Bitcoin là đồng hồ

Tiêu đề gốc: "Thông tin khô khan | Bitcoin là đồng hồ"

Nguồn gốc: Những người đam mê Ethereum

Một chiếc đồng hồ sáng chói treo cao trên bầu trời,

Tuyên bố rằng không có thời điểm đúng hay sai.

——Robert Frost, "I Know the Night" (1928)

We vẫn chưa tìm ra được bí ẩn lớn lao của thời gian. Thời gian chỉ là một khái niệm, thậm chí chúng ta còn không biết nó có tồn tại hay không...

——Cpfford D. Simak, Hành tinh của Shakespeare (1976)

Như người ta vẫn nói, thời gian là tiền bạc. Ngược lại, tiền cũng là thời gian: thời gian là toàn bộ năng lượng kinh tế được tích trữ trong cơ thể con người. Tuy nhiên, mối quan hệ giữa thời gian và tiền bạc phức tạp hơn lúc đầu. Nếu không mất thời gian để tạo ra tiền thì đó không phải là tiền, ít nhất là nó không thể hoạt động trong một thời gian dài. Nếu bạn nghĩ xa hơn, việc theo dõi mọi thứ trong thế giới thông tin chính là theo dõi thời gian.

Khi tiền trở thành kỹ thuật số, chúng ta phải thống nhất về định nghĩa về thời gian và đó chính là vấn đề. Có thể bạn nghĩ việc xem giờ cũng đơn giản như việc liếc nhìn đồng hồ bên cạnh. Nếu bạn chỉ đang giải quyết công việc hàng ngày, bạn có thể nghĩ như vậy. Tuy nhiên, việc xác định thời gian sẽ trở thành một vấn đề lớn nếu một mạng lưới phân tán toàn cầu trong đó mọi người làm việc riêng của mình sẽ đồng thời thúc đẩy trạng thái. Nếu đồng hồ không thể tin cậy được thì làm sao bạn có thể tính đúng thời gian? Nếu hệ thống của bạn trải rộng khắp các thiên hà, làm thế nào bạn thiết lập được khái niệm về thời gian? Làm thế nào bạn có thể đo thời gian trong một thế giới không có đồng hồ? Chính xác thì thời gian là gì?

Để trả lời những câu hỏi này, chúng ta phải hiểu sâu hơn về khái niệm thời gian và cách Bitcoin tạo ra đơn vị thời gian riêng của nó (thời gian khối, mà chúng ta thường gọi là chiều cao khối). ). Các câu hỏi chúng ta sẽ khám phá bao gồm: Tại sao việc chấm công cuối cùng lại gắn liền với việc ghi sổ? Tại sao không có thời gian tuyệt đối trong các hệ thống phi tập trung? Bitcoin sử dụng quan hệ nhân quả và tính không thể đoán trước để xác định mức độ căng thẳng “bây giờ” như thế nào?

Máy chấm công đã nhiều lần mang đến những thay đổi to lớn cho xã hội văn minh. Như Lewis Mumford đã nói vào năm 1934: “Cỗ máy quan trọng nhất của thời đại công nghiệp không phải là động cơ hơi nước mà là đồng hồ.” Ngày nay, bộ đếm thời gian một lần nữa đang thúc đẩy những thay đổi trong nền văn minh hiện đại: cỗ máy quan trọng nhất của thời đại thông tin không phải là chiếc đồng hồ. máy tính, nhưng đồng hồ. Đồng hồ này là Bitcoin.

Theo dõi

"Cho trẻ học đếm các đồ vật để tiếp thu khái niệm về số. Khi đếm, các đồ vật này có thể được coi là giống hệt nhau. Chúng có thể là một đồ vật hoặc một nhóm đồ vật."

—— David Eugene Smith, "Dạy Toán Tiểu học" (1900)

Nói chung, chúng ta có thể theo dõi các mục theo hai cách: thẻ vật lý và sổ cái. Bạn có thể trực tiếp sử dụng các đồ vật từ thế giới thực, chẳng hạn như vỏ sò, đồng xu hoặc các đồ vật hữu hình khác (để biểu thị số lượng tương ứng); hoặc bạn có thể tái tạo trạng thái của thế giới bằng cách viết ra những gì đã xảy ra trên một tờ giấy.

Hãy tưởng tượng bạn là người chăn cừu và muốn đảm bảo rằng mọi con cừu đều trở về nhà. Bạn có thể đeo một chiếc vòng cổ cho mỗi con cừu, và mỗi khi một con cừu về nhà, bạn sẽ tháo chiếc vòng đó ra và treo nó vào chuồng. Giả sử mỗi vòng cổ sẽ được treo trên một chiếc móc riêng biệt, chỉ cần móc đầy là tất cả cừu đã về đến nhà. Tất nhiên, bạn cũng có thể đếm chúng mỗi lần và lập danh sách. Tuy nhiên, mỗi khi bắt đầu đếm, bạn nên lập một danh sách mới để tránh việc đếm trùng hoặc thiếu số đếm.

Tiền về cơ bản là một công cụ dùng để theo dõi nợ. Nói chung, những thứ được coi là tiền tệ cho đến nay có thể được chia thành hai loại: hiện vật vật lý và danh sách thông tin. Theo thuật ngữ phổ biến hơn, đó là ký hiệu và sổ cái.

Hiểu rõ hai loại này tiền tệ Sự khác biệt cơ bản là quan trọng. Tôi muốn làm rõ ở đây: các ký hiệu vật lý trực tiếp thể hiện trạng thái của sự vật; sổ cái gián tiếp Phản ánh trạng thái của sự vật. Cả hai đều có mặt hại và mặt lợi. Ví dụ: mã thông báo là vật lý và được phân phối, trong khi sổ cái dựa trên thông tin và tập trung; mã thông báo về cơ bản là không đáng tin cậy, nhưng sổ cái thì không.

Trong thế giới kỹ thuật số, chúng ta chỉ có thể sử dụng sổ cái (mặc dù luôn có rất nhiều "chuyên gia" muốn bạn tin rằng còn có một cách khác). Đây là thế giới thông tin chứ không phải thế giới vật chất. Ngay cả khi bạn xác định một loại thông tin nhất định là "ký hiệu", nó vẫn là một mẩu thông tin nhựa được ghi trên đĩa cứng hoặc một phương tiện lưu trữ thông tin nào đó và được trình bày dưới dạng bản ghi thông tin.

Tất cả thông tin số thực chất là một cuốn sổ cái, là nguyên nhân sâu xa của vấn đề “một xu tiêu nhiều hơn”. Thông tin không bao giờ trực tiếp đại diện cho trạng thái của thế giới. Ngoài ra, sự chuyển động của thông tin cũng đồng nghĩa với việc thông tin có thể bị sao chép. Thông tin tồn tại ở đâu đó. Để "di chuyển" một tin nhắn, bạn phải sao chép nó sang vị trí khác rồi xóa tin nhắn gốc. Vấn đề này không tồn tại trong thế giới vật chất, chuyển động là chuyển động và không có nghĩa là sao chép. Thế giới thông tin không có đặc điểm này. Nếu muốn “chuyển” thông tin từ Bảng A sang Bảng B, bạn phải sao chép thông tin từ Bảng A sang Bảng B. Không có cách nào khác.

Một cách suy nghĩ khác là "sự độc đáo". Ký hiệu vật lý là sự kết hợp độc đáo của các nguyên tử không thể dễ dàng sao chép. Thông tin thuần túy không có đặc điểm này. Miễn là bạn có thể đọc tin nhắn, bạn có thể sao chép nó một cách hoàn hảo. Vì vậy, chúng ta có thể rút ra kết luận rằng các ký hiệu vật lý có tính duy nhất, nhưng các ký hiệu kỹ thuật số thì không. Tôi thậm chí còn nghĩ rằng thuật ngữ "mã thông báo kỹ thuật số" vẫn chưa được đặt câu hỏi. Các biểu tượng có thể biểu thị thông tin bí mật, nhưng chúng không bao giờ có thể biểu thị thông tin duy nhất và không thể sao chép.

