Bitcoin Is Time – Το Bitcoin είναι χρόνος

Ο χρόνος είναι χρήμα, τουλάχιστον έτσι λέει το γνωμικό. Κατά συνέπεια το χρήμα είναι χρόνος: μια αναπαράσταση της συλλογικής οικονομικής ενέργειας που έχει αποθηκευτεί από την ανθρωπότητα. Παρόλα αυτά, η σύνδεση μεταξύ του χρόνου και του χρήματος είναι πολύ πιο πολύπλοκη απ’ ότι φαίνεται εξ αρχής. Αν το χρήμα δεν χρειάζεται χρόνο για να δημιουργηθεί, δεν λειτουργεί και πολύ καλά ως χρήμα, όχι για μεγάλο διάστημα. Όπως θα δούμε και παρακάτω, στον κόσμο της πληροφορίας, η διατήρηση της σειράς των πραγμάτων, συνεπάγεται, πάντα την παρακολούθηση του χρόνου.

Καθώς το χρήμα γίνεται ψηφιακό χρειάζεται να συμφωνήσουμε στον ορισμό του χρόνου και ακριβώς εδώ έγκειται το όλο πρόβλημα. Μπορεί να σκεφτείς πως το να πεις την ώρα είναι τόσο εύκολο όσο το να κοιτάξεις ένα οποιοδήποτε ρολόι που βρίσκεται εκεί κοντά σου και θα ‘χεις δίκιο όσο αναφερόμαστε σε καθημερινές δουλειές. Όταν όμως πρέπει να συγχρονίσουμε την κατάσταση ενός παγκόσμιου, διαφοροποιημένου, διανεμημένου δικτύου, το να πεις την ώρα γίνεται ένα δύσκολο πρόβλημα. Πως μπορείς να πεις την ώρα αν τα ρολόγια δεν είναι αξιόπιστα; Πως να δημιουργήσεις την έννοια του μοναδικού χρόνου αν το δίκτυο σου εξαπλώνεται στον γαλαξία; Πως να μετρήσεις τον χρόνο στο άχρονο βασίλειο; Και τι είναι ο χρόνος τελικά;

Για ν’ απαντήσουμε σ’ αυτά τα ερωτήματα χρειάζεται να δούμε πιο προσεκτικά την έννοια του χρόνου καθαυτού και πως το Bitcoin δημιουργεί τον δικό του χρόνο: block time – κοινώς γνωστό ως block height. Θα διερευνήσουμε γιατί το πρόβλημα της χρονικής συνέπειας έχει άμεση σχέση με την διατήρηση των αρχείων, γιατί δεν υπάρχει απόλυτος χρόνος σ’ ένα αποκεντρωμένο δίκτυο και πως το Bitcoin χρησιμοποιεί την αιτιότητα και τα απρόβλεπτα αποτελέσματα (τυχαιότητα), για να δημιουργήσει την δική του έννοια του Τώρα.  

Οι συσκευές μέτρησης χρόνου έχουν μετασχηματίσει τους πολιτισμούς περισσότερες από μια φορές. Όπως επεσήμανε ο Lewis Mumford, το 1934: «Το ρολόι, όχι η ατμομηχανή, είναι η βασική μηχανή της σύγχρονης βιομηχανικής εποχής» Σήμερα, είναι και πάλι τα χρονόμετρα που μεταμορφώνουν τον πολιτισμό μας: ένα ρολόι, όχι οι υπολογιστές, είναι η βασική μηχανή της σύγχρονης εποχής της πληροφορίας. Και αυτό το ρολόι είναι το Bitcoin.

Παρακολουθώντας τα πράγματα

Μιλώντας πολύ γενικά, υπάρχουν δύο τρόποι να παρακολουθήσεις τα πράγματα: τα φυσικά αντικείμενα και τα γενικά καθολικά (λογιστικά βιβλία). Είτε θα χρησιμοποιείς κατευθείαν αληθινά πράγματα, π.χ. να δώσεις σε κάποιον ένα κοχύλι, ένα κέρμα ή οποιοδήποτε ανταλλάξιμο πράγμα, ή μπορείς να αναπαράγεις την κατάσταση του κόσμου καταγράφοντας τι συνέβη σ’ ένα κομμάτι χαρτί.

Φαντάσου πως είσαι ένας βοσκός και θέλεις να βεβαιωθείς πως όλο το κοπάδι έχει επιστρέψει στην στάνη. Μπορείς να βάλεις ένα κολάρο σε κάθε πρόβατο και καθώς επιστρέφουν, απλά βγάζεις το κολάρο και το κρεμάς. Αν έχεις μια κρεμάστρα για κάθε κολάρο και απ’ την στιγμή που όλες οι κρεμάστρες έχουν ένα κολάρο, θα ξέρεις πως όλα τα πρόβατα έχουν επιστρέψει σώα. Μπορείς, φυσικά, να τα μετράς και να κρατάς μια απογραφή. Παρόλα αυτά, θα πρέπει να φτιάχνεις μια καινούργια κατάσταση κάθε φορά που ξεκινάς το μέτρημα και βέβαια θα πρέπει να είσαι σίγουρος πως δεν μέτρησες δυο φορές (ή καθόλου) το ίδιο πρόβατο.

Το χρήμα είναι ένα απαραίτητο εργαλείο για να παρακολουθούμε ποιος χρωστάει τι σε ποιον. Γενικά μιλώντας, οτιδήποτε έχουμε χρησιμοποιήσει ως χρήμα μέχρι τώρα χωρίζεται σε δύο κατηγορίες: φυσικά αντικείμενα και λίστες πληροφοριών ή για να χρησιμοποιήσω πιο κοινή ονομασία: κέρματα (ή στα Αγγλικά, tokens) και γενικά καθολικά (λογιστικά βιβλία ή στα Αγγλικά, ledger).

Είναι απαραίτητο να καταλάβετε τις εγγενείς διαφορές αυτών των κατηγοριών, οπότε να σας δώσω μια σαφή εξήγηση: Η πρώτη μέθοδος – ένα φυσικό αντικείμενο – αναπαριστά κατευθείαν την κατάσταση των πραγμάτων. Η δεύτερη – το γενικό καθολικό – αναπαριστά την κατάσταση των πραγμάτων έμμεσα. Η κάθε μια μέθοδος έχει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Για παράδειγμα, τα νομίσματα είναι φυσικά/πραγματικά και διανεμημένα, τα καθολικά είναι πληροφορικά/άυλα και συγκεντρωτικά. Τα κέρματα είναι εγγενώς αξιόπιστα, τα γενικά καθολικά δεν είναι.

Στον ψηφιακό κόσμο – όσο σκληρά κι αν προσπαθούν να σας πείσουν οι γκουρού του marketing πως είναι διαφορετικά – μπορούμε να χρησιμοποιούμε μόνο γενικά καθολικά. Είναι ο κόσμος της πληροφορίας, δεν είναι ο φυσικός κόσμος. Ακόμα κι αν ονομάσεις μια συγκεκριμένη πληροφορία «κέρμα» εξακολουθεί να είναι μια εύπλαστη πληροφορία, γραμμένη σ’ έναν σκληρό δίσκο ή οποιοδήποτε άλλο μέσο που μπορεί να διατηρεί πληροφορίες, καθιστώντας το ένα ενημερωτικό αρχείο.

Η βασική αιτία του προβλήματος των διπλών-δαπανών (double-spend), είναι η λογιστική φύση όλων των ψηφιακών πληροφοριών. Οι πληροφορίες ποτέ δεν αναπαριστούν την κατάσταση του κόσμου άμεσα. Επιπλέον, η μετακίνηση της πληροφορίας υποδηλώνει αντιγραφή. Η πληροφορία υπάρχει σ’ ένα σημείο και προκειμένου να την μετακινήσεις πρέπει να την αντιγράψεις στο άλλο σημείο και να την σβήσεις από το αρχικό. Αυτό το πρόβλημα δεν υπάρχει στον φυσικό κόσμο. Στο φυσικό κόσμο μπορούμε να μετακινήσουμε πράγματα από το σημείο Α στο Β. Ο κόσμος της πληροφορίας δεν έχει αυτήν την ιδιότητα. Αν θέλεις να «μετακινήσεις» μια πληροφορία από την λίστα Α στην λίστα Β, πρέπει να την αντιγράψεις από την Α στην Β. Δεν υπάρχει άλλος τρόπος.  

Ένας άλλος τρόπος για να το σκεφτείτε είναι από την άποψη της μοναδικότητας. Τα φυσικά κέρματα είναι οι μοναδικές συνθέσεις των ατόμων τους που δεν είναι εύκολο να αναπαραχθούν. Η πληροφορία δεν έχει αυτό το χαρακτηριστικό. Αν μπορείς να διαβάσεις μια πληροφορία εύκολα μπορείς να την αντιγράψεις. Συνεπάγεται πως, πρακτικά μιλώντας, τα φυσικά κέρματα είναι μοναδικά και τα ψηφιακά δεν είναι. Θα μπορούσα να επιχειρηματολογήσω πως ο όρος «ψηφιακά κέρματα» είναι λάθος. Ένα ψηφιακό κέρμα θα μπορούσε να αναπαριστά μια μυστική πληροφορία αλλά δεν θα μπορούσε ποτέ να αναπαριστά μια, μοναδική, μη αντιγράψιμη πληροφορία.

