اگر اینترنت دچار قطعی شود، شبکه بیتکوین با چه سرعتی میتواند دوباره آنلاین شود؟
در سال ۲۰۱۹، رودولفو نواک یک تراکنش بیتکوین را از تورنتو به میشیگان بدون استفاده از اینترنت یا ماهواره ارسال کرد. او از رادیوی آماتوری استفاده کرد، پیام را از طریق باند موج کوتاه ۴۰ متری فرستاد و یونوسفر (یونکره) را بهعنوان واسطهٔ انتقال به کار گرفت.
نیک سابو این کار را چنین توصیف کرد:
“ارسال بیتکوین از یک مرز ملی بدون اینترنت یا ماهواره؛ فقط با استفاده از یونوسفر طبیعت.”
تراکنش بسیار کوچک بود، راهاندازی آن پیچیده، و کاربردش تقریباً نامتعارف اما یک نکته مهم را ثابت کرد، پروتکل اهمیتی نمیدهد بستههایش با چه چیزی منتقل میشوند.
این آزمایش تنها یکی از نمونههای یک برنامه آزمایشی دهساله است که جامعه بیتکوین بیسر و صدا در پسزمینه اجرا میکند؛ نوعی تحقیق و توسعه توزیعشده برای سنجش اینکه آیا شبکه میتواند در صورت از کار افتادن زیرساختهای رایج همچنان دوام بیاورد یا نه.
ماهوارهها بلاکها را به ظرفهای گیرنده در سراسر قارهها پخش میکنند. رادیوهای مشنت تراکنشها را میان شبکهی داخلی منتقل میکنند بدون اینکه نیازی به ارائهدهندگان اینترنت باشد. ترافیک از طریق تور از سد سانسور عبور میکند. اپراتورهای رادیوی آماتوری، دادههای هگزادسیمال را روی موج کوتاه مخابره میکنند.
اینها سیستمهای عملیاتی نیستند بلکه تمرینهای اضطراری برای سناریوهایی هستند که بیشتر شبکههای پرداخت آنها را شرایط حاشیهای میدانند.
و پرسشی که همه این تلاشها را هدایت میکند این است:
اگر اینترنت از کار بیفتد، بیتکوین با چه سرعتی میتواند دوباره آنلاین شود؟
ماهوارهها یک «ساعت مستقل» به بیتکوین میدهند
ماهوارهٔ Blockstream Satellite بهصورت ۲۴ ساعته و از طریق چهار ماهواره با مدار ثابت، کل بلاکچین بیتکوین را برای بیشتر مناطق مسکونی زمین پخش میکند.
یک نود فقط با یک دیش ارزانقیمت و یک گیرندهٔ باند Ku میتواند بلاکها را همگامسازی کند و حتی در صورت قطع کامل اینترنت محلی، همچنان در وضعیت اجماع باقی بماند.
این سیستم یکطرفه و کمظرفیت است، اما یک مسئلهی حیاتی را حل میکند، در زمان خاموشیهای منطقهای یا سانسور شدید، نودها باید منبعی مستقل و قابلاعتماد برای وضعیت دفترکل داشته باشند.
API ماهواره این قابلیت را توسعه میدهد. هر کس میتواند از طریق ایستگاههای زمینی، هر نوع دادهای از جمله تراکنشهای امضاشده را برای پخش جهانی uplink کند. همکاری goTenna با Blockstream نیز امکان ساخت تراکنش روی گوشیهای اندرویدی آفلاین، انتقال آنها از طریق شبکهی مش محلی و سپس ارسال آنها به یک uplink ماهوارهای برای پخش جهانی را فراهم کرده است، بدون اینکه حتی لحظهای از اینترنت عمومی عبور کنند.
پهنای باند بسیار کم است، اما استقلال آن کامل و بیقید و شرط است.
این موضوع مهم است، زیرا ماهوارهها یک کانال خارج از مسیر اصلی (out-of-band) فراهم میکنند. وقتی مسیرهای عادی شبکه از کار میافتند، نودهای پراکنده در قارههای مختلف همچنان میتوانند آخرین وضعیت زنجیره را از فضا دریافت کنند؛ و همین نقطهی مرجع مشترک، پایهی بازسازی دوبارهی اجماع پس از بازگشت ارتباطات زمینی خواهد بود.
