Az adatok azt mutatják, hogy a Bitcoin Lightning hálózata megoldotta a skálázhatósági problémát

Ez Stanislav Kozlovski szoftvermérnök és makroökonómiai kutató véleményszerkesztője.

Sok bitcoiner hallott a Bitcoin „skálázhatóságának hiányáról” – ez az egyik leggyakoribb kritika a projekttel szemben, mind a torkos kriptovaluta versenytársak, mind az inkumbens intézményi szereplők részéről.

Néhány régi ember emlékezhet a 2015 és 2017 közötti heves, vitákban fürdő Blocksize Wars-ra, amely iparági bennfentesek segítségével a legsekélyebb célja volt, hogy a Bitcoint a maximális blokkméret növelésével több tranzakcióra növelje, és ezzel szinte precedenst teremtett. megváltoztatta a Bitcoint jövőbeli pálya örökre.

Mindkét kérdés végül a történelem rossz oldalán marad. Ebben a cikkben bemutatjuk, hogyan kezeli a Lightning Network a Bitcoin skálázhatósági problémáit, és kétségtelenül bizonyítja, hogy a kis blokkokra vonatkozó döntés végül a helyes volt.

Az alapréteg korlátozásai és választási lehetőségei

Mielőtt megértenénk, hogy mit old meg a Lightning Network, először meg kell értenünk, mi a benne rejlő probléma. Egyszerűen fogalmazva: A blokklánc nem méretezhető úgy, hogy az egész világ tranzakcióit decentralizált módon érvényesítse.

A blokkláncok olyan eredendő korlátoktól szenvednek, amelyek arra kényszerítik őket, hogy három minőség között kereskedjenek – rendszerük egyik minőségének meg kell felelnie a másik kettőnek. Ahogy a fenti képen is látható, a blokkláncnak a következő három tulajdonság közül csak kettő lehet megbízható:

• Decentralizált: egyetlen párt vagy kis számú elit nem irányítja
• Méretezhető: elegendő számú tranzakcióra skálázható
• Biztonságos: ne legyen könnyű megtámadni és megtörni az invariánsait

Érdemes megjegyezni, hogy ezek a jellemzők különálló, összetett spektrumon helyezkednek el. Például nem leszel „biztonságos” egy bizonyos küszöb felett, ez nagyon függ a használati esetről és sok különböző jellemzőről.

A Bitcoin valamiért lassú. Kifejezetten úgy döntött, hogy optimalizálja a trilemma „biztonsági” és „decentralizációs” szakaszait, a „skálázhatóságot” (másodpercenkénti tranzakciók) az oldalvonalon hagyva.

A legfontosabb felismerés az, hogy a mai internetes és pénzügyi rendszerhez hasonlóan optimálisabb, ha a teljes rendszert különálló rétegek alkotják, ahol minden réteg más-más dolgokra optimalizál és más-más dolgokra kerül felhasználásra.

A Bitcoin, az alapréteg, egy globálisan replikált nyilvános főkönyv – minden tranzakciót a hálózat minden résztvevője sugároz. Nyilvánvaló, hogy egy ilyen főkönyvet gyakorlatilag nem lehet úgy méretezni, hogy az megfeleljen a világ egészének növekvő tranzakciós arányának. Amellett, hogy nem praktikus és sérti a magánéletet, hátrányai jelentősen meghaladják jelentéktelen előnyeit.

A napokban nagy polgárháború dúlt az online közösség között, hogy mit tegyen a Bitcoin, hogy növelje tranzakciós átviteli kapacitását. Van jelentős, dühítő vita ebben a történetben és nagyrészt ez alakította a Bitcoint arra, hogy az maradjon, ami ma – alulról felfelé építkező mozgalom, ahol az átlagemberek (plebs) egymással összesítve diktálják a hálózat szabályait.

"A Blocksize háború” (Jonathan Bier) szemlélteti a decentralizált hálózat támogatóinak harcát, akik a legjobbat akarják a hálózat hosszú távú életképességéhez, és a kapzsiság és propaganda között, amelyet a főbb szereplők és nagyvállalatok folytatnak saját hatalomszerzési és profitszerzési programjaik előmozdítása érdekében.

Röviden, a Bitcoin egy „Bitcoin Cash” nevű hibás villává alakult.

