Data Menunjukkan Bahwa Lightning Network Bitcoin Telah Memecahkan Masalah Skalabilitas

Ini adalah editorial opini oleh Stanislav Kozlowski, seorang insinyur perangkat lunak dan peneliti ekonomi makro.

Banyak Bitcoiner telah mendengar tentang "kurangnya skalabilitas" Bitcoin — ini adalah salah satu kritik paling umum yang dilontarkan terhadap proyek tersebut oleh pesaing cryptocurrency yang rakus dan pelaku pendirian yang sedang berkuasa.

Beberapa orang lama mungkin ingat Perang Ukuran Blok yang memanas dan penuh kontroversi pada tahun 2015 hingga 2017 yang, dibantu oleh orang dalam industri, sebagian besar secara dangkal bertujuan untuk membuat skala Bitcoin menjadi lebih banyak transaksi dengan meningkatkan ukuran blok maksimum dan dengan demikian, hampir menjadi preseden dan mengubah Bitcoin tentu saja masa depan selamanya.

Kedua masalah ini pada akhirnya akan terbukti ditinggalkan di sisi sejarah yang salah. Pada bagian ini, kami akan menunjukkan bagaimana Jaringan Petir mengatasi masalah skalabilitas Bitcoin dan tidak diragukan lagi membuktikan bahwa keputusan blok kecil pada akhirnya adalah keputusan yang tepat.

Keterbatasan Dan Pilihan Lapisan Dasar

Sebelum kita memahami apa yang dipecahkan oleh Lightning Network, pertama-tama kita harus memahami apa masalah yang melekat. Sederhananya: Anda tidak dapat menskalakan blockchain untuk memvalidasi seluruh transaksi dunia dengan cara terdesentralisasi.

Blockchain menderita keterbatasan bawaan yang memaksa mereka untuk berdagang di antara tiga kualitas - satu kualitas sistem mereka harus digunakan untuk dua kualitas lainnya. Seperti yang digambarkan di atas, blockchain hanya dapat dipercaya memiliki dua dari tiga kualitas ini:

• Terdesentralisasi: tidak dikendalikan oleh satu partai atau sejumlah kecil elit
• Dapat diskalakan: menskalakan ke jumlah transaksi yang memadai
• Aman: tidak mudah diserang dan dibobol invariannya

Perlu dicatat bahwa semua karakteristik ini terletak pada spektrum kompleks yang terpisah. Misalnya, Anda tidak menjadi "aman" di atas ambang tertentu, itu sangat tergantung pada use case dan banyak karakteristik yang berbeda.

Bitcoin lambat karena suatu alasan. Ini secara eksplisit memilih untuk mengoptimalkan bagian "keamanan" dan "desentralisasi" dari trilemma, meninggalkan "skalabilitas" (transaksi per detik) di pinggir lapangan.

Realisasi kuncinya adalah, seperti internet dan sistem keuangan saat ini, lebih optimal untuk terdiri dari seluruh sistem lapisan terpisah, di mana setiap lapisan dioptimalkan untuk dan digunakan untuk hal yang berbeda.

Bitcoin, lapisan dasar, adalah buku besar publik yang direplikasi secara global — setiap transaksi disiarkan ke setiap peserta dalam jaringan. Jelaslah bahwa seseorang tidak dapat secara praktis menskalakan buku besar seperti itu untuk mengakomodasi tingkat transaksi yang terus meningkat di seluruh dunia. Selain tidak praktis dan merusak privasi, kekurangannya jauh lebih besar daripada manfaatnya yang tidak signifikan.

Dulu, ada perang saudara besar antara komunitas online tentang apa yang harus dilakukan Bitcoin untuk meningkatkan kapasitas throughput transaksinya. Ada kontroversi besar dan menyebalkan dalam cerita ini dan sebagian besar yang membentuk Bitcoin untuk tetap seperti sekarang ini — gerakan akar rumput dari bawah ke atas rata-rata orang (plebs), secara agregat satu sama lain, mendikte aturan jaringan.

"Perang Blocksize” oleh Jonathan Bier mengilustrasikan pertempuran antara pendukung jaringan terdesentralisasi yang menginginkan yang terbaik untuk kelangsungan jaringan jangka panjang dan keserakahan serta propaganda yang dilanggengkan oleh pemain besar dan perusahaan untuk memajukan agenda perolehan kekuasaan dan pencarian keuntungan mereka sendiri.

