Nếu mạng internet toàn cầu ngừng hoạt động trong một ngày, Bitcoin có thể tránh được cuộc khủng hoảng tê liệt internet như thế nào?

Tiêu đề gốc: Bên trong cuộc đua 24 giờ của Bitcoin để sống sót sau sự cố mất kết nối Internet toàn cầu

Tác giả gốc: Liam 'Akiba' Wright, CryptoSlate

Bản dịch gốc: Chopper, Foresight News

Hãy tưởng tượng hệ thống mạng lưới internet toàn cầu sụp đổ chỉ trong một ngày.

Cho dù đó là lỗi của con người, lỗ hổng phần mềm nghiêm trọng, virus máy tính độc hại hay xung đột quân sự trực tiếp—số phận nào đang chờ đợi Bitcoin nếu trung tâm internet vật lý kết nối thế giới đột nhiên ngừng hoạt động?

Nếu Frankfurt, London, Virginia, Singapore và Marseille cùng lúc mất kết nối internet, mạng lưới Bitcoin sẽ bị chia thành ba phân vùng độc lập.

Thông tin liên lạc qua Đại Tây Dương, Địa Trung Hải và các tuyến vận tải xuyên Thái Bình Dương chính sẽ bị đình trệ, và châu Mỹ, châu Âu, châu Phi, Trung Đông và châu Á và Châu Đại Dương sẽ hình thành lịch sử giao dịch độc lập của riêng mình cho đến khi kết nối mạng được khôi phục.

Trong mỗi phân vùng, thợ đào tiếp tục tạo ra các khối dựa trên sức mạnh tính toán còn lại của họ. Theo mục tiêu tạo ra các khối sau mỗi 10 phút, một vùng có tỷ lệ băm 45% tạo ra khoảng 2,7 khối mỗi giờ, một vùng có tỷ lệ băm 35% tạo ra khoảng 2,1 khối mỗi giờ và một vùng có tỷ lệ băm 20% tạo ra khoảng 1,2 khối mỗi giờ. Vì các nút không thể trao đổi tiêu đề khối hoặc dữ liệu giao dịch giữa các phân vùng, nên mỗi vùng sẽ độc lập mở rộng thành một chuỗi khối hợp lệ mà bên kia không biết. Cuối cùng, khi thời gian và phân bổ sức mạnh tính toán thay đổi, độ dài của nhánh tự nhiên sẽ tiếp tục tăng lên. Nhịp điệu phân vùng này khiến việc chia tách chuỗi trở thành một kết quả tất yếu. Chúng tôi chỉ định tỷ lệ băm gần đúng cho từng khu vực: Châu Mỹ 45%, Châu Á và Châu Đại Dương 35% và Châu Âu và Châu Phi 20%, sử dụng điều này làm điểm chuẩn cho mô phỏng. Phân vùng Châu Mỹ thêm khoảng 6 khối mỗi hai giờ, khu vực Châu Á - Thái Bình Dương thêm khoảng 4-5 khối, và khu vực Châu Âu và Châu Phi thêm khoảng 2-3 khối. Sau một ngày, số lượng khối bị chia tách theo chuỗi sẽ vượt quá một trăm, vượt quá phạm vi tái tổ chức thông thường, buộc dịch vụ phải coi các xác nhận khu vực là xác nhận tạm thời. Độ sâu tái tổ chức tiềm năng của các phân vùng bị lỗi tăng tuyến tính theo thời gian cô lập.

Mempool cục bộ sẽ ngay lập tức bị chia tách. Giao dịch phát sóng ở New York không thể đến được Singapore, do đó người nhận bên ngoài phân vùng của người gửi sẽ không thấy giao dịch cho đến khi mạng được khôi phục.

Thị trường phí trong mỗi phân vùng sẽ thể hiện các đặc điểm cục bộ. Người dùng phải cạnh tranh để giành không gian khối hạn chế với tỷ lệ băm trong khu vực của họ, do đó phí sẽ tăng nhanh nhất ở những khu vực có tỷ lệ băm nhỏ nhưng nhu cầu cao.

