Η Alyssa Blackburn, επιστήμονας δεδομένων στο Πανεπιστήμιο Rice και στο Baylor College of Medicine στο Houston, έχει περάσει αρκετά χρόνια από τη ζωή της ως μία ψηφιακή ντετέκτιβ μπροστά σε έναν γυαλιστερό μαύρο υπολογιστή με πορτοκαλί τελειώματα, τον Hail Mary. Συλλέγει και αναλύει διαρροές από το blockchain Bitcoin, μια εταιρεία χρηματοοικονομικών υπηρεσιών κρυπτονομισμάτων που έχει καταγράψει όλες τις συναλλαγές από την κυκλοφορία του κρυπτονομίσματος τον Ιανουάριο του 2009.
Από την Siobhan Roberts/New York Times
Το Bitcoin αντιπροσωπεύει ένα τεχνο-ουτοπικό όνειρο. Ο Satoshi Nakamoto, ο εφευρέτης του που χρησιμοποιούσε το συγκεκριμένο ψευδώνυμο, είχε προτείνει ο κόσμος να μην λειτουργεί με κεντρικά χρηματοπιστωτικά ιδρύματα αλλά με ένα ισότιμο, βασισμένο στα μαθηματικά σύστημα ηλεκτρονικού χρήματος που θα διανέμονταν μέσω ενός δικτύου υπολογιστών.
Και το σύστημα θα ήταν «άνευ εμπιστοσύνης» —δηλαδή, δεν θα βασιζόταν σε ένα έμπιστο μέρος, όπως μια τράπεζα ή μια κυβέρνηση, για να διαιτητεύει τις συναλλαγές. Μάλλον, όπως έγραφε ο Satoshi Nakamoto σε μια λευκή βίβλο το 2008, το σύστημα θα ήταν εξαρτημένο από μία «κρυπτογραφική απόδειξη αντί της εμπιστοσύνης σε ένα χρηματοπιστωτικό ίδρυμα» ή όπως διακηρύσσουν τα διάσημα μπλουζάκια: «In Code We Trust» («στον κώδικα που εμπιστευόμαστε»).
Στο πρακτικό όμως μέρος τα πράγματα έχουν αποδειχθεί πιο περίπλοκα. Οι ανακατατάξεις των τιμών, όπως η πιο πρόσφατη, είναι αρκετή για να προκαλέσει τεράστια προβλήματα στους κατόχους Bitcoin και το σύστημα είναι περιβαλλοντικά καταστροφικό, καθώς το υπολογιστικό δίκτυο χρησιμοποιεί υπέρογκες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας.
Ο στόχος της Blackburn ήταν να ερευνήσει το μυστήριο της ανωνυμίας, να παρακολουθήσει τη ροή των συναλλαγών του Bitcoin από την Ημέρα 1 και να μελετήσει το πώς προέκυψε η μεγαλύτερη κρυπτοοικονομία στον κόσμο.
Πράγματι, ο Nakamoto είχε παρουσιάσει το νόμισμα ως ανώνυμο: Για συναλλαγές Bitcoin (αγορά, πώληση, αποστολή, λήψη κ.λπ.), οι χρήστες χρησιμοποιούν ψευδώνυμα ή διευθύνσεις —αλφαριθμητικούς μανδύες που κρύβουν την πραγματική τους ταυτότητα. Και υπήρχε προφανής εμπιστοσύνη στην ανωνυμία. Το 2011, το WikiLeaks ανακοίνωσε ότι θα δεχόταν δωρεές μέσω Bitcoin. Αλλά με την πάροδο του χρόνου, η έρευνα αποκάλυψε διαρροή δεδομένων και ότι τελικά η προστασία της ταυτότητας των χρηστών δεν ήταν τόσο στεγανή.
«Σταγόνα-σταγόνα, η διαρροή πληροφοριών διαβρώνει τα κάποτε αδιαπέραστα μπλοκ, χαράσσοντας ένα νέο τοπίο κοινωνικοοικονομικών δεδομένων», ανέφεραν η Blackburn και οι συνεργάτες της στη νέα τους εργασία, η οποία δεν έχει ακόμη δημοσιευθεί σε επιστημονικό περιοδικό.
