CC BY
156
Бизнес в законе.
Экономико-юридический журнал
6'2016
5.13. РОЛЬ БИТКОИНОВ В ЭКОНОМИКЕ И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
Вахранев Антон Владимирович, аспирант
Место учебы: Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Аннотация: Данная работа посвящена валюте и сети Bitcoin. В ней объясняется, что представляет собой сеть, роли её участников, а также каким образом в ней осуществляются транзакции. В частности вводятся и объясняются такие понятия, как bitcoin, blockchain, mainig. Кроме того в данной работе приведён обзор модели рынка Bitcon. В заключении говорится о перспективах использования криптовалют и технологий, стоящих за ними. Ключевые слова: криптовалюта Биткоин, майнинг, Блокчейн, умный контракт.
THE ROLE OF BITCOINS IN THE ECONOMY. THE PRODUCTION OF COINS
Vakhranev Anton V., Postgraduate student Study place: Lomonosov Moscow State University
Annotation: The paper deals with the digital currency and the network of Bitcoin. It explains what is a network, the roles of its participants, and how they carry out the transaction. In particular the paper introduces and explains concepts such as bitcoin, blockchain, mainig. Additionally, this work provides an overview of the market model Bitcon. In conclusion, there are the opportunities for using of cryptocurrency and its technologies. Keywords: Bitcoin, mining, Blockchain, smart contacts. Введение
Представим себе группу людей, которые хотели бы осуществлять сделки, покупать, продавать товары и услуги друг у друга, минуя посредников, без комиссий. Кроме того не все эти люди могут быть знакомы друг с другом, они могут проживать в разных точках планеты, никогда не встречаться, не знать настоящих имен и т.д. Как же исполнить их желание? Для начала нужен канал связи. Таким каналом может быть интернет ввиду его массовости, доступности и возможностей в целом. Они хотят осуществлять сделки, значит требуется какая-то разменная монета, средства за которые можно купить-продать товар. Возникает необходимость в валюте. Такой валютой стала Bitcoin. Основные понятия
Биткоин (Bitcoin от bit — «бит» и coin — «монета») - децентрализованная цифровая валюта. Также Bitcoin - это сеть, в которой её участники осуществляют операции с Биткоинами. Причина небывалого успеха Биткоин в том, что её создателю Сатоши Накомото удалось решить проблему доверия. Сеть участников функционирует таким образом, что само доверие и не требуется.
Стать участником сети может каждый человек. Для этого достаточно скачать программу из сети, при помощи которой будет создан электронный кошелек. После установки программы также необходимо будет скачать всю историю транзакций сети.
Перевод денег в сети можно представить следующим образом. Владелец кошелька создает транзакцию с сообщением о переводе другому участнику сети. Например, он хочет перевести средства за оплату товара. Он должен доказать, что обладает достаточной суммой для перевода. Для этого он указывает входы или входящие транзакции на общую сумму, достаточную для осуществления перевода. Эти входы указывают на переводы, который поступили на кошелёк участника и не были израсходованы в других транзакциях. Казалось бы, достаточно разослать это сообщение с подтверждением суммы другим участникам и можно считать транзакцию осуществленной. Но тут возникает следующая проблема. Учитывая, что транзакции передаются от узла к узлу через сеть, следовательно, нет гарантии, что порядок, в котором транзакции поступят другим участникам сети, соответствует порядку их создания. Временным меткам также нельзя доверять. Это дает возможность создать ещё одну транзакцию, сославшись на те же самые входы обратно себе. Из-за разного времени прохождения сигнала некоторые узлы могут получить вторую транзакцию прежде первой. Следовательно, первая может быть отвергнута некоторыми узлами сети. А участник сети может получить оплаченный товар, лишив другого участника средств. Нужен механизм, который бы предотвратил двойную трату. Для этого в сети Биткоин используется блокчейн (blockchain, block - блок, chain - цепочка).
Система Биткоин выстраивает порядок транзакций, разбивая их на группы, которые называются блоками, и соединяя эти блоки вместе в цепь, которая называется цепочка блоков (blockchain). В каждом блоке содержится ссылка на предыдущий блок, это и выстраивает их один за другим по времени. Эти ссылки можно проследить вплоть до самой первой группы транзакций в истории системы. Транзакции внутри блока считаются произошедшими одновременно, а транзакции ещё не вошедшими в блок называют неподтвержденными или не упорядоченными.
Любой узел может собрать множество неподтвержденных транзакций в блок и транслировать его остальной сети в качестве потенциального следующего блока в цепочке блоков. Поскольку несколько людей могут одновременно создать блоки, может получиться, что возможно несколько вариантов продолжения цепи. Каким образом система решает, чей блок будет следующим? Нельзя полагаться на порядок прихода, так как выше уже объясняли на примере транзакций, что они могут прийти в разном порядке в разные части сети.