Khi xác nhận giao dịch mất tính toàn cầu, các nền tảng giao dịch, bộ xử lý thanh toán và ví lưu ký thường tạm dừng việc rút tiền và thanh toán trên chuỗi; Các bên đối tác của Lightning Network sẽ phải đối mặt với sự không chắc chắn—các giao dịch được xác nhận trong các phân vùng thiểu số có thể trở nên không hợp lệ.

Tự động đối chiếu sau khi khôi phục mạng

Khi kết nối mạng được khôi phục, các nút sẽ bắt đầu một quy trình đối chiếu tự động: mỗi nút sẽ so sánh các blockchain khác nhau và sau đó tổ chức lại thành chuỗi hợp lệ với khối lượng công việc tích lũy lớn nhất.

Chi phí thực tế chủ yếu được phản ánh ở ba khía cạnh: • Tổ chức lại sẽ khiến các khối trong phân vùng thiểu số trở nên không hợp lệ, với độ sâu vô hiệu hóa tùy thuộc vào thời gian phân tách; • Các giao dịch chỉ được xác nhận trên chuỗi bị lỗi cần được phát lại và ưu tiên; • Nền tảng giao dịch và người giám sát cần thực hiện các kiểm tra hoạt động bổ sung trước khi khôi phục dịch vụ. Trong quá trình phân tách mạng 24 giờ, hàng chục đến hàng trăm khối trong phân vùng thiểu số có thể bị mồ côi sau khi kết nối lại. Các dịch vụ liên quan cũng cần thêm vài giờ để xây dựng lại mempool, tính toán lại số dư và khôi phục chức năng rút tiền. Do các kênh tiền tệ fiat, kiểm tra tuân thủ và quản lý kênh yêu cầu phải xem xét thủ công, nên việc chuẩn hóa hoàn toàn hoạt động kinh tế thường chậm hơn so với cấp độ giao thức. Việc mô phỏng trạng thái cô lập bằng cách sử dụng "tỷ lệ phần trăm băm có thể đạt được" thay vì số lượng hub giúp dễ hiểu hơn về các thay đổi động: • Khi 30% tỷ lệ băm bị cô lập, phân vùng thiểu số tạo ra khoảng 1,8 khối mỗi giờ. Điều này có nghĩa là một khoản thanh toán 6 xác nhận tiêu chuẩn trong phân vùng đó có nguy cơ trở nên không hợp lệ sau khoảng 3 giờ 20 phút—nếu 70% mạng còn lại xây dựng một chuỗi dài hơn, 6 khối này có thể bị bỏ rơi. • Trong các kịch bản phân chia gần 50/50, khối lượng công việc tích lũy của hai phân vùng là tương tự nhau. Ngay cả một sự phân chia ngắn ngủi cũng sẽ dẫn đến việc cả hai bên đều có lịch sử giao dịch "đã xác nhận" cạnh tranh, và kết quả kết nối lại là ngẫu nhiên. Trong kịch bản phân chia 80/20, phân vùng đa số hầu như luôn thắng; khoảng 29 khối do phân vùng thiểu số tạo ra trong một ngày sẽ bị cô lập trong quá trình hợp nhất, khiến nhiều giao dịch đã xác nhận trong khu vực đó bị đảo ngược.

Rủi ro của việc tổ chức lại là sản phẩm của "thời gian" và "tốc độ băm phân vùng thiểu số". Tình huống nguy hiểm nhất là "cô lập dài hạn + phân chia tốc độ băm gần bằng nhau".

Vai trò của các công cụ phục hồi hiện có

Hiện tại, có một số công cụ giúp cải thiện khả năng phục hồi của mạng, ảnh hưởng đến tác động thực tế sau khi ngắt kết nối:

Các phương pháp truyền dẫn thay thế như đường xuống vệ tinh, chuyển tiếp vô tuyến tần số cao, mạng chịu độ trễ, mạng lưới và cầu nối Tor có thể truyền tiêu đề khối hoặc hợp lý hóa luồng giao dịch trên các tuyến đường bị hỏng.

