С 2015 по 2017 годы группа учёных из Корнеллского университета, израильского Техниона и организации Инициатива за криптовалюты и контракты (IC3) проводила длительное исследование состояния инфраструктуры сетей различных криптовалют, включая Bitcoin и Ethereum. Они изучали параметры работы тысяч узлов — и сейчас опубликовали первые результаты своей работы. Главным выводом стало то, что сети вовсе не так децентрализованы, как можно было подумать. Ни о каком равномерном распределении вычислительных ресурсов и полосы пропускания и речи не идёт.

В принципе, и так все знали, что существование истинной P2P-системы было бы возможно только если бы каждый майнер работал как индивидуальный узел в сети. Но в реальности сейчас вычисления идут в пулах, которые выполняют роль своеобразных «супернодов». Получается, что три-четыре узла контролируют 50-60% вычислений в сети (четыре у Bitcoin, три у Ethereum).

Это чисто централизованная структура, где «власть» сконцентрирована в руках нескольких игроков, а вовсе не децентрализованная система, какая задумывалась основателем Bitcoin Сатоши Накамото. Нужно отметить, что этот очевидный факт вовсе не является подтверждением смелого тезиса Натальи Касперской, что «биткоин — разработка американских спецслужб с целью быстрого финансирования разведок США, Англии, Канады в разных странах», а создатель биткоина Сатоши Накамото — это псевдоним «группы американских криптографов».



Научное исследование просто подтверждает известный факт концентрации вычислений в пулах — впервые эту проблему исследовали столь досконально по научной методологии.

Вот ещё несколько интересных фактов, которые выявило исследование.

Сеть Bitcoin недоиспользуется


Пропускная способность узлов Bitcoin больше, чем у Ethereum, а за последний год средний медианный канал увеличил пропускную способность на 70%.



Это означает, что максимальный размер блоков можно увеличить без влияния на уровень децентрализации. То есть если всех устраивал уровень децентрализации в 2016 году, то при увеличении размера блока на 70% такой же уровень сохранится в 2017 году. При этом вырастет количество обрабатываемых транзакций в такой же пропорции.

Противники увеличения размера блоков говорят, что это увеличит нагрузку на CPU и использование дискового пространства. Но учёные считают, что этот аргумент не выдерживает критики, потому что стоимость данных ресурсов сейчас снизилась до ничтожной величины. Например, диск на 1 терабайт в 2016 году стоил $85, а сейчас $70.

Авторы говорят, что аргументы против увеличения размера блоков носят исключительно «политический» характер, а с технической точки зрения ничего не мешает сделать это.

Сеть Ethereum лучше распределена по миру, чем Bitcoin


В сети Bitcoin узлы сильнее кластеризованы, как географически, так и по сетевым задержкам.


Гистограммы P2P-задержек в Bitcoin (a) и Etherium (b), а также CDF географических расстояний между узлами

Разница не такая уж и большая и значительная, это просто любопытный факт. Исследователи обращают внимание ещё и на то, что в сети Etherium больше узлов, чем в Bitcoin.

Причиной они считают то, что большее количество узлов Bitcoin располагаются в дата-центрах (56%), чем у Etherium (28%). Исследователи обращают внимание, что перемещение узлов в дата-центры — опасный симптом. Одна из гипотез — маскировка реального количества узлов и подготовка к атаке Сивиллы для влияния на общественное мнение. Атака заключается в том, что жертва в одноранговой сети подключается только к узлам, контролируемым злоумышленником, с понятными последствиями.

Ethereum бесполезно тратит вычислительные ресурсы


Сеть Etherium больше хэшей тра��ит на потерянные блоки (uncles), чем Bitcoin (здесь такие блоки называются orphans).

Это означает, что Ethereum мог бы извлечь значительную пользу от релейных схем вроде Falcon и FIBRE, какие используются в Bitcoin. Это позволит уменьшить процент потерянных блоков.

Ethereum более благосклонен к слабым майнерам


В идеально справедливой системе у майнеров будет меньше причин объединяться в пулы, потому что система не будет давать предпочтение крупным майнерам перед малыми.

Исследовали определили уровень «честности» для крупных и мелких майнеров как частное от деления блоков, которые майнер отдал в цепочку, на потерянные блоки.

Общий уровень «честности» в обеих системах сравним, но в системе Bitcoin наблюдается гораздо более сильное разнообразие в честности для малых узлов. То есть здесь работа малых узлов гораздо более непредсказуема, чем в Ethereum. Очевидно, это связано с более высокой частотой блоков в Ethereum.


Miner Index. Распределение «честности» в системах Bitcoin и Etherium

Научная статья опубликована 11 января 2018 года на сайте препринтов arXiv.org (arXiv:1801.03998v1).