Συγκεντρώνοντας πολλαπλές διαρροές, η Blackburn ενοποίησε πολλές διευθύνσεις Bitcoin, οι οποίες αν και στην αρχή φαινόταν ότι αντιπροσωπεύουν πολλούς δημιουργούς κρυπτονομίσματος, τελικά ήταν λίγες. Συνέταξε έναν κατάλογο από αυτές και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι, εκείνα τα δύο πρώτα χρόνια, 64 βασικοί παίκτες -μερικοί από τους οποίους ήταν οι «ιδρυτές» της κοινότητας, όπως τους αποκαλούσαν οι ερευνητές- «εξόρυξαν» (σύμφωνα με τον όρο που χρησιμοποιείται για τους δημιουργούς) το μεγαλύτερο μέρος του Bitcoin που υπήρχε εκείνη την εποχή.
«Αυτό που κατάλαβαν οι ερευνητές ήταν το πόσο συγκεντρωμένη ήταν η πρώιμη εξόρυξη και χρήση του Bitcoin, κάτι που αποτελεί μια νέα επιστημονική ανακάλυψη», δήλωσε ο Eric Budish, οικονομολόγος στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο. Ο Budish, ο οποίος έχει διεξαγάγει έρευνα σε αυτό το πεδίο, έλαβε μια δίωρη προεπισκόπηση βίντεο από τους συγγραφείς της έρευνας. Μόλις κατάλαβε τι είχαν κάνει, σκέφτηκε, «Ουάου, αυτή είναι ωραία δουλειά, σαν ντετέκτιβ», είπε. Αναφερόμενος σε αυτούς τους πρώτους βασικούς παίκτες, ο Budish πρότεινε η τελική εργασία να φέρει τον τίτλο «The Bitcoin 64».
Ο επιστήμονας υπολογιστών Jaron Lanier, ένας πρώτος αναγνώστης της έρευνας, την χαρακτήρισε «σημαντική και εξέχουσα» ως προς τους στόχους και τις κοινωνικές της επιπτώσεις. «Ο σπασίκλας μέσα μου ενδιαφέρεται για τα μαθηματικά», είπε ο Lanier, ο οποίος εδρεύει στο Μπέρκλεϊ της Καλιφόρνια. «Οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την εξαγωγή πληροφοριών είναι ενδιαφέρουσες».
Η επίδειξη των διαρροών του blockchain θα είναι έκπληξη για κάποιους, όχι όμως για άλλους. «Αυτό το σύστημα δεν είναι τελικά ερμητικά σφραγισμένο», είπε ο Lanier. Και πρόσθεσε: «Δεν πιστεύω ότι είναι το τέλος της ιστορίας. Νομίζω ότι υπάρχει περαιτέρω καινοτομία που θα λάβει χώρα, εξάγοντας πληροφορίες από αυτούς τους τύπους συστημάτων».
Μία από τις τακτικές της Blackburn ήταν απλώς η επιμονή. «Το κλώτσησα μέχρι που έσπασε», είπε, θυμίζοντας το πώς χαρακτήρισε τη μέθοδό της ο κύριος ερευνητής, Erez Lieberman Aiden, εφαρμοσμένος μαθηματικός, επιστήμονας υπολογιστών και γενετιστής στο Baylor College of Medicine και στο Πανεπιστήμιο Rice.
Πιο συγκεκριμένα, η Blackburn κατάφερε να διεισδύσει στο σύστημα για το χρονικό διάστημα που είχε το πιο μεγάλο ενδιαφέρον: Από το ξεκίνημα του κρυπτονομίσματος έως όταν το Bitcoin πέτυχε την ισοτιμία με το αμερικανικό δολάριο τον Φεβρουάριο του 2011, που συνέπεσε με τη δημιουργία του Silk Road, μιας μαύρης αγοράς που βασίζεται στο Bitcoin.
Η ίδια και η ομάδα της αξιοποίησαν λάθη του συστήματος όπως η ανασφαλής συμπεριφορά των χρηστών, εκμεταλλεύτηκε λειτουργικά χαρακτηριστικά που είναι εγγενή στο λογισμικό του Bitcoin και ανέπτυξε καθιερωμένες και νέες τεχνικές για τη σύνδεση των ψευδώνυμων διευθύνσεων.