Các đường dẫn này có băng thông hẹp và độ trễ cao, nhưng ngay cả việc truyền dữ liệu phân vùng chéo không liên tục cũng có thể làm giảm độ sâu của nhánh bằng cách cho phép một số khối và giao dịch thấm vào các phân vùng khác.

Sự đa dạng của các kết nối nút trong một nhóm khai thác, cũng như sự phân bố địa lý của nó, có thể làm tăng khả năng một số dữ liệu được truyền trên toàn cầu thông qua các kênh phụ, do đó hạn chế độ sâu và thời gian tổ chức lại khi mạng xương sống phục hồi. Trong quá trình chia tách mạng, các hướng dẫn vận hành dành cho người tham gia thị trường rất đơn giản: * Tạm dừng thanh toán chéo phân khúc, coi tất cả xác nhận giao dịch là tạm thời và tối ưu hóa cơ chế ước tính phí để giải quyết các đợt tăng đột biến phí cục bộ. * Các sàn giao dịch có thể chuyển sang chế độ bằng chứng dự trữ, mở rộng ngưỡng xác nhận để giải quyết rủi ro phân chia thiểu số và ban hành các chính sách rõ ràng - thiết lập số lượng xác nhận cần thiết dựa trên thời gian cô lập. * Ví nên thông báo rõ ràng cho người dùng về rủi ro cuối cùng theo khu vực, vô hiệu hóa việc tự động cân bằng lại kênh và xếp hàng các giao dịch nhạy cảm với thời gian để phát lại sau khi mạng khôi phục. * Các thợ đào nên duy trì các kết nối ngược dòng đa dạng và tránh sửa đổi thủ công "quy tắc lựa chọn chuỗi dài nhất" tiêu chuẩn trong quá trình phối hợp. Về mặt thiết kế, bản thân giao thức là bền vững - sau khi các nút kết nối lại, chúng sẽ tự động hội tụ về chuỗi có khối lượng công việc tích lũy lớn nhất. Tuy nhiên, trải nghiệm người dùng trong quá trình chia tách sẽ bị ảnh hưởng đáng kể vì kết quả kinh tế phụ thuộc vào việc phổ biến dữ liệu toàn cầu một cách nhất quán. Trong trường hợp xấu nhất, sự cố gián đoạn đa trung tâm kéo dài đến một ngày, các kết quả có khả năng xảy ra nhất là: khả năng truy cập xuyên biên giới bị gián đoạn tạm thời, phí tăng đột biến và không đồng đều, và việc tái cấu trúc sâu rộng dẫn đến lỗi xác nhận khu vực. Sau khi mạng được khôi phục, phần mềm sẽ tự động sửa chữa sổ cái và các dịch vụ liên quan sẽ hoạt động trở lại bình thường sau khi kiểm tra hoạt động.Bước cuối cùng là mở lại các kênh rút tiền và Lightning Network sau khi số dư và lịch sử giao dịch trên chuỗi chiến thắng đã nhất quán. Điều gì sẽ xảy ra nếu việc chia tách không bao giờ được khắc phục? Điều gì sẽ xảy ra nếu các trung tâm xương sống được đề cập ở phần đầu không bao giờ được khôi phục? Trong kịch bản phản địa đàng này, Bitcoin mà chúng ta biết sẽ không còn tồn tại. Thay vào đó, sẽ có các phân vùng địa lý cố định, hoạt động như các mạng Bitcoin độc lập: chia sẻ cùng các quy tắc nhưng không thể giao tiếp với nhau. Mỗi phân vùng sẽ tiếp tục khai thác, điều chỉnh độ khó theo tốc độ riêng và phát triển hệ thống kinh tế, sổ lệnh và thị trường phí độc lập của riêng mình. Nếu không khôi phục kết nối hoặc điều phối thủ công việc lựa chọn một chuỗi duy nhất, sẽ không có cơ chế nào để đối chiếu lịch sử giao dịch của các phân vùng khác nhau.