Sự khác biệt về đặc điểm này cho thấy thông tin thực tế không thể được "chuyển giao". Mã thông báo kỹ thuật số không thể được chuyển giao như mã thông báo vật lý vì bạn không thể chắc chắn rằng chủ sở hữu ban đầu đã làm sai lệch thông tin. Giống như tất cả thông tin, token kỹ thuật số chỉ có thể được truyền đi như ý tưởng.

"...Nếu bạn có một quả táo và tôi có một quả táo, chúng ta có thể trao đổi táo, Sau khi trao đổi, mỗi người vẫn còn một quả táo. Tuy nhiên, nếu bạn có ý tưởng, tôi cũng có ý tưởng. Sau khi trao đổi, mỗi người có hai ý tưởng."

—— Charles F. Brannan (1949)

Mã thông báo vật lý (cái mà chúng tôi gọi là tài sản vô hình hoặc "tiền mặt") không gặp phải vấn đề nan giải này. Trong thế giới thực, nếu bạn đưa cho tôi một đồng xu, bạn sẽ mất đồng xu đó. Trên đời này không có phép thuật nào có thể nhân bản được đồng xu này, để tôi có được một đồng xu thì phải đưa cho tôi một đồng xu. Các quy luật của thế giới vật chất ngăn cản việc một đồng tiền được tiêu đi nhiều lần.

Mặc dù việc chi tiêu đa dạng vẫn tồn tại trong thế giới phi kỹ thuật số (kẻ lừa đảo khét tiếng George Parker từng kiếm lợi nhuận bằng cách bán nhiều hơn một căn nhà, hắn cũng bán các địa danh như Brooklyn Bridge) ), nhưng điều này đòi hỏi một thủ đoạn lừa đảo phức tạp và những người mua cả tin. Thế giới kỹ thuật số thì khác.

Trong thế giới kỹ thuật số, vì chúng ta luôn phải xử lý thông tin nên việc chi tiêu nhiều lần là một vấn đề cố hữu. Bất kỳ ai đã sao chép một tập tin hoặc sử dụng chức năng sao chép và dán đều biết rằng thông tin có thể được sao chép một cách hoàn hảo và không bị ràng buộc với phương tiện lưu trữ nó. Giả sử bạn có một bức ảnh kỹ thuật số và bạn có thể sao chép nó hàng triệu lần, lưu một số bản sao đó vào thẻ nhớ USB và gửi nó cho hàng nghìn người. Có thể đạt được các bản sao hoàn hảo vì có thể sử dụng các chỉnh sửa hoàn hảo để loại bỏ tất cả các điểm không hoàn hảo. Điều tuyệt vời nhất là việc sao chép hầu như không tốn kém gì và không thể phân biệt được với bản gốc.

Hãy để tôi nói lại: thông tin chỉ tồn tại khi nó được sao chép. Thông tin số không thể di chuyển từ A sang B mà chỉ có thể sao chép từ A sang B. Nếu sao chép thành công thì xóa bản gốc tại A trước khi có thể gọi là "di chuyển". Đây là lý do tại sao vấn đề chi tiêu nhiều lần lại phức tạp đến vậy. Nếu không có thẩm quyền thì không thể chuyển thông tin từ A sang B mà không gặp rủi ro đối tác. Chúng ta phải tin tưởng rằng bản gốc sẽ bị xóa. Một tác dụng phụ tự nhiên là, trong trường hợp thông tin số, chúng ta không thể chắc chắn có bao nhiêu bản sao tồn tại và chúng ở đâu.

Do đó, token kỹ thuật số không bao giờ có thể được sử dụng làm tiền tệ. Các biểu tượng đáng tin cậy do cấu trúc vật lý độc đáo của chúng khiến chúng khó tái tạo. Trong thế giới kỹ thuật số, lợi thế này biến mất. Trong thế giới kỹ thuật số, các biểu tượng không thể tin cậy được. Do tính chất vốn có của thông tin, hình thức tiền kỹ thuật số khả thi duy nhất chỉ có thể là sổ cái chứ không phải mã thông báo. Vì vậy, tiền kỹ thuật số phải đối mặt với vấn đề thời gian.

Mã thông báo không có thuộc tính thời gian và sổ cái không

"Những thứ nhìn thấy được là tạm thời, những thứ không nhìn thấy được là vĩnh cửu."

——Pap of Tarsus, Cô-rinh-tô 4:18b

Với token vật lý, việc giao dịch xảy ra khi nào (tiền của bạn đến từ đâu) không quan trọng. Bạn có tiền trong túi hoặc không. Hoặc là tiêu nó hoặc không tiêu nó. Điều kiện tiên quyết duy nhất để tiêu tiền là có tiền trong túi. Phần còn lại hãy để cho quy luật tự nhiên. Theo nghĩa này, các biểu tượng vật lý là không thể tin cậy được và vượt thời gian.

Đối với sổ cái, việc sở hữu vật chất không quan trọng lắm. Người quản lý sổ sách cần đảm bảo rằng tất cả các tài khoản đều được sắp xếp hợp lý. Những đặc điểm ban đầu được quy định bởi các định luật vật lý (bạn không thể tiêu tiền không thuộc về mình và bạn không thể tiêu cùng một số tiền hai lần) phải được thực thi bởi các quy tắc do con người tạo ra. Chính những quy tắc này, chứ không phải các định luật vật lý, đã giữ cho sổ cái hoạt động một cách có trật tự.

Sự chuyển đổi từ các định luật vật lý sang các quy tắc nhân tạo là mấu chốt của vấn đề. Cái sau có thể được sửa đổi và phá hủy, cái trước thì không. Ví dụ, bạn không thể "làm giả" một đồng tiền vàng vật chất, bạn phải đào vàng lên khỏi lòng đất. Tuy nhiên, bạn có thể làm giả tiền vàng trên giấy. Tất cả những gì bạn cần làm là thêm một mục vào sổ cái xác nhận rằng bạn có một số vàng. Nếu là ngân hàng trung ương, chỉ cần vài cú gõ phím trên máy tính là có thể phát hành thêm hàng nghìn tỷ USD. (Các chuyên gia tài chính gọi đó là "tái điều chỉnh", "ngân hàng dự trữ một phần" và "nới lỏng định lượng" -- nhưng đừng nhầm lẫn với những thuật ngữ hoa mỹ này. Về cơ bản, chúng là tiền giả.)

Để đảm bảo rằng sổ sách và những người quản lý chúng không gian lận, chúng ta phải thường xuyên tiến hành kiểm toán độc lập sổ sách. Việc hạch toán từng mục trong sổ cái không phải là vấn đề lớn. Kiểm toán viên cần có khả năng kiểm tra các sổ sách kế toán trong quá khứ để đảm bảo độ tin cậy và hiệu lực của chúng. Nếu không có dấu thời gian đáng tin cậy, chúng tôi không thể xác minh tính nhất quán nội bộ của sổ cái. Chúng ta phải thiết lập một cơ chế để xác định thứ tự giao dịch.

Nếu không có khái niệm tuyệt đối về thời gian, chúng ta không thể xác định được trình tự giao dịch. Nếu chúng tôi không thể xác định thứ tự giao dịch, chúng tôi không thể đảm bảo rằng sổ cái không bị giả mạo. Ngoài ra còn cách nào khác để chứng minh bạn có bao nhiêu tiền không? Có cách nào khác để đảm bảo rằng tất cả các tài khoản đều đúng thứ tự không?

Sự khác biệt giữa mã thông báo và sổ cái nêu bật sự cần thiết phải theo dõi thời gian. Trong thế giới vật chất, tiền là một tạo tác vượt thời gian, có thể được sử dụng cho các giao dịch mà không cần sự giám sát của con người. Trong thế giới kỹ thuật số, việc đánh dấu tiền tệ cần có dấu thời gian.

