, kaya kahit panandaliang split ay magreresulta sa "confirmed" na magka-kompetensyang transaction history sa magkabilang panig, at random ang resulta pagkatapos ng reconnection.
• Sa 80/20 split, halos tiyak na mananalo ang majority partition; ang mga 29 block na nagawa ng minority partition sa loob ng isang araw ay ma-o-orphan sa merge, kaya't maraming confirmed transaction sa rehiyong iyon ang mare-reverse.

Ang reorg risk ay produkto ng "oras" at "hash rate ng minority partition", pinakamapanganib ang "mahabang isolation + halos pantay na hash rate split"

Papel ng kasalukuyang resilience tools

May ilang umiiral na tools na nagpapalakas ng network resilience, na nakakaapekto sa aktwal na epekto ng disconnection:

Ang satellite downlink, high-frequency radio relay, delay-tolerant network, mesh network, at Tor bridge ay mga alternatibong paraan ng transmission na maaaring maghatid ng block header o pinasimpleng transaction flow sa mga nasirang ruta.

Maliit ang bandwidth at mataas ang latency ng mga path na ito, ngunit kahit pa pasulput-sulpot ang cross-partition data transmission, makakatulong ito na maipasa ang ilang block at transaction sa ibang partition, at mabawasan ang lalim ng fork.

Ang diversity ng node interconnection ng mining pool, at ang geographical distribution ng mining pool, ay nagpapataas ng tsansa na maikalat ang ilang data sa buong mundo sa pamamagitan ng side channel, kaya't kapag naibalik ang backbone, malilimitahan ang lalim at tagal ng reorg.

Samakatuwid, simple at malinaw ang operational guidelines ng mga market participant sa panahon ng network split:

• Itigil ang cross-partition settlement, ituring na pansamantalang valid ang lahat ng transaction confirmation, at i-optimize ang fee estimation mechanism para sa local fee surge;
• Maaaring lumipat ang exchange sa proof-of-reserves mode habang naka-pause ang withdrawal, palawigin ang confirmation threshold para sa minority partition risk, at maglabas ng malinaw na polisiya — itakda ang kinakailangang bilang ng confirmation ayon sa tagal ng isolation;
• Dapat malinaw na ipaalam ng wallet sa user ang regional finality risk, i-disable ang automatic channel rebalancing, at i-queue ang mga time-sensitive na transaction para i-rebroadcast kapag naibalik ang network;
• Dapat panatilihin ng mga minero ang diversified upstream connection, at iwasan ang manual modification ng standard na "longest chain selection rule" sa panahon ng coordination.

Sa disenyo, kayang magpatuloy ng protocol — kapag muling nagkonekta ang mga node, awtomatikong magko-converge sa chain na may pinakamalaking cumulative work.

Ngunit bababa nang malaki ang user experience sa panahon ng split, dahil nakadepende ang economic finality sa consistent na global data propagation.

Sa pinakamasamang senaryo ng multi-hub disconnection na tumagal ng isang araw, ang pinaka-malamang na mangyari ay: pansamantalang pagbagsak ng cross-border availability, matindi at hindi pantay na pagtaas ng fees, at regional confirmation invalidation dahil sa malalim na reorg.

Kapag naibalik ang network, deterministically na aayusin ng software ang ledger, at ibabalik ng mga serbisyo ang lahat ng function matapos ang operational check.

Ang huling hakbang: kapag nag-match na ang balance at transaction history sa winning chain, muling bubuksan ang withdrawal at Lightning Network channels.

Kung hindi na muling maibabalik ang split

Kung hindi na kailanman maibabalik ang mga backbone hub na nabanggit sa simula, ano ang mangyayari? Sa ganitong dystopian scenario, mawawala na ang Bitcoin na kilala natin.

Papalitan ito ng permanenteng geographical partitions, na parang magkakahiwalay na Bitcoin network: pareho ang rules, ngunit hindi makakapag-ugnayan sa isa't isa.

Magpapatuloy ang bawat partition sa pagmi-mina, mag-a-adjust ng difficulty ayon sa sariling bilis, at bubuo ng sariling ekonomiya, order book, at fee market. Kung hindi maibabalik ang koneksyon o walang manual coordination na pumili ng iisang chain, walang mekanismo para magkaisa ang transaction history ng iba't ibang partition.

Consensus at Difficulty Adjustment

Bago matapos ng bawat partition ang susunod na 2016 block para sa difficulty adjustment, magiging mas mabilis o mas mabagal ang block time depende sa reachable hash rate. Pagkatapos ng adjustment, babalik sa humigit-kumulang 10 minuto ang local block time ng bawat partition.

Ayon sa dating hash rate distribution estimate, ang unang difficulty adjustment ng bawat partition ay ganito ang timeline:

Pagkatapos ng unang adjustment, magpapatuloy ang bawat partition sa humigit-kumulang 10 minutong block time, at magkakaroon ng sariling halving at difficulty adjustment cycle.