Αυτή η διαφορά των ιδιοτήτων, μας δείχνει πως πραγματικά δεν υπάρχει τρόπος να  δώσεις πληροφορίες «χέρι με χέρι». Είναι αδύνατον να μεταφέρεις ένα ψηφιακό κέρμα όπως θα έδινες ένα φυσικό απ’ την στιγμή που δεν γνωρίζεις αν ο αρχικός ιδιοκτήτης κατέστρεψε την δική του πληροφορία. Τα ψηφιακά κέρματα, όπως και όλες οι πληροφορίες, μπορούν μόνο να μοιραστούν, να διασκορπιστούν, όπως μια ιδέα.

Τα φυσικά κέρματα – αυτό που αποκαλούμε φυσικά περιουσιακά στοιχεία του κομιστή ή μετρητά – δεν έχουν τέτοια διλήμματα. Στον πραγματικό κόσμο, αν μου δώσεις ένα νόμισμα, το δικό σου νόμισμα έχει φύγει απ’ τα χέρια σου. Δεν υπάρχει καμία μαγική αναπαραγωγή του ίδιου νομίσματος και ο μόνος τρόπος να  μου το δώσεις είναι ν’ απλώσεις το χέρι σου και να μου το δώσεις. Οι νόμοι της φυσικής δεν σου επιτρέπουν να κάνεις διπλές δαπάνες.

Ενώ οι διπλές δαπάνες υπάρχουν στο μη ψηφιακό κόσμο – έρχεται στον νου ο George Parker, ένας απατεώνας που είναι γνωστό πως πούλησε την Γέφυρα του Brooklyn και άλλα αξιοθέατα, δυο φορές – απαιτεί περίπλοκη εξαπάτηση και εύπιστους αγοραστές. Στον ψηφιακό κόσμο δεν είναι τόσο δύσκολο.

Στο ψηφιακό κόσμο, καθώς έχουμε να κάνουμε πάντα με πληροφορίες, οι διπλές δαπάνες είναι ένα εγγενές πρόβλημα. Όπως ξέρει ο καθένας που έχει αντιγράψει ένα αρχείο ή έχει χρησιμοποιήσει τις εντολές «αντιγραφή και επικόλληση», η πληροφορία είναι κάτι που μπορείς να την αντιγράψεις τέλεια και δεν είναι δεσμευμένη στο μέσο που την φιλοξενεί. Αν έχεις μια ψηφιακή φωτογραφία, για παράδειγμα, μπορείς να την αντιγράψεις ένα εκατομμύριο φορές, ν’ αποθηκεύσεις μερικά αντίγραφα σ’ ένα στικάκι USB και να την στείλεις σ’ εκατοντάδες διαφορετικούς ανθρώπους. Τα αντίγραφα είναι τέλεια επειδή οι πληροφορίες επιτρέπουν την άψογη διόρθωση σφαλμάτων, η οποία εξαλείφει την υποβάθμιση. Και πάνω απ’ όλα, πρακτικά, δεν υπάρχει κανένα κόστος αναπαραγωγής και δεν υπάρχει κανένας τρόπος να ξεχωρίσεις ποιο ήταν το αρχικό.  

Ξανά: όταν πρόκειται για πληροφορίες υπάρχει μόνο η αντιγραφή. Απλά δεν υπάρχει άλλος τρόπος να μεταφέρεις μια ψηφιακή πληροφορία από το Α στο Β. Οι πληροφορίες πάντα αντιγράφονται από το Α στο Β κι αν η αντιγραφή είναι επιτυχής τότε το αρχικό αντίγραφο της πληροφορίας στο σημείο Α σβήνετε. Γι’ αυτό το πρόβλημα των διπλών δαπανών είναι τόσο περίπλοκο. Όταν δεν υπάρχει κεντρική αρχή, δεν υπάρχει τρόπος να μεταφέρεις οτιδήποτε από το Α στο Β χωρίς να βασίζεσαι στην εμπιστοσύνη. Πρέπει πάντα να έχεις την πίστη πως το αρχικό αντίγραφο θα σβηστεί. Αυτό έχει σαν συνέπεια, όταν μιλάμε για ψηφιακές πληροφορίες, να είναι αδύνατον να γνωρίζεις πόσα αντίγραφα υπάρχουν και που βρίσκονται.

Εξ αιτίας αυτού, η χρήση των ψηφιακών «κερμάτων» ως χρήμα δεν μπορεί και δεν θα δουλέψει ποτέ. Από την στιγμή που τα υλικά κέρματα αποκτούν την αξιοπιστία τους απ’ το γεγονός πως είναι δύσκολη η αναπαραγωγή τους, αποτέλεσμα της μοναδικής φυσικής κατασκευής τους, στον ψηφιακό κόσμο αυτό το πλεονέκτημα εξαφανίζεται. Δεν μπορείς να εμπιστευτείς τα ψηφιακά κέρματα στον ψηφιακό κόσμο. Ως αποτέλεσμα της φύσης των εγγενών χαρακτηριστικών της πληροφορίας, η μόνη βιώσιμη μορφή για το ψηφιακό χρήμα δεν είναι το κέρμα αλλά το γενικό καθολικό – που μας φέρνει στο πρόβλημα του χρόνου.

Τα κέρματα είναι άχρονα, τα γενικά καθολικά δεν είναι

Όταν μιλάμε για φυσικά κέρματα ο χρόνος της συναλλαγής δεν έχει σημασία. Είτε έχεις τα κέρματα στην τσέπη σου είτε όχι΄ είτε μπορείς να τα ξοδέψεις είτε όχι. Η κατοχή είναι το μόνο προαπαιτούμενο για να τα ξοδέψεις. Οι νόμοι της φύσης φροντίζουν για τα υπόλοιπα. Μ’ αυτήν την έννοια, τα φυσικά κέρματα είναι διαχρονικά και αξιόπιστα.

Όταν μιλάμε για γενικά καθολικά η φυσική κατοχή παραπαίει. Όποιος έχει τον έλεγχο του γενικού καθολικού χρειάζεται να επιβεβαιώνει πως τα πράγματα είναι σε τάξη. Αυτό που σε άλλη περίπτωση θα φρόντιζαν οι νόμοι της φύσης, δηλαδή, δεν μπορείς να ξοδέψεις χρήματα που δεν έχεις και δεν μπορείς να ξοδέψεις χρήματα που έχεις ήδη ξοδέψει, τώρα (οι νόμοι της φύσης) πρέπει να εφαρμοστούν με κανόνες φτιαγμένους από εμάς. Αυτοί είναι οι κανόνες που διέπουν την εύρυθμη λειτουργία και συντήρηση του γενικού καθολικού και όχι οι φυσικοί νόμοι.

Η ουσία του θέματος είναι η μετάβαση από τους φυσικούς νόμους στους ανθρωπογενείς κανόνες. Οι ανθρωπογενείς κανόνες μπορούν να λυγίσουν και να σπάσουν, οι φυσικοί νόμοι όχι και τόσο. Για παράδειγμα, δεν μπορείς έτσι απλά να «φτιάξεις» ένα χρυσό νόμισμα. Πρέπει να σκάψεις. Μπορείς, όμως, να επινοήσεις ένα χρυσό νόμισμα στο χαρτί. Για να το επιτύχεις αυτό, κάνεις απλά μια εγγραφή στο γενικό καθολικό και σου δίνεις μερικά νομίσματα. Ή, σε περίπτωση που είσαι η κεντρική τράπεζα, απλά προσθέτεις μερικά τρισεκατομμύρια δακτυλογραφώντας τα. Οι λαμπεροί άνθρωποι της οικονομίας αυτό το ονομάζουν «Rehypothecation», «Κλασματικό Αποθεματικό» ή «Ποσοτική Χαλάρωση» – αλλά μην γελιέστε όλα σημαίνουν το ίδιο, δημιουργία χρήματος.

Χρειάζονται ανεξάρτητοι έλεγχοι προκειμένου αυτοί που διατηρούν και διαχειρίζονται τα γενικά καθολικά να είναι τίμιοι και τακτικοί. Η δυνατότητα να λογοδοτούν για κάθε μια εγγραφή δεν είναι πολυτέλεια. Οι ελεγκτές χρειάζεται να μπορούν να ελέγχουν τα βιβλία – πίσω στον χρόνο – για να διατηρούνται τα γενικά καθολικά έντιμα και λειτουργικά. Η επαλήθευση της εσωτερικής συνέπειας του γενικού καθολικού είναι αδύνατη χωρίς αξιόπιστες χρονικές σημάνσεις. Είναι απαραίτητος ένας μηχανισμός για την θέσπιση της σαφούς τάξης.

