Bitcoin Blockchain

A SZTAKI magyar kutatóira figyel a Bitcoin szakmai közössége

A nemzetközi szaksajtót is bejárta egy tudományos elemzés, mely több hiányosságra mutat rá a Lightning Networkkel kapcsolatban.


Sajtóközlemény


Gondok vannak a Bitcoin jövőjének szánt technológiával – állítja egy friss, gráfelméleten alapuló kutatás, amelyet egy magyar szakértői csoport tett közzé a Lightning Networkről. A SZTAKI kutatói – Béres Ferenc és Benczúr András, valamint az ELTE doktorandusza, Seres István – hálózattudományi eszközökkel vizsgálták meg a Bitcoin problémáinak (lassúság, nehezen skálázhatóság) megoldására szánt, jelenleg legnépszerűbb fizetési csatornáját, a Lightning Networköt.

SZTAKI

A Számítástechnikai és Automatizálási Kutatóintézet (SZTAKI) az ország legnagyobb és legsikeresebb informatikai kutatóintézete. A SZTAKI a tágan értelmezett informatika tudományának műhelye, az információtechnológia, számítástudomány és rokon területeinek nemzeti kutatóbázisa. Elsősorban az informatika műszaki-tudományos és matematikai kérdéseivel foglalkozik, de a kutatások kiterjednek mindazon területekre, amelyek az alapkérdésekkel kapcsolatban állnak. Az alap- és alkalmazott kutatás széles körű művelése mellett fontos feladat a megszerzett speciális ismeretek hasznosítása a kutatás-fejlesztés, rendszertervezés és rendszerintegrálás, tanácsadás, szoftverfejlesztés területén.

Az eredményeket az arXiv:1911.09432 címen tették közzé. A kutatásra gyorsan felfigyelt a kriptoközösség, kommentelte a Twitteren Emin Gün Sirer, a Cornell kutatója, de írtak róla angol, német és kínai szaklapok is, többek között a Bitcoin.com.

Az alapprobléma

A Bitcoin, az Ethereum és más kriptopénzek új típusú, ún. bizalmat nem feltételező digitális fizetőeszközök, amelyek nagy előrelépést jelentenek a szükséges bizalom minimalizálásában: kriptopénzekkel anélkül lehet pénzt küldeni bárhova a világon, hogy ehhez meg kellene bíznunk bármilyen bankban vagy más pénzügyi közvetítőben. Ráadásul a rendszer teljes állapotát – beleértve az összes tranzakciót – eltárolják a blokkláncban, így az nyilvánosan ellenőrizhető.

A decentralizációnak és a nyilvános ellenőrizhetőségnek viszont ára van: a rossz skálázhatóság. A Bitcoin átlagosan másodpercenként 7 tranzakció feldolgozására képes, míg a legelterjedtebb, centralizált fizetési szolgáltatók (pl. Visa, Mastercard) csúcsidőben másodpercenként 40-50 ezer tranzakció feldolgozására képesek. Ráadásul, a kriptopénzes tranzakcióknál nem garantálható, hogy az elindításuk után azonnal teljesülnek, a tranzakciós díjak pedig nagyon volatilisek. A kriptopénzekkel foglalkozó közösség ezért folyamatosan megoldásokat keres a fenti problémák megoldására.

A plusz réteg

Az egyik elterjedt skálázhatósági megoldás az úgynevezett fizetésicsatorna-hálózatok (payment channel networks) kiépítése: ezek plusz réteget képeznek a blokklánc felett. A fizetési csatornákon a felhasználók azonnal teljesülő kifizetéseket indíthatnak, és a legtöbb esetben a tranzakciós díjak is elhanyagolhatók.

A fizetésicsatorna-hálózatok megjelenése miatt a hálózattudomány is fontos szerephez jut a kriptogazdasági kutatásokban – ezen a ponton szálltak be a SZTAKI kutatói is: hálózattudományt használnak a Bitcoin-fizetésicsatornák kapcsolatainak feltérképezésére, és a rendszer gazdaságtanának jobb megértéséhez.

Mi a Lightning Network?

A Lightning Network a Bitcoin egyik fizetésicsatorna-hálózata. Jelenleg ez a legnépszerűbb és legelterjedtebb fizetési csatornákra épülő rendszer: több ezer felhasználója és több tízezer csatornája van. Sokak szerint a Lightning Network megoldja a Bitcoin skálázhatósági és anonimizálási gondjait, mivel a használatával a legtöbb kifizetést nem tárolják el a nyilvános, lassú és költségesen karbantartható blokkláncban, csak a felette lévő rétegben.