Kung walang transoceanic connection, aabutin ng 31, 40, at 70 araw ang bawat rehiyon bago marating ang unang difficulty retarget

Dahil magkaiba ang bilis ng pag-abot sa halving height bago ang unang difficulty adjustment, unti-unting magkaiba ang halving date ng bawat partition ayon sa aktwal na oras.

Supply at "Depinisyon ng Bitcoin": Fees, Mempool, at Pagbabayad

Sa loob ng bawat partition, nananatiling valid ang 21 million supply cap ng isang chain. Ngunit sa global scale, lalampas sa 21 million ang kabuuang Bitcoin ng lahat ng partition — dahil bawat chain ay magbibigay ng block reward nang hiwalay.

Nagkakaroon ito ng tatlong hindi compatible na BTC asset sa economic level: pareho ang address at private key, ngunit magkaiba ang UTXO set.

Maaaring kontrolin ng private key ang token sa lahat ng partition: kung gagastusin ng user ang parehong UTXO sa dalawang rehiyon, parehong valid ang dalawang transaction sa local chain ng bawat isa, kaya't nagkakaroon ng "split token": pareho ang pre-split history, ngunit magkaiba ang post-split history.

• Permanente nang lokal ang mempool, hindi makakarating ang cross-partition payment, at anumang pagtatangkang magbayad sa user sa ibang partition ay hindi makakarating sa receiver.
• Magkakaroon ng local equilibrium ang fee market: sa mahabang panahon bago ang unang difficulty adjustment, mas masikip ang capacity ng partition na may mababang hash rate, ngunit babalik sa normal pagkatapos ng adjustment.
• Hindi maruruta ang cross-partition Lightning Network channel: mag-e-expire ang HTLCs, magpo-post ng commitment transaction ang counterparty, at ang channel closing ay valid lang sa local partition, kaya't titigil ang cross-partition liquidity.

Seguridad, Merkado, at Imprastraktura

Ang security budget ng bawat partition ay katumbas ng local hash rate at kabuuang fees. Ang partition na may 20% lang ng dating hash rate ay mas mababa ang attack cost kaysa sa dating global network.

Sa paglipas ng panahon, maaaring lumipat ang mga minero sa partition na "mas mataas ang token price at mas mababa ang energy cost", kaya't magbabago ang security landscape ng bawat partition.

Dahil hindi makakapagpadala ng block header sa ibang partition, hindi magagawang baguhin ng attacker sa isang partition ang transaction history ng iba, kaya't limitado lang ang attack sa isang rehiyon.

• Magiging regional ang mga exchange, at magkaiba ang trading pair code — magkakaroon ng BTC-A (Americas), BTC-E (Euro-Africa), BTC-X (Asia-Pacific) na may iba't ibang presyo, kahit pareho pa rin ang tawag na BTC sa bawat partition.
• Ang fiat on/off ramp, custodial service, derivatives market, at settlement network ay magpo-focus sa chain ng partikular na rehiyon. Kailangang pumili ng iisang chain o maglabas ng composite data ng maraming regional chain ang index provider at data service provider.
• Ang cross-chain asset at oracle na umaasa sa global data source ay mawawalan ng bisa o mahahati sa regional version.

Mananatiling pareho ang protocol rules hangga't walang coordinated change sa loob ng partition, ngunit ang upgrade sa isang partition ay hindi mag-a-apply sa iba, kaya't unti-unting magkaiba ang ruleset sa paglipas ng panahon.

Kailangang magtayo ng independent infrastructure para sa bawat partition ang mining pool software, block explorer, at wallet; kung walang manual strategy, hindi makakapag-coordinate ng balance ang multi-hosted service sa iba't ibang chain.

Puwede bang mag-reorg ang partition nang walang hub connection?

Kung hindi na muling maibabalik ang communication path, imposibleng mag-converge sa protocol layer.

Ang tanging paraan para bumalik sa iisang ledger ay sa pamamagitan ng social at operational means: halimbawa, magkaisa ang mga panig na piliin ang chain ng isang partition bilang opisyal, at i-abandon o i-replay ang transaction ng iba.

Pagkalipas ng ilang linggo ng malalim na pagkakaiba, hindi na posible ang automatic reorg pabalik sa iisang chain.

Mga operational point

Dapat nating ituring ang permanenteng split bilang "hard fork na may shared pre-split history":

• Maayos na pamahalaan ang private key para matiyak na ligtas na magagastos ang split token;
• Gamitin lang ang transaction output na unique sa isang rehiyon para maiwasan ang replay ng transaction sa ibang partition;
• Magtatag ng independent accounting, pricing, at risk control system para sa bawat partition.

Dapat pumili ng main partition ang mga minero, exchange, at custodian, maglabas ng chain identifier, at magtakda ng deposit/withdrawal policy para sa bawat chain.

Sa madaling salita, kung hindi na muling maibabalik ang backbone hub at walang alternatibong path para punan ang communication gap, hindi mawawala ang Bitcoin, kundi magiging magkakahiwalay na independent Bitcoin network na hindi na muling magkaisa.