Δεν υπάρχει κανένας άλλος τρόπος για να έχεις καθορισμένη σειρά στις συναλλαγές παρά μόνο έχοντας την απόλυτη αίσθηση του χρόνου. Οι κανόνες του γενικού καθολικού δεν μπορούν να εφαρμοστούν αν δεν υπάρχει η καθορισμένη σειρά των συναλλαγών. Πως αλλιώς θα γνωρίζεις πόσα χρήματα έχεις πραγματικά; Πως αλλιώς μπορείς να είσαι σίγουρος ότι τα πράγματα είναι σε τάξη;

Η διαφορά ανάμεσα στα υλικά κέρματα και τα γενικά καθολικά επισημαίνουν την αναγκαιότητα της χρονικής σειράς. Στον φυσικό κόσμο, τα κέρματα είναι διαχρονικά αντικείμενα που μπορούν ν’ ανταλλαχθούν χωρίς εποπτεία. Στο ψηφιακό κόσμο, η «κοπή» νομισμάτων απαιτεί χρονοσήμανση.

Κεντρική «Κοπή» Νομισμάτων

Ο συνηθισμένος τρόπος για να λυθεί το ζήτημα των διπλών δαπανών – το πρόβλημα της επιβεβαίωσης πως η ψηφιακή μεταφορά θα γίνει μόνο μια φορά – είναι να υπάρχει μια συγκεντρωτική λίστα με τις συναλλαγές. Απ’ την στιγμή που υπάρχει μια συγκεντρωτική λίστα συναλλαγών, υπάρχει ένα γενικό καθολικό που είναι η μόνη πηγή της αλήθειας. Ελέγχοντας την λίστα και επιβεβαιώνοντας πως όλα είναι σωστά λύνετε το πρόβλημα των διπλών δαπανών. Αυτός είναι ο τρόπος που χρησιμοποιεί η PayPal, η Venmo, η Alipay και όλες οι τράπεζες του κόσμου – συμπεριλαμβανομένων των κεντρικών τραπεζών – για να λύσουν το πρόβλημα των διπλών δαπανών: μέσω  της κεντρικής αρχής.

Το πρόβλημα βέβαια είναι πως ο δικαιούχος δεν μπορεί να επιβεβαιώσει πως κάποιος απ’ τους ιδιοκτήτες δεν κάνει διπλές δαπάνες. Μια συνηθισμένη λύση είναι να γίνεται ο έλεγχος των διπλών δαπανών για κάθε συναλλαγή, από μια αξιόπιστη κεντρική αρχή ή απ’ το νομισματοκοπείο. […] Το πρόβλημα μ’ αυτήν την λύση είναι πως η τύχη ολόκληρου του χρηματικού συστήματος εξαρτάται από την εταιρία που λειτουργεί το νομισματοκοπείο, με την κάθε συναλλαγή να περνάει μέσα απ’ αυτήν, όπως ακριβώς και με την τράπεζα.

Satoshi Nakamoto (2009)

Αξίζει να σημειωθεί πως ο Satoshi δεν κατάφερε να κάνει την πληροφορία έτσι ώστε να μην μπορεί να αντιγραφεί. Κάθε κομμάτι του bitcoin – ο κώδικας, το γενικό καθολικό, τα προσωπικά κλειδιά – μπορούν να αντιγραφούν. Όλο μπορεί να αντιγραφεί και να αλλοιωθεί. Παρόλα αυτά, ο Satoshi κατάφερε να κτίσει ένα σύστημα που κάνει τα αντίγραφα που παραβιάζουν τους κανόνες εντελώς και ολοκληρωτικά άχρηστα. Το δίκτυο του Bitcoin χορεύει έναν περίπλοκο χορό προκειμένου ν’ αποφασίσει ποια αντίγραφα είναι χρήσιμα και ποια όχι, είναι αυτός ο χορός που φέρνει στην σπανιότητα στον ψηφιακό κόσμο. Όπως με κάθε χορό, χρειάζεται ένας μετρονόμος για να υπαγορεύει τον ρυθμό.

Ακόμα κι ένα κεντρικό γενικό καθολικό για να λύσει το πρόβλημα των διπλών δαπανών, χρειάζεται να έχει έναν συνεπή τρόπο για να παρακολουθεί τον χρόνο. Χρειάζεται πάντα να γνωρίζει ποιος έδωσε σε ποιόν, πόσα και κυρίως: πότε. Στον κόσμο της πληροφορίας δεν υπάρχει «κοπή» νομισμάτων χωρίς χρονοσήμανση.

Αποκεντρωμένος Χρόνος

Ο χρόνος και η σειρά έχουν μια πολύ στενή σχέση. Όπως επισημαίνει στην εργασία του 1978 ο Leslie Lamport, Χρόνος, Ρολόγια και η σειρά των γεγονότων σ’ ένα διανεμημένο σύστημα (Time, Clocks, and the Ordering of Events in a Distributed  System): «Η έννοια του χρόνου είναι θεμελιώδης για τον τρόπο σκέψης μας. Προέρχεται από την πιο βασική έννοια της σειράς με την οποία προκύπτουν τα γεγονότα». Οι φαινομενικά διαισθητικές έννοιες του « πριν από », του « μετά από » και του « συγχρόνως με » καταρρέουν όταν λείπει ένα κεντρικό σημείο συντονισμού. Με τα λόγια του Lamport: «η έννοια του « συμβαίνει πριν από » προσδιορίζει μια αμετάβλητη μερική ταξινόμηση των συμβάντων σ’ ένα διανεμημένο σύστημα πολλαπλών διεργασιών»         

Με άλλα λόγια: Ποιον θα πρέπει να βάλουμε υπεύθυνο για τον χρόνο αν δεν επιτρέπεται η τοποθέτηση κάποιου επικεφαλής; Πως μπορούμε να έχουμε ένα αξιόπιστο ρολόι όταν δεν υπάρχει ένα κεντρικό πλαίσιο αναφοράς; 

Μπορεί να σκεφτείτε πως η λύση αυτού του προβλήματος είναι εύκολη μια που θα μπορούσε ο καθένας να χρησιμοποιήσει το δικό του ρολόι. Αυτό λειτουργεί μόνο αν όλων τα ρολόγια είναι ακριβείας και κυρίως αν όλοι παίζουν τίμια. Σ’ ένα εχθρικό σύστημα η εξάρτηση από μεμονωμένα ρολόγια θα ήταν καταστροφή. Επίσης, λόγω της σχετικότητας δεν θα λειτουργούσε με συνέπεια στο διάστημα.  

Ως νοητικό πείραμα, φανταστείτε με ποιον τρόπο θα μπορούσατε να εξαπατήσετε το σύστημα αν όλοι ήταν υπεύθυνοι για την διατήρηση του χρόνου για τον εαυτό τους. Θα μπορούσατε να προσποιηθείτε πως η συναλλαγή που στέλνετε τώρα στην πραγματικότητα είναι από χθες – που για κάποιον λόγο καθυστέρησε – επομένως, σήμερα, έχετε ακόμη όλα τα χρήματα που έχετε ήδη ξοδέψει. Λόγω της ασύγχρονης επικοινωνίας που είναι εγγενής σε κάθε διανεμημένο σύστημα, αυτό το σενάριο δεν είναι μόνο ένα θεωρητικό νοητικό πείραμα. Τα μηνύματα πράγματι καθυστερούν, η χρονοσήμανση δεν είναι ακριβής, και, να ‘ναι καλά, οι σχετικιστικές επιδράσεις και το φυσικό όριο της ταχύτητας του σύμπαντός μας, είναι κάθε άλλο παρά εύκολο να ξεχωρίσουμε την σειρά των πραγμάτων όταν δεν έχουμε μια κεντρική αρχή ή έναν παρατηρητή.

Για να καταδείξουμε την αδυναμία του προβλήματος καλύτερα, ας δούμε ένα συγκεκριμένο παράδειγμα. Φανταστείτε ότι εσείς και η συνεργάτης σας έχετε πρόσβαση και οι δύο στον τραπεζικό λογαριασμό της εταιρίας. Κάνετε δουλειές σ’ όλον τον κόσμο, οπότε, ο τραπεζικός λογαριασμός είναι στην Ελβετία, εσείς βρίσκεστε στην Νέα Υόρκη και η συνεργάτης βρίσκεται στο Σύδνεϋ. Για σένα, είναι 3 Γενάρη και απολαμβάνεις ένα ωραίο κυριακάτικο απόγευμα στο ξενοδοχείο. Για την συνεργάτη σου, είναι κιόλας Δευτέρα πρωί, και αποφασίζει να πληρώσει το πρωινό της με την χρεωστική κάρτα του κοινόχρηστου τραπεζικού σας λογαριασμού. Το πρωινό κοστίζει $27. Το διαθέσιμο υπόλοιπο είναι $615. Η τοπική ώρα είναι 8:21π.μ. Την ίδια στιγμή, ετοιμάζεσαι να πληρώσεις για την διαμονή σου με μια άλλη πιστωτική κάρτα συνδεδεμένη στον ίδιο λογαριασμό. Το κόστος είναι $599. Το διαθέσιμο υπόλοιπο είναι $615. Η τοπική ώρα είναι 5:21μ.μ.

