Энергоэффективность Биткоина

[uanix]

Часто Биткоин критикуют за присущую ему неэффективность. Однако для того, чтобы сохранить свою децентрализованную природу и, как следствие, свое сопротивление цензуре, Биткоин должен быть именно неэффективным, чтобы помешать злоумышленнику или группе злоумышленников легко получить контроль над блокчейном и доминировать в сети.

Якобы недостатки эффективности Биткоина проявляются различными способами: каждая полная нода сети должна сначала загрузить каждую отдельную транзакцию, затем проверить каждую отдельную транзакцию, и потом навсегда сохранить каждую отдельную транзакцию в блоке. Сотни и тысячи узлов в Биткоин-сети хранят одну и ту же актуальную копию блокчейна. Это массовое дублирование и избыточность необходимы, чтобы позволить любому человеку самостоятельно проверить состояние сети и реестра, не доверяя никому другому.

Точно так же сетевая безопасность Биткоина зависит от того, насколько майнинг PoW является дорогостоящим: если майнинг блока достаточно сложен и энергетически затратен, а, следовательно, дорогостоящ в финансовом плане, злоумышленникам будет гораздо труднее успешно выполнить т.н. «атаку 51%» на блокчейн (например, выполнить двойные траты, добыть пустые блоки или отменить старые транзакции) и таким образом реорганизовать блокчейн в свою пользу. Именно энергозатратность майнинга вынуждает злоумышленников тратить колоссальные ресурсы в виде специализированного майнингового оборудования и электроэнергии, обеспечивающей его работоспособность. Что делает экономически нецелесообразной атаку на блокчейн Биткоина, а следовательно, — надежно защищает его от злоумышленников.

Действительно, низкая эффективность Биткоина и высокая энергозатратность майнинга являются залогом его децентрализации и цензуроустойчивости.
 

Подробнее об эффективности Биткоина я расписал здесь

[uanix]

Часто Биткоин критикуют за присущую ему неэффективность. Однако для того, чтобы сохранить свою децентрализованную природу и, как следствие, свое сопротивление цензуре, Биткоин должен быть именно неэффективным, чтобы помешать злоумышленнику или группе злоумышленников легко получить контроль над блокчейном и доминировать в сети.

~

Примеры других технологий, которые возникли после биткойна,  показывают, что можно одновременно и эффективно мешать  и быть энергетически эффективным. Думаю, когда Сатоши создавал биткойн он и  не подозревал о будущих масштабах майнинга, поэтому и выбрал PoW, тем более, что эта схема была уже готовой, достаточно было открыть нужные журналы и почитать. Над альтернативными и неэнергозатратными  схемами надо было работать.

Пока Биткоин доминирует, мы не можем говорить, что другие схемы лучше. Теоретически, может быть и так, но практика говорит, что PoW для монетарного средства — пока лучший выбор.

[FontSeli]

Часто Биткоин критикуют за присущую ему неэффективность. Однако для того, чтобы сохранить свою децентрализованную природу и, как следствие, свое сопротивление цензуре, Биткоин должен быть именно неэффективным, чтобы помешать злоумышленнику или группе злоумышленников легко получить контроль над блокчейном и доминировать в сети.

~

Примеры других технологий, которые возникли после биткойна,  показывают, что можно одновременно и эффективно мешать  и быть энергетически эффективным. Думаю, когда Сатоши создавал биткойн он и  не подозревал о будущих масштабах майнинга, поэтому и выбрал PoW, тем более, что эта схема была уже готовой, достаточно было открыть нужные журналы и почитать. Над альтернативными и неэнергозатратными  схемами надо было работать.

Так создание Биткоина с его технологией и послужило плацдармом для развития криптовалют, и это отлично что разработчики новых монет ищут более эффективные решения. Однако ни одна из новых монет пока не взыскала такой же популярности и доверия как сейчас есть у Биткоина. Поэтому тут дело прежде всего в надежности, а уже потом в энергоэффективности.

[KTChampions]

Пока Биткоин доминирует, мы не можем говорить, что другие схемы лучше. Теоретически, может быть и так, но практика говорит, что PoW для монетарного средства — пока лучший выбор.