Điều chỉnh đồng thuận và độ khó

Trước khi mỗi phân vùng hoàn thành vòng điều chỉnh độ khó tiếp theo cho 2016 khối, thời gian tạo khối sẽ nhanh hơn hoặc chậm hơn tùy thuộc vào tốc độ băm có thể đạt được. Sau khi điều chỉnh, mỗi phân vùng sẽ ổn định thời gian tạo khối cục bộ của nó vào khoảng 10 phút.

Dựa trên ước tính tỷ lệ băm trước đó, thời gian điều chỉnh độ khó đầu tiên của mỗi phân vùng như sau:

Sau lần điều chỉnh đầu tiên, mỗi phân vùng sẽ duy trì thời gian tạo khối khoảng 10 phút, sau đó trải qua quá trình chia đôi và điều chỉnh độ khó một cách độc lập.

Nếu không có kết nối xuyên đại dương, mỗi khu vực sẽ mất lần lượt 31, 40 và 70 ngày để đạt được mục tiêu cân bằng lại độ khó đầu tiên. Do tốc độ đạt được độ cao chia đôi trước khi điều chỉnh độ khó đầu tiên khác nhau, ngày chia đôi cho mỗi phân vùng sẽ dần lệch khỏi mốc thời gian thực tế. Nguồn cung và Định nghĩa về Bitcoin: Phí, Mempool và Thanh toán. Trong mỗi phân vùng, giới hạn nguồn cung 21 triệu BTC cho mỗi chuỗi vẫn có hiệu lực. Tuy nhiên, trên toàn cầu, tổng nguồn cung Bitcoin trên tất cả các phân vùng sẽ vượt quá 21 triệu—vì mỗi chuỗi phân phối phần thưởng khối một cách độc lập. Điều này tạo ra ba tài sản BTC không tương thích ở cấp độ kinh tế: chúng chia sẻ địa chỉ và khóa riêng nhưng có các bộ đầu ra giao dịch chưa sử dụng (UTXO) khác nhau. Khóa riêng có thể kiểm soát token trên tất cả các khu vực cùng một lúc: nếu người dùng sử dụng cùng một UTXO ở hai khu vực, cả hai giao dịch đều hợp lệ trên chuỗi cục bộ tương ứng của chúng, cuối cùng tạo ra "token chia tách": chúng có cùng lịch sử trước khi chia tách, nhưng lịch sử sau khi chia tách lại hoàn toàn khác nhau.

· Mempool sẽ được bản địa hóa vĩnh viễn, ngăn chặn việc lan truyền các khoản thanh toán phân vùng chéo. Mọi nỗ lực thanh toán cho người dùng ở các phân vùng khác sẽ không đến được người nhận.

· Thị trường phí sẽ đạt đến trạng thái cân bằng cục bộ: trong thời gian dài trước lần điều chỉnh độ khó đầu tiên, các phân vùng có tỷ lệ hashrate thấp hơn sẽ gặp phải hạn chế về dung lượng lớn hơn, trở lại bình thường sau khi điều chỉnh.

· Các kênh Mạng Lightning phân vùng chéo sẽ không thể định tuyến được: Hợp đồng Khóa Thời gian Băm (HTLC) sẽ hết hạn, các bên đối tác sẽ phát hành các giao dịch đã cam kết và việc đóng các kênh chỉ áp dụng cho phân vùng cục bộ, khiến thanh khoản phân vùng chéo bị đình trệ.

Bảo mật, Thị trường và Cơ sở hạ tầng

Ngân sách bảo mật của mỗi phân vùng bằng tổng hashrate cục bộ và phí của phân vùng đó. Các khu vực chỉ có 20% hashrate hàng đầu trước khi chia tách sẽ có chi phí tấn công thấp hơn đáng kể so với mạng lưới toàn cầu ban đầu.