Κι έτσι ερχόμαστε στο ότι – την ίδια ακριβώς στιγμή – και οι δυο σας χρεώνετε την κάρτα. Τι συμβαίνει;  (Αγαπητοί φυσικοί, σας παρακαλώ συγχωρήστε μου την χρήση  της έκφρασης «την ίδια στιγμή» – θ’ αγνοήσουμε προς στιγμή σχετικιστικές επιδράσεις και το γεγονός πως δεν υπάρχει απόλυτος χρόνος για το σύμπαν μας. Επίσης θ’ αγνοήσουμε πως η έννοια των συγχρονικών γεγονότων, δεν υπάρχει πραγματικά. Το Bitcoin είναι από μόνο του αρκετά περίπλοκο.)

Το κεντρικό γενικό καθολικό στην τράπεζα πιθανότατα θα παραλάβει την μια συναλλαγή πριν την άλλη, οπότε ένας από εσάς θα είναι ο τυχερός, ο άλλος όχι και τόσο. Αν οι συναλλαγές φτάσουν στο ίδιο «τικ» – ας πούμε στο ίδιο χιλιοστό του δευτερολέπτου – η τράπεζα θα πρέπει ν αποφασίσει ποιος θα ξοδέψει τα χρήματα.

Τώρα, τι θα συνέβαινε αν δεν υπήρχε η τράπεζα; Ποιος θα αποφασίσει για το ποιος έκανε πρώτος την χρέωση; Τι θα συνέβαινε αν δεν ήσασταν μόνο εσείς οι δύο αλλά εκατοντάδες ή χιλιάδες ανθρώπων που συντονίζονται; Τι θα γινόταν αν δεν είχες εμπιστοσύνη σ’ αυτούς τους ανθρώπους; Τι θα γινόταν αν κάποιοι απ’ αυτούς προσπαθούν να κλέψουν, για παράδειγμα, βάζοντας τα ρολόγια τους λίγο πίσω για να φαίνεται πως ξόδεψαν τα χρήματα μερικά λεπτά νωρίτερα;

Αυτό ακριβώς το πρόβλημα είναι ο λόγος για τον οποίο όλες οι προηγούμενες προσπάθειες για ψηφιακά μετρητά απαιτούσαν ένα κεντρικό μητρώο. Πρέπει πάντα να δείχνεις εμπιστοσύνη σε κάποιον για να επιβεβαιώνει την σωστή σειρά των πραγμάτων. Μια κεντρική αρχή ήταν απαραίτητη για να κρατάει τον χρόνο.

Το Bitcoin λύνει αυτό το πρόβλημα με το να ξανά-ανακαλύπτει τον χρόνο. Λέει όχι στα δευτερόλεπτα και λέει ναι στα block.

Διατήρηση του Χρόνου, ένα Block κάθε φορά

Όλα τα ρολόγια βασίζονται σε περιοδικές διαδικασίες, κάτι που θα μπορούσαμε να το ονομάσουμε «τικ». Το γνωστό τικ-τακ απ’ το ρολόι του παππού, στην ουσία, είναι το ίδιο με το μοριακό-ατομικό βουητό των σύγχρονων ρολογιών Quartz (χαλαζία) και Cesium (καισίου). Κάτι αιωρείται – ή ταλαντεύεται – κι εμείς απλά μετράμε τις ταλαντώσεις και τις προσθέτουμε μέχρι να γίνει ένα λεπτό ή ένα δευτερόλεπτο.

Στα μεγάλα εκκρεμή ρολόγια αυτή η ταλάντευση είναι εύκολο να την δούμε γιατί είναι μεγάλη. Για τα μικρότερα ρολόγια και τα πιο εξειδικευμένα χρειαζόμαστε ειδικό εξοπλισμό. Η συχνότητα ενός ρολογιού – πόσο συχνά κτυπάει «τικ», εξαρτάται από την χρήση του.

Τα περισσότερα ρολόγια έχουν συγκεκριμένη συχνότητα. Εξάλλου, θέλουμε να γνωρίζουμε την ώρα ακριβώς. Παρόλα αυτά υπάρχουν ρολόγια που έχουν κυμαινόμενη συχνότητα. Ο μετρονόμος, για παράδειγμα, έχει ποικιλία συχνοτήτων που την καθορίζεις πριν από το πρώτο τικ. Ενώ ο μετρονόμος κρατάει σταθερό ρυθμό απ’ την στιγμή που θα ρυθμιστεί, ο χρόνος του Bitcoin ποικίλει για κάθε τικ,   λόγω του εσωτερικού μηχανισμού που βασίζεται στις πιθανότητες (probabilistic). Ο σκοπός βέβαια είναι κοινός: να διατηρηθεί ζωντανή η μουσική ώστε ο χορός να συνεχιστεί.

Το γεγονός πως το Bitcoin είναι ένα ρολόι, κρύβεται μπροστά στα μάτια μας. Πραγματικά, ο Satoshi καταδεικνύει πως το δίκτυο του Bitcoin, ως σύνολο, λειτουργεί σαν ρολόι ή με τα λόγια του: ένας διανεμημένος διακομιστής χρονοσήμανσης.

Η χρονοσήμανση είναι η ρίζα του προβλήματος που έπρεπε να λυθεί, το οποίο είναι επίσης προφανές όταν εξεταστούν οι αναφορές στο τέλος της Λευκής Βίβλου του Bitcoin. Από τις συνολικά οκτώ αναφορές οι τρεις αφορούν την χρονοσήμανση. 

• How to time-stamp a digital document (Πως θα βάλεις χρονοσήμανση σ’ ένα ψηφιακό έγγραφο) του S. Haber, W.S. Stornetta (1991)
• Improving the efficiency and reliability of digital time-stamping (Βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα και την αξιοπιστία της ψηφιακής χρονοσήμανσης) του D. Bayer, S. Haber, W.S. Stornetta (1992)
• Design of a secure timestamping service with minimal trust require­ments (Σχεδιάζοντας ένα ασφαλές σύστημα χρονοσήμανσης με την ελάχιστη χρήση εμπιστοσύνης) του by H. Massias, X.S. Avila, and J.-J. Quisquater (May 1999)

Όπως περιέγραψαν οι Haber και Stornetta το 1991, η ψηφιακή χρονοσήμανση αφορά υπολογιστικές πρακτικές διαδικασίες που καθιστούν ανέφικτο για έναν χρήστη – ή έναν αντίπαλο στο θέμα αυτό – να χρονολογήσει εκ των προτέρων ή εκ των υστέρων ένα ψηφιακό έγγραφο. Σε αντίθεση με τα φυσικά έγγραφα, τα ψηφιακά έγγραφα είναι εύκολο να παραβιαστούν και οι αλλαγές δεν είναι απαραίτητο ν’ αφήνουν ίχνη στο ίδιο το φυσικό μέσο. Στην ψηφιακή σφαίρα, πλαστογραφίες και χειρισμοί μπορούν να είναι τέλειοι.

Η εύπλαστη φύση της πληροφορίας καθιστά την χρονοσήμανση των ψηφιακών εγγράφων μια περίτεχνη και εξελιγμένη διαδικασία. Οι εύκολες λύσεις δεν λειτουργούν. Πάρτε για παράδειγμα ένα κείμενο. Δεν μπορείς απλά να συμπληρώσεις την ημερομηνία στο τέλος του κειμένου απ’ την στιγμή που όλοι – κι εσύ συμπεριλαμβανομένου – μπορούν ν’ αλλάξουν την ημερομηνία στο μέλλον. Ουσιαστικά μπορείς να βάλεις όποια ημερομηνία θέλεις.

Ο χρόνος είναι μια αλυσίδα αιτιών

Η κατασκευή των ημερομηνιών είναι ένα γενικό πρόβλημα ακόμα και στον μη-ψηφιακό κόσμο. Αυτό που είναι γνωστό στον κόσμο των απαγωγών ως «Έλεγχος γνησιότητας από την εφημερίδα» είναι μια γενική λύση στο πρόβλημα των αυθαίρετων χρονοσφραγίδων.

Αυτό λειτουργεί γιατί η εφημερίδα είναι δύσκολο να πλαστογραφηθεί και εύκολο να επαληθευτεί. Είναι δύσκολο να πλαστογραφηθεί γιατί το σημερινό πρωτοσέλιδο αναφέρεται σε χθεσινά γεγονότα, γεγονότα που δεν θα μπορούσαν να είχαν προβλεφθεί από τον απαγωγέα αν η φωτογραφία ήταν της περασμένης εβδομάδας. Αυταπόδειχτα, με αυτήν την φωτογραφία, γνωρίζουμε πως ο όμηρος ήταν ζωντανός την ημέρα που βγήκε η εφημερίδα.

