Can Bitcoin Scale? עד כמה יכול ביטקוין לגדול?

1. אביב זהר ביה"ס להנדסה ולמדעי המחשב האוניברסיטה העברית (מבוסס על עבודה משותפת עם יונתן סומפולינסקי) avivz@cs.huji.ac.il Can Bitcoin Scale?עד כמה יכול ביטקוין לגדול?

2. משוכות בדרך להצלחה של ביטקוין • רגולציה • מודעות בציבור • אימוץ ע"י סוחרים • הוספת תשתיות • יציבות • האם יש בעיות אחרות, טכניות, שמגבילות את הצמיחה?

4. האם ביטקוין יכול לגדול? • Visa: ~2,000 TPS(~11,000 TPS during Christmas 2010 peak) • Paypal: ~100 TPS • Bitcoin: ~1 TPS

5. למה זה מעניין? ביקוש גבוה להעברת עסקאות מגבלה על מס' העסקאות לביצוע תחרות רבה על היצע מוגבל עמלות גבוהותאו נדידה אל מחוץ לביטקוין (off-chain)

6. חישוב זריז וחדשות טובות(מקור: https://en.bitcoin.it/wiki/Scalability) גודל ממוצע של הודעה (טרנזאקציה) 0.5 KB בקצב של ויזה:2000 הודעות בשניה רוחב פס דרוש: 1MB per second (+ התפתחות טכנולוגית צפויה בשנים הקרובות) (הערה: לעיתים צריך לשלוח הודעות כמה פעמים, ויש גם דרישות אכסון)

7. הטענה: יש מגבלות יותר חריפות על יכולת הצמיחה שנובעות מהצורך לפתור את בעיית ה-double spend (ויש לנו גם הצעה לשיפור)

8. שאלה קשורה: האם אפשר להאיץ את ביטקוין? בלוק כל 10 דק' בלוק כל 2.5 דק' בלוק כל 12 שניות (כמה בלוקים צריך לחכות? מה זמן ההמתנה?)

9. בלוקים נוצרים הסתברותית ע"י כורים כל 10 דק בממוצע אם כורה מקבל שתי שרשראות חלופיות, הוא בוחר בארוכה יותר הסיכוי להיווצרות שרשראות חלופיות תלוי במהירות ההפצה A C C C C C C A A A C A A A C A C A

10. מתקפת Double Spend • מצליחה בוודאות אם כח החישוב של התוקף < 50% • עבור תוקפים חלשים יותר, אם מחכים הרבה בלוקים מצליחה בהסתברות קטנה

11. חזרה למספרי ההעסקאות בשניה (TPS) הגדלתTPS בלוקים גדולים יותר ייצור מהיר יותר של בלוקים פגיעה באבטחה יותר בלוקים סותרים נוצרים במקביל

12. Generated using data generously shared by Decker & Wattenhofer

13. בקצבים מהירים השרשרת הראשית צומחת לאט יותר – הרבה מהבלוקים שנוצרים הם סותרים ונוצרים במקביל. • מס' העברות שבוצעו = מס' העברות בבלוק x מס' בלוקים בשרשרת • פגיעה באבטחה: לתוקף "ריכוזי" קל יותר לבנות שרשראות ארוכות • מתקפת 50% עם פחות מ- 50% מכח החישוב!

14. כמה אפשר לגדול? תלוי מאודבמבנה הרשת. • הערכה אופטימית: 40 TPSמתקפת 40% • הערכה פסימית: 10 TPS מתקפת 25% יתכן שיפור של בערך פי 16 הנובע מהקטנת גודל הבלוק ושימוש במזהים של הטרנזקציות. עדיין איננו מגיעים לגדלים התואמים את ויזה, והאבטחה נפגעת מאוד. *במצב הרשת כפי שנמדד ע"י Decker & Wattenhofer

15. Greedy Heaviest Observed Sub-Tree (GHOST) אלגוריתם חליפי לבחירת שרשרת. • התחל מהשורש (Genesis Block). • בכל פיצול התקדם אל תת העץ הכי גדול. תוצאה: מתקפת 50% דורשת 50% מכח החישוב ולא פחות! B A B’

16. אפשר לנצל את GHOSTגם כדי להאיץ את ביטקוין לדוגמא (בהערכה פסימית): • בלוק כל שנייה • בערך 214 TPS • עמידות מלאה בפני מתקפות 50% • רוחב פס דרוש: פחות מ-0.5 MB לשנייה. • הבעיה של יתרון מוגבר לבעלי הרבה כח חישוב עדיין קיימת.

17. סיכום ומסקנות • כסף בהחלט גדל על עצים • מהירות הפצת המידע ברשת – חשובה מאוד • אפשר וצריך לשפר את הפרוטוקול (Stay tuned) תודה! ליצירת קשר: avivz@cs.huji.ac.ilwww.cs.huji.ac.il/~avivz

18. תודה! ליצירת קשר: avivz@cs.huji.ac.il www.cs.huji.ac.il/~avivz