Por dentro da corrida de 24 horas do Bitcoin para sobreviver a um apagão global da Internet

Imagine a espinha dorsal da Internet mundial entrando em colapso em um dia.

Quer seja devido a um erro humano, a um bug catastrófico de software, a um vírus de computador nocivo ou a uma guerra cinética total, o que acontecerá ao Bitcoin se os centros físicos de troca da Internet que ligam o mundo de repente ficarem escuros?

Se Frankfurt, Londres, Virgínia, Singapura e Marselha ficassem offline simultaneamente, Bitcoin se divide em três partições.

O tráfego através do Atlântico, do Mediterrâneo e das principais rotas transpacíficas ficaria paralisado, deixando as Américas, a Europa, a África, o Médio Oriente, a Ásia e a Oceânia a ver a história separadamente até que as ligações fossem restauradas.

A produção de blocos continua dentro de cada partição de acordo com o hashrate que permanece acessível.

Com uma meta global de 10 minutos, uma região que detém 45% do hashrate produz cerca de 2,7 blocos por hora, 35% produz cerca de 2,1 blocos e 20% produz cerca de 1,2 blocos. Como os nós não podem trocar cabeçalhos ou transações entre partições, cada região avança uma cadeia válida sem saber das outras.

O resultado é uma profundidade de bifurcação natural que aumenta com o tempo e com a distribuição do hashrate.

A cadência particionada torna a divergência mecânica. Vamos atribuir médias aproximadas de hashrate para cada região. Para a nossa modelagem, usaremos 45%, 35% e 20% como distribuição de base para as Américas, Ásia e Oceania, e Europa e África, respectivamente.

Um grupo das Américas acrescentaria cerca de seis blocos a cada duas horas, enquanto a Ásia e a Oceânia acrescentariam cerca de quatro a cinco blocos por hora, e a Europa e a África acrescentariam cerca de dois a três blocos por hora.

Depois de uma hora, os livros já difeririam em blocos de dois dígitos.

Depois de meio dia, as lacunas se expandem para centenas.

Depois de um dia inteiro, as cadeias diferem em centenas de blocos, o que foge ao alcance das reorganizações de rotina e obriga os serviços a tratarem as confirmações regionais apenas como provisórias.

Local pools de membros dividir imediatamente. Uma transação transmitida em Nova York não alcançaria Cingapura, de modo que os receptores fora da partição do remetente não veriam nada até que as rotas se recuperassem.

Dentro de cada partição, os mercados de taxas tornam-se locais. Os usuários competem por espaço de bloco limitado contra o hashrate regional, de modo que as taxas aumentam mais rapidamente onde o hashrate é menor e a demanda permanece alta.

As bolsas, os processadores de pagamento e as carteiras de custódia normalmente pausam os saques e a liquidação em cadeia quando as confirmações perdem a finalidade global, e as contrapartes da Lightning enfrentam incertezas em torno das transações de compromisso que são confirmadas em partições minoritárias.

Quando as rotas são retornadas, os nós iniciam uma reconciliação automática.

Cada nó compara cadeias e reorganiza a cadeia válida com o trabalho mais cumulativo.

Os custos práticos se enquadram em três grupos:

1. A profundidade das reorganizações que invalidam os blocos de partições minoritárias.
2. O trabalho de retransmitir e repriorizar transações que antes eram “confirmadas” apenas em uma agência perdedora.
3. As verificações operacionais que as bolsas e os custodiantes realizam antes da reabertura.

Em uma fratura de 24 horas, dezenas a centenas de blocos de partição minoritária podem ficar órfãos após a recuperação, e os serviços exigem horas adicionais para reconstruir mempools, recalcular saldos e reativar retiradas.

A normalização econômica total muitas vezes fica atrasada em relação à convergência de protocolo porque as regras fiduciárias, as verificações de conformidade e o gerenciamento de canais exigem revisão humana.

A dinâmica é mais fácil de raciocinar modelando o isolamento como uma porcentagem do alcance alcançável. taxa de hash em vez de contar hubs.

Com 30% do hashrate isolado, o lado minoritário adicionaria cerca de 1,8 blocos por hora. Isso significa que um pagamento padrão de seis confirmações dentro dessa partição fica em risco após aproximadamente três horas e vinte minutos, já que esses seis blocos podem ficar órfãos se os outros 70% da rede construírem uma cadeia mais longa.