Αυτή η μέθοδος επισημαίνει μια από τις βασικές έννοιες όταν μιλάμε για τον χρόνο: αιτιότητα. Το βέλος του χρόνου περιγράφει την αιτιώδη σχέση των γεγονότων. Χωρίς αιτιότητα, χωρίς χρόνο. Επίσης, η αιτιότητα είναι ο λόγος που οι κρυπτογραφικές συναρτήσεις κατακερματισμού είναι τόσο κρίσιμες όταν πρόκειται για την χρονοσήμανση εγγράφων στον κυβερνοχώρο: Εισάγουν μια αιτιώδη σχέση. Απ’ την στιγμή που είναι πρακτικά αδύνατον να δημιουργηθεί έγκυρος κρυπτογραφικός κατακερματισμός χωρίς να υπάρχει το έγγραφο εξ αρχής, δημιουργείτε μια σχέση αιτιότητας ανάμεσα στο κείμενο και στον κατακερματισμό: τα εν λόγω δεδομένα προϋπάρχουν, ο κατακερματισμός γίνεται αργότερα. Με άλλα λόγια: χωρίς την μονόδρομη και μη αναστρέψιμη λειτουργία των συναρτήσεων δεν θα υπήρχε αιτιότητα στον κυβερνοχώρο.

Έχοντας αυτό το δομικό στοιχείο της αιτιότητας στην θέση του, μπορεί κάποιος να κάνει συστήματα που δημιουργούν μια αλυσίδα γεγονότων, η αιτιότητα συνδέει το Α με το Β με το Γ και ούτω καθεξής. Μ’ αυτήν την έννοια, η ασφαλής ψηφιακή χρονοσήμανση μας μεταφέρει από ένα άχρονο μέρος στον αιθέρα, στην σφαίρα της ψηφιακής ιστορίας.

Είναι αυτονόητο πως η αιτιότητα είναι υψίστης σημασίας όταν αναφερόμαστε σε οικονομικούς υπολογισμούς. Και από την στιγμή που το γενικό καθολικό δεν είναι τίποτα άλλο παρά η ενσάρκωση των οικονομικών υπολογισμών των πολλαπλών συνεργαζόμενων συμμετεχόντων, η αιτιότητα είναι απαραίτητη σε κάθε γενικό καθολικό.

Είναι εντυπωσιακό το γεγονός πως όλα τα κομμάτια που χρησιμοποιεί για την λειτουργία του το Bitcoin πραγματικά προϋπήρχαν. Από το 1991 ακόμα, οι Haber και Stornetta πρότειναν κάποια συστήματα που το «έκαναν δύσκολο αν όχι ακατόρθωτο να δημιουργηθούν ψευδείς χρονοσφραγίδες». Το πρώτο βασίζεται στην εμπιστοσύνη σ’ έναν τρίτο ενώ το δεύτερο όχι, είναι πιο περίτεχνο σύστημα «διευρυμένης εμπιστοσύνης». Οι συγγραφείς είχαν επίσης αναγνωρίσει τα εγγενή προβλήματα εμπιστοσύνης σε μια αιτιώδη αλυσίδα γεγονότων και τι θα απαιτηθεί για να ξαναεγγραφεί το ιστορικό. Με τα λόγια τους, «η μόνη πιθανή πλαστογράφηση είναι να προετοιμάσεις μια ψεύτικη αλυσίδα χρονοσφραγίδων, αρκετά μεγάλη ώστε να εξαντλήσει και τον πιο καχύποπτο αμφισβητία που αντιτίθεται.» Ένα παρόμοιο διάνυσμα επίθεσης υπάρχει σήμερα στο Bitcoin, με την μορφή της επίθεσης 51% (περισσότερα γι’ αυτό σε ένα μεταγενέστερο κεφάλαιο).

Ένα χρόνο αργότερα, οι Bayer, Haber, και Stornetta συνεχίζουν πάνω στην προηγούμενη εργασία τους και προτείνουν να χρησιμοποιηθούν «δέντρα» αντί για απλές λίστες γεγονότων συνδεδεμένες μεταξύ τους. Αυτό που γνωρίζουμε ως Merkle Trees σήμερα είναι αποτελεσματικές δομές δεδομένων για την δημιουργία κατακερματισμών από άλλους πολλαπλούς κατακερματισμούς νομοτελειακά (deter­min­is­ti­cally). Για την χρονοσήμανση αυτό σημαίνει πως μπορείς να συνδέσεις διάφορα γεγονότα σ’ ένα τικ. Στην ίδια εργασία οι συγγραφείς προτείνουν πως το μοντέλο διευρυμένης εμπιστοσύνης που είχαν προτείνει το 1991 μπορεί να βελτιωθεί με την διεξαγωγή ενός επαναλαμβανόμενου «τουρνουά παγκόσμιου πρωταθλήματος» για να καθοριστεί  μόνο ένας «νικητής» που θα δημοσιεύσει ευρέως και δημόσια το αποτέλεσμα του κατακερματισμού, όπως για παράδειγμα σ’ μια εφημερίδα. Σας ακούγετε γνωστό αυτό;

Όπως θα δούμε παρακάτω, αποδεικνύεται ότι οι εφημερίδες είναι επίσης ένα έξοχο παράδειγμα για να σκεφτούμε για το δεύτερο συστατικό του χρόνου: το απρόβλεπτο (unpredictability).

Αιτιότητα και απρόβλεπτο

Παρόλο που η αιτιότητα είναι απαραίτητη δεν είναι αρκετή. Χρειαζόμαστε επίσης το απρόβλεπτο για την ροή του χρόνου. Στο φυσικό πεδίο, παρατηρούμε τις φυσικές διαδικασίες για να περιγράψουμε την ροή του χρόνου. Παρατηρούμε την γενικότερη αύξηση της εντροπίας και αυτό το αποκαλούμε το βέλος του χρόνου. Παρόλο που οι νόμοι της φύσης φαίνεται να είναι προφανείς σ’ ότι αφορά την κατεύθυνση του βέλους στις περισσότερες περιπτώσεις, πρακτικά μιλώντας υπάρχουν πράγματα που δεν μπορούν να ξε-γίνουν. Όπως λέμε, δεν μπορείς να ξε-ανακατέψεις ένα αυγό.

Παρόμοια, στον ψηφιακό κόσμο, απαιτούνται λειτουργίες που αυξάνουν την  εντροπία για να καθορίσει το βέλος του χρόνου. Ακριβώς όπως είναι αδύνατον να ξε-ανακατέψεις ένα αυγό, είναι πρακτικά αδύνατον να αποκρυπτογραφήσεις μια συνάρτηση SHA256 ή μια κρυπτογραφημένη υπογραφή.

Χωρίς την αύξηση της εντροπίας θα μπορούσαμε να πηγαίνουμε μπροστά και πίσω στον χρόνο θέλοντας και μη. Για παράδειγμα, η ακολουθία των Αριθμών του Fibonacci, είναι αιτιώδεις αλλά δεν είναι απρόβλεπτοι. Κάθε αριθμός στην ακολουθία είναι αποτέλεσμα των δύο προηγούμενων αριθμών. Υπό αυτήν την έννοια είναι μια αλυσίδα αιτιών. Παρόλα αυτά δεν είναι καθόλου χρήσιμη για να πεις την ώρα καθώς είναι εντελώς προβλεπόμενη. Κατά την ίδια έννοια που ο απαγωγέας δεν μπορεί απλά να στέκεται μπροστά στο ημερολόγιο και να δείχνει την σημερινή μέρα, δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε προβλεπόμενες διαδικασίες ως αποδείξεις του χρόνου. Πρέπει πάντα να βασιζόμαστε σε κάτι που δεν μπορεί να προβλεφθεί εκ των προτέρων, όπως το πρωτοσέλιδο της σημερινής εφημερίδας.

Το Bitcoin βασίζεται σε δύο απρόβλεπτες πηγές: τις συναλλαγές και την τεκμηρίωση εργασίας. Ακριβώς όπως το γεγονός πως κανένας δεν μπορεί να προβλέψει πως θα είναι το αυριανό πρωτοσέλιδο της εφημερίδας, κανείς δεν μπορεί να προβλέψει πως θα είναι το επόμενο block του Bitcoin. Δεν μπορείς να προβλέψεις τι συναλλαγές θα συμπεριλαμβάνονται γιατί δεν μπορείς να προβλέψεις τι συναλλαγές θα μεταδοθούν στο μέλλον. Κυρίως, όμως, δεν μπορείς να προβλέψεις ποιος θα βρει την λύση στο συγκεκριμένο πάζλ της τεκμηρίωσης εργασίας και ποια θα είναι η λύση του.

Σε αντίθεση με την εφημερίδα και τον απαγωγέα, η τεκμηρίωση εργασίας έχει άμεση σύνδεση με το τι έχει συμβεί στο φυσικό επίπεδο. Δεν είναι απλά είναι αρχείο μ’ ένα γεγονός – είναι το γεγονός αυτό καθ’ αυτό. Είναι η αμεσότητα της απρόβλεπτης τεκμηρίωσης εργασίας η οποία αφαιρεί την ανάγκη της εμπιστοσύνης από την εξίσωση. Ο μοναδικός τρόπος να βρεις μια έγκυρη τεκμηρίωση εργασίας είναι με το να κάνεις πάρα πολλές υποθέσεις, και για να κάνεις έστω και μια μόνο υπόθεση χρειάζεται χρόνο. Το άθροισμα αυτών των νομοτελειακών (propabilistic) υποθέσεων είναι αυτό που δημιουργεί το χρονοδιάγραμμα, που είναι το Bitcoin.