مشهای رادیویی و LoRa ستون فقرات بیتکوین را در مقیاس انسانی میسازند
شبکههای مش رویکرد متفاوتی دارند، بهجای ارسال سیگنال از مدار، بستهها را از طریق پرشهای کوتاه بین دستگاهها عبور میدهند تا در نهایت یک گرهِ برخوردار از اینترنت، آنها را به شبکه گستردهتر بازپخش کند. پروژهی TxTenna که توسط شرکت goTenna ساخته شد، این مدل را در سال ۲۰۱۹ نشان داد.
کاربران میتوانند تراکنشهای امضاشده را از طریق یک شبکه مش و از روی گوشیهای آفلاین ارسال کنند. پیامها از گرهی به گره دیگر میپرند تا به یک نقطه خروج برسند. گزارش Coin Center معماری این مدل را مستند کرده است. هر پرش، دامنهی دسترسی را افزایش میدهد بدون اینکه هیچ کاربری مستقیماً به اینترنت متصل باشد.
مشهای بلندبرد LoRa این مفهوم را یک مرحله جلوتر میبرند. پروژه Locha Mesh که توسط Bitcoin Venezuela آغاز شد، گرههای رادیوییای میسازد که یک شبکه مش مبتنی بر IPv6 را روی باندهای بدونمجوز ایجاد میکنند.
سختافزارهای آن، یعنی دستگاههای Turpial و Harpia، قادرند پیامها، تراکنشهای بیتکوین، و حتی همگامسازی بلاکها را بدون اتصال اینترنتی و در فاصله چند کیلومتری منتقل کنند.
آزمایشها در مناطق بحرانزده موفق بودند و امکان ارسال تراکنشهای رمزارزی را در شبکههای چندهاپه، در شرایطی که هم شبکههای موبایل و هم فیبر نوری از کار افتاده بودند، اثبات کردند.
Darkwire تراکنشهای خام بیتکوین را به بستههای کوچک تقسیم میکند و آنها را با پرشهای پشتسرهم از طریق رادیوهای LoRa میفرستد. هر گره در دید مستقیم حدود ۱۰ کیلومتر برد دارد و این یعنی مجموعهای از رادیوهای دستساز خانگی میتواند بهصورت خودجوش به زیرساخت جایگزین بیتکوین تبدیل شود.
در محیطهای شهری برد به حدود ۳ تا ۵ کیلومتر کاهش مییابد، اما همین مقدار هم برای دور زدن قطعهای موضعی یا نقاط تمرکز سانسور کافی است.
پروژههای دانشگاهی مانند LNMesh همین منطق را به شبکه لایتنینگ تعمیم دادند و پرداختهای آفلاینِ ریز را از طریق مشهای بیسیم محلی در زمان خاموشی برق نشان دادند.
حجم داده کم است و تنظیمات شکنندهاند، اما یک اصل را ثابت میکنند،لایه فیزیکی بیتکوین قابلتعویض است.
تا زمانی که مسیر ارتباطی بین نودها وجود داشته باشد، پروتکل کار خواهد کرد.
Tor و رادیو آماتوری خلأها را پر میکنند
Tor حد میانی بین اینترنت متعارف و سامانههای رادیویی غیرمعمول است. از نسخه 0.12 بیتکوینکور، اگر یک سرویس Tor بهصورت محلی فعال باشد، نود بهطور خودکار یک هیدنسرویس ایجاد میکند و حتی زمانی که ارائهدهندگان اینترنت پورتهای شناختهشده بیتکوین را مسدود کنند، اتصالات از طریق آدرسهای onion را میپذیرد.
ویکی بیتکوین و راهنماهای راهاندازی جیمسون لاپ، پیکربندیهای دوگانهای را مستند کردهاند که در آن نودها همزمان از طریق اینترنت عادی و Tor ترافیک را مسیریابی میکنند؛ این کار تلاشها برای سانسور ترافیک بیتکوین در سطح ارائهدهندگان اینترنت را بهطور محسوسی پیچیده میکند.
کارشناسان توصیه میکنند که نودها بهصورت انحصاری روی Tor اجرا نشوند، زیرا این کار ریسک حملات «اکلیپس» را افزایش میدهد. اما استفاده از Tor بهعنوان یکی از چند مسیر ارتباطی، هزینه و دشواری مسدودسازی زیرساخت بیتکوین را بهطور چشمگیری بالا میبرد.