Numa divisão quase 50/50, ambas as partições acumulam trabalho semelhante, pelo que mesmo divisões curtas criam histórias concorrentes “confirmadas” em ambos os lados, e o resultado da reconexão torna-se estocástico.

Numa divisão 80/20, a partição maioritária quase certamente vence; os blocos da partição menor, aproximadamente 29 após um dia, ficariam órfãos na fusão, revertendo muitas transações confirmadas naquela região.

Existem ferramentas de resiliência e moldam o impacto no mundo real.

Downlinks de satélite, retransmissores de rádio de alta frequência, redes tolerantes a atrasos, redes mesh e transportes alternativos, como pontes Tor, podem transportar cabeçalhos ou fluxos mínimos de transações através de rotas danificadas.

Esses caminhos são estreitos e de alta latência, mas mesmo a propagação intermitente entre partições reduz a profundidade da bifurcação, permitindo o vazamento de uma fração de blocos e transações.

A diversidade de peering dos mineiros, a infra-estrutura de troca multi-homed e a distribuição geográfica dos pools aumentam a probabilidade de que pelo menos algum trabalho se propague globalmente através de canais secundários, limitando assim a profundidade e a duração das reorganizações quando a espinha dorsal regressa.

A orientação operacional para os participantes no mercado durante uma fractura da rede é simples.

• Interrompa a liquidação entre partições, trate todas as confirmações como provisórias e reforce a estimativa de taxas contra picos locais.
• As bolsas podem mudar para atestado de prova de reserva sem retiradas ativas, estender os limites de confirmação para levar em conta o risco de partição minoritária e publicar políticas determinísticas que mapeiem a duração do isolamento para o número necessário de confirmações.
• As carteiras podem exibir avisos claros sobre a finalidade regional, desativar o reequilíbrio automático do canal e enfileirar pagamentos urgentes para retransmissão na recuperação.
• Os mineradores devem manter conectividade upstream diversificada e evitar substituições manuais que se desviem das regras padrão de seleção de cadeia mais longa durante o processo de reconciliação.

O protocolo sobrevive por design porque os nós, uma vez reconectados, convergem para a cadeia com o trabalho mais acumulado.

A experiência do utilizador não se sai tão bem durante a divisão, uma vez que a finalidade económica depende de uma propagação global consistente.

O pior cenário mais credível no caso de uma interrupção de vários hubs com a duração de um dia é um colapso temporário na usabilidade transfronteiriça, um choque tarifário acentuado e desigual e reorganizações profundas que invalidam as confirmações regionais.

Quando os links são restaurados, o software resolve o razão deterministicamente e os serviços restauram a funcionalidade total após verificações operacionais.

A última etapa é reabrir saques e canais assim que os saldos e históricos estiverem coerentes na cadeia vencedora.

Esse é o caso recuperável, mas e se a fratura nunca cicatrizar?

O que aconteceria com o Bitcoin durante a 3ª Guerra Mundial?

Agora, e se os hubs de backbone que mencionei no início nunca mais voltarem?

Pois bem, nesse cenário distópico, o Bitcoin, como o conhecemos, não ressurge.

Você obtém partições geográficas permanentes que se comportam como redes Bitcoin separadas, compartilhando as mesmas regras, mas sem comunicação entre elas.

Cada partição continua a minerar, ajusta sua dificuldade de acordo com seu próprio cronograma e desenvolve sua própria economia, carteira de pedidos e mercado de taxas. Não existe mecanismo para reconciliar histórias sem restaurar a conectividade ou coordenar uma escolha manual de uma única cadeia.

Aqui está a aparência desse estado estacionário.

Consenso e dificuldade

• Até que cada partição atinja o próximo redirecionamento de bloco de 2016, os tempos de bloco serão lentos ou rápidos de acordo com o hashrate alcançável. Após o redirecionamento, cada partição é centralizada novamente em torno de 10 minutos localmente.
• Usando nossas cotas aproximadas, o tempo esperado para o primeiro redirecionamento é:

Partição	Compartilhamento de taxa de hash	Blocos/hora	Blocos/dia	Dias para blocos de 2016 (primeiro redirecionamento)
Américas	~45%	~2,7	~64,8	~31 dias
Ásia/Oceania	~35%	~2,1	~50,4	~40 dias
Europa/África/Oriente Médio	~20%	~1,2	~28,8	~70 dias

Após o primeiro redirecionamento, cada partição produz blocos em aproximadamente 10 minutos e, em seguida, continua reduzindo pela metade e ajustando-se de forma independente.