А что там практика говорит по себестоимости проведения транзакций? Сколько ЭЭ сжигается на одну? 

[KTChampions]

Цифра просто  как обухом по голове~

Именно так.
Однако обычно те кто рассуждает про "лучший выбор" и "всё эффективно" этого просто не знают 

[uanix]

А что там практика говорит по себестоимости проведения транзакций? Сколько ЭЭ сжигается на одну?  

В статье по ссылке есть и «затратах энергии на транзакцию». Цитирую:

Еще один аргумент критиков Биткоина — популярная метрика «затраты энергии на транзакцию», которую сравнивают с другими электронными платежными системами.

Эта метрика регулярно фигурирует в средствах массовой информации а также в академических исследованиях, несмотря на наличие многочисленных проблем в применении её к Биткоин-транзакциям.

Во-первых, пропускная способность транзакций в Биткоин-сети (т. е. количество транзакций, которые система может обрабатывать) не зависит от суммарного потребления электроэнергии сетью. Добавление большего количества майнингового оборудования и, следовательно, увеличение потребления электроэнергии не оказывает никакого влияния на количество обрабатываемых транзакций.

Во-вторых, одна биткоин-транзакция может содержать скрытую семантику, которая может быть не сразу видна или понятна наблюдателям. Например, одна транзакция может включать сотни платежей по отдельным адресам, сопоставлять сетевые платежи второго уровня (например, открытие и закрытие каналов в сети Lightning Network) или потенциально представлять миллиарды точек данных с временной меткой, используя открытые протоколы, такие как Openstimestamps.

Год назад подтверждение одной транзакции обходилось сети биткойна в среднем  45 баксов,  думаю сейчас эта сумма еще больше.

Цифра эта не может быть больше, поскольку после халвинга плата за блок уменьшилась в два раза. К тому же, кол-во транзакций растет,  в том числе в LN.

Ну и главное, повторю, — энергозатраты в сети Биткоина не зависят от кол-ва транзакций.

[kzv]

Год назад подтверждение одной транзакции обходилось сети биткойна в среднем  45 баксов,  думаю сейчас эта сумма еще больше. Цифра просто  как обухом по голове, так как все привыкли считать только комсу за транзакцию и в среднем она была 64 цента. Но как указывается в статье, если учесть награду, которая отошла майнерам ( и ведь автор прав - ее тоже надо учитывать, ибо без нее не было бы и транзакций) и стоимость самого майнинга то средняя себестоимость транзакции подскакивает до 45 долларов.

На самом деле все в миллион раз печальней. Расчет может сделать любой школьник если немного погуглит справочники.

Справка 1
Самый крутой на сегодня асик
дает 110 Th/s
жрет 3250 вт = 3.25 кВт
пруф

Справка 2
На сегодняшний день хэшрейт сети биткоин составляет 120 000 000 th/s

Справка 3
Среднее число блоков биткоина за сутки = 144
Среднее число транзакций в одном блоке = 2000

Считаем:
1. 120000000 / 110 = 1090909 асиков надо чтобы обеспечить биткоин сегодняшним хэшрейтом
2. 1090909 * 3.250 * 3600 = 12763635300 кВт ч (МДж) кДж энергии жрут все асики биткоина за час
3. 12763635300 * 24 = 306327247200 кВт ч (МДж) кДж энергии жрут все асики биткоина за сутки
4. 306327247200 / 144 = 2127272550 кВт ч (МДж) кДж энергии сжигает сеть биткоина для одного блока
5. 2127272550 / 2000 = 1063636 кВт ч (МДж) кДж =  1063 МДж энергии сжигает сеть биткоина для одной транзакции

Много это или мало?
Разберемся. Для этого еще пара справок.

Справка 4
Удельная теплота сгорания нефти 46 МДж/кг


Справка 5
Оптовая цена нефти 17 000 руб за тонну

Считаем:
6. 1063 / 46 = 23 кг нефти нужно сжечь для одной транзакции.
7. 0.023 * 17000 = 391 руб = 5.2 $ стоит одна транзакция в сети биткоин.