A kis srác végül nyert – a Bitcoin nem sietett el olyan rossz tervezési döntéseket, amelyek veszélyeztetnék a decentralizációt, a biztonságot vagy cenzúra -ellenállás. Az a döntés született, hogy a Bitcoint rétegeken keresztül skálázzák, bevezetve a második rétegeket, amelyek külön működnek a Bitcointól, és ellenőrzik állapotukat a fő, lassabb, de biztonságosabb hálózathoz.

Ezzel szemben a nyilvánvalóan sikertelen fork, a Bitcoin Cash feláldozta a decentralizáció minden reményét azzal, hogy blokkméretét 32 megabájt, 32-szer több, mint a Bitcoin, csupán maximum 50 fizetés másodpercenként az alapláncon.

Blokk mérete

Minden Bitcoin blokk méretének felső határa van, és ez jelzi a felső határt, hogy hány tranzakció létezhet egy blokkon belül. Ha a kereslet úgy nő, hogy meghaladja a blokk tranzakcióinak számát, a blokk megtelik, és a tranzakciók megerősítés nélkül maradnak mempool. A felhasználók az állítható tranzakciós díjon keresztül kezdik egymást túllicitálni, hogy tranzakciójukat a bányászok is bevonják, akiket arra ösztönöznek, hogy a legjobban fizető tranzakciókat válasszák.

Egy naiv megoldás erre az lenne, ha egyszerűen megnövelnénk a blokkméret-korlátot – vagyis több tranzakciót engedélyeznénk egy blokkban. Ennek negatív mellékhatásai még az értelmiségiek számára is elég finomak mint Elon Musk elköveti a hibát hogy azt sugallják.

A blokkméret növelésének másodrendű hatásai vannak, amelyek csökkentik a hálózat decentralizáltságát. A blokk méretének növekedésével a hálózat csomópontjainak futtatásának költsége nő.

A Bitcoinban minden csomópontnak tárolnia és érvényesítenie kell minden tranzakciót. Továbbá az említett tranzakciót tovább kell terjeszteni a csomópont társainak, ami megsokszorozza a hálózat sávszélesség-igényét több tranzakció támogatásához. Minél több a tranzakció, annál inkább nőnek a hálózat feldolgozási (CPU) és tárolási (lemez) követelményei az egyes csomópontok számára. Mivel egy csomópont működtetése nem jár anyagi haszonnal, az ösztönzés aránytalanul csökken, minél költségesebb.

Számokban kifejezve, ha a Bitcoin valaha is eléri a Visa állítólagos csúcskapacitási szintjét (Másodpercenként 24,000 tranzakció) egy csomópontnak 48 megabájtra lenne szüksége másodpercenként csak azért, hogy a hálózaton keresztül fogadja a tranzakciókat. Az alábbi térképen a világ átlagos internetsebessége látható:

Amint láthatja, a világ átlagsebességének jelentős része kizárná őket a csomópontok ilyen körülmények közötti futtatásának képességéből. Vegye figyelembe, hogy az átlagsebesség azt jelenti, hogy sokan még az említett küszöbértéknél is alacsonyabbak. Ráadásul ez nem veszi figyelembe azt a tényt, hogy a felhasználó más módon is felhasználhatja sávszélességét – kevés önzetlen ember szentelné internetes sávszélességének 50%-át egy Bitcoin-csomópontnak.

Ennél is fontosabb, hogy az így generált adatmennyiség gyakorlatilag lehetetlenné tenné, hogy bárki is tárolja azokat – napi 518 gigabájt adatot, vagy évi 190 terabájtot jelentene.

Továbbá egy új csomópont felpörgetéséhez le kell tölteni az összes petabájtnyi adatot, és ellenőrizni kell minden aláírást – mindkettő olyanná tenné, hogy egy új csomópont felpörgetése hosszú időt (éveket) tartson.

És ami még rosszabb, a másodpercenkénti 24,000 XNUMX tranzakció önmagában még nem hoz létre egy igazán egyedi globális fizetési hálózatot. A Visa nem az egyetlen fizetési hálózat a világon, és a világ minden nap egyre jobban összekapcsolódik.

Lightning Network 101

A Lightning Network a különálló, második rétegű hálózat amely a fő Bitcoin hálózat tetején működik. Egyszerűen szólva, a Bitcoin-tranzakciókat kötegeli.