Η Blackburn ενδιαφερόταν ιδιαίτερα για τους βασικούς δημιουργούς του συστήματος, τους πράκτορες δηλαδή που επαληθεύουν τις συναλλαγές, συμμετέχοντας σε ένα περίτεχνο υπολογιστικό τουρνουά —ένα κυνήγι παζλ, μαντεύοντας και ελέγχοντας τυχαίους αριθμούς έναντι ενός στόχου, σε αναζήτηση ενός τυχερού αριθμού. Όταν ένας δημιουργός κερδίζει, κερδίζει εισόδημα σε Bitcoin.
Στην ουσία, οι μελετητές αμφισβήτησαν εάν το Bitcoin είναι πραγματικά ένα αποκεντρωμένο νόμισμα. Από την οπτική γωνία του Lieberman Aiden, ο πληθυσμός των δημιουργών υπό έρευνα ήταν «ακόμη πιο συγκεντρωμένος από όσο φαίνονταν». Αν και η ανάλυση έδειξε ότι οι μεγάλοι παίκτες ήταν 64 σε δύο χρόνια, ανά πάσα στιγμή, σύμφωνα με το μοντέλο των ερευνητών, το πραγματικό μέγεθος αυτού του πληθυσμού ήταν μόνο πέντε ή έξι. Και σε πολλές περιπτώσεις, μόνο ένα ή δύο άτομα κατείχαν το μεγαλύτερο μέρος της δημιουργικής («εξορυκτικής») ισχύος.
Όπως το περιέγραψε η Blackburn, υπήρχαν πολύ λίγοι άνθρωποι που «φορούσαν το στέμμα», που λειτουργούσαν ως διαιτητές του δικτύου, «κάτι που δεν αντανακλά το ήθος της αποκεντρωμένης και αξιόπιστης κρυπτογράφησης», είπε.
Θησαυροί στα δεδομένα
Για την Blackburn και τον Dr. Lieberman Aiden, τα δεδομένα του Bitcoin -324 gigabyte περίπου έχουν αρχειοθετηθεί στο blockchain- αποτέλεσαν πραγματικό πειρασμό. Το εργαστήριο του Dr. Lieberman Aiden ασχολείται με τη φυσική της βιολογίας και τα ευρέως εφαρμοσμένα μαθηματικά και μία από τις εστιάσεις του είναι η τρισδιάστατη χαρτογράφηση γονιδιώματος. Αλλά ως μελετητής, τον ιντριγκάρει επίσης η χρήση νέων ειδών δεδομένων για την εξερεύνηση πολύπλοκων φαινομένων.
Το 2011, δημοσίευσε μια πολιτιστική ανάλυση με την ποσοτική μέθοδο, χρησιμοποιώντας περισσότερα από πέντε εκατομμύρια ψηφιοποιημένα βιβλία από το 1800 έως το 2000 σε συνεργασία με την Google Books και συνεργάτες. «Culturomics», το αποκάλεσε. Για παράδειγμα, η ομάδα εισήγαγε το Google Ngram Viewer, το οποίο επιτρέπει στους χρήστες να πληκτρολογούν μια λέξη ή φράση και να μελετούν τη χρήση της κατά τη διάρκεια των αιώνων.
Στο ίδιο πνεύμα, αναρωτήθηκε ποιοι θησαυροί θα μπορούσαν να υπάρχουν στη τεράστια «θάλασσα» δεδομένων του Bitcoin. «Έχουμε αρχεία για κάθε συναλλαγή», είπε. «Πρόκειται για αξιοσημείωτα οικονομικά και κοινωνιολογικά σύνολα δεδομένων. Σαφώς, υπάρχουν πολλές πληροφορίες εκεί μέσα, αν μπορείτε να τις βρείτε», πρόσθεσε.
