تُظهر البيانات أن شبكة Lightning في Bitcoin قد حلت مشكلة قابلية التوسع

هذا مقال افتتاحي بقلم ستانيسلاف كوزلوفسكي ، مهندس برمجيات وباحث في الاقتصاد الكلي.

لقد سمع العديد من عملات البيتكوين عن "افتقار البيتكوين إلى قابلية التوسع" - إنه أحد الانتقادات الأكثر شيوعًا التي وجهت ضد المشروع من قبل كل من المنافسين الشرهين في مجال العملة المشفرة والجهات الفاعلة في المؤسسة الحالية.

قد يتذكر بعض كبار السن حروب Blocksize الساخنة والمثيرة للجدل من 2015 إلى 2017 والتي ، بمساعدة المطلعين على الصناعة ، تهدف بشكل سطحي إلى جعل نطاق البيتكوين يتسع لمزيد من المعاملات عن طريق زيادة الحد الأقصى لحجم الكتلة وبذلك ، تكون سابقة تقريبًا و تغيرت بيتكوين بالطبع في المستقبل إلى الأبد.

ستثبت هاتان المسألتان في النهاية أنهما تركتا في الجانب الخطأ من التاريخ. في هذه المقالة ، سوف نوضح كيف تعالج شبكة Lightning Network مشاكل قابلية التوسع في Bitcoin وتثبت بلا شك أن قرار الكتلة الصغيرة كان في النهاية هو القرار الصحيح.

حدود وخيارات الطبقة الأساسية

قبل أن نفهم ما الذي تحله شبكة Lightning Network ، يجب أن نفهم أولاً ماهية المشكلة المتأصلة. ببساطة: لا يمكنك توسيع نطاق blockchain للتحقق من صحة معاملات العالم بأسره بطريقة لامركزية.

تعاني البلوكشين من قيود متأصلة تجبرهم على المقايضة بين ثلاث صفات - يجب أن تذهب نوعية واحدة من نظامهم إلى النوعين الآخرين. كما هو موضح أعلاه ، يمكن أن يكون لـ blockchain اثنتين فقط من هذه الصفات الثلاث بشكل موثوق:

• اللامركزية: لا يسيطر عليها أي حزب واحد أو عدد قليل من النخب
• قابلة للتطوير: التوسع إلى عدد كافٍ من المعاملات
• آمن: ليس من السهل مهاجمته وكسر ثوابته

من الجدير بالذكر أن كل هذه الخصائص تقع على أطياف منفصلة ومعقدة. على سبيل المثال ، لا تصبح "آمنًا" عند حد معين ، فهذا يعتمد بشكل كبير على حالة الاستخدام والعديد من الخصائص المختلفة.

البيتكوين بطيء لسبب ما. وقد اختارت بوضوح تحسين قسمي "الأمان" و "اللامركزية" في trilemma ، تاركًا "قابلية التوسع" (المعاملات في الثانية) على الهامش.

الإدراك الأساسي هو أنه ، مثل الإنترنت والنظام المالي الحاليين ، من الأفضل تكوين النظام الكامل للطبقات المنفصلة ، حيث يتم تحسين كل طبقة لأشياء مختلفة واستخدامها لأشياء مختلفة.

Bitcoin ، الطبقة الأساسية ، عبارة عن دفتر أستاذ عام منسوخ عالميًا - يتم بث كل معاملة إلى كل مشارك في الشبكة. من الواضح أنه لا يمكن للمرء عمليا قياس مثل هذا دفتر الأستاذ لاستيعاب معدل المعاملات المتزايد في العالم بأسره. بصرف النظر عن كونه غير عملي ومضر بالخصوصية ، فإن عيوبه تفوق إلى حد كبير فوائده الضئيلة.

مرة أخرى في اليوم ، كانت هناك حرب أهلية كبيرة بين المجتمع عبر الإنترنت فيما يجب أن تفعله Bitcoin لزيادة قدرتها على إنتاجية المعاملات. هنالك الجدل الكبير والمثير للغضب في هذه القصة وهو في جزء كبير منه ما شكل البيتكوين ليظل على ما هو عليه اليوم - حركة قاعدية من أسفل إلى أعلى حيث الناس العاديين (plebs) ، في مجموعها مع بعضها البعض ، تملي قواعد الشبكة.

"حرب Blocksize"بقلم Jonathan Bier يوضح المعركة بين مؤيدي الشبكة اللامركزية الذين يريدون ما هو الأفضل لاستمرارية الشبكة على المدى الطويل والجشع والدعاية التي يبذلها اللاعبون والشركات الكبرى لتعزيز أجنداتهم الخاصة في اكتساب القوة والربح.

قصة قصيرة طويلة ، تم تشعب Bitcoin إلى شوكة فاشلة تسمى "Bitcoin Cash".