Αξιοποιώντας την αιτιότητα στις αλυσίδες κατακερματισμών και το απρόβλεπτο της τεκμηρίωσης εργασίας, το δίκτυο του Bitcoin παρέχει έναν μηχανισμό για την δημιουργία μιας αδιαμφισβήτητης ιστορίας των καταγεγραμμένων γεγονότων. Χωρίς την αιτιότητα είναι αδύνατον να καθοριστεί η σειρά των γεγονότων. Χωρίς το απρόβλεπτο η αιτιότητα δεν έχει νόημα.

Αυτό που γίνεται διαισθητικά αντιληπτό για κάθε απαγωγέα, επισημάνθηκε ρητά από τους Bayer, Haber και Stornetta το 1992: «Για να διαπιστωθεί πως ένα έγγραφο δημιουργήθηκε μετά από κάποια δεδομένη χρονική στιγμή, είναι απαραίτητη η αναφορά των γεγονότων τα οποία δεν θα μπορούσαν να είχαν προβλεφθεί πριν συμβούν.»

Είναι ο συνδυασμός της αιτιότητας και του απρόβλεπτου, που επιτρέπουν την δημιουργία ενός τεχνητού «τώρα» στον άχρονο ψηφιακό κόσμο. Όπως οι Bayer, Haber και Stornetta αναφέρουν στην εργασία του 1991: «η ακολουθία των πελατών που ζητούν χρονοσήμανση και οι κατακερματισμοί που υποβάλουν δεν μπορούν να είναι γνωστοί εκ των προτέρων. Έτσι, αν συμπεριλαμβάνουμε κομμάτια της προηγούμενης ακολουθίας των αιτημάτων των πελατών σ’ ένα υπογεγραμμένο πιστοποιητικό, θα γνωρίζουμε πως η χρονοσήμανση εμφανίστηκε μετά από αυτά αιτήματα. […] Ωστόσο, η υποχρέωση της συμπερίληψης τμημάτων από τα προηγούμενα έγγραφα στο πιστοποιητικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί επίσης για την επίλυση του προβλήματος του περιορισμού του χρόνου προς την αντίθετη κατεύθυνση, γιατί η εταιρία χρονοσήμανσης δεν μπορεί να εκδώσει μεταγενέστερα πιστοποιητικά παρά μόνον εάν έχει το τρέχον αίτημα στα χέρια.» 

Όλα τα κομμάτια του παζλ ήταν ήδη εδώ. Αυτό που κατάφερε ο Satoshi είναι να τα ταιριάξει με τέτοιο τρόπο ώστε η «εταιρία χρονοσήμανσης» να βγει από την εξίσωση.

Απόδειξη Χρόνου

Ας συνοψίσουμε: για την χρήση χρήματος στον ψηφιακό κόσμο πρέπει να βασιστούμε στα γενικά καθολικά. Για να είναι τα γενικά καθολικά αξιόπιστα, απαιτείται αναμφισβήτητη σειρά. Για να καθοριστεί η τάξη είναι απαραίτητη η χρονοσήμανση. Έτσι, αν θέλουμε να έχουμε, αξιόπιστα χρήματα στον ψηφιακό κόσμο, πρέπει να αφαιρέσουμε κάθε οντότητα που δημιουργεί και διαχειρίζεται τις χρονοσφραγίδες και οποιαδήποτε άλλο υπεύθυνο για τον χρόνο καθαυτό.

Χρειάστηκε μια ιδιοφυΐα όπως ο Satoshi Nakamoto για να συνειδητοποιήσει την λύση: «Για να εφαρμόσουμε έναν διανεμημένο διακομιστή χρονοσήμανσης σε μια peer-to-peer βάση θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε ένα σύστημα τεκμηρίωσης εργασίας παρόμοιο με το Hashcash του Adam Back.»

Η χρήση του συστήματος της τεκμηρίωσης εργασίας είναι αναγκαία καθώς αυτό είναι εγγενές με τον ψηφιακό κόσμο. Απ’ την στιγμή που θα καταλάβετε πως η φύση του ψηφιακού κόσμου είναι οι πληροφορίες το προφανές συμπέρασμα είναι πως οι υπολογισμοί είναι το μοναδικό μας εργαλείο. Αν ο κόσμος σου αποτελείται από δεδομένα τότε η διαχείρισή τους είναι το μόνο που υπάρχει.

Η τεκμηρίωση εργασίας λειτουργεί σε μια peer-to-peer εγκατάσταση γιατί είναι αξιόπιστη και είναι αξιόπιστη γιατίείναι αποσυνδεδεμένη απ’ όλα τα εξωτερικά δεδομένα – όπως το να λες την ώρα κοιτάζοντας το ρολόι (ή τις εφημερίδες, σ’ αυτήν την περίπτωση). Εξαρτάται από ένα και μόνο πράγμα: οι υπολογισμοί απαιτούν εργασία και στο δικό μας σύμπαν, η εργασία απαιτεί ενέργεια και χρόνο.

Γεφυρώνοντας τον Χρόνο

Χωρίς την τεκμηρίωση εργασίας θα είμασταν συνεχώς αντιμέτωποι με το πρόβλημα Oracle, γιατί ο φυσικός κόσμος και ο κόσμος της πληροφορίας θα ήταν για πάντα αποσυνδεδεμένοι. Τα σημάδια στον κατάλογο με τα πρόβατα δεν είναι τα πρόβατα, ο χάρτης δεν είναι η περιοχή κυριαρχίας και οτιδήποτε γράφτηκε στην χθεσινή εφημερίδα δεν είναι απαραίτητο πως συνέβη και στον πραγματικό κόσμο. Με αυτό το σκεπτικό, επειδή χρησιμοποιείς ένα πραγματικό ρολόι για να βάλεις την χρονοσήμανση δεν σημαίνει πως αυτός ήταν και ο πραγματικός χρόνος.

Για να το θέσω ωμά, δεν υπάρχει καμιά περίπτωση να πιστέψεις πως τα δεδομένα αντιπροσωπεύουν την αλήθεια, εκτός εάν η εν λόγω πραγματικότητα είναι εγγενής  στα ίδια δεδομένα καθαυτά. Το εξαιρετικό, με την ρυθμιζόμενη δυσκολία της τεκμηρίωσης εργασίας του Bitcoin είναι πως δημιουργεί την δική του πραγματικότητα, μαζί με τον δικό του χώρο στον χρόνο.

Η τεκμηρίωση εργασίας δημιουργεί μια άμεση σύνδεση μεταξύ του ψηφιακού και φυσικού κόσμου. Ακόμα πιο απόλυτα, είναι η μοναδική σύνδεση που μπορεί να επιτευχθεί με αξιόπιστο τρόπο. Οτιδήποτε διαφορετικό θα εξαρτάται πάντα από τα εξωτερικά δεδομένα.

Η δυσκολία εξόρυξης ενός καινούργιου block του Bitcoin προσαρμόζεται έτσι ώστε να είναι σίγουρο πως η λεπτή κλωστή ανάμεσα στον χρόνο του Bitcoin και στον δικό μας παραμένει άθικτη. Σαν ρολόι, η δυσκολία εξόρυξης αναπροσαρμόζεται κάθε 2016 τικ. Ο στόχος αυτής της αναπροσαρμογής είναι να διατηρηθεί ο μέσος χρόνος ανάμεσα στα τικ στα δέκα λεπτά. Είναι αυτά τα δέκα λεπτά που διατηρούν σταθερή την σύνδεση ανάμεσα στον φυσικό κόσμο και σ’ αυτόν της πληροφορίας. Κατά συνέπεια χρειάζεται η αίσθηση του ανθρώπινου χρόνου για την προσαρμογή των τικ του ρολογιού του Bitcoin. Μια αναπροσαρμογή βασισμένη μόνο στον ρυθμό των block δεν θα λειτουργούσε γιατί θα ήταν τελείως αποκομμένη από τον κόσμο μας, και όλος ο σκοπός της αναπροσαρμογής είναι να σταματήσει, εμάς τους έξυπνους ανθρώπους, απ’ το να βρίσκουμε τα block πολύ γρήγορα (ή πολύ αργά).

Όπως μας έχει υποδείξει ο Einstein, ο χρόνος δεν είναι κάτι στατικό. Δεν υπάρχει ο  παγκόσμιος χρόνος στον οποίο θα μπορούσαμε να βασιστούμε. Ο χρόνος είναι σχετικός, και ταυτόχρονα ανύπαρκτος. Αυτή η αλήθεια από μόνη της κάνει τις χρονοσημάνσεις – ειδικά ανάμεσα σε μεγάλες αποστάσεις – εγγενώς αναξιόπιστες, ακόμα και χωρίς αντίπαλους παράγοντες. (Επ’ ευκαιρίας, αυτός είναι και ο λόγος που η χρονοσήμανση του δορυφόρου του GPS πρέπει συνέχεια να αναπροσαρμόζεται.)