Mã thông báo tiền tệ tập trung

"Thời gian có thể để lại mọi dấu vết và xóa đi mọi dấu vết."

——Yahia Lababidi (sinh năm 1973)

Nhiều nhất Cách phổ biến để giải quyết vấn đề chi tiêu nhiều lần (đảm bảo rằng mỗi lần chuyển tiền kỹ thuật số chỉ diễn ra một lần) là tạo danh sách giao dịch tập trung. Khi bạn có một danh sách giao dịch tập trung, bạn sẽ có một sổ cái có thể đóng vai trò là nguồn thông tin chính xác duy nhất. Tại thời điểm này, việc giải quyết vấn đề chi tiêu nhiều lần chỉ đơn giản là kiểm tra kỹ danh sách giao dịch của bạn để đảm bảo mọi thứ đều chính xác. Đây là cách PayPal, Venmo, Appay và mọi ngân hàng trên thế giới (bao gồm cả ngân hàng trung ương) giải quyết vấn đề chi tiêu nhiều lần: Cơ quan có thẩm quyền.

"Vấn đề với quy trình này là người nhận khó kiểm tra xem người nắm giữ trước đó đã sử dụng nhiều lần hay chưa. Chi một số tiền nhất định. Giải pháp thông thường là giới thiệu một cơ quan bên thứ ba đáng tin cậy hoặc một tổ chức như xưởng đúc tiền để xác minh từng giao dịch nhằm ngăn chặn việc thanh toán nhiều lần... Vấn đề với giải pháp này là ở chỗ, số phận của toàn bộ hệ thống tiền tệ hoàn toàn phụ thuộc vào nhà điều hành xưởng đúc tiền, bởi vì mọi giao dịch đều phải được xác nhận bởi xưởng đúc tiền và xưởng đúc tiền giống như một ngân hàng."

—— Satoshi Nakamoto, "Sách trắng"

Điều quan trọng cần lưu ý là Satoshi Nakamoto không thể khiến thông tin không thể tái tạo được. Mọi phần của Bitcoin (mã nguồn, sổ cái, khóa riêng của người dùng) đều có thể sao chép được. Tất cả điều này có thể được sao chép và giả mạo. Tuy nhiên, Satoshi đã thành công trong việc tạo ra một hệ thống khiến các bản sao vi phạm quy tắc trở nên vô dụng. Mạng Bitcoin thực hiện các cơ chế phức tạp để quyết định bản sao nào hữu ích và bản sao nào không. Chính cơ chế này mang đến sự khan hiếm cho thế giới số. Cơ chế này giống như một điệu nhảy, nhịp điệu cần phải được kiểm soát.

Ngay cả một sổ cái tập trung cũng phải áp dụng phương pháp theo dõi thời gian thống nhất để giải quyết vấn đề thanh toán nhiều lần. Khi một giao dịch xảy ra, chúng ta phải biết các bên tham gia giao dịch, số tiền giao dịch và quan trọng nhất là thời gian giao dịch. Trong thế giới thông tin, tiền tệ không thể được đánh dấu nếu không có dấu thời gian.

"Một điểm cần nhấn mạnh là vì chúng ta chưa thể giải quyết được vấn đề sự kiện và thời gian trong các hệ thống phân tán, Sổ cái phi tập trung không thể nhận ra vấn đề tương quan điểm cho đến khi Satoshi Nakamoto phát minh ra giải pháp."

——Gregory Trubetskoy (2018)

Đồng hồ phi tập trung

"Thời gian sẽ lấy đi tất cả."

——Aeschylus (525-456 TCN)

Thời gian và trình tự có một mối quan hệ rất thân thiết. Như Lespe Lamport đã phát biểu trong bài báo năm 1978 "Thời gian, Đồng hồ và Chuỗi Sự kiện trong Hệ thống Phân tán": "Khái niệm về thời gian là nền tảng trong cách suy nghĩ của chúng ta. Nó bắt nguồn từ một khái niệm cơ bản hơn, cụ thể là, chuỗi các sự kiện sự kiện. .." Do thiếu điểm phối hợp trung tâm về thời gian, các khái niệm dường như trực quan như "đầu tiên", "cuối cùng" và "đồng thời" không có tham chiếu. Theo cách nói của Lamport: "Khái niệm 'điều gì xảy ra trước' xác định phần bất biến của thứ tự các sự kiện trong một hệ thống đa quy trình phân tán."

Nói cách khác từ: Nếu chúng ta không thể giao cho ai đó chịu trách nhiệm quản lý thời gian (thời gian), làm sao chúng ta xác định được thứ tự các sự kiện xảy ra? Làm thế nào chúng ta có thể có được một chiếc đồng hồ đáng tin cậy mà không có hệ quy chiếu trung tâm?

Bạn có thể nghĩ rằng vấn đề này dễ giải quyết vì mọi người đều có thể sử dụng đồng hồ của riêng mình. Tuy nhiên, điều này chỉ hiệu quả nếu đồng hồ của mọi người đều chính xác (và mọi người đều tuân theo quy tắc). Trong một hệ thống mà mọi người có sự đối kháng và lợi ích xung đột nhau, việc mọi người sử dụng đồng hồ của riêng mình sẽ là một thảm họa. Hơn nữa, theo thuyết tương đối, phương pháp này không thể mở rộng không gian.

Đây là một thử nghiệm tư duy: Giả sử bạn sống trong một thế giới mà mọi người đều theo dõi trình tự các sự kiện, làm sao bạn có thể lừa dối người khác? Bạn có thể giả vờ rằng giao dịch bạn gửi hôm nay thực sự là từ hôm qua (chỉ bị trì hoãn vì lý do nào đó), để số tiền bạn chi tiêu hôm nay vẫn là của bạn. Vì mọi hệ thống phi tập trung vốn dĩ là giao tiếp không đồng bộ nên kịch bản trên không chỉ là một thử nghiệm tư duy lý thuyết. Tin nhắn bị trì hoãn và dấu thời gian không chính xác. Cùng với các hiệu ứng tương đối tính và giới hạn tốc độ tự nhiên của vũ trụ, rất khó để phân biệt trình tự các sự kiện nếu không có cơ quan có thẩm quyền hoặc người quan sát tập trung.

"Ai đó? Knock knock." )

——Meme đồng âm cổ điển

Để minh họa rõ hơn vấn đề này, chúng ta hãy xem một ví dụ cụ thể. Hãy tưởng tượng rằng cả bạn và đối tác kinh doanh của bạn đều có quyền truy cập vào tài khoản ngân hàng của công ty bạn. Doanh nghiệp của bạn mở rộng khắp thế giới, vì vậy bạn có tài khoản ngân hàng ở Thụy Sĩ, bạn sống ở New York và đối tác kinh doanh của bạn sống ở Sydney. Hôm nay là ngày 3 tháng 1 và bạn đang dành một đêm cuối tuần ấm cúng trong khách sạn của mình. Đó là buổi sáng thứ Hai về phía đối tác kinh doanh của bạn và cô ấy quyết định mua bữa sáng bằng thẻ ghi nợ của mình từ tài khoản ngân hàng chung. Số dư trên thẻ vào thời điểm đó là $615. Giờ địa phương là 8:21 sáng. Bữa sáng của cô có giá 27 USD.

Trong thời gian chờ đợi, bạn dự định thanh toán chi phí lưu trú của mình bằng một thẻ ghi nợ khác được liên kết với tài khoản ngân hàng. Số dư trong thẻ lúc này là $615. Giờ địa phương là 5:21 chiều. Phí chỗ ở là $599.

