Andmed näitavad, et Bitcoini välkvõrk on mastaapsuse probleemi lahendanud

See on tarkvarainseneri ja makromajandusteadlase Stanislav Kozlovski arvamustoimetus.

Paljud Bitcoinerid on kuulnud Bitcoini "mastaapsuse puudumisest" – see on üks levinumaid kriitikat, mida projekti vastu esitavad nii ahnakad krüptovaluutakonkurendid kui ka turgu valitsevad ettevõtted.

Mõned vanainimesed võivad mäletada tuliseid ja vaidlusi täis vaidlusi 2015.–2017. aastal toimunud Blocksize Wars'i, mille eesmärk oli tööstuse siseringi abiga kõige madalam eesmärk suurendada Bitcoini tehingute arvu suurendamist, suurendades ploki maksimaalset suurust ja seeläbi peaaegu loonud pretsedendi ja muutis Bitcoini tulevane kursus igavesti.

Mõlemad küsimused jäävad lõpuks ajaloo valele poolele. Selles artiklis näitame, kuidas Lightning Network lahendab Bitcoini mastaapsuse probleeme ja tõestab kahtlemata, et väikese ploki otsus oli lõpuks õige.

Põhikihi piirangud ja valikud

Enne kui mõistame, mida välkvõrk lahendab, peaksime kõigepealt mõistma, mis on olemuslik probleem. Lihtsamalt öeldes: te ei saa plokiahelat skaleerida, et kinnitada kogu maailma tehinguid detsentraliseeritud viisil.

Plokiahelad kannatavad loomupärase piirangu tõttu, mis sunnib neid vahetama kolme omaduse vahel – nende süsteemi üks kvaliteet peab vastama kahele teisele. Nagu ülaltoodud pildil, saab plokiahelal usaldusväärselt olla ainult kaks kolmest omadusest:

• Detsentraliseeritud: ei kontrolli ükski erakond ega väike arv eliite
• Skaleeritav: skaleerige piisava arvu tehinguteni
• Turvaline: ei ole lihtne rünnata ja murda selle invariante

Väärib märkimist, et kõik need omadused asuvad eraldi keerukates spektrites. Näiteks ei muutu te "turvaliseks" üle teatud läve, see on väga sõltuv kasutusjuhtumi ja paljude erinevate omaduste kohta.

Bitcoin on mingil põhjusel aeglane. See valis selgesõnaliselt optimeerima trilemma jaotisi "turvalisus" ja "detsentraliseerimine", jättes "mastaapsuse" (tehingute arv sekundis) kõrvale.

Peamine tõdemus on see, et sarnaselt tänapäeva interneti- ja finantssüsteemiga on optimaalsem koguda eraldi kihtide süsteem, kus iga kiht optimeerib ja kasutatakse erinevate asjade jaoks.

Bitcoin, baaskiht, on globaalselt paljundatud avalik pearaamat – iga tehing edastatakse kõigile võrgus osalejatele. On ilmne, et sellist pearaamatut ei saa praktiliselt mõõta nii, et see mahutaks kogu maailma kasvava tehingumäära. Peale selle, et see on ebapraktiline ja kahjustab privaatsust, kaaluvad selle puudused oluliselt üles selle tähtsusetud eelised.

Päeval oli võrgukogukonna vahel suur kodusõda selles, mida Bitcoin peaks oma tehingute läbilaskevõime suurendamiseks tegema. Seal on suur, raevukas poleemika selles loos ja on suures osas see, mis kujundas Bitcoini jääma praeguseks – rohujuuretasandi, alt-üles liikumiseks, kus keskmised inimesed (plebs) dikteerivad üksteisega kokkuvõttes võrgu reegleid.

"Blocksize sõda” autor Jonathan Bier illustreerib võitlust detsentraliseeritud võrgu toetajate vahel, kes soovivad võrgustiku pikaajaliseks elujõulisuseks parimat, ning ahnuse ja propaganda vahel, mida suuremad tegijad ja korporatsioonid põlistavad, et edendada oma võimu võitmise ja kasumi taotlemise eesmärke.

Lühidalt öeldes ühendati Bitcoin ebaõnnestunud kahvliks nimega "Bitcoin Cash".