Singkat cerita, Bitcoin bercabang menjadi cabang yang gagal bernama “Bitcoin Cash.”

Si kecil akhirnya menang — Bitcoin tidak terburu-buru dengan pilihan desain buruk yang akan membahayakan desentralisasi, keamanan, atau resistensi sensor. Keputusan itu secara efektif dibuat untuk menskalakan Bitcoin melalui lapisan, memperkenalkan lapisan kedua yang bekerja secara terpisah dari Bitcoin dan memeriksa statusnya ke jaringan utama yang lebih lambat tetapi lebih aman.

Sebaliknya, garpu Bitcoin Cash yang terbukti tidak berhasil mengorbankan semua harapan desentralisasi dengan meningkatkan ukuran bloknya menjadi 32 megabyte, 32 kali lebih banyak dari Bitcoin, untuk maksimal saja 50 pembayaran per detik pada rantai dasar.

Ukuran blok

Setiap blok Bitcoin memiliki batasan ukurannya dan ini menunjukkan batas atas berapa banyak transaksi yang dapat terjadi di dalam satu blok. Jika permintaan tumbuh melebihi jumlah transaksi yang dapat dimiliki sebuah blok, blok tersebut menjadi penuh dan transaksi dibiarkan tidak terkonfirmasi di mempool. Pengguna mulai mengalahkan satu sama lain melalui biaya transaksi yang dapat disesuaikan agar transaksi mereka dimasukkan oleh penambang, yang diberi insentif untuk memilih transaksi dengan bayaran tertinggi.

Solusi naif untuk ini adalah dengan hanya meningkatkan batas ukuran blok — yaitu, mengizinkan lebih banyak transaksi untuk disertakan dalam satu blok. Efek samping negatif dari ini cukup halus bahkan bagi para intelektual seperti Elon Musk membuat kesalahan menyarankan itu.

Meningkatkan ukuran blok memiliki efek urutan kedua yang menurunkan desentralisasi jaringan. Seiring bertambahnya ukuran blok, biaya untuk menjalankan node dalam jaringan meningkat.

Di Bitcoin, setiap node harus menyimpan dan memvalidasi setiap transaksi. Selanjutnya, transaksi tersebut harus disebarkan ke peer node, yang melipatgandakan kebutuhan bandwidth jaringan untuk mendukung lebih banyak transaksi. Semakin banyak transaksi, semakin banyak persyaratan pemrosesan jaringan (CPU) dan penyimpanan (disk) tumbuh untuk setiap node. Karena menjalankan sebuah node tidak menghasilkan keuntungan finansial, insentif untuk menjalankannya secara tidak proporsional akan berkurang jika semakin mahal biayanya.

Singkatnya, jika Bitcoin ingin menskalakan ke tingkat kapasitas puncak yang diklaim Visa (24,000 transaksi per detik) sebuah node akan membutuhkan 48 megabyte per detik hanya untuk menerima transaksi melalui jaringan. Berikut adalah peta yang menunjukkan kecepatan internet rata-rata di dunia:

Seperti yang Anda lihat, sebagian besar dari kecepatan rata-rata dunia akan mengecualikan mereka dari kemampuan menjalankan node dalam kondisi ini. Perhatikan bahwa kecepatan rata-rata menyiratkan bahwa banyak yang bahkan lebih rendah dari ambang batas tersebut. Selain itu, itu tidak memperhitungkan fakta bahwa pengguna akan memiliki kegunaan lain untuk bandwidth mereka — beberapa orang yang tidak mementingkan diri sendiri akan mendedikasikan 50% dari bandwidth internet mereka untuk node Bitcoin.

Lebih penting lagi, jumlah data yang dihasilkan ini akan membuat tidak mungkin bagi siapa pun untuk menyimpannya secara praktis — ini akan menghasilkan 518 gigabyte data per hari, atau 190 terabyte data per tahun.

Selanjutnya, memutar simpul baru akan membutuhkan seseorang untuk mengunduh semua petabyte data ini dan memverifikasi setiap tanda tangan - keduanya akan membuat simpul baru akan membutuhkan waktu lama (bertahun-tahun) untuk berputar.

Dan yang lebih buruk lagi, 24,000 transaksi per detik tidak menghasilkan jaringan pembayaran global yang benar-benar unik. Visa bukan satu-satunya jaringan pembayaran di dunia, dan dunia semakin terhubung setiap hari.

