Cum funcționează Bitcoin

Așa cum am promis pe Facebook, revin cu detalii tehnice privind tranzacțiile cu moneda digitală Bitcoin.

O definiție mai riguroasă a Bitcoin ar suna așa: o colecție de concepte și tehnologii care formează împreună bazele unui ecosistem ce operează cu bani digitali.

Bazat pe câteva decenii de cercetare în criptografie, ansamblul Bitcoin (BTC) include patru inovații majore, combinate într-un mod extrem de ingenios:

– o rețea descentralizată de tip „peer to peer”: acesta este protocolul BTC;

– condică publică a tranzacțiilor: blockchain;

– un mecanism descentralizat, determinist și bine modelat matematic, de emitere a unor noi Bitcoin: mining;

– un sistem descentralizat de verificare a tranzacțiilor: transaction script.

Să exemplificăm.

Alice vrea să folosească Bitcoin și își instalează aplicația pe telefonul mobil. Instalarea generează o adresă Bitcoin și cheia privată pe care Alice o va folosi pentru a cripta tranzacțiile. Aceste două elemente o vor identifica în mod unic pe Alice în rețea și îi vor permite să efectueze operațiuni.

Vom analiza o tranzacție cu Bitcoins de la început până la sfârșit, pentru a vedea ce trebuie să știe Alice, precum și ce se întâmplă până în momentul în care tranzacția e validată (trusted).

Alice are în portofelul digital 0.10 BTC, pe care i-a cumpărat de la un Bitcoin ATM. În drum spre birou vrea să cumpere o cafea de la cafeneaua lui Bob. Intră, comandă, iar la casă spune că vrea să plătească cu Bitcoins.

POS-ul va face conversia din dolari în BTC, conform cursului de schimb din ziua respectivă, și va afișa un QR code ce conține informațiile de plată.

Alice folosește telefonul mobil pentru a scana codul QR. Aplicația îi spune că are de plată 0.0150 BTC către cafeneaua lui Bob. Apasă „trimite” și, în câteva secunde – cam cât ar dura și validarea unui credit card -, pe POS-ul lui Bob tranzacția apare ca fiind încheiată. Ceea ce înseamnă că Alice și-a plătit cafeaua. Asta e tot în ceea ce-i privește pe Alice și Bob.

Scanând codul QR, aplicația află că trebuie să trimită 0.015 BTC (1.5 $) către adresa lui Bob din rețeaua Bitcoin, care arată cam așa: „1GdK9UzpHBzqzX2A9JFP3Di4weBwqgmoQA” .

După ce Alice a apăsat butonul „trimite”, se creează o tranzacție pe care ne-o putem imagina ca pe o pagină dintr-un extras de cont. Mai multe intrări (creditare) și mai multe ieșiri (debitare).

În cazul de față, tranzacția are două ieșiri: 0.0150 BTC către adresa lui Bob și 0.0845 BTC către Alice. Ne putem imagina că Alice a primit rest de la o „bancnotă” de 0.10 BTC, cât avea ea în portofel. Observăm o diferență de 0.0005 BTC care constituie taxa per tranzacție.

După ce aplicația execută acest proces – pe care l-am descris sumar mai sus -, rezultă o tranzacție sub forma unui șir de 258 de octeți (adică o dimensiune foarte mică) care este împinsă în rețeaua peer-to-peer.

*

Nodurile din rețea sunt astfel programate ca, atunci când primesc o nouă tranzacție de la un vecin, să o propage imediat către celelalte noduri vecine.

În felul acesta, operațiunea ajunge în doar câteva secunde la adresa lui Bob, la POS-ul care aștepta finalizarea tranzacției, dar și la un procent mare de noduri din rețea.

Chiar dacă a fost considerată validă de către POS-ul lui Bob, tranzacția mai trebuie validată de rețea pentru a fi inclusă în condica publică (blockchain) disponibilă tuturor. Acum intră in joc un alt personaj – chiar dacă format numai din 0 și 1 – extrem de interesant: minerii (miners). Ei au rolul de a valida o tranzacție.

Mai multe tranzacții neverificate sunt strânse într-un singur loc, denumit bloc (block). Procesul de generare de blocuri noi are loc o dată la aproximativ 10 minute.

Imediat ce blocul a fost creat, este publicat în rețea, mai mulți „mineri” îl preiau și începe un concurs pentru găsirea unei soluții (denumită cheie sau hash) care trebuie să valideze întregul bloc de tranzacții.

Găsirea acestei chei implică multe încercări aleatoare și necesită o putere de calcul foarte mare. Timpul necesar pentru obținerea unei soluții este de aproximativ 10 minute. „Minerul” care a găsit soluția publică blocul în condică (blockchain) și-i anunță pe ceilalți participanți la concurs că au pierdut și că se pot apuca de rezolvarea următorului bloc.

Cel care a găsit soluția primește 25 BTC ca recompensă.

Tranzacțiile din blocul respectiv au fost ordonate după mărimea taxei de tranzacție, care ajunge tot la „miner”. Cu cât taxa este mai mare, cu atât un „miner” e mai interesat să adauge în bloc, cât mai la început, tranzacția respectivă. Asta duce la o prioritizare naturală a validării tranzacțiilor.

Astfel, „minerii” joacă două roluri extrem de importante:

1. Creează noi bitcoins – ca și cum Banca Centrală ar tipări bani noi. Numărul de BTC creați pe fiecare bloc este fix și scade în timp.

2. Oferă încredere în sistem, deoarece validarea unui bloc necesită resurse mari de calcul, care nu pot fi evitate. Fiindcă blocurile sunt înlănțuite, cu cât se validează mai multe – adică mai multă putere de calcul consumată -, cu atât încrederea în sistem este mai mare.

În blockchain găsim tot traseul unui Bitcoin, care cuprinde crearea sa, posesorul actual și tot lanțul de deținători intermediari. Tot acest lanț a fost validat de către „mineri”.

Iar toată minunea se întâmplă într-o rețea distribuită, fără o autoritate centrală. O combinație superbă de tehnologii și una dintre cele mai elegante implementări software.

Am prezentat pe scurt, și cu multe omisiuni, cum funcționează Bitcoin. Nu știm dacă va fi sau nu moneda viitorului, dar este cert că, în ciuda tuturor încercărilor de a opri fenomenul, el prinde putere pe zi ce trece.

În timpul în care ați citit acest text, în rețeaua Bitcoin au apărut 500 de tranzacții noi, care fie au intrat, fie urmează să intre într-un bloc, pentru a fi verificate de către „mineri”. Milioane de procesoare își încearcă în acest moment norocul în validarea blocurilor.