Väikemees lõpuks võitis – Bitcoin ei kiirustanud halbade disainivalikutega, mis võiksid ohustada selle detsentraliseerimist, turvalisust või tsensuuri vastupanu. Otsustati tõhusalt skaleerida Bitcoini kihtide kaudu, võttes kasutusele teised kihid, mis töötavad Bitcoinist eraldi ja kontrollivad nende olekut peamises, aeglasemas, kuid turvalisemas võrgus.

Selle terava kontrastina ohverdas ilmselgelt ebaõnnestunud kahvel Bitcoin Cash kõik detsentraliseerimislootused, suurendades oma ploki suurust 32 megabaiti, 32 korda rohkem kui Bitcoin, ainult maksimaalselt 50 makset sekundis alusahelal.

Ploki suurus

Igal Bitcoini plokil on oma suuruse ülempiir ja see tähistab ülemist piiri, kui palju tehinguid ploki sees võib toimuda. Kui nõudlus kasvab ületamaks tehingute arvu, mida plokis teha saab, saab plokk täis ja tehingud jäävad plokki kinnitamata. mempool. Kasutajad hakkavad üksteist üle pakkuma reguleeritava tehingutasu kaudu, et nende tehing kaasataks kaevurite poolt, kes on motiveeritud valima kõige rohkem tasuvaid tehinguid.

Naiivne lahendus sellele oleks lihtsalt ploki suuruse limiidi suurendamine – st lubada plokki kaasata rohkem tehinguid. Selle negatiivsed kõrvalmõjud on isegi intellektuaalide jaoks piisavalt väikesed nagu Elon Musk teeb vea selle soovitamisest.

Ploki suuruse suurendamisel on teist järku efektid, mis vähendavad võrgu detsentraliseerimist. Ploki suuruse kasvades kasvavad võrgus sõlme käitamise kulud.

Bitcoinis peab iga sõlm salvestama ja kinnitama iga tehingu. Lisaks tuleb nimetatud tehing edastada sõlme kaaslastele, mis mitmekordistab võrgu ribalaiuse nõudeid, et toetada rohkem tehinguid. Mida rohkem tehinguid, seda rohkem kasvavad iga sõlme võrgu töötlemise (CPU) ja salvestusruumi (ketta) nõuded. Kuna sõlme käitamine ei too rahalist kasu, väheneb stiimul sõlme käitamiseks ebaproportsionaalselt, mida kulukam see on.

Kui Bitcoin peaks kunagi mastaapima Visa väidetava tippvõimsuse tasemeni, kui seda arvudesse panna (24,000 tehingut sekundis) sõlm vajaks 48 megabaiti sekundis lihtsalt tehingute võrgu kaudu vastuvõtmiseks. Järgmine kaart näitab maailma keskmist Interneti-kiirust:

Nagu näete, välistaks tohutu osa maailma keskmisest kiirusest nendel tingimustel sõlme käitamise võimaluse. Pange tähele, et keskmine kiirus tähendab, et paljud neist on isegi madalamad kui nimetatud lävi. Lisaks ei võta see arvesse asjaolu, et kasutajal oleks oma ribalaiusele muid kasutusviise – vähesed isetud inimesed pühendaksid 50% oma Interneti ribalaiusest Bitcoini sõlmele.

Veelgi olulisem on see, et selle genereeritava andmemahu tõttu ei oleks kellelgi võimalik neid praktiliselt salvestada – see tooks kaasa 518 gigabaiti andmemahtu päevas või 190 terabaiti andmeid aastas.

Lisaks nõuaks uue sõlme keerutamine kõigi nende petabaitide andmete allalaadimist ja iga signatuuri kontrollimist – mõlemad muudaksid selle nii, et uue sõlme keerdumine võtab kaua aega (aastaid).

Ja mis veelgi hullemaks teeb, 24,000 XNUMX tehingut sekundis ei loo iseenesest tõeliselt ainulaadset ülemaailmset maksevõrku. Visa ei ole ainus maksevõrk maailmas ja maailm muutub iga päevaga üha tihedamaks.