رادیو آماتوری در انتهای دیگر این طیف قرار دارد. فراتر از آزمایش نوواک روی یونوسفر، اپراتورها توانستهاند پرداختهای لایتنینگ را از طریق فرکانسهای رادیویی آماتوری منتقل کنند.
این آزمایشها مستلزم رمزگذاری دستی تراکنشها، ارسال آنها روی باندهای HF با استفاده از پروتکلهایی مانند JS8Call و سپس رمزگشایی و بازپخش آنها در نقطه دریافت است.
نرخ انتقال داده در این روش، با معیارهای امروز ناچیز است، اما هدف کارایی نیست. هدف نشان دادن این است که بیتکوین میتواند از هر رسانهای که قابلیت حمل بستههای کوچک داده را دارد عبور کند، حتی رسانههایی که دههها پیش از اینترنت وجود داشتهاند.
یک تقسیمبندی واقعی جهانی چگونه بهنظر میرسد
مدلسازیهای اخیر بررسی میکنند که در صورت وقوع یک قطعی گسترده و طولانیمدت اینترنت جهانی چه رخ میدهد. در یکی از سناریوها شبکه به سه منطقه مجزا تقسیم میشود:
آمریکا با حدود ۴۵٪ از هشریت، آسیا و اقیانوسیه با ۳۵٪، و اروپا وآفریقا با تقریباً ۲۰٪.
ماینرهای هر بخش به تولید بلاک ادامه میدهند و بهطور مستقل سختی شبکه را تنظیم میکنند. صرافیهای محلی بازار کارمزد و دفتر سفارشهای خود را روی زنجیرههایی که بهتدریج از هم واگرا میشوند شکل میدهند.
در هر بخش جداشده، بیتکوین همچنان کار میکند. تراکنشها تأیید میشوند، موجودیها بهروزرسانی میشود و تجارت محلی ادامه دارد اما تنها در چارچوب همان جزیرهی جداشده. تجارت فرامرزی متوقف میشود. زمانی که اتصال بازمیگردد، نودها با چندین زنجیره معتبر اما متفاوت مواجه میشوند.
قانون اجماع کاملاً قطعی است. زنجیرهای دنبال میشود که بیشترین اثبات کار تجمعی را دارد. بخشهای ضعیفتر دوباره سازماندهی میشوند و برخی از تراکنشهای اخیر آنها از تاریخچه جهانی حذف میشود.
اگر این قطعی تنها چند ساعت تا یک روز طول بکشد و توزیع هشریت خیلی نامتوازن نباشد، پیامد آن آشفتگی موقتی خواهد بود و با بازگشت پهنای باند و انتشار بلاکها، شبکه بهتدریج همگرا میشود.
اما قطعیهای طولانیمدت این خطر را ایجاد میکنند که هماهنگی اجتماعی بر قواعد پروتکل غلبه کند، یا صرافیها و ماینرهای بزرگ تصمیم بگیرند تاریخچه موردنظر خود را دنبال کنند. با این حال، حتی در چنین شرایطی نیز روند تصمیمگیری شفاف، قابلمشاهده و مبتنی بر قواعدی است که در بسیاری از سیستمهای مالی سنتی وجود ندارد.
بانکها برای چنین شرایطی آمادگی ندارند
این وضعیت را با پیامدهای اختلال در زیرساخت پرداختهای بانکی مقایسه کنید.
قطعی ۱۰ ساعته سامانه TARGET2 در اکتبر ۲۰۲۰ باعث شد پردازش فایلهای SEPA به تأخیر بیفتد و بانکهای مرکزی ناچار شوند نقدینگی و وثایق را بهصورت دستی مدیریت کنند.
در اختلال سراسری شبکه Visa در اروپا در ژوئن ۲۰۱۸، حدود ۲٫۴ میلیون تراکنش کارت در بریتانیا بهطور کامل ناموفق بود و تنها طی چند ساعت، دستگاههای خودپرداز با کمبود نقدینگی روبهرو شدند که به دلیل از کار افتادن یک سوئیچ در یک مرکز داده روی داد.