Расчет проводился в предположении, что эфективность майнера = 100%. Реально она меньше 30%, то есть сумму в седьмом действии надо еще на три умножить  

[uanix]

На самом деле все в миллион раз печальней. Расчет может сделать любой школьник если немного погуглит справочники.

...

Расчет проводился в предположении, что эфективность майнера = 100%. Реально она меньше 30%, то есть сумму в седьмом действии надо еще на три умножить  

Для этого не надо делать сложных расчетов. Все уже давно посчитали за нас.  

Идем сюда: https://gobitcoin.io/tools/cost-51-attack/
Читаем: The attack would consume 361 392 787 kWh per day (18 069 639$ per day)
Удваиваем полученную сумму и получаем примерные суточные затраты майнинга на электроэнергую: около $36 млн

Суточное кол-во транзакций берем здесь: https://www.blockchain.com/charts
Оно равно 333 тыс.

Итого стоимость электроэнергии на одну транзакцию равна $36 млн / 333 000 = $108

Но! Повторю еще раз: одна биткоин-транзакция может содержать скрытую семантику, которая может быть не сразу видна или понятна наблюдателям. Например, одна транзакция может включать сотни платежей по отдельным адресам, сопоставлять сетевые платежи второго уровня (например, открытие и закрытие каналов в сети Lightning Network) и т.п.

[KTChampions]

uanix

Во-первых, пропускная способность транзакций в Биткоин-сети (т. е. количество транзакций, которые система может обрабатывать) не зависит от суммарного потребления электроэнергии сетью. Добавление большего количества майнингового оборудования и, следовательно, увеличение потребления электроэнергии не оказывает никакого влияния на количество обрабатываемых транзакций.

Так это огромный минус проекту биткоин, вы этого не видите?
Т.е. сжигается гигантское количество ЭЭ, а на выходе жалкое количество обрабатывемых транз.

Кроме того утверждение "пропускная способность транзакций в Биткоин-сети не зависит от суммарного потребления электроэнергии сетью." ошибочно.
Никого не интересует пропускная способность в сферическом вакууме, всех интересует пропускная способность с защитой от атак 51%   Т.е. теоретически вы можете на 1кВт-те держать всю сеть, а фактически - нет, ибо без гигантского количества сжигаемой ЭЭ ее любой желающий грохнет.

Во-вторых, одна биткоин-транзакция может содержать скрытую семантику, которая может быть не сразу видна или понятна наблюдателям. Например, одна транзакция может включать сотни платежей по отдельным адресам, сопоставлять сетевые платежи второго уровня (например, открытие и закрытие каналов в сети Lightning Network) или потенциально представлять миллиарды точек данных с временной меткой, используя открытые протоколы, такие как Openstimestamps.

Может содержать, а может не содержать   Аргумент в чем?
В том что, одна "эффективная" сеть может содержать в себе платежи другой "эффективной" сети (Lightning Network)?  
Прям супер. Давайте добавим 3-ю сеть сверху (такую же эффективную как первые две) и тогда точно взлетит  

Ну и главное, повторю, — энергозатраты в сети Биткоина не зависят от кол-ва транзакций.

Еще раз повторю - вы ошибаетесь. Если уменьшать существующие гигантские энергозатраты битка (как хз), то всю сеть можно будет грохнуть (дешево) и таким образом количество транз опустить до нуля, т.е. зависимость очевидна.

[uanix]

Так это огромный минус проекту биткоин, вы этого не видите?
Т.е. сжигается гигантское количество ЭЭ, а на выходе жалкое количество обрабатывемых транз.

Нет, не вижу!
Во-первых, из этого следует, что кол-во транзакций может быть увеличено без увеличения энергопотребления сети.
Во-вторых, энергия сжигается не столько на проведение транзакций, сколько на защиту их и счетов пользователей. Сколько банки тратят на это денег? Сколько стоят хранение и перевозка золота и других банковских активов?? Сколько клерков работает в банковских системах, чтобы обеспечить их функционирование?? Добавьте к этому содержание банковских зданий и аренду земли...
Вы ведь всё это не учитываете, сравнивая платежные системы.