Välkvõrk 101

Piksevõrk on a eraldi, teise kihi võrk mis töötab Bitcoini põhivõrgu peal. Lihtsamalt öeldes koondab see Bitcoini tehinguid.

Sellele juurdepääsuks peate käivitama oma sõlme või kasutama kellegi teise sõlme. Võrgul on kaks mõistet, mida tasub siinkohal mõista:

• A Välksõlm: eraldi tarkvara, mis suhtleb omavahel ja moodustab uue peer-to-peer võrgu.
• Kanalid: kahe vahel avatud ühendus Välgusõlmed, mis võimaldab maksetel nende vahel liikuda.

Kanal on sõna otseses mõttes Bitcoini baaskihi tehing, mis kinnitab kanali turvalise ahela külge.

Kui kaks sõlme avavad üksteise vahel kanali, hakkavad maksed nende vahel liikuma. Iga järgnev makse muudab kanali olekut, tühistades krüptograafiliselt vana ja suunates uue mõlema sõlme mällu ja kettale, kuid kriitiliselt mitte baasahelasse.

Kanalid võivad ja minu arvates peaksid ideaalis olema avatud pikka aega (nt aasta või rohkem). Kui sõlmed otsustavad kunagi oma kanali sulgeda, taastatakse nende viimane saldo pärast kõiki ahelaväliseid makseid nende algsesse rahakotti. See on krüptograafiliselt kaitstud ajaluku räsilepingute (HTLC) ja digitaalallkirjadega, mida me käesolevas artiklis üksikasjalikult ei käsitle.

See võimaldab jagada miljardeid makseid kaheks ahelasiseseks tehinguks – üks kanali avamiseks ja teine ​​selle sulgemiseks. Kui makse on sooritatud, on vaieldamatu, milline on viimane saldo kõigi osapoolte vahel (eeldusel, et sõlmed salvestavad oma kanali kontrollpunkte üleliigselt).

Kriitiline on see, et neile maksmiseks ei pea olema otse ühendatud teise osapoolega – kanaleid saavad kasutada võrgu teised sõlmed, et suurendada nende ligipääsetavust. Teisisõnu, kui Alice on ühendatud Bobiga ja Bob on seotud Caroline'iga, saavad Alice ja Caroline üksteisele Bobi kaudu sujuvalt maksta.

Välk skaleeritavus

Nagu me nüüd tõestame, ulatub Lightning Network juba täna toetama 16,264 XNUMX tehingut sekundis ja lahendab seetõttu skaleeritavuse probleemi, säilitades samal ajal kõik Bitcoini pakutavad eelised – lubade puudumine, nappus, kasutaja suveräänsus, teisaldatavus, kontrollitavus, detsentraliseerimine ja tsensuurikindlus.

Selleks, et makse jõuaks võrgu kaudu, peab see tavaliselt läbima mitu maksekanalit. Et vastata, kui palju makseid võrk sekundis suudab teha, peame mõistma, kui palju keskmine kanal toetab.

Statistika näitab, et keskmine makse läheb läbi umbes kolm kanalit.

. etalonnumbrid selle analüüsi jaoks kasutame läbilaskevõimet sõlme, mitte kanali kohta. Seetõttu eeldame ebatäpselt, et igal sõlmel on ainult üks kanal. Vaikimisi LND-sõlm suudab korraliku masinaga (33 vCPU-d, 8 GB mälu) teha 32 makset sekundis vastavalt võrdlusalusele.

koos 16,266 XNUMX sõlme võrgus (2022. aasta novembri seisuga), eeldades, et iga makse peab läbima kolm kanalit (neli sõlme), peaks võrk olema võimeline tegema umbes 134,194 XNUMX makset sekundis.

See tähendab, et iga makse peab läbima neljast sõlmest koosneva rühma ja selliseid unikaalseid gruppe on võrgus 4,066. Eeldades, et iga sõlm suudab sekundis teha 33 makset, korrutame 4,066 33-ga, et saada 134,194 XNUMX.

Nüüd, kui olla realistlik: mitte iga sõlm ei kasuta sellist masinat nagu võrdlusaluses – paljud seda teevad lihtsalt jooksmine Raspberry Pi peal. Õnneks pole praeguste maksesüsteemide ületamiseks palju vaja.

