Аномалии в сети Биткоина

В чем уникальность блокчейна Биткоина

Блокчейн Биткоина обладает уникальными свойствами, делающими его устойчивым к сбоям. Прежде всего ключевым фактором является его децентрализованная структура. В блокчейне Биткоина нет центрального управляющего органа. Вместо этого он поддерживается сетью независимых нод (узлов), каждая из которых хранит копию всего реестра транзакций. Это означает, что даже если одна или несколько нод выйдут из строя, остальная часть сети продолжит функционировать, обеспечивая целостность и доступность данных. Таким образом, блокчейн Биткоина обеспечивает высокую степень отказоустойчивости и непрерывности работы.

Первая угроза

Однако, несмотря на 100% безотказность в работе и неприступную криптографическую безопасность, в первые дни существования Биткоина был обнаружен опасный баг. Он позволил хакеру 15 августа 2010 года на высоте 74 638 блоков сгенерировать 184,4 млрд монет.

На тот момент ведущий разработчик Биткоина Владимир Ван Дер Лаан так прокомментировал ситуацию: «Это была самая худшая проблема из когда-либо возникавших».

Хакер понял, что часть кода для проверки транзакций не работает, если переводить слишком большое количество монет. Он использовал этот недостаток и создал 184,467 млрд биткоинов, отправив 92,2 млрд из них на два адреса. Эмиссия Биткоина ограничена 21 миллионом монет, поэтому эта транзакция создала в 8784 раза больше биткоинов, чем это вообще возможно. Если бы баг не исправили, это могло уничтожить Биткоин, поскольку привело бы к краху рынков до нуля и полностью разрушило доверие к первой криптовалюте.

К счастью, инцидент был замечен почти сразу, и уязвимость устранили в течение пяти часов с помощью Гэвина Андерсена и других разработчиков Биткоина.

Единственным способом исправить баг было внести необходимые правки в код и перезапустить блокчейн с момента до хакерской атаки. Это привело к софтфорку и разделению блокчейна на две цепи. На высоте 74 691 блока цепь с правками в коде была признана истинной, поэтому появившиеся монеты исчезли.

Взломанный блокчейн с 184,4 млрд биткоинов просуществовал примерно 9 часов. Транзакции, состоявшиеся во взломанном блокчейне в течение этих 9 часов, были отменены, что могло привести к потере средств для некоторых пользователей. К счастью, лишь небольшое количество людей в то время использовали Биткоин, поэтому ущерб был незначительным. Инцидент не остановил Биткоин и он в итоге стал глобальной валютой.

Инцидент с форком

Другой баг произошел в 2013 году, в истории он больше известен как «инцидент с форком блокчейна». Он произошел по причине разногласия между двумя версиями программного обеспечения: старой версией 0.7 и обновленной версией 0.8. В итоге майнеры, работающие на разных версиях программного обеспечения, начали создавать параллельные цепочки блоков, что фактически разделило блокчейн на две части. Это было серьезной проблемой, так как целостность и непрерывность блокчейна является ключевым элементом работы всей системы Биткоина.

Реакция сообщества Биткоина на этот инцидент была быстрой и эффективной. Разработчики и майнеры скоординировали усилия для решения проблемы. Они пришли к консенсусу о необходимости временного отказа от использования новой версии программного обеспечения и вернулись к старой версии 0.7, чтобы восстановить единство цепочки. Это решение помогло избежать потенциального дублирования транзакций и других проблем, связанных с разделением цепочки. В дальнейшем разработчики провели тщательный анализ причин произошедшего и внесли необходимые изменения в программное обеспечение, чтобы предотвратить подобные инциденты в будущем. Этот случай стал важным уроком для всего Биткоин-сообщества о значимости тестирования и осторожного внедрения обновлений в систему.

Недействительный блок

Случаются аномалии в сети Биткоина и в наши дни. Майнинговая компания Marathon Digital добыла недействительный блок на высоте 809 478, в котором содержалась транзакция, выполненная с нарушениями: сначала биткоин был потрачен, а только потом получен. Это привело к потере вознаграждения в размере 6,25 BTC (~ $150 000) за ошибочный блок.