Το γεγονός πως ο ανθρώπινος χρόνος είναι ανακριβής δεν έχει μεγάλη σημασία για το Bitcoin. Επίσης δεν πειράζει που δεν έχουμε εξ αρχής απόλυτο πλαίσιο αναφοράς. Χρειάζεται μόνο να είναι αρκετά ακριβής για να υπολογίσει ένα αξιόπιστο μέσο όρο ανάμεσα στα 2016 block. Για να διασφαλιστεί αυτό, η χρονική σήμανση ενός block γίνεται αποδεκτή μόνο όταν πληροί δύο κριτήρια:

1. Η χρονοσήμανση θα πρέπει να είναι μεγαλύτερη από την διάμεση χρονοσήμανση των 11 προηγούμενων block.
2. Η χρονοσήμανση θα πρέπει να είναι μικρότερη από τον προσαρμοζόμενο  χρόνο του δικτύου συν δυο ώρες. (ο προσαρμοζόμενος χρόνος δικτύου είναι ο μέσος όρος του χρόνου που χρειάστηκαν οι κόμβοι για να επιστρέψουν τις χρονοσημάνσεις στον δικό σου κόμβο.)

Με άλλα λόγια, η προσαρμογή της δυσκολίας είναι για την διατήρηση του χρόνου, όχι για την διατήρηση του επιπέδου ασφάλειας, δυσκολίας ή κατανάλωσης ενέργειας. Αυτό είναι ευρηματικό γιατί το καλό χρήμα χρειάζεται να είναι ακριβό σε χρόνο, όχι σε ενέργεια. Συνδέοντας το χρήμα μόνο με την ενέργεια δεν είναι αρκετό για να παραχθεί απόλυτη σπανιότητα απ’ την στιγμή που κάθε βελτίωση στην παραγωγή ενέργειας θα μας επέτρεπε να παράγουμε περισσότερο χρήμα. Ο χρόνος είναι το μοναδικό πράγμα που δεν θα μπορέσουμε ποτέ να φτιάξουμε περισσότερο. Είναι η Απόλυτη Πηγή όπως επισημαίνει και ο Julian Simon. Αυτό καθιστά το Bitcoin ως την απόλυτη μορφή χρήματος γιατί η έκδοσή του είναι άμεσα συνδεδεμένη με την απόλυτη πηγή του σύμπαντος μας: τον χρόνο.

Η προσαρμογή δυσκολίας είναι απαραίτητη γιατί χωρίς αυτήν το εσωτερικό ρολόι του Bitcoin θα είχε την τάση να προχωράει όλο και πιο γρήγορα καθώς όλο και περισσότεροι θα συμμετείχαν στο δίκτυο της εξόρυξης ή όταν βελτιώνεται η αποτελεσματικότητα του εξοπλισμού της εξόρυξης. Θα έπρεπε πολύ γρήγορα να αντιμετωπίσουμε το ζήτημα του συγχρονισμού που επιδιώκει να λύσει το Bitcoin. Απ’ την στιγμή που ο χρόνος του block πέφτει κάτω από ένα συγκεκριμένο χρονικό σημείο, ας πούμε 50 χιλιοστά του δευτερολέπτου, ακόμα και θεωρητικά, θα ήταν αδύνατον να συμφωνήσουμε σε μια κοινή θέση. Το φως χρειάζεται περίπου 66 χιλιοστά του δευτερολέπτου για να ταξιδέψει απ’ την μια πλευρά της γης στην άλλη. Έτσι, ακόμα κι αν οι υπολογιστές και τα routers μας ήταν τέλεια, θα είμασταν και πάλι πίσω, στο πρώτο τετράγωνο: ανάμεσα σε δύο γεγονότα, θα ήταν μάταιο να πεις ποιο γεγονός συνέβη πριν και ποιο συνέβη μετά. Χωρίς την περιοδική αναπροσαρμογή των τικ του Bitcoin θα πέφταμε πάνω στο απελπιστικό πρόβλημα να συντονιστούμε πιο γρήγορα απ’ την ταχύτητα του φωτός. Ο χρόνος βρίσκεται επίσης στην ρίζα του προβλήματος της κρυπτογραφικής αστάθειας, το οποίο περιεγράφηκε στο 1^ο κεφάλαιο. Η κρυπτογραφία λειτουργεί λόγω μιας ασυμμετρίας στον χρόνο: χρειάζεται λίγος χρόνος για να κατασκευαστεί ένας κρυπτογραφικός τοίχος και περισσότερος χρόνος για να πέσει – εκτός αν έχετε το κλειδί.

Έτσι, με την ίδια έννοια, τεκμηρίωση εργασίας – και η προσαρμογή δυσκολίας που πάει μαζί της – τεχνικά κάνει τον χρόνο να πηγαίνει πιο αργά, τουλάχιστον απ’ την οπτική του δικτύου του Bitcoin. Με άλλα λόγια: το Bitcoin επιβάλει έναν εσωτερικό ρυθμό, του οποίου η χαμηλή συχνότητα προσφέρει άφθονο χρόνο για συντονισμό ανάμεσα στους χρήστες. Κάθε 2016 block, το εσωτερικό ρολόι του Bitcoin αναπροσαρμόζεται έτσι ώστε – κατά μέσο όρο – να δημιουργείτε μόνο ένα έγκυρο block κάθε 10 λεπτά. 

Από μια εξωτερική άποψη, το Bitcoin διοχετεύει την χαοτική αταξία της παγκόσμιας μετάδοσης ασύγχρονων μηνυμάτων σ’ ένα παράλληλο σύμπαν που περιορίζεται από τους δικούς του κανόνες και την δική του έννοια του χώρου και του χώρου. Οι συναλλαγές που βρίσκονται στην μονάδα ανεπιβεβαίωτων συναλλαγών (mempool) είναι άχρονες απ’ την πλευρά του δικτύου του Bitcoin. Μόνο όταν μια συναλλαγή συμπεριλαμβάνεται σ’ ένα έγκυρο block παίρνει την χρονική της σφραγίδα: τον αριθμό του block στον οποίο συμπεριλαμβάνεται.

Είναι δύσκολο να μην υπερεκτιμηθεί το πόσο κομψή είναι αυτή η λύση. Από την στιγμή που μπορείς να δημιουργήσεις τον δικό σου ορισμό για τον χρόνο, η αποκωδικοποίηση του τι συνέβη πριν και τι συνέβη μετά είναι ασήμαντη. Σε συνέχεια, συμφωνώντας στο τι συνέβη, με ποια σειρά, και κατά συνέπεια ποιος οφείλει τι σε ποιον, γίνεται, επίσης, ασήμαντο.

Η δυσκολία προσαρμογής εξασφαλίζει πως τα τικ του εσωτερικού μετρονόμου του Bitcoin έχουν συνέχεια. Είναι ο μαέστρος της ορχήστρας του Bitcoin. Είναι αυτό που κρατάει ζωντανή την μουσική.

Αλλά, κατ’ αρχήν, γιατί να βασιζόμαστε στην εργασία; Η απάντηση είναι τριπλή. Μπορούμε να βασιστούμε σ’ αυτήν γιατί οι υπολογισμοί απαιτούν εργασία, η εργασία απαιτεί χρόνο και η συγκεκριμένη εργασία – να μαντέψεις τυχαίους αριθμούς – δεν μπορεί να γίνει διαφορετικά.

Πιθανοτικός Χρόνος

Το να βρεθεί ο σωστός τυχαίος αριθμός (nonce) για το block του Bitcoin είναι ένα παιχνίδι πιθανοτήτων. Μοιάζει πάρα πολύ με το ρίξιμο ζαριού, ή το στρίψιμο του νομίσματος, ή το γύρισμα της ρουλέτας. Στην πραγματικότητα, προσπαθείς να βρεις έναν αστρονομικά μεγάλο τυχαίο αριθμό. Δεν υπάρχει κάποια πρόοδος προς την λύση. Είτε κερδίζεις το jackpot είτε όχι.

Κάθε φορά που στρίβεις ένα νόμισμα οι πιθανότητες να έρθει κορώνα ή γράμματα είναι 50% – ακόμα κι αν το ‘χεις στρίψει είκοσι φορές νωρίτερα, και κάθε φορά έχει έρθει κορώνα. Ομοίως, κάθε φορά που περιμένεις κάποιο block να εμφανιστεί, οι πιθανότητες να βρεθεί αυτό το δευτερόλεπτο είναι ~0,16%. Δεν έχει σημασία πότε βρέθηκε το τελευταίο block. Ο χρόνος αναμονής για το επόμενο block, κατά προσέγγιση, είναι πάντα ο ίδιος: ~10 λεπτά.

Ως εκ τούτου κάθε ανεξάρτητο τικ του ρολογιού είναι απρόβλεπτο. Σχετικά με τα δικά μας ανθρώπινα ρολόγια, αυτό το ρολόι φαίνεται να είναι αυθόρμητο και ανακριβές. Αυτό είναι άσχετο, όπως επισημαίνει ο Gregory Trubetskoy: «Δεν έχει σημασία που αυτό το ρολόι είναι ανακριβές. Αυτό που έχει σημασία είναι πως είναι το ίδιο ρολόι για όλους και πως η κατάσταση της αλυσίδας είναι αναμφίβολα δεμένη με το τικ αυτού του ρολογιού.» Το ρολόι του Bitcoin μπορεί να είναι απρόβλεπτο αλλά δεν είναι απατηλό.