فاز الرجل الصغير في النهاية - لم تتعجل Bitcoin في أي خيارات تصميم سيئة من شأنها أن تهدد اللامركزية أو الأمان أو مقاومة الرقابة. تم اتخاذ القرار بشكل فعال لتوسيع نطاق عملات البيتكوين من خلال طبقات ، وإدخال طبقات ثانية تعمل بشكل منفصل عن البيتكوين وتحديد حالتها إلى الشبكة الرئيسية الأبطأ ولكن الأكثر أمانًا.

في تناقض صارخ ، ضحى فورك بيتكوين كاش الواضح غير الناجح بكل آمال اللامركزية من خلال زيادة حجم الكتلة إلى ميغابايت 32, 32 مرة أكثر من البيتكوين، لمجرد حد أقصى 50 دفعة في الثانية على السلسلة الأساسية.

مقاس الكتله

كل كتلة بيتكوين لها سقف على حجمها وهذا يدل على الحد الأعلى لعدد المعاملات التي يمكن أن توجد داخل الكتلة. إذا نما الطلب ليتجاوز حجم المعاملات التي يمكن أن تجريها الكتلة ، فإن الكتلة تصبح ممتلئة وتترك المعاملات غير مؤكدة في mempool. يبدأ المستخدمون في المزايدة على بعضهم البعض من خلال رسوم المعاملات القابلة للتعديل من أجل تضمين معاملتهم من قبل المعدنين ، الذين يتم تحفيزهم على اختيار المعاملات الأعلى ربحًا.

قد يكون الحل الساذج لهذا هو ببساطة زيادة حد حجم الكتلة - أي السماح بتضمين المزيد من المعاملات في الكتلة. الآثار الجانبية السلبية لذلك خفية بما فيه الكفاية حتى المثقفين مثل إيلون ماسك يرتكب الخطأ لاقتراحه.

زيادة حجم الكتلة لها تأثيرات من الدرجة الثانية تقلل من لامركزية الشبكة. مع نمو حجم الكتلة ، تزداد تكلفة تشغيل عقدة في الشبكة.

في Bitcoin ، يجب على كل عقدة تخزين والتحقق من صحة كل معاملة. علاوة على ذلك ، يجب نشر المعاملة المذكورة لأقران العقدة ، مما يضاعف متطلبات النطاق الترددي للشبكة لدعم المزيد من المعاملات. كلما زادت المعاملات ، زادت متطلبات معالجة الشبكة (وحدة المعالجة المركزية) والتخزين (القرص) لكل عقدة. نظرًا لأن تشغيل العقدة لا ينتج عنه أي فوائد مالية ، فإن الحافز لتشغيل عقدة ما ينخفض ​​بشكل غير متناسب كلما كان الأمر أكثر تكلفة.

لوضعها في أرقام ، إذا كان على Bitcoin أن تتوسع إلى مستويات السعة القصوى المزعومة لـ Visa (معاملات 24,000 في الثانية) ستحتاج العقدة إلى 48 ميغا بايت في الثانية فقط لتلقي المعاملات عبر الشبكة. فيما يلي خريطة توضح متوسط ​​سرعة الإنترنت في العالم:

كما ترى ، فإن جزءًا هائلاً من متوسط ​​السرعة في العالم سوف يستبعدهم من القدرة على تشغيل عقدة في ظل هذه الظروف. لاحظ أن متوسط ​​السرعة يعني أن العديد منها أقل من الحد المذكور. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه لا يأخذ في الحسبان حقيقة أن المستخدم لديه استخدامات أخرى لعرض النطاق الترددي الخاص به - قلة من الأشخاص غير الأنانيين يخصصون 50 ٪ من عرض النطاق الترددي للإنترنت الخاص بهم لعقد Bitcoin.

والأهم من ذلك ، أن كمية البيانات التي سيولدها هذا سيجعل من المستحيل على أي شخص تخزينها عمليًا - سيؤدي ذلك إلى 518 جيجا بايت من البيانات يوميًا ، أو 190 تيرابايت من البيانات سنويًا.

علاوة على ذلك ، فإن إنشاء عقدة جديدة سيتطلب تنزيل كل بيتابايت من البيانات والتحقق من كل توقيع - وكلاهما سيجعله بحيث تستغرق العقدة الجديدة وقتًا طويلاً (سنوات) لتدور.

ولجعل الأمور أسوأ ، فإن 24,000 معاملة في الثانية لا تؤدي إلى شبكة مدفوعات عالمية فريدة حقًا في حد ذاتها. فيزا ليست شبكة المدفوعات الوحيدة في العالم ، والعالم يتزايد ترابطا كل يوم.

شبكة البرق 101

شبكة البرق هو شبكة منفصلة من الطبقة الثانية التي تعمل أعلى شبكة Bitcoin الرئيسية. ببساطة ، يتم تجميع معاملات البيتكوين على دفعات.