Το να το πετύχουν όμως αυτό αποδείχτηκε ότι δεν ήταν καθόλου εύκολο. Η Blackburn αποκλείστηκε από το σύστημα υπερυπολογιστών του πανεπιστημίου της όταν χρησιμοποίησε σε έναν φάκελο του αρχείου της το όνομα «Bitcoin», ως ύποπτη για ενασχόληση με κρυπτονομίσματα. «Είχαν αντιρρήσεις», είπε. Ανέφερε ότι προσπάθησε να πείσει έναν διαχειριστή του συστήματος ότι διεξήγαγε έρευνα, αλλά «ήταν εντελώς ασυγκίνητος».
Μια βασική τακτική της Blackburn ήταν να ανιχνεύει μοτίβα σε γραφήματα αριθμών που θεωρητικά θα έπρεπε να ήταν τυχαία και χωρίς νόημα. Σε μια περίπτωση, κυνηγούσε το «extranonce», ένα σημαντικό κομμάτι του παζλ «εξόρυξης»: Ένα σύντομο πεδίο με 0 και 1 κρυμμένο μέσα σε μια μακρύτερη συμβολοσειρά που κωδικοποιεί κάθε μπλοκ, ή δέσμη, συναλλαγών.
Οι περίεργες πληροφορίες που διέρρευσαν για τη δραστηριότητα ενός υπολογιστή οδήγησαν την Blackburn να ανακατασκευάσει και να κατανοήσει τη συμπεριφορά των δημιουργών: Πότε δημιουργούσαν, πότε σταματούσαν και πότε ξανάρχιζαν. Εικάζει ότι η κακή συμπεριφορά του extranonce ήταν ανεκτή επειδή επέτρεπε στο δημιουργό Bitcoin να παρακολουθεί τους συναλλασσόμενους. Ωστόσο, ο πηγαίος κώδικας τροποποιήθηκε για να καλύψει αυτή τη διαρροή λίγο πριν ο Satoshi Nakamoto εξαφανιστεί από τη δημόσια κοινότητα του Bitcoin τον Δεκέμβριο του 2010.
Όταν η Blackburn είχε χρησιμοποιήσει ήδη διάφορες βάσεις, επιτρέποντάς της να διαβρώσει τις προστασίες συγκάλυψης ταυτότητας, ξεκίνησε να συγχωνεύει διευθύνσεις, να συνδέει κόμβους σε ένα γράφημα, ενοποιώντας τον πληθυσμό των πρακτόρων εξόρυξης. Στη συνέχεια, διασταύρωσε και επικύρωσε τα αποτελέσματα με πληροφορίες που είχαν αποσπαστεί από φόρουμ συζητήσεων και ιστολόγια Bitcoin.
Αρχικά, ο κατάλογος των πρακτόρων που δημιουργούσαν το μεγαλύτερο μέρος του Bitcoin ήταν μερικές χιλιάδες. Μετά έμειναν γύρω στους 200. Τελικά, ο Hail Mary κατέληξε στους 64 (τα στοιχεία του ενσωματώθηκαν στο δίκτυο υπολογιστών του εργαστηρίου Voltron).
Ωστόσο, ο σκοπός της μελέτης δεν ήταν να κατονομάσει ανθρώπους. Αλλά οι ερευνητές εντόπισαν την ταυτότητα μερικών από τους κορυφαίους παίκτες που ήταν ήδη δημοσίως γνωστοί: Ο πράκτορας Νο. 19 ήταν ο Michael Mancil Brown, γνωστός ως «Δρ. Evil», ο οποίος κρίθηκε ένοχος για ένα σχέδιο απάτης και εκβιασμού το 2012 που αφορούσε τον Mitt Romney, τότε υποψήφιο για πρόεδρο.
Ο πράκτορας Νο. 67 σχετίζονταν με τον Ross Ulbricht, γνωστό ως «DreadPirateRoberts», δημιουργό του Silk Road. Φυσικά, ο Πράκτορας Νο. 1 ήταν ο Satoshi Nakamoto, του οποίου την πραγματική ταυτότητα οι επιστήμονες δεν προσπάθησαν ποτέ να προσδιορίσουν.
Ο Mark Gerstein, καθηγητής βιοπληροφορικής στο Πανεπιστήμιο Yale, ανακάλυψε στην έρευνα τις συνέπειες για το απόρρητο των δεδομένων. Πρόσφατα αποθήκευσε ένα γονιδίωμα σε ένα ιδιωτικό blockchain, το οποίο επέτρεψε στη δημιουργία ενός ασφαλούς και αδιάβλητου αρχείου.
