Что такое полнота по Тьюрингу и при чем здесь Биткоин

Что такое полнота по Тьюрингу и при чем здесь Биткоин

Одним из важных терминов современной математики и программирования является полнота по Тьюрингу. Скриптовый язык программирования, используемый в Биткоине (Script), – один из примеров отказа от полноты по Тьюрингу. Рассмотрим, почему это важно и что это означает на практике.

Полнота по Тьюрингу

Полнота по Тьюрингу – это система, которая может использоваться для любого алгоритма (независимо от его сложности) для поиска решения. В языках программирования это может быть представлено как реализация циклов и условий. Термин назван в честь выдающегося британского математика и ученого-криптографа Алана Тьюринга.

Applied Sciences  Free Full-Text  Quantum Turing Machines: Computations  and Measurements
Полнота по Тьюрингу. Источник: Medium.

Большинство современных языков программирования полные по Тьюрингу, ведь такой подход способствует их большей функциональности и практическим преимуществам для пользователей. В разрезе блокчейнов цифровых валют полнота по Тьюрингу в основном употребляется при реализации смарт-контрактов. Однако существуют разные подходы, подчеркивающие принципиальное отличие Биткоина от альткоинов.

Script – не полный по Тьюрингу

Полные и неполные согласно Тьюрингу платформы для работы со смарт-контрактами предлагают принципиально разные подходы к удовлетворению потребностей клиентов в таких инструментах. Хотя блокчейн Биткоина позволяет реализовывать алгоритмы типа «если… то… в противном случае…», разработчики сознательно отказались от полноты по Тьюрингу. Но почему?

Script разработан таким образом, чтобы сделать невозможным создание расчетных циклов, приводящих к использованию чрезмерных вычислительных мощностей и созданию непропорциональной нагрузки на ноды Биткоина. Если бы Script был полным по Тьюрингу, то были бы возможны Denial-of-Service (DoS) атаки на сеть Биткоина.

Биткоин-максималисты традиционно выступают против добавления полноты по Тьюрингу к алгоритмизации Биткоина, ведь такой подход создает чрезмерную нагрузку и замедляет выполнение смарт-контрактов. Главным аргументом является концентрация на обеспечении стабильной работы сети и проверке корректности и завершенности всех транзакций. Такая цель не может быть успешно реализована, если разработчики будут полагаться исключительно на Тьюринг-полные реализации.

Альткоины и различные проекты на алгоритме консенсуса Proof-of-Stake, напротив, готовы пожертвовать стабильностью и защищенностью данных пользователей для достижения большей масштабируемости и функционала. Сочетая ончейн- и офчейн-операции, они могут предложить разные варианты смарт-контрактов, но соответствующий уровень стабильности и защищенности тогда не обеспечивается. К сожалению, не все пользователи понимают эти нюансы и могут обращать внимание на вторичные факторы, пренебрегая собственной безопасностью.

Как Биткоин отвечает на тренд по расширению возможностей смарт-контрактов? Путем использования сайдчейнов. Таким образом, масштабирование сети может быть улучшено через усовершенствование функционала смарт-контрактов, но без дополнительных угроз безопасности и стабильности сети. Участники должны иметь стимулы использования полных нод для проверки транзакций и содействия стабильности всей сети.

Типы смарт-контрактов

Отказ от полноты по Тьюрингу не мешает Биткоину представлять несколько типов смарт-контрактов для пользователей. Самый популярный и один из самых простых – это P2PKH, позволяющий отправлять монеты на другой адрес. В результате только владелец частного ключа может присылать коины в будущем. Функционал мультиподписи позволяет создавать разные конфигурации и привлекать нескольких участников для подтверждения транзакций. Таким образом можно достичь баланса между всеми партнерами и предотвратить концентрацию власти у одного из них. Распространены варианты мультиподписи 2 из 3 или 3 из 5.

Что такое полнота по Тьюрингу и при чем здесь Биткоин
Мультиподпись: 3 из 5. Источник: MultisigTools.

Также возможно использование смарт-контрактов с временной блокировкой монет. Более того, можно потребовать несколько подписей в течение определенного периода времени, а затем будет достаточно одной подписи. Таким образом, есть возможность предупредить различные форс-мажорные обстоятельства и сохранить контроль над монетами. Стандарт P2SH позволяет отправлять коины на разные типы адресов, включая и упомянутые варианты.

Обновление Taproot еще больше расширяет функционал смарт-контрактов Биткоина, поскольку позволяет отправлять коины на произвольный адрес или скрипт. Общее количество возможных скриптов составляет 2128, а использование монет возможно при активации любого из них. Пропорционально расширяется и использование Lightning-каналов, которые также являются видом смарт-контрактов на втором уровне.

В целом существующие возможности блокчейна Биткоина достаточно эффективны для удовлетворения потребностей участников сети и обеспечения ее стабильности в полностью децентрализованной форме. Lightning Network и сайдчейны способствуют еще большей конфиденциальности и функциональности для пользователей. Поэтому разработчики Биткоина наглядно демонстрируют реализацию разных типов смарт-контрактов, избегая полноты по Тьюрингу. Другими словами, альтернативные подходы, предлагаемые другими цифровыми активами, не выдерживают критики, ведь они создают угрозы для пользователей, а, следовательно, и для всей цифровой экосистемы своих блокчейнов.

Выводы

Полнота по Тьюрингу – важная теоретическая концепция, позволяющая понять преимущества Биткоина над другими блокчейнами. Script намеренно ограничивает использование определенных циклов и условий для предотвращения перегрузки сети и избегания проблем для Биткоин-нод. Поэтому проекты, предпочитающие полные по Тьюрингу языки программирования, не имеют соответствующего уровня безопасности.

Биткоин против диктатуры Биткоин против диктатуры Даже в XXI веке в мире существуют авторитарные и тоталитарные режимы, представляющие опасность не только для своих граждан, но и для жителей других стран. Однако с возникновением Биткоина появляется возможность противостоять их вредоносному влиянию, по крайней мере в финансовой сфере. Дмитрий Харьков 12 апреля 2024
Самые известные Биткоин-наставники Самые известные Биткоин-наставники Наставники в Биткоин-сообществе – это люди, которые играют важную просветительскую роль и помогают другим понять, что такое Биткоин и как он может улучшить их жизнь. Владимир Гришенко 11 апреля 2024
Инвестиционные продукты на основе биткоина Инвестиционные продукты на основе биткоина Традиционные инвесторы все больше интересуются биткоином. Следовательно, появляются новые инструменты для трейдеров и других участников рынка, желающих заработать на ценовых колебаниях актива. Дмитрий Харьков 10 апреля 2024