Еще раз повторю - вы ошибаетесь. Если уменьшать существующие гигантские энергозатраты битка (как хз), то всю сеть можно будет грохнуть (дешево) и таким образом количество транз опустить до нуля, т.е. зависимость очевидна.

В чем же я ошибаюсь? Я как раз и говорю, что высокая энергозатратность и, как следствие, низкая энергоэффективность — это залог безопасности и децентрализации Биткоина.

[kzv]

Для этого не надо делать сложных расчетов. Все уже давно посчитали за нас. 

Идем сюда: https://gobitcoin.io/tools/cost-51-attack/
Читаем: The attack would consume 361 392 787 kWh per day (18 069 639$ per day)
Удваиваем полученную сумму и получаем примерные суточные затраты майнинга на электроэнергую: около $36 млн

 
Не удваиваем, а делим на 0,05 (Electricity cost for the attack. (Default: 0,05$ per kWh)) Ибо нас не атака интересует, а энергия на весь майнинг.

[A-Bolt]

2. 1090909 * 3.250 * 3600 = 12763635300 кВт ч (МДж) энергии жрут все асики биткоина за час

Тут что-то не так.
Во-первых, 1 кВтч = 3.6 МДж.
Во-вторых, все асики потребляют 1090909 * 3.25 = 3545454.25 кВт = 3545454.25 кВтч в час или 3545454.25 * 3.6 =  12763635.3 МДж в час

Короче, по вашим расчётам, выходит что все биткойновые асики Земли потребляют мощность около 4 ГВт - эту мощность выдаёт одна АЭС с четырьмя энергоблоками, ну пусть, с пятью энергоблоками для резерва по мощности.

Если на государственном уровне возникают идеи майнинга на неутилизированной мощности АЭС, то вопрос энергоэффективности транзакций вообще стоять не должен - электроэнергию всё равно некуда девать.

[KTChampions]

Так это огромный минус проекту биткоин, вы этого не видите?
Т.е. сжигается гигантское количество ЭЭ, а на выходе жалкое количество обрабатывемых транз.

Нет, не вижу!
Во-первых, из этого следует, что кол-во транзакций может быть увеличено без увеличения энергопотребления сети. [1]
Во-вторых, энергия сжигается не столько на проведение транзакций, сколько на защиту их и счетов пользователей. [2] Сколько банки тратят на это денег? Сколько стоят хранение и перевозка золота и других банковских активов?? Сколько клерков работает в банковских системах, чтобы обеспечить их функционирование?? Вы это не учитываете, сравнивая платежные системы. [3]

1.) Пруфы есть что может быть увеличена без увеличения потребления ЭЭ или это лишь ваше предположение?
Навскидку сеть с большим количеством транз имеет бОльшую ценность и должна быть лучше защищена  

2.) Да, и это неотъемлемое свойство проекта биткоин. К чему вы рветесь обсуждать несуществующие вещи если мы обсуждаем биткоин? Если вы хотите обсуждать что-то сферическое в вакууме, то Ок, только заранее предупреждать надо.
Я обсуждаю реально существующий/реализованный проект биткоин, а не фантазии "а можно так, а можно эдак".

3.) Причем здесь вообще банки? Там кстати все отлично считается и, очевидно, транзы имеют себестоимость на порядки лучше чем в битке  

Еще раз повторю - вы ошибаетесь. Если уменьшать существующие гигантские энергозатраты битка (как хз), то всю сеть можно будет грохнуть (дешево) и таким образом количество транз опустить до нуля, т.е. зависимость очевидна.

В чем же я ошибаюсь? Я как раз и говорю, что высокая энергозатратность и, как следствие, низкая энергоэффективность — это залог безопасности и децентрализации Биткоина.

Я вам конкретно указал где вы ошибаетесь:

Во-первых, пропускная способность транзакций в Биткоин-сети (т. е. количество транзакций, которые система может обрабатывать) не зависит от суммарного потребления электроэнергии сетью. Добавление большего количества майнингового оборудования и, следовательно, увеличение потребления электроэнергии не оказывает никакого влияния на количество обрабатываемых транзакций.

