これは、ソフトウェア エンジニアでありマクロ経済研究者であるスタニスラフ コズロフスキーによる意見の論説です。
多くのビットコイン愛好家は、ビットコインの「スケーラビリティの欠如」について聞いたことがあります。これは、食いしん坊の仮想通貨の競合他社と現職の設立関係者の両方がプロジェクトに対して行った最も一般的な批判の XNUMX つです。
一部の古参者は、2015 年から 2017 年にかけて過熱し、論争の的となったブロックサイズ戦争を覚えているかもしれません。この戦争は、業界インサイダーの支援を受けて、ビットコインをより多くのトランザクションにスケーリングすることを最も浅く狙っていました。ビットコインを変更しました 将来のコースは永遠に.
これらの問題はどちらも、最終的には歴史の間違った側に残されることが証明されます. この記事では、ライトニング ネットワークがビットコインのスケーラビリティの問題にどのように対処しているかを示し、スモール ブロックの決定が最終的に正しかったことを間違いなく証明します。
ベースレイヤーの制限と選択肢
ライトニング ネットワークが何を解決しているかを理解する前に、固有の問題が何であるかを理解する必要があります。 簡単に言えば、分散型の方法で世界全体のトランザクションを検証するためにブロックチェーンを拡張することはできません。
ブロックチェーンには固有の制限があり、システムの XNUMX つの品質を他の XNUMX つに優先させるという XNUMX つの品質の間でトレードオフを余儀なくされます。 上の図のように、ブロックチェーンは次の XNUMX つの品質のうち XNUMX つだけを確実に持つことができます。
- 分散型: 単一の政党や少数のエリートによって管理されていない
- スケーラブル: 十分な数のトランザクションにスケーリングします
- 安全: 簡単に攻撃できず、その不変条件を破ることができません
これらの特性はすべて、別々の複雑なスペクトルにあることに注意してください。 たとえば、特定のしきい値を超えると「安全」にはなりません。これは非常に依存的です。 ユースケースと多くの異なる特性について.
ビットコインが遅いのには理由があります。 トリレンマの「セキュリティ」と「分散化」のセクションを最適化することを明確に選択し、「スケーラビリティ」(XNUMX 秒あたりのトランザクション数) は脇に置きました。
重要な認識は、今日のインターネットや金融システムと同じように、システム全体を個別のレイヤーで構成することがより最適であり、各レイヤーが最適化され、さまざまなことに使用されるということです。
ベースレイヤーであるビットコインは、グローバルに複製された公開元帳であり、すべてのトランザクションがネットワーク内のすべての参加者にブロードキャストされます。 全世界の増加するトランザクション率に対応するために、そのような台帳を実際に拡張できないことは明らかです。 非現実的でプライバシーに損害を与えることは別として、その欠点は取るに足らない利点をはるかに上回ります.
その昔、オンライン コミュニティの間で、Bitcoin がトランザクション スループット能力を向上させるために何をすべきかについて、大きな内戦がありました。 がある この物語における主要な、腹立たしい論争 草の根のボトムアップの動きであり、今日のビットコインを形作ったのはその大部分です。 平均的な人々 (plebs) は、互いに集合して、ネットワークのルールを決定します。
「ブロックサイズ戦争」 by Jonathan Bier は、ネットワークの長期的な実行可能性に最適なものを求めている分散型ネットワークの支持者と、主要なプレーヤーや企業が独自の権力獲得と利益追求のアジェンダを促進するために永続化する貪欲とプロパガンダとの間の戦いを示しています。
簡単に言えば、ビットコインは「ビットコインキャッシュ」という名前の失敗したフォークにフォークされました。
ビットコイン (青) の価格とビットコイン キャッシュ (オレンジ) の比較。 フォークは、チャートの最初に表示されます。 出典：tradingview.com。
小さな男が最終的に勝ちました—ビットコインは、その分散化、セキュリティ、または 検閲抵抗. ビットコインとは別に機能する第 XNUMX のレイヤーを導入し、ビットコインの状態を、速度は遅いがより安全なメイン ネットワークにチェックポイントすることで、ビットコインをレイヤーを介して効果的にスケーリングするという決定が下されました。
まったく対照的に、明らかに失敗したフォークのビットコイン キャッシュは、ブロック サイズを 32のメガバイト, ビットコインの32倍、最大値のみ 50 秒あたり XNUMX 回の支払い ベースチェーンに。
ブロックサイズ
各ビットコイン ブロックにはそのサイズに上限があり、これはブロック内に存在できるトランザクション数の上限を示します。 需要が増加してブロックが持つことができるトランザクションの量を超えると、ブロックはいっぱいになり、トランザクションは未確認のままになります。 mempool. ユーザーは、最高額のトランザクションを選択するように動機付けられているマイナーにトランザクションを含めるために、調整可能なトランザクション手数料を介して互いに競り合い始めます。