Ωστόσο, σημείωσε ότι σε ένα δημόσιο περιβάλλον, όπως το blockchain του Bitcoin, το μέγεθος και τα διακριτικά μοτίβα ενός συνόλου δεδομένων το καθιστούν επιρρεπές σε παραβιάσεις, ακόμη και όταν τα δεδομένα παραμένουν αμετάβλητα (η Blackburn δεν παραβίασε τα αρχεία του blockchain του Bitcoin).
«Αυτό είναι το εκπληκτικό με τα μεγάλα δεδομένα», είπε ο Gerstein. «Εάν έχετε ένα αρκετά μεγάλο σύνολο δεδομένων, αρχίζει να διαρρέει πληροφορίες με απροσδόκητους τρόπους». Ακόμη περισσότερο όταν συνδέονται δεδομένα από διαφορετικές πηγές, τόνισε: «Όταν συνδυάζετε ένα σύνολο δεδομένων με ένα άλλο για να δημιουργήσετε ένα μεγαλύτερο σύνολο δεδομένων, μπορεί να προκύψουν μη εμφανείς συνδέσεις».
Όταν η Blackburn συγκέντρωσε τον κατάλογο των δημιουργών του Bitcoin, ανέλυσε τα έσοδα που είχαν αποκομίσει από τις «εξορύξεις». Διαπίστωσε ότι μέσα σε λίγους μήνες από την εισαγωγή του κρυπτονομίσματος -και σε αντίθεση με την εξισωτική υπόσχεση του Bitcoin- προέκυψε μια κλασική κατανομή εισοδηματικής ανισότητας: Ένα μικρό κλάσμα των «ανθρακωρύχων» κατείχε το μεγαλύτερο μέρος του πλούτου και της εξουσίας (το εισόδημα από εξόρυξη απέκτησε τον όρο διανομή Pareto, από τον Vilfredo Pareto, έναν οικονομολόγο του 19ου αιώνα).
Το εργαστήριο αναπαρήγαγε ακούσια αυτή τη δυναμική όταν ανακάλυψαν το «CO2 coin», ένα κρυπτονόμισμα που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την αγορά σνακ από ένα κατάστημα που στη διοίκηση του ήταν φοιτητές. Σε εύθετο χρόνο, ορισμένοι «ανθρακωρύχοι» «CO2» έγιναν πιο επιτυχημένοι από άλλους και το κατάστημα αύξησε τις τιμές των σνακ καλύπτοντας τα γούστα των πλουσίων.
«Οι άνθρωποι που διέθεταν πολλούς πόρους κρυπτογράφησης είχαν πολύ ισχυρό έλεγχο στο τι θα αποκτούσε το κατάστημα, κάτι για το οποίο οι άλλοι άνθρωποι δεν ένιωθαν καλά», θυμάται ο Δρ Lieberman Aiden. Η οικονομία κατέρρευσε —δηλαδή υπήρξε εξέγερση— όταν το κατάστημα άρχισε να χρεώνει «CO2» για τη χρησιμοποίηση της καφετιέρας.
Στην επίσημη μελέτη, η Blackburn παρατήρησε επίσης ότι η συγκέντρωση των πόρων απειλούσε την ασφάλεια του δικτύου, με τους υπολογιστικούς πόρους ενός ανθρακωρύχου να είναι άμεσα ανάλογοι με το εισόδημά του από την εξόρυξη. Σε αρκετές περιπτώσεις, μεμονωμένοι «ανθρακωρύχοι» είχαν πάνω από το 50% της υπολογιστικής ισχύος και, ως αποτέλεσμα, θα μπορούσαν να είχαν αναλάβει την εξουσία χρησιμοποιώντας αυτό που ονομάζεται «επίθεση 51%». Για παράδειγμα, θα μπορούσαν να έχουν εξαπατήσει το σύστημα και να ξοδεύουν επανειλημμένα τα ίδια Bitcoins σε διαφορετικές συναλλαγές.