للوصول إليه ، تحتاج إلى تشغيل العقدة الخاصة بك أو استخدام عقدة شخص آخر. للشبكة مفهومان يستحقان الفهم للأغراض هنا:

• A عقدة البرق: برنامج منفصل يتصل ببعضه البعض ويشكل شبكة نظير إلى نظير جديدة.
• القنوات: اتصال فتح بين اثنين عقد البرق، مما يسمح بتدفق المدفوعات بينهما.

القناة هي حرفياً معاملة طبقة أساسية من Bitcoin ، وتربط القناة بالسلسلة الآمنة.

بمجرد فتح عقدتين قناة بين بعضهما البعض ، تبدأ المدفوعات في التدفق بينهما. تقوم كل دفعة لاحقة بتعديل حالة القناة ، وإلغاء الحالة القديمة بشكل مشفر وتحديد الحالة الجديدة في الذاكرة وعلى قرص كلا العقدتين ، ولكن بشكل حاسم ، ليس في السلسلة الأساسية.

يمكن للقنوات ، وفي رأيي أن تظل مفتوحة بشكل مثالي لفترة طويلة (على سبيل المثال ، سنة أو أكثر). إذا قررت العقد إغلاق قناتها في أي وقت ، فسيتم إعادة رصيدها الأخير بعد جميع المدفوعات خارج السلسلة إلى محافظها الأصلية. هذا مؤمن بشكل مشفر من خلال العقود المؤقتة المجزأة (HTLC) والتوقيعات الرقمية ، والتي لن ندخل في التفاصيل لأغراض هذه المقالة.

يسمح ذلك للشخص بدفع المليارات من المدفوعات في معاملتين على السلسلة - واحدة لفتح القناة والأخرى لإغلاقها. بمجرد اكتمال الدفع ، لا جدال في ما هو أحدث رصيد بين جميع الأطراف (بافتراض أن العقد تخزن نقاط تفتيش القناة الخاصة بها بشكل متكرر).

بشكل حاسم ، لا يحتاج المرء إلى الاتصال المباشر بطرف آخر من أجل الدفع له - يمكن استخدام القنوات بواسطة العقد الأخرى في الشبكة من أجل زيادة إمكانية الوصول إليها. بعبارة أخرى ، إذا كانت أليس متصلة ببوب وكان بوب متصلاً بكارولين ، فيمكن لأليس وكارولين الدفع لبعضهما البعض بسهولة من خلال بوب.

قابلية البرق

كما سنثبت الآن ، فإن شبكة Lightning Network تتوسع بالفعل لدعم 16,264 معاملة في الثانية اليوم ، وبالتالي تحل مشكلة قابلية التوسع مع الحفاظ على جميع المزايا التي تقدمها Bitcoin - عدم الحصول على إذن ، وندرة ، وسيادة المستخدم ، وإمكانية النقل ، وإمكانية التحقق ، واللامركزية ومقاومة الرقابة.

لكي تشق عملية الدفع طريقها عبر الشبكة ، يجب عادةً أن تمر عبر قنوات دفع متعددة. للإجابة على عدد المدفوعات التي يمكن للشبكة القيام بها في ثانية ، نحتاج إلى فهم عدد القنوات التي تدعمها القناة المتوسطة.

تظهر الإحصائيات أن متوسط ​​الدفع يمر ثلاث قنوات.

• أرقام مرجعية سنستخدم لهذا التحليل سعة إنتاجية لكل عقدة ، وليس لكل قناة. لذلك ، سنفترض بشكل غير دقيق أن كل عقدة لها قناة واحدة فقط. يُقال إن عقدة LND الافتراضية قادرة على أداء 33 دفعة في الثانية باستخدام جهاز لائق (8 وحدات معالجة مركزية ، وذاكرة 32 جيجابايت) وفقًا للمعيار.

بدافع 16,266 عقدة في الشبكة (اعتبارًا من نوفمبر 2022) ، بافتراض أن كل دفعة يجب أن تمر عبر ثلاث قنوات (أربع عقد) ، يجب أن تكون الشبكة قادرة على تحقيق حوالي 134,194،XNUMX دفعة في الثانية.

أي أن كل دفعة يجب أن تمر عبر مجموعة من أربع عقد ، وهناك 4,066 مجموعة فريدة من نوعها في الشبكة. بافتراض أن كل عقدة يمكنها إجراء 33 دفعة في الثانية ، فإننا نضرب 4,066 في 33 لنصل إلى 134,194.

الآن ، لكي نكون واقعيين: لا تقوم كل عقدة بتشغيل آلة مثل تلك الموجودة في المعيار - كثير منها مجرد تشغيل على Raspberry Pi. لحسن الحظ ، لا يتطلب الأمر الكثير لتتغلب على أنظمة الدفع الحالية.