Ну и главное, повторю, — энергозатраты в сети Биткоина не зависят от кол-ва транзакций.

Сколько там сеть сможет обработать транз при нулевом потреблении ЭЭ? И долго ли просуществует сеть при нулевом количестве транз?  
Увидели зависимость или продолжим разбор этих моментов?

Кроме того, здесь:

Я как раз и говорю, что высокая энергозатратность и, как следствие, низкая энергоэффективность — это залог безопасности и децентрализации Биткоина

вы тоже ошибаетесь.
Всё неэффективное отмирает. Это еще какая опасность   Представьте что пользователи битка напрямую стали оплачивать всю цену проведения транзакции   Представили? И сколько их осталось в таком воображаемом эксперименте?

[kzv]

2. 1090909 * 3.250 * 3600 = 12763635300 кВт ч (МДж) энергии жрут все асики биткоина за час

Тут что-то не так.
Во-первых, 1 кВтч = 3.6 МДж.
Во-вторых, все асики потребляют 1090909 * 3.25 = 3545454.25 кВт = 3545454.25 кВтч в час или 3545454.25 * 3.6 =  12763635.3 МДж в час

Короче, по вашим расчётам, выходит что все биткойновые асики Земли потребляют мощность около 4 ГВт - эту мощность выдаёт одна АЭС с четырьмя энергоблоками, ну пусть, с пятью энергоблоками для резерва по мощности.

Даже если я где-то ошибся, возьмите калькулятор из ссылки которую мне тут выше дали https://gobitcoin.io/tools/cost-51-attack/ и прокрутите там от 51% до 99%
Получите цифру

The attack would consume 34 374 831 521 kWh per day (1 718 741 576$ per day)

(1 718 741 576 / 144)/2000 = 5967$ цена одной транзакции

[KTChampions]

~
Если на государственном уровне возникают идеи майнинга на неутилизированной мощности АЭС, то вопрос энергоэффективности транзакций вообще стоять не должен - электроэнергию всё равно некуда девать.

Проблемка в том, что не все участники децентрализованного проекта биткоин имеют в собственности АЭС 

Так, что для такого идейного участника проекта как я (  ) ЭЭ стоит вполне конкретных денег, а у кого-то (полностью связанного с государством через законы) она бесплатна...
Ох чувствую  здесь какой-то подвох и противоречие принципу децентрализации 

[uanix]

Для этого не надо делать сложных расчетов. Все уже давно посчитали за нас. 

Идем сюда: https://gobitcoin.io/tools/cost-51-attack/
Читаем: The attack would consume 361 392 787 kWh per day (18 069 639$ per day)
Удваиваем полученную сумму и получаем примерные суточные затраты майнинга на электроэнергую: около $36 млн

 
Не удваиваем, а делим на 0,05 (Electricity cost for the attack. (Default: 0,05$ per kWh)) Ибо нас не атака интересует, а энергия на весь майнинг.

Не знаю, что вы там собираетесь на 0,05 делить, но для совершения атаки 51% необходимо тратить на электроэнергию минимум около $18 млн в сутки. Следовательно вся сеть потребляет примерно в 2 раза больше — $36 млн.

[kzv]

Не знаю, что вы там собираетесь на 0,05 делить, но для совершения атаки 51% необходимо тратить на электроэнергию минимум около $18 млн в сутки. Следовательно вся сеть потребляет примерно в 2 раза больше — $36 млн.

Вы ошибаетесь. Не придумывайте новых формул. Перейдите по своей же ссылке и прокрутите там счетчик от 51% до 99%. Увидите сколько вся сеть потребляет.

[uanix]

Даже если я где-то ошибся, возьмите калькулятор из ссылки которую мне тут выше дали https://gobitcoin.io/tools/cost-51-attack/ и прокрутите там от 51% до 99%
Получите цифру

The attack would consume 34 374 831 521 kWh per day (1 718 741 576$ per day)

(1 718 741 576 / 144)/2000 = 5967$ цена одной транзакции

На самом деле, если доля атакующего равна 99%, то доля существующей сети — только 1%.  