Nói cách khác, bạn Thẻ được quẹt cùng lúc. Điều gì sẽ xảy ra? (Các nhà vật lý, xin hãy tha thứ cho tôi vì đã sử dụng cụm từ "đồng thời". Ở đây chúng tôi bỏ qua các hiệu ứng tương đối và thực tế là không có thời gian tuyệt đối trong vũ trụ. Ngoài ra, chúng tôi cũng cho rằng khái niệm về các sự kiện đồng thời tồn tại. Bitcoin Bản thân nó đã đủ phức tạp rồi!)

Sổ cái trung tâm của ngân hàng có thể đã lần lượt nhận được hai giao dịch này, vì vậy những người trong số các bạn hẳn là một người may mắn và người kia là người không may mắn. Nếu sổ cái trung tâm nhận được cả hai giao dịch cùng một lúc (đến mili giây), ngân hàng phải quyết định ai sẽ tiêu tiền.

Vậy điều gì sẽ xảy ra nếu không có ngân hàng? Ai quyết định thứ tự giao dịch? Điều gì sẽ xảy ra nếu không chỉ có hai bạn mà có hàng trăm, thậm chí hàng nghìn người giao dịch cùng một lúc? Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn không tin tưởng những người này? Điều gì sẽ xảy ra nếu ai đó muốn làm điều gì đó xấu xa, chẳng hạn như vặn ngược đồng hồ và giả vờ giao dịch của họ diễn ra từ vài phút trước?

"Chúng tôi cần một công cụ phụ thuộc vào thời gian để tạo các đơn đặt hàng được công nhận mà không cần dựa vào Duy trì bản ghi lịch sử duy nhất không có bất kỳ điều phối viên trung tâm nào."

——Giacomo Zucco, "Khám phá Bitcoin" (2019)

Đây là lý do tại sao tất cả những nỗ lực trước đây về tiền kỹ thuật số đều có dựa vào các cơ quan đăng ký tập trung. Nghĩa là, chúng ta phải tin tưởng ai đó sẽ quyết định chính xác thứ tự của mọi việc. Chúng ta cần các bên tập trung hoạt động như những chiếc đồng hồ tập trung.

Giải pháp của Bitcoin cho vấn đề này là xác định lại thời gian. Bitcoin đo thời gian theo khối chứ không phải giây.

Chặn dưới dạng đơn vị thời gian

Sự hòa giải của Hoàng đế là ân sủng của thời gian;

Hãy vạch trần những lời dối trá và để sự thật lộ diện out ;

Đóng dấu quá khứ bằng dấu ấn thời gian;

Giữ đêm và thức dậy lúc bình minh;

Hãy trừng phạt kẻ ác cho đến khi chúng ăn năn;

—— Shakespeare, "Sự sỉ nhục của Lucrece" (1709)

Tất cả các đồng hồ đều hoạt động dựa trên một quy trình thông thường mà chúng ta thường gọi là "tích tắc". Về bản chất, âm thanh tích tắc do đồng hồ quả lắc tạo ra không khác gì âm thanh ù ù do đồng hồ thạch anh và đồng hồ nguyên tử hiện đại tạo ra. Cụ thể, chúng tôi đo giây hoặc phút bằng số lần một bộ phận trong đồng hồ dao động hoặc rung.

Con lắc của đồng hồ quả lắc lớn rất dài và dao động rõ rệt. Đồng hồ nhỏ hơn, chuyên dụng hơn đòi hỏi các bộ phận đặc biệt. Tần số rung của đồng hồ (tần số "tích tắc") phụ thuộc vào kịch bản ứng dụng của nó.

Hầu hết các đồng hồ đều có tần số rung cố định để cho biết thời gian một cách chính xác. Tuy nhiên, một số đồng hồ rung ở tần số thay đổi. Ví dụ: máy đếm nhịp có thể có tần số rung đặt trước và sau khi được đặt, sẽ đập ở tần số không đổi. Khoảng thời gian giữa mỗi “tích tắc” của Bitcoin là khác nhau do tính chất xác suất của cơ chế bên trong nó. Tuy nhiên, cả hai đều có chung một mục đích: chơi nhạc để điệu nhảy có thể tiếp tục.

Phía trước của bạn Không phải Bitcoin chỉ là một chiếc đồng hồ sao? Satoshi Nakamoto đã gợi ý rằng toàn bộ mạng Bitcoin giống như một chiếc đồng hồ hay nói cách khác là một máy chủ dấu thời gian phân tán.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ đề xuất một máy chủ dấu thời gian phân tán ngang hàng cho một tập hợp các giao dịch. xảy ra sẽ tạo ra bằng chứng tính toán, từ đó giải quyết được vấn đề thanh toán nhiều lần.

——Satoshi Nakamoto, "Bitcoin: Hệ thống tiền mặt điện tử ngang hàng" (2009)

Tham khảo lần cuối từ sách trắng về Bitcoin Đánh giá từ tài liệu, dấu thời gian rõ ràng là một vấn đề cơ bản. Trong số 8 tài liệu tham khảo, có 3 tài liệu liên quan đến dấu thời gian:

·"Cách đánh dấu thời gian cho tài liệu kỹ thuật số" , S. Haber, W.S. Stornetta (1991)

·"Về cách nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của dấu thời gian kỹ thuật số", D. Bayer, S. Haber, W.S. Stornetta (1992)

·"Cách thiết kế dịch vụ dấu thời gian an toàn được giảm thiểu độ tin cậy", H. Massias, X.S. Avila, J.-J. Quisquater (1999)

Theo mô tả của Haber và Stornetta năm 1991, dấu thời gian kỹ thuật số sử dụng các quy trình tính toán để ngăn chặn người dùng (hoặc đối thủ) tiến lên hoặc lùi lại. Không giống như tài liệu giấy, tài liệu kỹ thuật số dễ bị giả mạo và việc giả mạo không nhất thiết để lại bất kỳ dấu hiệu rõ ràng nào trên phương tiện vật lý. Trong thế giới kỹ thuật số, việc làm giả và giả mạo có thể đạt đến mức độ hoàn hảo.

Với tính linh hoạt của thông tin, việc thêm dấu thời gian vào tài liệu kỹ thuật số đã trở thành một quá trình rất phức tạp. Các giải pháp trực quan đơn giản là không hiệu quả. Lấy một tài liệu văn bản làm ví dụ, việc chỉ thêm ngày vào cuối tài liệu là vô ích vì bất kỳ ai (kể cả bạn) đều có thể dễ dàng sửa đổi ngày tháng. Chưa kể, bạn có thể làm giả ngày tháng ngay từ đầu.

Thời gian là một chuỗi nhân quả

Nói một cách cực đoan, cả thế giới không gì khác hơn là một mạng lưới các mối quan hệ.

——Tim Berners-Lee, "Dệt nên World Wide Web" (1999)

Hẹn hò giả là một vấn đề phổ biến và không chỉ tồn tại trong thế giới kỹ thuật số. Ví dụ, trong một vụ bắt cóc, kẻ bắt cóc cần có cách để chứng minh thời điểm vụ bắt cóc xảy ra.

Bằng chứng về thời gian

blockquote>

Phương pháp này hiệu quả vì báo chí khó làm giả và dễ xác minh. Vì trang nhất của tờ báo chỉ đưa tin về các sự kiện của ngày hôm trước nên những kẻ bắt cóc không thể đoán trước được tin tức trên trang nhất và những bức ảnh giả về con tin trước đó hàng tuần. Vì vậy, ngày xuất bản của tờ báo mà con tin trong ảnh cầm giữ là bằng chứng cho thấy con tin còn sống.