البرق مقابل. المدفوعات التقليدية

من الصعب العثور على أرقام أصلية حول السعة القصوى لأنظمة الدفع التقليدية ، لذلك سنعتمد على متوسط ​​معدل الدفع الخاص بها طوال العام المالي 2021. سنقارن ذلك بالقدرة النظرية لـ Lightning ، لأنه على العكس من ذلك ، فإن الحصول على متوسط ​​معدل المدفوعات في Lightning مستحيل بسبب طبيعته الخاصة ، كما أنه لا يكشف عن القدرة لأن الطلب على مدفوعات Lightning لا يزال منخفضًا نسبيًا. ستعطينا هذه المقارنة فكرة عن عدد المدفوعات التي تحتاجها عقدة الإضاءة لتكون قادرة على التوجيه من أجل التنافس على التمويل التقليدي.

رأى فيزا 165 مليار دفعة في عام 2021رأى باي بال 19.3 مليار دفعة عبر منصتها بالكامل ورأى FedWire 204 مليون. على التوالي ، تصل هذه المبالغ إلى 7,372 و 612 و 6.5 دفعة في الثانية في المتوسط ​​لعام 2021. 2.44 دفعة في الثانية في عام 2021 ويصل حجمها إلى سبعة في الثانية كحد أقصى.

الأرقام واعدة - يتطلب الأمر كل عقدة Lightning لتكون قادرة على القيام بذلك أربع دفعات في الثانية للتغلب على شبكات الدفع الحالية مرتين على الأقل. وبهذا المعدل ، يمكن لـ 4,066،16,264 مجموعة فريدة من أربع عقد تحقيق 2.2،XNUMX دفعة في الثانية - XNUMX مرة من أكبر منافس ، Visa.

لجعل الأمور أسوأ بالنسبة لشبكات الدفع التقليدية ، فإن متوسط ​​رسوم معاملات Lightning هو 13 مرات أقل أن فيزا - 0.1% مقارنة 1.29%.

يجدر بنا أن نتذكر أنه يمكن دائمًا الاستمرار في توسيع نطاق شبكة Lightning Network من خلال إنشاء عقد جديدة. نظرًا لأنه من نظير إلى نظير ، فإن قابلية التوسع الخاصة به غير محدودة نظريًا طالما أن العقد في الشبكة تنمو.

علاوة على ذلك ، فإن المعيار المذكور أعلاه من قبل Bottlepay يوضح أنه لا توجد حاصرات تقنية حقيقية لتطبيقات عقدة Lightning لتصل في النهاية إلى 1,000 دفعة في الثانية. في مثل هذا الرقم ، فإن الشبكة تيار سيكون معدل النقل أقرب إلى أربعة ملايين في الثانية ، ناهيك عن ما سيكون عليه مع زيادة عدد العقد.

وأخيرًا ، تجدر الإشارة إلى أن شبكة Lightning Network لا تزال برنامجًا غير ناضج إلى حد كبير ولديها قدر لا بأس به من التحسينات المستقبلية التي يتعين القيام بها ، سواء في البروتوكول أو في تطبيقاته. الموارد من حيث المطورين هي العائق الوحيد قصير المدى لزيادة قابلية التوسع ، والتي جاءت في المرتبة الثانية بعد الأمور الأكثر أهمية مثل الموثوقية.

لإعطاء فكرة عن التقدم هناك ، شاركت River Financial مؤخرًا أن معدل نجاح الدفع هو 98.7٪ بمتوسط ​​حجم 46 دولارًا ، وهو أفضل بشكل مذهل من أقدم البيانات المتاحة للجمهور التي يمكن أن تجدها من 2018، حيث كانت المعاملات بقيمة 5 دولارات فاشلة 48٪ من الوقت.

وفي الختام

في هذه المقالة ، كشفنا عن جميع العيوب السلبية لتوسيع نطاق blockchain من Bitcoin من خلال زيادة حجم كتلة الطبقة الأساسية ، وعلى الأخص المساومة بشدة على اللامركزية وفشلنا في النهاية في تحقيق هدفها المتمثل في الوصول إلى قابلية التوسع الهائلة اللازمة لمتطلبات شبكة مدفوعات عالمية كان وسيستمر على نحو متزايد في المستقبل.

لقد أظهرنا أن Lightning Network ، كحل من الطبقة الثانية ، يحل مشكلة قابلية التوسع بأناقة من خلال الحفاظ على جميع مزايا Bitcoin وفي نفس الوقت توسيع نطاقها بما يتجاوز ما تعد به أي حلول طبقة أساسية.

هذا منشور ضيف بقلم ستانيسلاف كوزلوفسكي. الآراء المعبر عنها خاصة بها تمامًا ولا تعكس بالضرورة آراء BTC Inc أو Bitcoin Magazine.