Jaringan Petir 101

Jaringan Petir adalah terpisah, jaringan lapis kedua yang bekerja di atas jaringan Bitcoin utama. Sederhananya, ini mengumpulkan transaksi Bitcoin.

Untuk mengaksesnya, Anda perlu menjalankan node Anda sendiri atau menggunakan node orang lain. Jaringan memiliki dua konsep yang perlu dipahami untuk tujuan di sini:

• A Node petir: perangkat lunak terpisah yang berkomunikasi satu sama lain dan membentuk jaringan peer-to-peer baru.
• Saluran: koneksi dibuka antara dua Node petir, memungkinkan pembayaran mengalir di antara mereka.

Saluran secara harfiah adalah transaksi lapisan dasar Bitcoin, menambatkan saluran ke rantai aman.

Begitu dua node membuka saluran satu sama lain, pembayaran mulai mengalir di antara keduanya. Setiap pembayaran selanjutnya mengubah status saluran, secara kriptografis mencabut yang lama dan memeriksa yang baru di memori dan di disk kedua node, tetapi secara kritis, bukan ke rantai dasar.

Saluran dapat dan menurut saya idealnya harus tetap terbuka untuk waktu yang lama (misalnya, satu tahun atau lebih). Jika node memutuskan untuk menutup saluran mereka, saldo terbaru mereka setelah semua pembayaran off-chain dikembalikan ke dompet aslinya. Ini diamankan secara kriptografis dengan kontrak timelocked hash (HTLC) dan tanda tangan digital, yang tidak akan kami bahas secara mendetail untuk tujuan artikel ini.

Hal ini memungkinkan seseorang untuk mengelompokkan miliaran pembayaran ke dalam dua transaksi on-chain — satu untuk membuka saluran dan satu lagi untuk menutupnya. Setelah pembayaran selesai, tidak dapat disangkal berapa saldo terbaru antara semua pihak (dengan asumsi node secara berlebihan menyimpan pos pemeriksaan saluran mereka).

Yang terpenting, seseorang tidak perlu terhubung langsung ke pihak lain untuk membayarnya — saluran dapat digunakan oleh node lain dalam jaringan untuk meningkatkan jangkauannya. Dengan kata lain, jika Alice terhubung ke Bob dan Bob terhubung ke Caroline, Alice dan Caroline dapat saling membayar dengan lancar melalui Bob.

Skalabilitas Petir

Seperti yang akan kita buktikan sekarang, Lightning Network sudah berskala untuk mendukung 16,264 transaksi per detik hari ini dan oleh karena itu memecahkan masalah skalabilitas sambil mempertahankan semua manfaat yang ditawarkan Bitcoin — tanpa izin, kelangkaan, kedaulatan pengguna, portabilitas, verifikasi, desentralisasi, dan resistensi sensor.

Agar pembayaran dapat dilakukan melalui jaringan, biasanya harus melalui beberapa saluran pembayaran. Untuk menjawab berapa banyak pembayaran yang dapat dilakukan jaringan dalam satu detik, kita perlu memahami berapa banyak rata-rata yang didukung saluran.

Statistik menunjukkan bahwa pembayaran rata-rata melewati sekitar tiga saluran.

Grafik angka patokan kami akan menggunakan untuk analisis ini memiliki kapasitas throughput per-node, bukan per-channel. Oleh karena itu, kami akan berasumsi secara tidak akurat bahwa setiap node hanya memiliki satu saluran. Node LND default dikatakan mampu melakukan 33 pembayaran per detik dengan mesin yang layak (8 vCPU, memori 32 GB) menurut tolok ukur.

Dengan 16,266 node dalam jaringan (per November 2022), dengan asumsi setiap pembayaran harus melalui tiga saluran (empat node), jaringan seharusnya dapat mencapai sekitar 134,194 pembayaran per detik.

Artinya, setiap pembayaran harus melalui grup yang terdiri dari empat node, dan ada 4,066 grup unik semacam itu di jaringan. Dengan asumsi setiap node dapat melakukan 33 pembayaran per detik, kami mengalikan 4,066 dengan 33 untuk mencapai 134,194.

Sekarang, agar realistis: Tidak setiap node menjalankan mesin seperti yang ada di benchmark — banyak yang melakukannya hanya berjalan pada Raspberry Pi. Untungnya, tidak perlu banyak waktu untuk dapat mengalahkan sistem pembayaran saat ini.