Phương pháp này nêu bật một khái niệm quan trọng: nguyên nhân và kết quả. Mũi tên thời gian phản ánh nguyên nhân và kết quả của các sự kiện. Không có nhân quả thì không có thời gian. Trong thế giới mạng, hàm băm rất quan trọng để giải quyết các vấn đề về dấu thời gian vì chúng đưa ra quan hệ nhân quả. Nếu không có tài liệu, chúng ta không thể tạo ra giá trị băm mật mã tương ứng, do đó có mối quan hệ nhân quả giữa tài liệu và giá trị băm: dữ liệu phải ở đó trước và sau đó giá trị băm (tương ứng với dữ liệu) mới có thể được tạo. Nói cách khác, nếu không có tính không thể đảo ngược về mặt tính toán của các hàm một chiều thì sẽ không có mối quan hệ nhân quả trong thế giới mạng.

A đến trước, sau Với B

Với nguyên nhân và kết quả, chúng ta có thể tạo ra một chuỗi các sự kiện đan xen. Do đó, sơ đồ dấu thời gian kỹ thuật số an toàn có thể viết lịch sử cho thế giới kỹ thuật số nơi thời gian ban đầu không tồn tại.

Quan hệ nhân quả xác định trình tự thời gian của các sự kiện. Nếu một sự kiện được gây ra bởi một số sự kiện trước đó và gây ra một số sự kiện tiếp theo, thì vị trí của sự kiện đó trong lịch sử sẽ được xác định và sẽ không thay đổi.

——Bayer, Haber, Stornetta (1992)

Không còn nghi ngờ gì nữa rằng mối quan hệ giữa nguyên nhân và kết quả là rất quan trọng trong các tính toán kinh tế. Vì sổ cái thực chất là hiện thân của các tính toán kinh tế giữa nhiều đối tác nên tính nhân quả cũng rất quan trọng đối với mỗi sổ cái.

Chúng tôi cần một hệ thống cho phép tất cả những người tham gia đồng ý về một hồ sơ lịch sử duy nhất... Chúng tôi đề xuất Giải pháp dựa trên máy chủ dấu thời gian.

——Satoshi Nakamoto (2009)

Thật thú vị, tất cả các thành phần giúp Bitcoin hoạt động thực sự đã tồn tại. Ngay từ năm 1991, Haber và Stornetta đã giới thiệu hai giải pháp "có thể ngăn chặn hiệu quả việc giả mạo dấu thời gian". Một là giải pháp dựa vào bên thứ ba đáng tin cậy và giải pháp còn lại là giải pháp "niềm tin phân tán" phức tạp hơn không cần phải dựa vào bên thứ ba đáng tin cậy. Các tác giả thậm chí còn phát hiện ra những vấn đề cố hữu đằng sau việc tin tưởng vào chuỗi sự kiện nhân quả và những gì cần thiết để viết lại lịch sử. Nói cách khác, "Cách duy nhất để thực hiện tội ác thành công là chuẩn bị chuỗi dấu thời gian đủ dài để ngăn chặn ngay cả kẻ thách thức đáng ngờ nhất nghi ngờ điều đó." Ngày nay, một cuộc tấn công tương tự tồn tại trong vector Bitcoin, tức là cuộc tấn công 51% (xem phần tiếp theo) để biết chi tiết).

Một năm sau, Bayer, Haber và Stornetta đề xuất sử dụng "Cây Merkle" thay vì danh sách liên kết đơn giản để kết nối tất cả các sự kiện dựa trên nghiên cứu trước đó. . Cây Merkle là một cấu trúc dữ liệu đơn giản và hiệu quả, có thể tính toán một giá trị băm nhất định dựa trên nhiều giá trị băm. Từ góc độ dấu thời gian, điều này có nghĩa là một đơn vị thời gian có thể chứa nhiều sự kiện. Ngoài ra, ba tác giả cũng đề xuất cải tiến mô hình ủy thác phân tán mà họ đề xuất vào năm 1991, tức là liên tục tổ chức “Giải đấu vô địch thế giới” để xác định “người chiến thắng” duy nhất sẽ đăng công khai (tương tự như báo chí) ở đâu. giá trị băm được tính toán được công bố. Nghe có vẻ quen?

Chúng ta có thể thấy rằng báo chí là một ví dụ tuyệt vời để suy nghĩ tốt hơn về đặc tính thứ hai của thời gian: tính không thể đoán trước.

Quan hệ nhân quả và tính không thể đoán trước

Thời gian không phải là thực tại (hupostatic), mà là một khái niệm (noêma) hay một đơn vị đo lường (metron)...

—— Antiphon the Wise, " Về sự thật" (thế kỷ thứ 3 sau Công nguyên)

Mặc dù quan hệ nhân quả là quan trọng nhưng nó vẫn chưa đủ. Thời gian trôi qua cũng không thể tách rời khỏi sự khó đoán. Trong thế giới vật chất, chúng ta mô tả thời gian trôi qua bằng cách quan sát các quá trình tự nhiên. Chúng ta quan sát thấy entropy không ngừng tăng lên và gọi nó là mũi tên thời gian. Mặc dù các quy luật tự nhiên dường như không phụ thuộc vào mũi tên thời gian trong hầu hết các trường hợp, nhưng thực tế có một số thứ không thể đảo ngược được. Tục ngữ có câu, gương vỡ không thể lành lại được.

Tương tự, thế giới kỹ thuật số yêu cầu các hàm tăng entropy để tạo ra mũi tên thời gian. Hàm băm SHA256 và chữ ký mật mã không phải là hoàn toàn không thể phá vỡ được, nhưng cũng giống như một tấm gương vỡ gần như không thể gắn lại được, SHA256 và chữ ký mật mã cũng gần như không thể phá vỡ được.

Nếu không có sự tăng entropy, chúng ta có thể thay đổi dấu thời gian tùy ý. Ví dụ: thứ tự của các số Fibonacci là nhân quả nhưng không phải là entropic. Trong dãy Fibonacci, mỗi số là tổng của hai số trước đó. Vì vậy, dãy Fibonacci là một chuỗi nhân quả. Tuy nhiên, dãy Fibonacci không thể được sử dụng để biết thời gian vì nó hoàn toàn có thể đoán trước được. Điều này giống như nói rằng kẻ bắt cóc không thể sử dụng ảnh con tin có lịch để chứng minh rằng con tin vẫn còn sống. Chúng ta không thể dùng những thứ có thể đoán trước được làm bằng chứng của thời gian mà chỉ dùng những thứ không thể đoán trước được, chẳng hạn như trang nhất của tờ báo ngày hôm đó.

Tính không thể đoán trước của Bitcoin đạt được thông qua các giao dịch và bằng chứng công việc. Cũng giống như không ai có thể dự đoán được điều gì sẽ xảy ra trên tờ báo ngày mai, không ai có thể dự đoán được khối Bitcoin tiếp theo sẽ như thế nào. Bạn không thể dự đoán giao dịch nào sẽ được đưa vào một khối vì bạn không thể dự đoán giao dịch nào sẽ được phát sóng trong tương lai. Hơn nữa, bạn không thể dự đoán ai sẽ giải được câu đố về bằng chứng công việc hiện tại và giải pháp sẽ là gì.

Không giống như báo chí, bằng chứng công việc được liên kết trực tiếp với các sự kiện đã xảy ra. Bằng chứng công việc không chỉ là bản ghi của một sự kiện mà còn là bản thân sự kiện đó. Chính sự kết nối trực tiếp dựa trên xác suất này đã loại bỏ nhu cầu tin tưởng vào bằng chứng công việc. Cách duy nhất để tìm ra bằng chứng công việc hợp lệ là phải phỏng đoán thật nhiều, mỗi lần chỉ mất một khoảng thời gian ngắn. Số lần phỏng đoán cần thiết để tìm ra giải pháp mang tính xác suất, do đó hình thành nên chuỗi thời gian Bitcoin.

Sử dụng thứ tự nhân quả của chuỗi băm và tính không thể đoán trước của bằng chứng công việc, mạng Bitcoin cung cấp cơ chế tạo ra lịch sử các sự kiện không thể tranh cãi. Nếu không có mối quan hệ nhân quả thì chúng ta không thể phân biệt được trình tự các sự việc. Nếu không có tính không thể đoán trước được thì trật tự nhân quả chẳng có ý nghĩa gì.