Về lâu dài, thợ đào có thể di chuyển đến các phân vùng có giá token cao hơn và chi phí năng lượng thấp hơn, do đó làm thay đổi bối cảnh bảo mật của mỗi phân vùng. Vì tiêu đề khối không thể được truyền giữa các phân vùng, nên kẻ tấn công trong một phân vùng không thể can thiệp vào lịch sử giao dịch của phân vùng khác, do đó hạn chế các cuộc tấn công vào các khu vực cụ thể. Các nền tảng giao dịch sẽ được khu vực hóa và mã cặp giao dịch sẽ phân kỳ - trên thực tế, các mức giá khác nhau sẽ xuất hiện, chẳng hạn như BTC-A (phiên bản Châu Mỹ), BTC-E (phiên bản Châu Âu và Châu Phi) và BTC-X (phiên bản Châu Á và Châu Đại Dương), mặc dù mỗi phân vùng vẫn sẽ gọi nó là BTC. Việc gửi và rút tiền tệ fiat, dịch vụ lưu ký, thị trường phái sinh và mạng lưới thanh toán sẽ tập trung vào các chuỗi trong các khu vực cụ thể. Các nhà cung cấp chỉ mục và nhà cung cấp dịch vụ dữ liệu sẽ cần chọn một chuỗi duy nhất cho mỗi nền tảng hoặc công bố dữ liệu tổng hợp từ nhiều chuỗi khu vực. Các tài sản và oracle liên chuỗi dựa trên các nguồn dữ liệu toàn cầu sẽ trở nên không hiệu quả hoặc bị chia thành các phiên bản khu vực. Các quy tắc giao thức sẽ vẫn nhất quán mà không cần thay đổi phối hợp nội phân vùng, nhưng việc nâng cấp trong một phân vùng sẽ không có hiệu lực trong các phân vùng khác, dẫn đến sự sai lệch dần dần của bộ quy tắc về lâu dài. Phần mềm nhóm khai thác, trình khám phá khối và ví cần xây dựng cơ sở hạ tầng độc lập cho từng phân vùng. Các dịch vụ đa nhà không thể phối hợp số dư trên các chuỗi nếu không có chiến lược thủ công. Liệu các phân vùng có thể được tổ chức lại mà không cần kết nối trung tâm không? Nếu các đường dẫn truyền thông không bao giờ có thể được khôi phục, thì sự hội tụ ở cấp độ giao thức sẽ là không thể. Cách duy nhất để quay trở lại một sổ cái duy nhất là thông qua các phương tiện xã hội và vận hành: ví dụ, phối hợp các bên để chọn chuỗi của một phân vùng cụ thể là chính thống, trong khi từ bỏ hoặc phát lại các giao dịch từ các phân vùng khác.Sau nhiều tuần phân kỳ sâu sắc, việc quay trở lại một chuỗi duy nhất thông qua tái tổ chức tự động không còn khả thi nữa. Các điểm vận hành chính: Chúng ta phải coi việc chia tách vĩnh viễn như một "hard fork chia sẻ lịch sử trước khi chia tách": • Quản lý khóa riêng cẩn thận để đảm bảo chi tiêu an toàn các token được tạo ra từ việc chia tách; • Chỉ sử dụng đầu ra giao dịch duy nhất cho một vùng duy nhất để tránh việc lặp lại giao dịch vô tình trên các vùng khác nhau; • Thiết lập hệ thống kế toán độc lập, cơ chế định giá và kiểm soát rủi ro cho từng vùng. Thợ đào, sàn giao dịch và đơn vị lưu ký nên chọn một vùng chính, phát hành mã định danh chuỗi và phát triển chính sách nạp rút cho từng chuỗi. Tóm lại, nếu trung tâm mạng lưới xương sống không bao giờ có thể được khôi phục và không có con đường thay thế nào để thu hẹp khoảng cách giao tiếp, Bitcoin sẽ không chết; nó sẽ phát triển thành nhiều mạng lưới Bitcoin độc lập không bao giờ có thể được hợp nhất. [Liên kết gốc: https://cryptoslate.com/inside-bitcoins-24-hour-race-to-survive-a-global-internet-blackout/]