A hozzáféréshez saját csomópontot kell futtatnia, vagy valaki másét kell használnia. A hálózatnak két fogalma van, amelyeket érdemes megérteni az itteni célok érdekében:

• A Villámcsomópont: külön szoftver, amely egymással kommunikál, és egy új peer-to-peer hálózatot alkot.
• Csatornák: kettő között megnyílt kapcsolat Villámcsomópontok, lehetővé téve a fizetések egymás közötti áramlását.

A csatorna szó szerint egy Bitcoin alapréteg-tranzakció, amely a csatornát a biztonságos lánchoz rögzíti.

Miután két csomópont megnyit egy csatornát egymás között, a fizetések elkezdődnek közöttük. Minden további fizetés módosítja a csatorna állapotát, kriptográfiailag visszavonja a régit, és mindkét csomópont memóriájában és lemezén ellenőrzi az újat, de kritikusan nem az alaplánchoz.

A csatornák hosszú ideig nyitva maradhatnak, és véleményem szerint ideális esetben is nyitva kell maradniuk (pl. egy évig vagy tovább). Ha a csomópontok úgy döntenek, hogy bezárják csatornájukat, akkor a láncon kívüli kifizetések utáni utolsó egyenlegük visszaáll az eredeti pénztárcájára. Ezt kriptográfiailag védik a kivonatolt időzített szerződések (HTLC) és digitális aláírások, amelyeket ebben a cikkben nem részletezünk.

Ez lehetővé teszi, hogy több milliárd kifizetést csoportosítson két láncon belüli tranzakcióba – az egyik a csatorna megnyitásához, a másik pedig a bezáráshoz. A fizetés befejezése után vitathatatlan, hogy mekkora a legutóbbi egyenleg az összes fél között (feltételezve, hogy a csomópontok redundánsan tárolják a csatornaellenőrző pontjaikat).

Lényeges, hogy nem kell közvetlenül egy másik félhez kapcsolódni ahhoz, hogy fizetni tudjon nekik – a csatornákat a hálózat más csomópontjai is használhatják az elérhetőségük növelése érdekében. Más szóval, ha Alice kapcsolatban áll Bobbal, Bob pedig Caroline-nal, Alice és Caroline zökkenőmentesen fizethetnek egymásnak Bobon keresztül.

Villám skálázhatóság

Amint azt most be fogjuk bizonyítani, a Lightning Network ma már másodpercenként 16,264 XNUMX tranzakció támogatására skálázódik, így megoldja a skálázhatósági problémát, miközben megőrzi a Bitcoin által kínált összes előnyt – az engedély nélküliséget, a szűkösséget, a felhasználói szuverenitást, a hordozhatóságot, az ellenőrizhetőséget, a decentralizációt és a cenzúrával szembeni ellenállást.

Ahhoz, hogy egy fizetés átjusson a hálózaton, általában több fizetési csatornán kell keresztülmennie. Annak megválaszolásához, hogy a hálózat hány fizetést tud végrehajtani egy másodperc alatt, meg kell értenünk, hogy egy átlagos csatorna hány fizetést támogat.

A statisztikák azt mutatják, hogy az átlagos fizetés kb három csatorna.

A benchmark számok Ehhez az elemzéshez a csomópontonkénti átviteli kapacitást fogjuk használni, nem csatornánként. Ezért pontatlanul feltételezzük, hogy minden csomópontnak csak egy csatornája van. Az alapértelmezett LND csomópont állítólag másodpercenként 33 fizetést tud végrehajtani egy megfelelő géppel (8 vCPU, 32 GB memória) a benchmark szerint.

A 16,266 XNUMX csomópont a hálózatban (2022 novemberétől), feltételezve, hogy minden fizetésnek három csatornán (négy csomóponton) kell keresztülmennie, a hálózatnak körülbelül 134,194 XNUMX fizetést kell tudnia elérni másodpercenként.

Vagyis minden fizetésnek négy csomópontból álló csoporton kell keresztülmennie, és 4,066 ilyen egyedi csoport van a hálózatban. Feltéve, hogy minden csomópont másodpercenként 33 fizetést tud végrehajtani, a 4,066-ot megszorozzuk 33-mal, így 134,194 XNUMX-et kapunk.

Most, hogy reálisak legyünk: nem minden csomóponton fut olyan gép, mint a benchmarkban – sokan igen egyszerűen futni egy Raspberry Pi-n. Szerencsére nem kell sok ahhoz, hogy legyőzzük a jelenlegi fizetési rendszereket.