سامانه TARGET بانک مرکزی اروپا نیز در فوریه ۲۰۲۵ یک اختلال بزرگ دیگر را تجربه کرد و پس از آن مشخص شد که سیستمهای پشتیبان طبق انتظار فعال نشدهاند، موضوعی که به انجام ممیزیهای خارجی منجر شد.
مستندات IMF و BIS در مورد تابآوری CBDC و سامانههای RTGS هشدار میدهد که قطعیهای گسترده برق یا شبکه میتوانند هم مراکز داده اصلی و هم پشتیبان را بهطور همزمان زمینگیر کنند. در نتیجه، سیستمهای پرداخت متمرکز برای جلوگیری از اختلالات سیستماتیک نیازمند برنامهریزی پیچیده تداوم کسبوکار هستند.
اما اینجا تفاوت معماری نقش اصلی را بازی میکند. هر نود بیتکوین یک نسخه کامل از دفترکل و قوانین اعتبارسنجی را در اختیار دارد.
پس از هرگونه قطعی، به محض اینکه نود بتواند از طریق ماهواره، تور، شبکه مش، یا اتصال اینترنت دوباره برقرارشده با دیگر نودها ارتباط بگیرد، تنها یک سؤال میپرسد،
سنگینترین زنجیره معتبر کدام است؟
پروتکل مکانیزم حل اختلاف را از پیش تعیین کرده است. هیچ نهاد مرکزی برای تطبیق دیتابیسهای متفاوت وجود ندارد.
اما بانکها به زیرساختی لایهلایه و متمرکز متکیاند، دفترکلهای مرکزی بانکها، سامانههای RTGS مانند Fedwire و TARGET، شبکههای کارت، ACH و اتاقهای پایاپای.
فرآیند بازیابی شامل پردازش تراکنشهای در صف، تطبیق اسنپشاتهای ناهمخوان، گاهی اصلاح دستی موجودیها، و سپس همگامسازی دوباره صدها واسطه است.
اختلال ویزا در سال ۲۰۱۸ با وجود تیم عملیات تماموقت، ساعتها طول کشید تا علتیابی شود.
حوادث TARGET در بانک مرکزی اروپا نیز نیازمند بررسی خارجی و برنامههای اصلاحی چندماهه بود.
بیتکوین برای بدترین سناریوها آماده است
در شرایط بحران یک سناریوی محتمل چنین است، بخشی از ماینرها و نودها با استفاده از ماهواره و رادیو همگام میمانند و ابتدای زنجیره معتبر را حفظ میکنند، حتی زمانی که شبکههای فیبر نوری و موبایل از کار میافتند.
با بازگشت تدریجی اتصال، نودهای محلی بلوکهای از دست رفته را دریافت کرده و در عرض چند دقیقه تا چند ساعت خود را با زنجیره اصلی هماهنگ میکنند.
در همان زمان، بانکها باید مشخص کنند کدام دستههای پرداختی انجام شدهاند، فایلهای ACH از دست رفته را دوباره زمانبندی کنند و منتظر تکمیل تسویه پایانی سیستمهای RTGS باشند تا بتوانند بهطور کامل فعالیت خود را از سر بگیرند.
این بدان معنا نیست که بیتکوین فوراً «پیروز» میشود. شبکههای کارت بانکی و پول نقد همچنان برای مصرفکنندگان اهمیت دارند. اما بهعنوان یک لایه تسویه جهانی، بیتکوین ممکن است سریعتر به وضعیت هماهنگ برسد، دقیقاً به این دلیل که همواره «تمرین عملی» برای شکستهای جهانی اجرا کرده است.
اپراتورهای رادیویی که تراکنشها را از طریق موج کوتاه ارسال میکنند، نودهای مش ونزوئلا که ساتوشیها را در محلههای قطع برق منتقل میکنند و ماهوارههایی که بلوکها را به دیشهای روی زمین پخش میکنند، همگی زیرساختهای عملیاتی نیستند.
اینها اثبات میکنند که وقتی مسیرهای معمولی از کار میافتند، بیتکوین یک برنامه جایگزین دارد؛ برنامه B، برنامه C و حتی برنامه D که از یونوسفر استفاده میکند.
سیستم بانکی هنوز شکست زیرساخت را بهعنوان یک حالت نادر در نظر میگیرد؛ بیتکوین آن را بهعنوان یک محدودیت طراحی میبیند.