Đối với cách tiếp cận của kẻ bắt cóc nêu trên, Bayer, Haber và Stornetta thực tế đã đưa ra lời giải thích rõ ràng ngay từ năm 1992: “Nếu muốn xác định rằng một tài liệu được tạo ra sau một thời gian nhất định thì tài liệu đó phải ghi lại các Sự kiện đã xảy ra trước đó. đã xảy ra nhưng không thể đoán trước được."

Bằng chứng đã được công bố

Chính sự kết hợp giữa quan hệ nhân quả và tính không thể đoán trước đã cho phép chúng tôi hoạt động trong một thế giới nơi chúng tôi ban đầu không có khái niệm về thời gian. "Bây giờ" được định nghĩa một cách giả tạo trong thế giới kỹ thuật số. Như Bayer, Haber và Stornetta đã chỉ ra trong bài báo năm 1991 của họ: "Thứ tự của khách hàng yêu cầu dấu thời gian và hàm băm mà họ gửi là không thể đoán trước được. Do đó, nếu chúng ta đưa vào chứng chỉ ký chuỗi các bit yêu cầu của khách hàng trước đó, bạn biết rằng dấu thời gian của chứng chỉ muộn hơn dấu thời gian được yêu cầu... Yêu cầu chứng chỉ phải bao gồm các bit của tài liệu trước đó cũng chỉ ra trình tự thời gian theo hướng khác, vì cơ quan đánh dấu thời gian không thể cấp trước chứng chỉ trừ khi nó sở hữu nó vào thời điểm đó yêu cầu vào lúc này."

Tất cả các thành phần đều có ở đây. Thiên tài của Satoshi là kết hợp các thành phần này lại với nhau, loại bỏ sự cần thiết của cơ chế dấu thời gian.

Bằng chứng về thời gian

Mặc dù nguyên nhân bị ẩn giấu nhưng kết quả lại được biết đến.

—— Ovid, Metamorphoses (8 AD)

Hãy tóm tắt: Để tiêu tiền trong thế giới kỹ thuật số, chúng ta phải dựa vào sổ cái. Để sổ cái được tin cậy, chúng ta phải làm rõ thứ tự giao dịch. Để rõ ràng về thứ tự, chúng ta phải sử dụng dấu thời gian. Do đó, nếu chúng ta muốn tạo ra loại tiền không cần sự tin cậy trong thế giới kỹ thuật số, chúng ta phải loại bỏ bất kỳ thực thể nào tạo và quản lý dấu thời gian cũng như một thực thể duy nhất chịu trách nhiệm lưu giữ thời gian.

Những thiên tài như Satoshi Nakamoto đã tìm ra giải pháp: "Để triển khai máy chủ dấu thời gian phân tán ngang hàng, chúng ta cần sử dụng bằng chứng hệ thống làm việc, tương tự như Hashcash được đề xuất của Adam Back."

Lý do chúng ta cần sử dụng hệ thống bằng chứng công việc là vì chúng ta cần thứ gì đó có nguồn gốc từ thế giới kỹ thuật số. Một khi bạn hiểu rằng bản chất của thế giới kỹ thuật số là thông tin, thì rõ ràng máy tính là tất cả những gì chúng ta có. Nếu thế giới của bạn được tạo thành từ dữ liệu thì sẽ có sự thao túng dữ liệu.

Bằng chứng công việc là một cơ chế ngang hàng vì nó không yêu cầu sự tin cậy. Bằng chứng công việc không đáng tin cậy vì nó tách biệt với tất cả các đầu vào bên ngoài (chẳng hạn như đồng hồ hoặc báo chí). Nó chỉ dựa vào một điều: đầu vào của công việc không thể tách rời khỏi tính toán. Trong thế giới của chúng ta, việc tạo ra công việc đòi hỏi sự đầu tư về năng lượng và thời gian.

Cầu nối thời gian

Tôi biết mình bị ma nhập.

Chúng tôi chạy qua cây cầu—cây cầu đang cháy—

Ngọn lửa bùng lên phía sau chúng tôi,

Chúng ta đang đứng trên bờ vực của cái chết,

Thân mến, bạn và tôi đang có chiến tranh với thế giới.

——Kate Bush, "Burning Bridge" (1985)

Nếu không có bằng chứng về tác phẩm, chúng ta chắc chắn sẽ gặp phải vấn đề về thông tin cơ chế đầu vào, bởi giữa thế giới vật chất và thế giới thông tin luôn có khoảng cách. Những dấu hiệu mà người chăn cừu ghi trên danh sách khi đếm đàn cừu của mình không phải là cừu thật, bản đồ không thể so sánh với lãnh thổ thực và tin tức trên báo không nhất thiết phải là sự kiện có thật. Tương tự như vậy, ngay cả khi bạn sử dụng đồng hồ trong thế giới thực để tạo dấu thời gian, điều đó không có nghĩa đó là thời gian thực tế.

Thành thật mà nói, chúng ta không thể tin tưởng vào dữ liệu để thể hiện thực tế trừ khi đó là thực tế vốn có trong chính dữ liệu đó. Điểm nổi bật của bằng chứng công việc có độ khó có thể điều chỉnh của Bitcoin là nó tạo ra thực tế, không gian và thời gian của riêng nó.

Bằng chứng công việc có thể kết nối trực tiếp thế giới kỹ thuật số và thế giới vật lý. Chỉ kết nối này được thiết lập một cách không tin cậy. Mọi thứ khác đều dựa vào đầu vào bên ngoài.

Độ khó của khối Bitcoin sẽ được điều chỉnh để duy trì mối liên hệ giữa thời gian của Bitcoin và thời gian của con người. Giống như kim đồng hồ, hệ thống Bitcoin điều chỉnh độ khó khai thác sau mỗi khối năm 2016. Việc điều chỉnh độ khó nhằm mục đích kiểm soát thời gian tạo khối trung bình xuống còn 10 phút nhằm thiết lập kết nối ổn định giữa thế giới vật chất và thế giới thông tin. Vì vậy, thời gian của đồng hồ Bitcoin cần được điều chỉnh lại theo nhận thức về thời gian của con người. Việc điều chỉnh độ khó hoàn toàn dựa trên đồng hồ là không khả thi vì nó sẽ tách biệt hoàn toàn Bitcoin khỏi thế giới con người. Mục đích của việc điều chỉnh độ khó là ngăn mọi người tạo khối quá nhanh (hoặc quá chậm).

Như Einstein đã nói với chúng ta, thời gian không phải là tuyệt đối. Không có cái gọi là thời gian vũ trụ. Thời gian là tương đối và tính đồng thời không tồn tại. Chỉ riêng thực tế này thôi, tất cả các dấu thời gian (đặc biệt là những dấu thời gian trải dài trong không gian xa xôi) đều không đáng tin cậy, ngay cả khi không có sự đối kháng giữa những người tham gia. (Ngẫu nhiên, đây là lý do tại sao dấu thời gian của vệ tinh GPS phải được điều chỉnh liên tục.)

Đối với Bitcoin, việc dấu thời gian của con người không chính xác Không quan trọng lắm. Việc không có hệ quy chiếu tuyệt đối ngay từ đầu không thành vấn đề. Độ chính xác của dấu thời gian chỉ cần làm cho thời gian khối được tính dựa trên các khối năm 2016 đủ đáng tin cậy. Để đảm bảo điều này, dấu thời gian "thế giới vật lý" của một khối sẽ chỉ được chấp nhận nếu nó đáp ứng hai tiêu chí sau:

1. Dấu thời gian này phải lớn hơn giá trị trung vị dấu thời gian của 11 khối trước đó.

2. Dấu thời gian phải nhỏ hơn thời gian điều chỉnh mạng cộng thêm hai giờ. ("Thời gian điều chỉnh mạng" là giá trị trung bình của các dấu thời gian được tất cả các nút kết nối với bạn trả về.)