После составления блока участник применяет к нему специальную функцию (SHA256), которая принимает любые данные и генерирует на их основе уникальное 64-разрядное значение. Например, на выходе получается h:
6b51d431df5d7f141cbececcf79edf3dd861c3b4069f0b11661a3eefacbba918
Это некоторое число в 16-ой системе счисления. По условиям, должно быть h< k = Offffff..., где k - параметр сети, тоже имеет 64 разряда. Поэтому часто говорят, что полученное значение должно иметь вначале n-нулей. При k = Offffff. значение должно начинаться с 1 ноля. Участник пытается составить блок, для которого функция сгенерирует значение с определенным
Вахранев А. В.
РОЛЬ БИТКОИНОВ В ЭКОНОМИКЕ И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
количеством нулей в начале. Заранее узнать, какой блок после применения к нему функции даст результат с нужным количеством нулей, невозможно. Так как функция всегда генерирует для одинаковых входных данных одно и тоже значение, то участник добавляет к концу блока случайное число. Это повторяется до тех пор, пока участник не получит значение с нужным количеством нулей.
Добившись нужного результата, участник отправляет полученный блок другим участникам сети, чтобы они могли убедиться в правильности решения. После этого они добавляют блок-победитель с содержащимися в нём транзакциями в свою копию блокчейна. Вместе с транзакциями и случайным числом каждый добавленный с блокчейн блок содержит также ссылку на предыдущий блок и сведения о состоянии биткоин-сети.
Участник, который обнаружил блок, получает награду. Чтобы получить награду, каждый участник добавляет в список обрабатываемых транзакций дополнительную транзакцию для оправки новых биткоинов (биткоины с пустым входом) на свой адрес. Когда конкретный блок добавляется в блокчейн, новые монеты отправляются по указанному адресу. Процесс поиска блока называется майнинг (mining -добыча или генерация). Его главная задача проверять транзакции и беречь цепочку блоков. Людей, которые занимаются решением и добавлением блока в цепочку блоков, называют майнеры (miners -старатель, добытчик).
Модель рынка Bitcoin
Интересна работа [2], что она учитывает специфику сети Бит-коин. В своей работе авторы рассматривают рынок, на котором можно покупать и продавать Биткоины. Авторы предположили, что всех участников сети можно разделить на три группы согласно их стратегиям поведения: майнеры, случайные трейдеры, спекулянты.
Пусть на рынке присутствуют агенты (майнеры, случайные трейдеры, спекулянты). Модель дискретна, изменения на рынке происходят с шагом по времени t. Каждый i-ый агент характеризуется временем появления на рынке tf, суммой
наличных в долларах в момент времени t c (t), суммой биткоинов в момент времени t ь (t).
Сеть Биткоин характеризуется средним хешрейтом (hashrate - скорость вычисления хешфункций или количество хешфунк-ций H вычисленных за единицу времени). Авторы вводят свои понятия для хешрейта R (измеряется в [H/ (sec* $)]), пересчитанного на единицу стоимости оборудования, и для потребляемой мощностью P (измеряется в [W / (H/sec)], W - количество Ватт).
Выгода майнеров заключается в генерации новых блоков. Для этого они покупают специальное оборудование. Каждый i-ый майнер в момент времени t оперирует значением суммарного хеш-рейта его оборудования r(t) [H/ (sec* $)] и стоимостью электричества e(t), которое потребляет оборудование:
Г (t) = S Г,и (t) , (t) = S * p(t) * rUu (t) * 24,
и и
Г,и (t) = Y (t)c (t) + Y (Ob, (t)P(t)] x R(t), где ru хеш-рейт одной единицы техники i-го майнера,
S -цена электричества за 1ватт/час,
Y . и у. - доля средств, наличных и биткоинов соответственно, которые майнер тратит на покупку оборудования.
Сложность решения задачи постоянно растет. Периодически каждый майнер принимает решение о покупке нового оборудования. В модели это время принятие решения некоторая случайная величина t;.
Кроме того майнеры иногда продают биткоины за доллары для оплаты электричества. В модели майнеры объединяются в группу (mining pool), поэтому количество биткоинов, которое получит i-ый майнер за свою единицу оборудования u можно найти как:
r (t) bUu (t) = ^B(t),
ГЮ, (t)
где rTot(t) - суммарный хешрейт всех участников группы,
B(t) - количество новых биткоинов, которые генерируются каждый день.
Поведение спекулянтов и случайных трейдеров обуславливается самим рынком. Спекулянты более активны, так как они их интересует получение прибыли за счёт изменения динамики цены.
Количество биткоинов для покупки
b = сЬ a p(t)
и для продажи
sa = bb, N(/a2)
(логнормальное распределение), где p(t) - текущая цена, cb и
bs- свободные наличные и свободные биткоины, которые
агент не задействовал в предыдущих сделках. Каждый агент имеет своё представление о лучшей цене: лимитированная цена покупки
b (t) = p(t)Nt (p,at), лимитированная цена продажи
N ~ N (р,а), 1, (т<< 1.
st (t ) = p(t V
'N, (м,а,)
Подробнее о том, как осуществляется добавление агентов, формирование начального богатства можно найти в работе[2].