Villám vs. Hagyományos fizetések

Nehéz hiteles számokat találni a hagyományos fizetési rendszerek csúcskapacitásáról, ezért a 2021-es pénzügyi évben az átlagos fizetési rátára fogunk támaszkodni. Összehasonlítjuk a Lightning elméleti kapacitásával, mert fordítva, az átlagos fizetési ráta elérése a Lightningben lehetetlen a magánjellegéből adódóan, és a képességről sem árulkodik, mert a Lightning-fizetések iránti kereslet még mindig viszonylag alacsony. Ez az összehasonlítás képet ad arról, hogy egy Lighting-csomópontnak hány fizetést kell átirányítania ahhoz, hogy felülmúlja a hagyományos pénzügyi versenyt.

Visa látta 165 milliárd kifizetés 2021-ben, PayPal fűrész 19.3 milliárd kifizetés az egész platformon és a FedWire fűrészen 204 millió. Ezek átlagosan 7,372, 612 és 6.5 fizetést tesznek ki másodpercenként 2021-ben. 2.44 fizetés másodpercenként 2021-ben, és másodpercenként maximum hétre skálázódik.

A számok ígéretesek – minden Lightning-csomópontnak szüksége van arra, hogy képes legyen az igazságot tenni másodpercenként négy fizetés annak érdekében, hogy legalább kétszer megverje a jelenlegi fizetési hálózatokat. Ilyen ütemben 4,066 egyedi négy csomópontból álló csoport 16,264 2.2 fizetést tud teljesíteni másodpercenként – ez XNUMX-szerese a legnagyobb versenytárs, a Visa értékének.

A hagyományos fizetési hálózatok helyzetét rontja, hogy az átlagos Lightning tranzakciós díj az 13-szer kevesebb a Visa- 0.1% összehasonlítva 1.29%.

Érdemes megjegyezni, hogy a Lightning Network méretezését mindig lehet folytatni új csomópontok létrehozásával. Mivel peer-to-peer, méretezhetősége elméletileg korlátlan mindaddig, amíg a hálózat csomópontjai növekednek.

Ezenkívül a Bottlepay fent említett benchmarkja azt állítja, hogy nincsenek valódi technikai blokkolók a Lightning csomópont-megvalósítások számára ahhoz, hogy végül elérjék az 1,000 fizetést másodpercenként. Ennél a számnál a hálózaté jelenlegi az átviteli sebesség közelebb lenne a másodpercenkénti négymillióhoz, nem beszélve arról, hogy mi lenne a csomópontok számának növekedésével.

És végül, érdemes megjegyezni, hogy a Lightning Network még nagyon kiforratlan szoftver, és még jócskán optimalizálni kell a jövőben, mind a protokollban, mind a megvalósításokban. A fejlesztők tekintetében az erőforrások jelentik az egyetlen rövid távú korlátot a skálázhatóság növelésében, ami jogosan a második helyet foglalja el az olyan fontosabb dolgok mögött, mint pl. megbízhatóság.

Hogy érzékeltessem az ottani fejlődést, A River Financial nemrég megosztotta fizetési sikeressége 98.7%-os átlagos 46 dolláros méret mellett, ami elképesztően jobb, mint a legkorábbi nyilvánosan elérhető adatok, amelyeket 2018-ból talált, ahol az 5 dolláros tranzakciók az esetek 48%-ában meghiúsultak.

Következtetés

Ebben a cikkben feltártuk a Bitcoin blokklánc skálázásának összes negatív hátrányát az alapréteg blokkméretének növelése révén, legfőképpen súlyosan veszélyeztetve annak decentralizációját, és végül nem sikerült elérni azt a célt, hogy elérje a globális fizetési hálózat igényeihez szükséges hatalmas méretezhetőséget. van és lesz a jövőben is.

Megmutattuk, hogy a Lightning Network, mint második réteg megoldás, a legelegánsabban oldja meg a skálázhatósági problémát azáltal, hogy megőrzi a Bitcoin összes előnyét, ugyanakkor jóval meghaladja azt, amit az alaprétegű megoldások ígérnek.

Ez Stanislav Kozlovski vendégbejegyzése. A kifejtett vélemények teljes mértékben a sajátjuk, és nem feltétlenül tükrözik a BTC Inc vagy a Bitcoin Magazine véleményét.