Nói cách khác, việc điều chỉnh độ khó giữ cho thời gian không đổi, trong khi Không liên tục an toàn, khó khăn hoặc tiêu thụ năng lượng. Thiết kế này khá nguyên bản, vì tiền tốt phải có chi phí thời gian cao chứ không phải chi phí năng lượng. Nếu tiền chỉ gắn với năng lượng thì chưa đủ để tạo ra sự khan hiếm tuyệt đối, bởi một khi công nghệ sản xuất năng lượng được cải thiện, chúng ta có thể tạo ra nhiều tiền hơn. Thời gian là thứ duy nhất không thể lấy lại được. Như Jpian Simon đã nói, thời gian là nguồn tài nguyên tối thượng. Vì điều này, Bitcoin đã trở thành hình thức tiền tệ tối cao, bởi vì sự lưu thông của Bitcoin có liên quan trực tiếp đến nguồn tài nguyên tối thượng của vũ trụ (thời gian).

Việc điều chỉnh độ khó là rất quan trọng. Nếu không điều chỉnh độ khó, đồng hồ bên trong của Bitcoin sẽ tích tắc ngày càng nhanh hơn khi có nhiều thợ đào tham gia mạng hơn hoặc khi thợ đào trở nên hiệu quả hơn. Chúng ta sẽ sớm gặp phải vấn đề phối hợp. Khi thời gian khối giảm xuống dưới một ngưỡng nhất định (chẳng hạn như 50 mili giây), hệ thống không thể đạt được sự đồng thuận về trạng thái chia sẻ, ngay cả trên lý thuyết. Ánh sáng mất khoảng 66 mili giây để truyền từ bên này sang bên kia Trái đất. Vì vậy, ngay cả khi máy tính và bộ định tuyến của chúng ta hoàn hảo, chúng ta cũng sẽ kiệt sức: đối mặt với hai sự kiện, sẽ không thể xác định được trình tự của chúng. Nếu chúng ta không thực hiện các điều chỉnh định kỳ về thời gian tạo khối của Bitcoin thì chúng ta sẽ gặp khó khăn nghiêm trọng – vấn đề phối hợp phải được giải quyết nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Thời gian cũng là nguồn gốc của vấn đề mất ổn định trong mật mã (xem Chương 1 để biết chi tiết). Mật mã hoạt động bằng cách tận dụng sự bất đối xứng của thời gian: chỉ mất một chút thời gian để xây dựng một bức tường mật mã nhưng phải mất rất nhiều thời gian để phá vỡ nó, trừ khi bạn có chìa khóa.

Vì vậy, theo một nghĩa nào đó, bằng chứng về công việc và việc điều chỉnh độ khó đang làm thời gian chậm lại một cách giả tạo, ít nhất là từ góc độ của mạng Bitcoin. Nói cách khác, Bitcoin đang áp đặt nhịp điệu nội bộ, sử dụng tần số thấp để cung cấp không gian đệm rộng rãi cho sự chậm trễ trong giao tiếp giữa các nút ngang hàng. Mỗi khi khối 2016 được khai thác, đồng hồ nội bộ của Bitcoin sẽ được đặt lại. Do đó, trung bình cứ 10 phút chỉ có một khối hợp lệ được khai thác.

Từ góc độ bên ngoài, Bitcoin tập trung các thông điệp không đồng bộ được phát đi khắp thế giới vào một vũ trụ song song. Vũ trụ song song này có những quy luật và quan điểm riêng về thời gian và không gian. Từ góc độ của mạng Bitcoin, các giao dịch trong nhóm giao dịch không có thuộc tính thời gian. Chỉ các giao dịch được đóng gói thành một khối hợp lệ mới có thời gian: số khối chứa giao dịch.

BitCoin v0.01 ALPHA (2009)

Giải pháp này tuyệt vời đến mức không thể diễn tả bằng lời. Một khi bạn có thể tự xác định thời gian, bạn sẽ dễ dàng biết được thứ tự của các sự kiện. Kết quả là mọi người có thể dễ dàng đồng ý về những gì đã xảy ra, theo trình tự nào và ai nợ ai cái gì.

Việc điều chỉnh độ khó đảm bảo rằng máy đếm nhịp bên trong của Bitcoin đập một nhịp liên tục. Chính người chỉ huy dàn nhạc Bitcoin là người giữ cho âm nhạc luôn sống động.

Nhưng tại sao cuối cùng bạn lại nghĩ rằng "khối lượng công việc" là thứ đáng để dựa vào? Câu trả lời là gấp ba lần. Thứ nhất, vì việc tính toán đòi hỏi công việc; việc tạo ra công việc cần có thời gian; và trong trường hợp của chúng tôi, công việc—đoán số ngẫu nhiên—không thể bị hack.

Thời gian dựa trên xác suất

Thời gian không ngừng tạo nên những ngã rẽ dẫn tới vô số tương lai.

——Borges, "Khu vườn của những con đường rẽ nhánh" (1958)

Tìm một giá trị nonce hợp lệ cho một khối Bitcoin là một trò chơi đoán mò, tương tự như xúc xắc, tung đồng xu hoặc roulette. Về cơ bản, bạn đang tìm kiếm một con số thiên văn. Mọi phỏng đoán không giúp bạn tiến gần hơn đến câu trả lời. Hoặc đoán đúng hoặc thử lại.

Mỗi lần tung đồng xu, xác suất ra mặt ngửa hoặc mặt ngửa là 50% - ngay cả khi bạn đã tung đồng xu 20 lần trước đó, mỗi lần nó xuất hiện đầu. Tương tự, trong quá trình khai thác Bitcoin, xác suất một khối hợp lệ xuất hiện mỗi giây là khoảng 0,16%. Không quan trọng khi khối cuối cùng được tìm thấy. Khoảng thời gian bạn cần đợi trước khi tìm khối tiếp theo luôn giống nhau: khoảng 10 phút.

Do đó, mỗi tiếng tích tắc của đồng hồ Bitcoin đều không thể đoán trước được. Đồng hồ Bitcoin có vẻ thô sơ và không chính xác so với đồng hồ mà con người chúng ta sử dụng. Như Gregory Trubetskoy đã nói: "Đồng hồ có chính xác hay không không quan trọng. Điều quan trọng là đồng hồ của mọi người đều giống nhau và trạng thái của toàn bộ chuỗi rõ ràng có liên quan đến thời gian của đồng hồ". Nhưng đó không phải là ảo ảnh.

Thời gian là một ảo ảnh. Điều này đặc biệt đúng vào giờ ăn trưa.

——Douglas Adams, "The Hitchhiker's Guide to the Galaxy" (1979)

Tuy nhiên, trong hệ thống Bitcoin, "bây giờ" chắc chắn là a Một ảo ảnh. Vì không có cơ quan trung ương trong mạng nên các tình huống lạ có thể phát sinh. Mặc dù khó xảy ra nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu hai người tìm thấy một khối hợp lệ cùng một lúc? (Một lần nữa, xin gửi lời xin lỗi đến tất cả các nhà vật lý ngoài kia.) Nghĩa là, hai chiếc đồng hồ ở những vị trí khác nhau tích tắc cùng một lúc. Nội dung của hai khối này có thể khác nhau. Chúng chứa đựng những lịch sử khác nhau, nhưng đều có giá trị như nhau.

Đây được gọi là chuỗi sppt, là một tình huống tự nhiên xảy ra khi cơ chế đồng thuận Satoshi đang hoạt động. Cũng giống như một đàn chim di cư, có khi chúng chia thành hai hàng, có khi lại tụ lại với nhau. Theo thời gian, các nút trong mạng Bitcoin cuối cùng sẽ hình thành một lịch sử chung, nhờ vào tính chất xác suất của việc đoán.