Авторы проделали большую работу по исследованию рынка, они проследили как менялось сложность генерации хешей и популяций каждой группы участников сети. Результаты моделирования отличаются от реальных показателей. Так, например, цена биткоин показала иную динамику по результатам моделирования. Авторы объясняют это влиянием внешних факторов, которые не учитывает модель. Кроме того мы видим большое усреднение показателей. Даже группа майнеров неоднородна в своей массе. В группе майнеров можно выделить одиночных и тех, кто объединяется в пулы. Кроме того поведение самих участников может быть более непредсказуемое: возможен переход из одной группы в другую.
Но авторам удалось проследить динамику роста сети, а также богатство каждой группы. По результатам симуляции основное богатство сосредоточено в руках майнеров.
Биткоин - интересный феномен последних пяти лет. Но он может дать больше, чем просто ещё одна валюта. Блокчейн, лежащий в основе Биткоин, породил множество идей по использованию распределенной децентрализованной сети. Например, активно развиваются проекты Emercoin[4] и Etheri-um[5], в которых сами криптовалюты служат скорее средством для обмена ресурсов.
Можно не просто осуществлять переводы между участниками сети, а создавать так называемые умные контракты (smart
Бизнес в законе.
Экономико-юридический журнал
6'2016
contracts). Это электронный алгоритм, описывающий набор условий, выполнение которых влечет за собой некоторые события в реальном мире или цифровых системах. Так, например, права собственности или ответственность сторон может быть надежно зафиксирована в цепочке блоков.
Умные контракты
Опишем абстрактную инфраструктуру, построенную на основе технологии блокчейн. Пусть группа состоит из участников, которые хотели бы заключать контракты между собой. Положим, что они объединены общей сетью с инфраструктурой, подобной сети биткойн: есть некоторый аналог блокчейна, который служит распределённым хранилищем информации о всех заключённых контрактах. Например, участник А хотел бы построить дом за 100 монет. Допустим, в этой группе нашёлся участник B, который может выполнить желание A. Тогда А и В могут заключить контракт на постройку дома. Контракт состоит из двух обязательств: обязательство А выплатить 100 монет и обязательство В построить дом. Участник А формирует обязательство следующего содержания: перевести 100 монет участнику В тогда и только тогда, когда участник В зарегистрирует дом на участника А, добавляет подтверждение наличия необходимой суммы и транслирует текст обязательства остальным участникам сети. Через какое-то время она будет сохранена в цепочке блоков. Участник В, построив дом, публикует в сети следующее обязательство: дом участника В переходит к А тогда и только тогда, когда участник А переведёт участнику В 100 монет, добавляет подтверждение того, что он построил дом, ссылку на обязательство участника А и транслирует текст обязательства. Участники сети проверяют подтверждение наличия дома. Если всё верно, то текст обязательства В также попадает в структуру Блокчейн. Но теперь все участники понимают, что исполнился контракт между А и В: А стал владельцем дома, В получил на счёт 100 монет. В качестве подтверждения А указывает поступившие неизрасходованные переводы на общую сумму в 100 монет, а В указывает ссылку на «свидетельство о регистрации». Развивая идею инфраструктуры умных контрактов, можно предположить, что появится биржа, на которой будут торговаться умные контракты. Так, например, участник А возможно захочет построить дом по более выгодной цене, надеясь, что участники на бирже предложат лучшую цену.
Распределенная среда, построенная на технологии Блокчейн, обеспечит сохранность и будет гарантировать неизменяемость условий контракта. Конечно, всё это требует закрепления в правовом поле. А пока правительства разных стран с осторожностью смотрят в сторону использования криптова-лют, появляются всё новые и новые идеи использования Блокчейн. Это даёт право полагать, что технология станет нашим ближайшим будущим, как пластиковые карты или интернет в своё время.
Список литературы:
1. Nakamoto S. Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System. www.Bitcoin.org. 2009.
2. Luisanna Cocco, Michele Marchesi, Modeling and Simulation of the Economics of Mining in the Bitcoin Market https://arxiv.org 2016
3. Nathaniel Popper, Digital Gold: Bitcoin and the Inside Story of the Misfits and Millionaires Trying to Reinvent Money Harper Paperbacks; Reprint edition (May 24, 2016)
4. EmerCoin —Innovation in cryptocurrency, официальный сайт http://emercoin.com
5. Wood, Gavin, Ethereum: A Secure Decentralised Generalised Transaction Ledger (PDF) http://gavwood.com/Paper.pdf 2014.
6. Description of SHA-256, SHA-384, and SHA-512 https://web.archive.org/web/20130526224224/http://csrc.nist.gov/grou ps/STM/cavp/documents/shs/sha256-384-512.pdf.
ОТЗЫВ
на публикацию Вахранева А.В.
«Роль Биткоинов в экономике и их производство» Автор посвящает свой обзор децентрализованной сети обращения и процессам порождения криптовалюты Bitcoin.
Опираясь на ряд публикаций в англоязычной и отечественной литературе, автор приводит пояснение таких ключевых понятий как blockchain и mining и излагает одну из моделей формирования запасов криптовалюты.
Учитывая большие перспективы данной темы, считаю, что данная работа будет интересна большому числу специалистов разных областей.
Считаю возможным публикацию данной работы. Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор, заведующий отделом ИВС ВЦ РАН
Ерешко Ф.И.