Välk vs. Traditsioonilised maksed

Traditsiooniliste maksesüsteemide tippvõimsuse kohta autentsete arvude leidmine on raske, seetõttu tugineme kogu 2021. majandusaasta jooksul nende keskmisele maksemäärale. Võrdleme seda Lightningu teoreetilise suutlikkusega, sest vastupidi, keskmise maksemäära saamine Lightningis on selle privaatsuse tõttu võimatu, samuti ei paljasta see võimekust, sest nõudlus Lightningi maksete järele on endiselt suhteliselt madal. See võrdlus annab meile aimu, kui palju makseid peab Lighting-sõlm suutma suunata, et traditsioonilisest rahandusest konkureerida.

Visa nägi 165 miljardit makset 2021. aastal, PayPali saag 19.3 miljardit makset kogu selle platvormi ja FedWire sae vahel 204 miljonit. 7,372. aastaks on need vastavalt 612, 6.5 ja 2021 ​​makset sekundis. Perspektiivist lähtuvalt tegi Bitcoin 2.44 makset sekundis aastal 2021 ja ulatub maksimaalselt seitsmeni sekundis.

Numbrid on paljulubavad – iga Lightningi sõlm peab olema võimeline õigesti toimima neli makset sekundis selleks, et edestada praeguseid maksevõrke vähemalt kaks korda. Selle kiirusega saavad 4,066 ainulaadset nelja sõlmega rühma teha 16,264 2.2 makset sekundis – XNUMX korda rohkem kui suurimal konkurendil Visal.

Traditsiooniliste maksevõrkude puhul teeb asja hullemaks keskmine Lightningi tehingutasu 13 korda vähem Visa oma - 0.1% võrreldes 1.29%.

Tasub meeles pidada, et välkvõrgu skaleerimist saab alati jätkata uute sõlmede loomisega. Kuna see on peer-to-peer, on selle skaleeritavus teoreetiliselt piiramatu seni, kuni võrgu sõlmed kasvavad.

Lisaks näitab ülalnimetatud Bottlepay võrdlusalus, et Lightningi sõlmede juurutamiseks pole tegelikke tehnilisi blokeerijaid, et jõuda lõpuks 1,000 makseni sekundis. Sellise numbri korral võrku praegune läbilaskevõime oleks lähemal neljale miljonile sekundis, rääkimata sellest, milline see oleks sõlmede arvu suurenemisega.

Ja lõpetuseks tasub meeles pidada, et Lightning Network on veel väga ebaküps tarkvara ja seda tuleb teha nii protokollis kui ka selle rakendustes. Ressursid arendajate osas on ainus lühiajaline piirang mastaapsuse suurendamisel, mis on õigustatult jäänud teisele kohale tähtsamate asjade, nagu näiteks usaldusväärsus.

Et anda aimu edusammudest, River Financial hiljuti jagas et selle makse õnnestumise määr on 98.7% keskmise suuruse 46 dollari juures, mis on hämmastavalt parem kui varaseimad avalikult kättesaadavad andmed, mida ta võis leida 2018. aastast, kus 5-dollarilised tehingud ebaõnnestusid 48% ajast.

Järeldus

Selles kirjatükis paljastasime kõik Bitcoini plokiahela skaleerimise negatiivsed puudused, suurendades põhikihi ploki suurust, mis kõige enam ohustas tõsiselt selle detsentraliseerimist ja lõpuks ei saavutanud oma eesmärki saavutada globaalse maksevõrgu nõudmiste jaoks vajalikku tohutut mastaapsust. on ja on ka tulevikus üha enam.

Näitasime, et Lightning Network kui teise kihi lahendus lahendab mastaapsuse probleemi kõige elegantsemalt, säilitades kõik Bitcoini eelised, suurendades samal ajal seda palju kaugemale sellest, mida kõik põhikihi lahendused lubavad.

See on Stanislav Kozlovski külalispostitus. Avaldatud arvamused on täielikult nende omad ja ei pruugi kajastada BTC Inc või Bitcoin Magazine'i arvamusi.