Sự đồng thuận của Satoshi chỉ yêu cầu lịch sử chính xác nằm trên chuỗi nặng nhất (tức là chuỗi chứa nhiều bằng chứng công việc nhất). Vì vậy, nếu chúng ta có hai lịch sử A và B, một số thợ mỏ sẽ tiếp tục viết lịch sử lên A và một số thợ mỏ sẽ tiếp tục viết lịch sử lên B. Khi những người khai thác ở một bên tìm thấy khối hợp lệ tiếp theo, những người khai thác ở phía bên kia chấp nhận rằng họ đang khai thác sai lịch sử và chuyển sang chuỗi nặng nhất (theo định nghĩa, là chuỗi đại diện cho những gì thực sự đã xảy ra). Trong Bitcoin, lịch sử được viết bởi những người chiến thắng.

Người được trả tiền cần có bằng chứng để chứng minh rằng khi mỗi giao dịch xảy ra, đại đa số các nút đều đồng ý Họ nhận được giao dịch trước tiên... Khi có nhiều đối tượng thanh toán cho cùng một giao dịch, chỉ có một đối tượng hợp lệ. Người nhận phải đợi khoảng một giờ trước khi tin rằng giao dịch là hợp lệ. Tại thời điểm đó, mạng sẽ có thể giải quyết mọi cạnh tranh chi tiêu nhiều có thể xảy ra.

—— Satoshi Nakamoto (2009)

Đoạn trên tiết lộ bí mật của vấn đề phối hợp phân tán. Đây là cách Satoshi Nakamoto giải quyết vấn đề “thanh toán đồng thời” được đề cập ở trên, một lần và mãi mãi. Chết tiệt với thuyết tương đối!

Bởi vì đồng hồ Bitcoin mang tính xác suất nên "bây giờ" (cái mà chúng tôi gọi là đỉnh của chuỗi) luôn không chắc chắn. Quá khứ (các khối bên dưới đầu chuỗi) luôn chắc chắn.

Nếu muốn hiểu sâu hơn, chúng ta phải quay lại thời gian trước đó.

——Gordon Clark, "Hiểu con người và sự vật từ góc nhìn Cơ đốc giáo" (1951)

Do đó, đối với một số nút ngang hàng, đồng hồ Bitcoin đôi khi quay lại một hoặc hai tích tắc. Nếu đầu chuỗi của bạn (hiện tại) thua đầu chuỗi khác, trước tiên đồng hồ của bạn sẽ quay ngược rồi tiến lên, ghi đè lịch sử mà ban đầu bạn cho là đúng. Nếu đồng hồ của bạn mang tính xác suất thì trí nhớ về lịch sử của bạn cũng phải như vậy.

Tick-tock-tock - mấy giờ rồi?

Tích tích tích... dừng lại ở c619.

Có thực sự như vậy không? Nó sẽ chậm hơn?

Đừng quan tâm nó có chính xác hay không: 8 không sai trước 9.

Đồng hồ này không chính xác và đôi khi chạy ngược.

Đúng lúc mới có ma, không cần tập trung hóa!

Đồng hồ này đang tích tắc, tích tắc, tích tắc,

Nó sẽ không gây hại gì cả, vì vậy hãy nhấp vào khối tiếp theo.

——Bài thơ ngắn về Bitcoin và thời gian (2020)

Tóm tắt

Thời gian vẫn là một trong những bí ẩn lớn nhất của vật lý, và thậm chí còn đặt ra câu hỏi về định nghĩa của vật lý.

——Jorge Cham và Daniel Whiteson, "We Know Nothing: A Guide to the Unknown Universe" (2017)

Theo dõi thế giới thông tin có nghĩa là theo dõi một loạt các sự kiện và do đó cần theo dõi thời gian. Việc theo dõi thời gian đòi hỏi sự đồng thuận về hiện tại (một thời điểm kết nối mãi mãi quá khứ và tương lai). Trong hệ thống Bitcoin, “bây giờ” là điểm cuối của chuỗi bằng chứng công việc nặng nề nhất.

Hai thành phần quan trọng nhất của cấu trúc thời gian là: quan hệ nhân quả và các sự kiện không thể đoán trước. Nguyên nhân và kết quả được sử dụng để xác định quá khứ và các sự kiện không thể đoán trước được sử dụng để xây dựng tương lai. Nếu trình tự các sự kiện có thể dự đoán được thì có thể bỏ qua. Sẽ dễ dàng thay đổi quá khứ nếu không có mối liên hệ giữa các sự kiện. Vì hệ thống Bitcoin xác định thời gian nội bộ nên cực kỳ khó để gian lận. Nếu ai đó muốn giả mạo điều gì đó, họ phải viết lại quá khứ hoặc thấy trước tương lai. Chuỗi thời gian của Bitcoin có thể ngăn chặn hai điểm này một cách hiệu quả.

Nếu nhìn Bitcoin từ góc độ thời gian, chúng ta nên biết rằng "blockchain (cấu trúc dữ liệu kết nối nhiều sự kiện thông qua các mối quan hệ nhân quả)" Không phải là một sự đổi mới lớn hoặc thậm chí là một ý tưởng mới. Chỉ cần nghiên cứu tài liệu trước đây về dấu thời gian, chúng ta có thể tìm thấy điều này.

Blockchain chỉ là một chuỗi các khối dữ liệu.

—— Peter Todd

Sự đổi mới của Satoshi Nakamoto là cách tất cả các bên có thể đàm phán độc lập về lịch sử các sự kiện mà không cần sự phối hợp tập trung. Satoshi Nakamoto đã tìm ra cách triển khai cơ chế đánh dấu thời gian phi tập trung. Cơ chế này (a) không dựa vào cơ quan hoặc máy chủ dấu thời gian, (b) không yêu cầu báo chí hoặc bất kỳ phương tiện vật lý nào khác làm bằng chứng, (c) có thể đảm bảo rằng nhịp chạy về cơ bản không thay đổi, ngay cả trong môi trường có CPU nhanh hơn đồng hồ thời gian Điều tương tự cũng xảy ra với việc chạy bộ.

Việc tính toán thời gian đòi hỏi tính nhân quả, tính không thể đoán trước và sự phối hợp. Trong Bitcoin, tính nhân quả được cung cấp bởi các hàm một chiều, cụ thể là hàm băm mật mã và chữ ký số nằm ở trung tâm của giao thức Bitcoin. Tính không thể đoán trước đạt được thông qua sự tương tác giữa câu đố bằng chứng công việc và các nút: bạn không thể dự đoán trước những gì các nút khác đang làm và bạn không thể dự đoán trước giải pháp cho câu đố bằng chứng công việc. Sự phối hợp đạt được thông qua việc điều chỉnh độ khó và bí mật là kết nối thời gian Bitcoin với thời gian của con người. Chỉ bằng cách kết nối thế giới vật chất và thông tin, chúng ta mới có thể đạt được sự đồng thuận về thời gian chỉ dựa vào dữ liệu.

Bitcoin là thời gian theo nhiều cách. Đơn vị nhỏ nhất của Bitcoin, satoshi, là thời gian vì nó là tiền tệ; mạng Bitcoin cũng là thời gian vì nó là một chiếc đồng hồ phi tập trung. Chính vì đồng hồ Bitcoin hoạt động không mệt mỏi nên Bitcoin mới có thể sở hữu những đặc tính kỳ diệu này. Nếu không, toàn bộ hệ thống Bitcoin sẽ sụp đổ. Chính vì điều này mà loại tiền Internet kỳ diệu này mới có thể mang lại lợi ích cho tất cả mọi người.

Liên kết gốc

Chào mừng bạn tham gia cộng đồng chính thức của BlockBeats:

Nhóm Telegram đăng ký: https://t.me/theblockbeats

Nhóm Telegram thảo luận: https://t.me/BlockBeats_App

Tài khoản Twitter chính thức: https://twitter.com/BlockBeatsAsia