P.S. Я тоже ошибся. Если для проведения атаки 51% надо затратить на электроэнергию $18 млн. То и вся сеть потребляет примерно те же $18 млн, а не $36 млн, как я рассчитал ранее. Точнее - (18/51)*49 = $17,3 млн.
Действительно, для атаки 51% надо увеличить хэшрейт сети примерно в 2 раза (точнее в 2,04).

Поэтому сейчас затраты на 1 транзакцию не $108, как я ранее сосчитал, а около $52.

Вы ошибаетесь. Не придумывайте новых формул. Перейдите по своей же ссылке и прокрутите там счетчик от 51% до 99%. Увидите сколько вся сеть потребляет.

Это не вся сеть потребляет, а атакующий, который будет иметь 99%. При этом оставшаяся часть сети - только 1%. А до атаки этот  1% был 100%.

[kzv]

Это не вся сеть потребляет, а атакующий, который будет иметь 99%. При этом оставшаяся часть сети - только 1%. А до атаки этот  1% был 100%.

Ну допустим вся сеть кроме 1% майнеров прямо сейчас договорится провести атаку. Сколько это будет стоить? Как вы посчитали?

[uanix]

1.) Пруфы есть что может быть увеличена без увеличения потребления ЭЭ или это лишь ваше предположение?
Навскидку сеть с большим количеством транз имеет бОльшую ценность и должна быть лучше защищена  

Это очевидно! Вытекает из технологии Биткоина. Затраты на майнинг зависят от общего хэшрейта майнинга и не зависят от кол-ва транзакций в блоке. На добычу блока с 1-й транзакцией и с 2000 тысячами будут одинаковые энергозатраты.

2.) Да, и это неотъемлемое свойство проекта биткоин. К чему вы рветесь обсуждать несуществующие вещи если мы обсуждаем биткоин? Если вы хотите обсуждать что-то сферическое в вакууме, то Ок, только заранее предупреждать надо.
Я обсуждаю реально существующий/реализованный проект биткоин, а не фантазии "а можно так, а можно эдак".

3.) Причем здесь вообще банки? Там кстати все отлично считается и, очевидно, транзы имеют себестоимость на порядки лучше чем в битке  

Я затронул тему эффективности. Эффективность — это параметр сравнения. Не имеет смысла говорить об эффективности вообще, без сравнения с чем-то. Эффективность без сравнения — это и есть «сферический конь в ваккуме».
Поэтому я и сравниваю Биткоин-сеть с банковскими сетями. Нужно учитывать ВСЕ затраты, которые несут банки.

Сколько там сеть сможет обработать транз при нулевом потреблении ЭЭ? И долго ли просуществует сеть при нулевом количестве транз?  

При нулевом потреблении сети не будет. Поэтому аналогия не работает. Но, даже при одной ноде она будет потреблять одинаковое кол-во энергии при добавлении блока с любым числом транзакций.

Это не вся сеть потребляет, а атакующий, который будет иметь 99%. При этом оставшаяся часть сети - только 1%. А до атаки этот  1% был 100%.

Ну допустим вся сеть кроме 1% майнеров прямо сейчас договорится провести атаку. Сколько это будет стоить? Как вы посчитали?

Это не я считаю, а сервис. Расчет строится на том, что существующая мощность (хэшрейт) равен N, а мощность атакующего — X.
Тогда для проведения атаки 51% необходимо атакующему иметь долю в суммарном (N+X) равную 51%, а доля существующей мощности снизится до 49%. Т.е. в суммарной мощности X=0.51, а N=0.49. Если стоимость затрат электроэнергии при атаке 51% на сеть должна составлять $18 млн, то сеть до атаки потребляет (18/0,51)*0,49 = примерно 17,3 млн.

Для 99% атаки пропорция N/Х будет не 0,49/0,51, а 0,01/0,99.
Действительно, сервис показывает , что для атаки 99% необходимы энергозатраты в сумме $1,718 млрд
Решая пропорцию (1718/0,99)*0,01 получаем примерно те же 17,3 млн. для сети до атаки.