As datas de redução pela metade divergem de acordo com o horário do relógio porque cada região atinge alturas de redução pela metade em velocidades diferentes antes de seu primeiro redirecionamento.

Fornecimento e “o que é BTC”: taxas, mempools e pagamentos

Dentro de cada partição, o limite de 21 milhões ainda se aplica por cadeia. Globalmente, o número total de moedas em todas as partições ultrapassa os 21 milhões, uma vez que cada cadeia continua a emitir subsídios de forma independente. Economicamente, isso cria três ativos BTC incompatíveis que compartilham endereços e chaves, mas têm diferentes Conjuntos UTXO.

As chaves controlam moedas em todas as partições simultaneamente. Se um usuário gastar o mesmo UTXO em duas regiões, ambos os gastos serão válidos em suas respectivas cadeias locais, resultando em “moedas divididas” permanentes com o mesmo histórico pré-divisão e históricos pós-divisão divergentes.

• Mempools são locais para sempre. Os pagamentos entre partições não se propagam. Qualquer tentativa de pagar alguém em outra partição nunca chega até eles.
• Os mercados de taxas estabelecem-se em equilíbrios locais. A partição com taxa de hash menor tende a ter capacidade mais restrita durante o longo período de pré-redirecionamento e, em seguida, normaliza após ajustes de dificuldade.
• Os canais do Lightning que abrangem usuários em partições diferentes não podem ser roteados. Os HTLCs atingem o tempo limite, os pares publicam compromissos e os fechamentos são confirmados apenas na partição local. A liquidez entre partições fica bloqueada.

Segurança, mercados e infraestrutura

O orçamento de segurança de cada partição é igual ao seu hashrate e taxas locais. Uma região com 20% de hashrate pré-dividido tem um custo absoluto de ataque menor do que a rede global. Com o tempo, os mineradores podem migrar para partições com preço de moeda mais alto e energia mais barata, alterando novamente o perfil de segurança.

Sem um caminho para cabeçalhos entre partições, um invasor em uma partição não poderá sobrescrever o histórico em outra; portanto, os ataques estão contidos em uma região específica.

• As bolsas tornam-se regionais. Os tickers divergem. Você obtém efetivamente os preços BTC-A, BTC-E e BTC-X, mesmo que todos se refiram localmente como BTC.
• As rampas de acesso, custódia, derivativos e trilhos de liquidação da Fiat são especializados em cadeias regionais. Os provedores de índices e fornecedores de dados precisam escolher uma rede por local ou publicar vários compostos.
• Ativos interligados e oráculos que dependiam de feeds de dados globais são divididos ou bifurcados em versões regionais.

As regras do protocolo permanecem as mesmas, a menos que uma partição coordene uma alteração na regra. Qualquer atualização adotada em uma partição não é ativada em outro lugar, criando desvios no conjunto de regras ao longo do tempo.

Software de pool, exploradores e carteiras executam infraestrutura por partição. Os serviços multi-homed não podem reconciliar saldos entre cadeias sem uma política manual.

As partições poderão ser reconciliadas sem esses hubs?

Se nenhum caminho de comunicação for restaurado, a convergência de protocolo será impossível. A única forma de regressar a um registo único é através de meios sociais e operacionais, por exemplo, uma selecção coordenada da cadeia de uma partição como canónica e o abandono ou repetição das outras.

Dada a profunda divergência após semanas, a reorganização automática para um único histórico não é viável.

Conclusão operacional

Teríamos que tratar uma fratura permanente exatamente como um hard fork com história pré-divisão compartilhada. Gerencie chaves para que você possa gastar moedas divididas com segurança, evite a repetição acidental entre partições usando saídas que existem apenas em uma região e mantenha contabilidade, preços e controles de risco separados por partição.

Mineiros, bolsas e custodiantes devem selecionar uma partição doméstica, publicar identificadores de cadeia e documentar políticas para depósitos e retiradas específicas para cada cadeia.

Em suma, se esses centros nunca regressarem e nenhum caminho alternativo preencher a lacuna, o Bitcoin não morre; tornam-se vários Bitcoins independentes que nunca mais se juntam.