További információk a #Lightning Network címke alatt

A fizetési csatornák rendszerét modellezhetjük irányított, súlyozott gráfokként, ahol a csomópontok a felhasználókat, míg az őket összekötő élek a fizetési csatornákat jelölik. Adott él súlya a fizetési csatornán lekötött kriptopénz mennyisége, azaz a kapacitás. Minden csatorna csak a saját kapacitását nem meghaladó összegű tranzakciók továbbítására képes. A felhasználók – a csatornakapacitásokat figyelembe véve – küldhetnek egymásnak kifizetéseket, amelyeknek érvényességét a csatornákon lévő fedezet garantálja.

Ezzel, még ha nincs is közvetlen fizetési csatorna két résztvevő között, egy több csatornából álló út kijelölésével irányíthatnak kifizetéseket egymáshoz, akár nem megbízható feleken keresztül is. A kifizetéseket közvetítő csomópontok (router nodes) tranzakciós díjat szedhetnek a kriptopénzösszegek továbbításáért, ezzel motiválva őket az általuk nyújtott szolgáltatásért.

Kevés a forgalom

A SZTAKI kutatóit az érdekelte, mennyire teljesülnek valójában ezek az ambiciózus ígéretek. Az első és legfontosabb kérdés, hogy a központi routercsúcsok elég motiváltak-e a kifizetések továbbítására. SZTAKI kutatói megfigyelték, hogy a Lightning Network központosított gráf, ahol a kifizetések túlnyomó részének továbbításáért csak néhány csomópont felelős. Ha ezek a csomópontok nem működnek, az egész hálózat működésképtelenné válik.

SZTAKI kutatói megállapították, hogy a jelenlegi használati szint és tranzakciós díjak mellett a központi csomópontok lényegében nincsenek megfelelően ösztönözve a kifizetések továbbítására. Ha feltételezzük, hogy a fő közvetítő csomópontok pénzügyileg racionálisan viselkednek, nagyságrendekkel magasabb tranzakciós díjakra vagy forgalomra lenne szükség. Eredményeik alapján a Lightning Network – és néhány más, kisebb fizetésicsatorna-hálózat – valószínűleg csak néhány lelkes csomópont jóakarata miatt működik.

Nem eléggé anonim

Minden monetáris rendszernél alapvető feltétel, hogy védje felhasználói pénzügyi adatait. Az egyének és cégek érdeke, hogy titokban tartsák egyenlegüket és teljes tranzakciós történetüket. Egyelőre minden, adott Bitcoin-címhez tartozó tranzakció nyilvános, ezért, ha a Bitcoin-címet sikerül személyhez kapcsolni, automatikusan kiderül, mennyi van a számláján és milyen tranzakciói voltak.

Az elfogadható tagadás a LN rendszerében (SZTAKI)

A Lightning Network anonimizálási megoldása az úgynevezett onion routing: egy közvetítő nem ismeri a fizetési útvonalban betöltött helyét. Például, ha Alice kifizetését egy routercsomópont továbbította Bobnak, akkor a router nem tudhatja, hogy azt Alice, Alice valamelyik szomszédja vagy azok szomszédai kezdeményezték.

Sajnos az onion routing nem elegendő az anonimizáláshoz. A SZTAKI kutatói a hálózat topológiájának vizsgálatával kiderítették: csak gyakori tévhit, hogy a fizetési csatornák erős védelmet biztosítanak a felhasználóiknak. Mivel a Lightning Network – a közösségi hálózatokhoz hasonlóan – kis átmérővel rendelkezik (ún. kisvilág-tulajdonságú), a legrövidebb és legolcsóbb út két résztvevő között gyakran csak két vagy három lépésből áll.

Mi az a kisvilág-tulajdonság?

Egy kisvilág-tulajdonságú gráfban vagy hálózatban a csúcsok közötti átlagos távolság a csúcsok számához képest kicsi. Az elnevezés Stanley Milgram kisvilág-kísérletéből származik, ami azt vizsgálta, legkevesebb hány személyes ismeretségi kapcsolaton keresztül lehet eljutni egy embertől egy másikig, vagyis mekkora az ismeretségi kapcsolatokat leíró szociális hálóban az átlagos távolság. (Wikipédia)

A SZTAKI kutatóinak mérései szerint a routercsomópontoknak erős statisztikai bizonyítékuk van egy kifizetés feladójáról és címzettjéről is a rajtuk átfolyó kifizetések több mint 50 százalékában – ami rontja a Lightning Network adatvédelmét és csökkenti a blokklánc helyettesíthetőségét. A SZTAKI kutatói arra számítanak, hogy eredményeik hatására még több hálózattudományi munka jelenik meg a kriptopénzek területén. Nagyon fontos megérteni és alaposan elemezni a kriptográfiai rendszereket hálózati szempontból is, mivel a kriptopénzek számos tulajdonsága (skálázhatóság, adatvédelem, résztvevők motiválhatósága) a tranzakciós hálózat topológiai tulajdonságaival áll kapcsolatban.


Kapcsolódó: A magyar LiveJasmin is teszteli a Bitcoin villámhálózatát


(CoinColors, a SZTAKI sajtóközleménye alapján)