Полные ноды зарегистрировали ошибку, указывающую, что блок содержит недостающие или уже потраченные биткоины, что запрещено правилами консенсуса биткоина.

После того как Marathon попытался пройти проверку своего блока, десятки тысяч нод отклонили его. Более того, компания не смогла получить подтверждение ни для одного блока, созданного поверх недействительного участка сети, что вынудило фирму отказаться от проведенной работы и начать добывать блоки заново.

Причиной появления недействительного блока назвали небольшую ошибку в экспериментальном коде, который проходил тестирование.

Соучредитель Casa Джеймсон Лопп подтвердил, что в этой ситуации сеть Биткоина проявила устойчивость, а операторы узлов по-прежнему отклоняют недействительные блоки и удаляют их из своих мемпулов. Сейчас срок действия блока Marathon полностью истек, и он никогда не будет добавлен в блокчейн Биткоина.

Задержки в производстве блоков

Сеть Биткоина, как и любая технологическая система, иногда может сталкиваться с техническими проблемами, в том числе с задержками в производстве блоков. Эти проблемы могут возникнуть по различным причинам: из-за внезапного скачка сложности алгоритма доказательства работы (который регулируется каждые 2016 блоков), в связи с падением хешрейта из-за отключения крупных майнинговых центров или неожиданных технических неполадок.

Сеть Биткоина уже не раз сталкивалась с подобным явлением. В последний раз такое произошло 7 ноября. Разрыв случился с 10:47 по 11:56 по киевскому времени на высоте блока 815 689 и 815 690. Блок на высоте 815 689 добыл майнинг-пул AntPool, а следующий через 1 час 9 минут – пул Foundry USA. Далее сеть продолжила функционировать в нормальном режиме.

Перед этим похожая ситуация произошла 6 июня 2023 года. В тот день наблюдалось 90-минутное расхождение во времени между созданием двух отдельных блоков: 793 098 и 793 099. Между 11:25 и 12:55 сеть Биткоина, очевидно, продолжала функционировать, но не произвела ни одного блока.

Добыча блоков соло-майнерами

В современной ситуации, когда сложность майнинга биткоина достигла высоких значений, успех соло-майнеров в добыче блоков является настоящей редкостью.

Поскольку процесс майнинга Биткоина основан на решении криптографических задач, что в некоторой степени является случайным процессом, соло-майнер с мощным оборудованием теоретически может решить такую задачу быстрее, чем пулы, и тем самым зафиксировать блок в блокчейне. Тем не менее вероятность такого события крайне мала.

Так, 29 октября соло-майнер при помощи своего оборудования с хешрейтом 11 PH/s смог включить блок в блокчейн Биткоина. Согласно данным сервиса BTC.com, майнер получил вознаграждение в размере 6,25 BTC (около $217 000) и комиссионные 0,09 BTC. Вычислительная мощность сети на тот момент составляла 445,4 EH/s – один из самых высоких показателей за последнее время.

Подводя итоги

Безопасность и надежность блокчейна биткоина обеспечивается через механизм консенсуса, известный как Proof-of-Work (PoW). В рамках PoW майнеры конкурируют за добавление новых блоков в цепочку, решая сложные криптографические задачи. Этот процесс требует значительных вычислительных ресурсов, что делает невозможным подделку транзакций или их изменение без согласия большинства участников сети. Подобная система обеспечивает, что каждый блок, добавленный в цепочку, был проверен и одобрен сетью, что минимизирует риски сбоев и ошибок в блокчейне.

Стоит отметить, сама природа блокчейна Биткоина обеспечивает его надежность и стабильность, снижая до минимума вероятность каких-либо аномалий. Каждый новый блок в цепочке содержит уникальный хеш предыдущего блока, создавая тем самым неизменную и последовательную цепочку данных. Это делает практически невозможным изменение уже зарегистрированных транзакций без изменения всех последующих блоков, что требует колоссальных вычислительных мощностей и согласия большинства участников сети. Такой подход обеспечивает целостность и неизменность всей цепочки блоков, минимизируя риск сбоев и обеспечивая стабильную работу системы.