Ωστόσο, η παρούσα στιγμή θα μπορούσε να είναι απόλυτη ψευδαίσθηση για το Bitcoin. Δεδομένου πως δεν υπάρχει κεντρική αρχή στο δίκτυο, μπορεί να προκύψουν παράξενες καταστάσεις. Αν και απίθανο, είναι πιθανό να βρεθεί ταυτόχρονα ένα έγκυρο block (και πάλι: ζητώ συγνώμη απ’ όλους τους φυσικούς), το οποίο θα αναγκάσει το ρολόι να κάνει ένα τικ σε δύο διαφορετικά σημεία την ίδια στιγμή. Ωστόσο, δεδομένου ότι τα δύο διαφορετικά block θα διαφέρουν ως προς το περιεχόμενό τους, θα περιέχουν δύο διαφορετικά ιστορικά, θα είναι εξ ίσου έγκυρα.

Αυτό ονομάζεται διαχωρισμός της αλυσίδας και είναι μια φυσική διαδικασία στην συναίνεση του Nakamoto. Όπως ένα σμήνος πουλιών προς στιγμή διαχωρίζεται στα δύο για να ενωθεί ξανά, οι κόμβοι του δικτύου του Bitcoin θα συγκλίνουν τελικά, μετά από λίγη ώρα, στο κοινό ιστορικό, χάρη στην απρόβλεπτη φύση των υποθέσεων.

Η συναίνεση του Nakamoto απλά αναφέρει πως το σωστό ιστορικό θα βρεθεί στην πιο βαριά αλυσίδα, π.χ., η αλυσίδα που εμπεριέχει την μεγαλύτερη ποσότητα τεκμηριώσεων εργασίας. Έτσι, αν έχουμε δύο ιστορικά Α και Β, κάποιοι θα εξορύξουν block και θα τα κτίσουν στο ιστορικό Α και άλλοι στο ιστορικό Β. Απ’ την στιγμή που κάποιος απ’ αυτούς βρει το επόμενο έγκυρο block, η άλλη ομάδα είναι προγραμματισμένη να αποδεχθεί πως ήταν απ’ την λάθος πλευρά της ιστορίας και θα γυρίσει προς την βαρύτερη αλυσίδα – η αλυσίδα που εξ ορισμού, αναπαριστά τι πραγματικά συνέβη. Στο Bitcoin η ιστορία γράφετε από τους νικητές.

Σ’ αυτήν την απλή δήλωση βρίσκεται το μυστικό του προβλήματος του διανεμημένου συντονισμού. Αυτός είναι ο τρόπος που ο Satoshi έλυσε το πρόβλημα των «ταυτόχρονων πληρωμών» που οι φανταστικοί επιχειρηματικοί συνεργάτες μας συνάντησαν νωρίτερα. Το έλυσε μια για πάντα, τα σχετικιστικά αποτελέσματα είναι καταδικασμένα.

Λόγω της απρόβλεπτης φύσης του ρολογιού του Bitcoin, η παρούσα στιγμή – αυτό που αποκαλούμε άκρη της αλυσίδας – είναι πάντα αβέβαιη. Το παρελθόν – τα block που είναι θαμμένα πίσω απ’ την άκρη της αλυσίδας – είναι τα πιο σίγουρα.

Κατά συνέπεια, το ρολόι του Bitcoin μπορεί να κάνει προς τα πίσω από καιρό σε καιρό, για κάποιους χρήστες, για ένα ή δύο τικ. Αν η άκρη της αλυσίδας σου – στην παρούσα στιγμή – τύχει να χάνει από μια ανταγωνιστική άκρη αλυσίδας, το ρολόι σου πρώτα θα πάει προς τα πίσω και μετά θα τρέξει μπροστά, παρακάμπτοντας τα τελευταία τικ που είχες θεωρήσει πως ήταν ήδη ιστορικό. Αν το ρολόι σου είναι απρόβλεπτο το ίδιο θα πρέπει να είναι και η κατανόηση σου για το παρελθόν.

Συμπέρασμα

Η διατήρηση της σειράς των πραγμάτων στον κόσμο των πληροφοριών συνεπάγεται και την παρακολούθηση μιας ακολουθίας γεγονότων, η οποία με την σειρά της απαιτεί την παρακολούθηση του χρόνου. Για την παρακολούθηση του χρόνου απαιτείται η συμφωνία στο «τώρα» – μια στιγμή στον χρόνο που συνδέει αέναα το παγιωμένο παρελθόν με το αβέβαιο μέλλον. Στο Bitcoin, αυτό το «τώρα» είναι η άκρη της αλυσίδας με την περισσότερη, τεκμηρίωση εργασίας.

Δύο βασικά στοιχεία είναι απαραίτητα για την δομή του χρόνου: αιτιώδης συνδέσεις και απρόβλεπτα περιστατικά. Οι αιτιώδης συνδέσεις είναι απαραίτητες για τον καθορισμό του παρελθόντος και τ’ απρόβλεπτα γεγονότα χρειάζονται για να κτίσουν το μέλλον. Αν η αλληλουχία των γεγονότων ήταν προβλεπόμενη θα ήταν δυνατόν να προχωρήσουμε μπροστά. Αν τ’ ανεξάρτητα βήματα κάποιας αλληλουχίας δεν είναι συνδεδεμένα θα ήταν εύκολο ν’ αλλάξει το παρελθόν. Λόγω της εσωτερικής αίσθησης του χρόνου που έχει το Bitcoin, είναι απίστευτα τρελό να το κοροϊδέψεις. Θα έπρεπε κάποιος να ξαναγράψει το παρελθόν ή να προβλέψει το μέλλον. Η χρονική αλυσίδα του Bitcoin τ’ αποφεύγει και τα δύο.

Κοιτάζοντας το Bitcoin μέσα από τους φακούς του χρόνου θα έπρεπε να καταστήσει σαφές πως η «αλυσίδα των block» – η κατασκευή των δεδομένων που συνδέει πολλαπλά γεγονότα μεταξύ τους αιτιωδώς – δεν είναι η κύρια καινοτομία. Δεν είναι καν καινούργια ιδέα, όπως είναι προφανές μελετώντας την βιβλιογραφία της χρονικής σήμανσης από το παρελθόν.

Αυτό που είναι καινούργια ιδέα – αυτό που ανακάλυψε ο Satoshi – είναι πως να συμφωνήσουμε ανεξάρτητα σε μια κοινή ιστορία γεγονότων χωρίς κεντρικό συντονισμό. Βρήκε τον τρόπο να εφαρμόσει ένα διανεμημένο σχήμα χρονοσήμανσης που (α) δεν χρειάζεται μια κεντρική εταιρία ή έναν διακομιστή, (β) δεν χρειάζεται μια εφημερίδα ή κάποιο άλλο φυσικό μέσο ως απόδειξη, και (γ) μπορεί να διατηρεί τα τικ του, λίγο – πολύ, συνεχή, ακόμα και όταν λειτουργεί σ’ ένα περιβάλλον όλο και πιο γρήγορων επεξεργαστών CPU.

Η χρονομέτρηση απαιτεί αιτιότητα, απρόβλεπτο και συντονισμό. Στο Bitcoin η αιτιότητα παρέχεται με μια μονόδρομη λειτουργία: τις κρυπτογραφημένες συναρτήσεις κατακερματισμού και τις ψηφιακές υπογραφές που είναι η ραχοκοκαλιά του πρωτόκολλου. Το απρόβλεπτο παρέχεται από το παζλ της τεκμηρίωσης εργασίας καθώς και από την αλληλεπίδραση μεταξύ των χρηστών: δεν μπορείς να γνωρίζεις εκ των προτέρων τι κάνουν οι άλλοι όπως δεν μπορείς να γνωρίζεις εκ των προτέρων ποια θα είναι η λύση του παζλ της τεκμηρίωσης εργασίας. Ο συντονισμός επιτυγχάνεται με την προσαρμογή δυσκολίας, την μαγική σάλτσα που συνδέει τον χρόνο του Bitcoin με τον δικό μας. Χωρίς αυτήν την γέφυρα ανάμεσα στον φυσικό κόσμο και σ’ αυτόν της πληροφορίας θα ήταν αδύνατον να συμφωνήσουμε σε κάποιον χρόνο εμπιστευόμενοι μόνο πληροφορίες.

Το Bitcoin είναι χρόνος με περισσότερους από έναν τρόπους. Οι μονάδες του είναι αποθήκες χρόνου γιατί είναι χρήματα και το δίκτυο είναι χρόνος γιατί είναι ένα αποκεντρωμένο ρολόι. Το αδυσώπητο χτύπημα αυτού του ρολογιού είναι αυτό που δημιουργεί όλες τις μαγικές ποιότητες του Bitcoin. Χωρίς αυτό ο περίπλοκος χορός του Bitcoin θα διαλυόταν. Αλλά μ’ αυτό, ο καθένας πάνω στην γη έχει πρόσβαση σε κάτι πραγματικά θαυμάσιο: Μαγικό Διαδικτυακό Χρήμα.

Πηγη: Dergigi