Petir Vs. Pembayaran Tradisional

Sulit untuk menemukan angka otentik tentang kapasitas puncak sistem pembayaran tradisional, jadi kami akan mengandalkan tingkat pembayaran rata-rata mereka sepanjang tahun keuangan 2021. Kami akan membandingkannya dengan kapasitas teoretis Lightning, karena sebaliknya, mendapatkan tingkat pembayaran rata-rata di Lightning tidak mungkin karena sifatnya yang pribadi, dan juga tidak mengungkapkan kemampuannya karena permintaan pembayaran Lightning masih relatif rendah. Perbandingan ini akan memberi kita gambaran tentang berapa banyak pembayaran yang harus dapat dirutekan oleh node Lighting untuk mengalahkan keuangan tradisional.

Visa melihat 165 miliar pembayaran pada tahun 2021, PayPal melihat 19.3 miliar pembayaran di seluruh platformnya dan FedWire melihat 204 juta. Masing-masing, ini berjumlah rata-rata 7,372, 612 dan 6.5 pembayaran per detik untuk tahun 2021. Singkatnya, Bitcoin memang 2.44 pembayaran per detik pada tahun 2021 dan meningkat hingga maksimum tujuh per detik.

Jumlahnya menjanjikan — dibutuhkan setiap node Lightning untuk mampu melakukan hal yang sama empat pembayaran per detik untuk mengalahkan jaringan pembayaran saat ini setidaknya dua kali lipat. Dengan kecepatan itu, 4,066 grup empat node unik dapat mencapai 16,264 pembayaran per detik — 2.2 kali lipat dari pesaing terbesar, Visa.

Lebih buruk lagi untuk jaringan pembayaran tradisional, rata-rata biaya transaksi Lightning adalah 13 kali lebih sedikit Visa— 0.1% dibandingkan dengan 1.29%.

Perlu diingat bahwa seseorang selalu dapat terus menskalakan Lightning Network dengan membuat node baru. Karena peer to peer, skalabilitasnya secara teoritis tidak terbatas selama node dalam jaringan tumbuh.

Selanjutnya, tolok ukur yang disebutkan di atas oleh Bottlepay membuat kasus bahwa tidak ada pemblokir teknis nyata untuk implementasi Lightning node yang pada akhirnya mencapai 1,000 pembayaran per detik. Pada nomor tersebut, jaringan arus throughput akan mendekati empat juta per detik, belum lagi dengan peningkatan jumlah node.

Dan terakhir, perlu diingat bahwa Lightning Network masih merupakan perangkat lunak yang belum matang dan memiliki cukup banyak pengoptimalan di masa mendatang yang harus dilakukan, baik dalam protokol maupun implementasinya. Sumber daya dalam hal pengembang adalah satu-satunya kendala jangka pendek untuk meningkatkan skalabilitas, yang seharusnya berada di urutan kedua setelah hal-hal yang lebih penting seperti keandalan.

Untuk memberikan gambaran kemajuan di sana, River Financial baru-baru ini dibagikan bahwa tingkat keberhasilan pembayarannya adalah 98.7% dengan ukuran rata-rata $46, yang jauh lebih baik daripada data paling awal yang tersedia untuk umum yang dapat ditemukannya dari tahun 2018, di mana transaksi $5 gagal 48% dari waktu.

Kesimpulan

Dalam bagian ini, kami mengungkap semua kelemahan negatif dari penskalaan blockchain Bitcoin melalui peningkatan ukuran blok lapisan dasar, terutama mengorbankan desentralisasi dan pada akhirnya gagal mencapai tujuannya untuk mencapai skalabilitas besar yang dibutuhkan untuk tuntutan jaringan pembayaran global. telah dan akan terus semakin memiliki di masa depan.

Kami menunjukkan bahwa Lightning Network, sebagai solusi lapisan kedua, paling elegan memecahkan masalah skalabilitas dengan mempertahankan semua manfaat Bitcoin sementara pada saat yang sama menskalakannya jauh melampaui janji solusi lapisan dasar mana pun.

Ini adalah posting tamu oleh Stanislav Kozlovsk. Pendapat yang diungkapkan sepenuhnya milik mereka dan tidak mencerminkan pendapat BTC Inc atau Majalah Bitcoin.