Η Sarah Meiklejohn, κρυπτογράφος στο University College του Λονδίνου, είπε ότι τα ευρήματα της έρευνας, υποθέτοντας ότι δεν έχει σφάλματα, παρέχουν εμπειρική επιβεβαίωση μιας «διαίσθησης που επέπλεε σε αυτόν τον χώρο, έστω και για λίγο» (η Δρ. Meiklejohn ανέπτυξε ορισμένες τεχνικές σύνδεσης διευθύνσεων που χρησιμοποιήθηκαν στην έρευνα και πρόσφατα επινόησε μια τεχνική για την παρακολούθηση ενός τύπου ροής συναλλαγών που ονομάζεται αλυσίδα αποφλοίωσης).
«Όλοι ξέραμε ότι η “εξόρυξη” ήταν αρκετά συγκεντρωτική», είπε. «Δεν υπήρχαν τόσοι πολλοί “ανθρακωρύχοι”. Αυτό ισχύει ακόμα και σήμερα, φυσικά, αλλά ήταν ακόμα πιο αληθινό στην αρχή». Όσο για το τι πρέπει να γίνει για αυτό, ανέφερε ότι «πρέπει να εξετάσουμε πραγματικά αυτό το ερώτημα». «Πώς κάνουμε την “εξόρυξη” πιο αποκεντρωμένη;».
«Πρέπει να είμαστε προσεκτικοί»
Ωστόσο, για να προσθέσει το στοιχείο της ανατροπής στην έρευνα, η Blackburn διαπίστωσε ότι ενώ ορισμένοι «ανθρακωρύχοι» είχαν τη δύναμη να εκτελούν «επιθέσεις κατά 51%», επέλεξαν επανειλημμένα να μην το κάνουν. Αντίθετα, ενήργησαν αλτρουιστικά, διατηρώντας την ακεραιότητα του κρυπτονομίσματος, παρόλο που ο μηχανισμός πρόληψης απάτης που βασίζεται στην αποκέντρωση είχε τεθεί σε κίνδυνο.
«Σε καταστάσεις όπως αυτές, φαίνεται ότι στους ανθρώπους δεν αρέσει να σκοτώνουν τη χήνα με τα χρυσά αυγά, δεν τους αρέσει να την καταστρέφουν και αυτό προς χάριν της ομάδας», παρατήρησε ο Δρ. Lieberman Aiden. Ό,τι κι αν πιστεύετε για τα κίνητρα του «Bitcoin 64», είπε, το γεγονός ότι το δίκτυο ήταν ευάλωτο σε μεμονωμένους λήπτες αποφάσεων αλλάζει την κατανόηση της ασφάλειάς του.
«Σίγουρα, η αποκέντρωση προστατεύει το blockchain», είπε. «Αλλά ακόμη και σε περιπτώσεις που η δεξαμενή “εξόρυξης” έγινε συγκεντρωτική, οι κυρίαρχοι “ανθρακωρύχοι” αρνήθηκαν να της επιτεθούν. Αυτή είναι μια πολύ διαφορετική εικόνα από το εξιδανικευμένο μοντέλο που έχουν οι άνθρωποι για το γιατί αυτά τα κρυπτονομίσματα είναι ασφαλή».
Όπως συμπέραναν οι συγγραφείς στην εργασία: «Παρόλο που το Bitcoin σχεδιάστηκε για να βασίζεται σε ένα αποκεντρωμένο, αξιόπιστο δίκτυο ανώνυμων πρακτόρων, η πρώιμη επιτυχία του στηρίχθηκε στη συνεργασία μεταξύ μιας μικρής ομάδας αλτρουιστικών ιδρυτών».
Ένα ηθικό δόγμα της ιστορίας, είπε η Blackburn, είναι: «Πρέπει να είμαστε προσεκτικοί». Υπάρχει ένα περιορισμένο χρονοδιάγραμμα για την κρυπτογράφηση, «ένας ορίζοντας πέρα από τον οποίο δεν θα είναι πλέον χρήσιμη. Όταν κρυπτογραφούμε προσωπικά δεδομένα και το κάνουμε δημόσια, δεν μπορούμε να υποθέτουμε ότι θα είναι ιδιωτικά για πάντα».