これに対する単純な解決策は、単純にブロック サイズの制限を増やすことです。つまり、より多くのトランザクションをブロックに含めることができます。 これの負の副作用は、知識人でさえも十分に微妙です。 イーロン・マスクのように間違いを犯す それを提案すること。
ブロック サイズを大きくすると、ネットワークの分散化が減少する二次的な影響があります。 ブロック サイズが大きくなるにつれて、ネットワークでノードを実行するためのコストが増加します。
ビットコインでは、各ノードが各トランザクションを保存して検証する必要があります。 さらに、トランザクションはノードのピアに伝播する必要があり、これにより、より多くのトランザクションをサポートするためにネットワークの帯域幅要件が倍増します。 トランザクションが増えるほど、ネットワークの処理 (CPU) とストレージ (ディスク) の要件がノードごとに大きくなります。 ノードを実行しても経済的利益は得られないため、ノードを実行するインセンティブは、コストがかかるほど不釣り合いに減少します。
数字で言えば、ビットコインがVisaの主張する最大容量レベルまで拡大する場合（1秒あたりの24,000トランザクション) ノードには毎秒 48 メガバイトが必要です ネットワーク経由でトランザクションを受信するだけです。 以下は、世界の平均インターネット速度を示す地図です。
ご覧のとおり、世界の平均速度の大部分は、これらの条件下でノードを実行する能力からそれらを除外します. 平均速度は、多くが上記のしきい値よりもさらに低いことを意味することに注意してください。 さらに、ユーザーが自分の帯域幅を他の用途に使用しているという事実を考慮していません。インターネット帯域幅の 50% を Bitcoin ノード専用にする無私の人はほとんどいません。
さらに重要なことは、これによって生成されるデータの量は、誰もそれを実際に保存することが不可能になるということです。つまり、518 日あたり 190 ギガバイトのデータ、または年間 XNUMX テラバイトのデータになります。
さらに、新しいノードをスピンアップするには、これらのペタバイトのデータをすべてダウンロードし、各署名を検証する必要があります。どちらも、新しいノードがスピンアップするのに長い時間 (数年) かかることになります。
さらに悪いことに、24,000 秒あたり XNUMX のトランザクションだけでは、真にユニークなグローバル決済ネットワークにはなりません。 Visa は世界で唯一の決済ネットワークではなく、世界は日々相互接続が進んでいます。
ライトニング ネットワーク 101
ライトニングネットワークは 別の第 XNUMX 層ネットワーク メインのビットコイン ネットワーク上で動作します。 簡単に言うと、Bitcoin トランザクションをバッチ処理します。
アクセスするには、自分のノードを実行するか、他のノードを使用する必要があります。 ネットワークには、ここでの目的のために理解する価値のある XNUMX つの概念があります。
- A ライトニングノード: 互いに通信し、新しいピアツーピア ネットワークを構成する個別のソフトウェア。
- チャンネル: XNUMX つの間で開かれた接続 稲妻ノード、それらの間で支払いが流れるようにします。
チャネルは、文字通りビットコイン ベース レイヤー トランザクションであり、チャネルを安全なチェーンに固定します。
XNUMX つのノードが相互にチャネルを開くと、支払いがそれらの間で流れ始めます。 後続の支払いごとにチャネルの状態が変更され、古いものは暗号化されて取り消され、メモリ内と両方のノードのディスク上で新しいものにチェックポイントが設定されますが、重要なことに、ベース チェーンに対してではありません。
チャネルは長期間 (たとえば、XNUMX 年以上) 開いたままにすることができ、私の意見では理想的にはそうすべきです。 ノードがチャネルを閉鎖することを決定した場合、すべてのオフチェーン支払い後の最新の残高が元のウォレットに復元されます。 これは、ハッシュ化されたタイムロック コントラクト (HTLC) とデジタル署名によって暗号的に保護されていますが、この記事では詳しく説明しません。
これにより、数十億の支払いを XNUMX つのオンチェーン トランザクションにバッチ処理できます。XNUMX つはチャネルを開くためのもので、もう XNUMX つはチャネルを閉じるためのものです。 支払いが完了すると、すべての当事者間の最新の残高が何であるかは議論の余地がありません (ノードがチャネル チェックポイントを重複して保存すると仮定します)。
重要なことに、支払いのために別の当事者に直接接続する必要はありません。ネットワーク内の他のノードがチャネルを使用して、到達可能性を高めることができます。 つまり、Alice が Bob に接続され、Bob が Caroline に接続されている場合、Alice と Caroline は Bob を介して相互にシームレスに支払うことができます。
ライトニングのスケーラビリティ
これから証明するように、Lightning Network は現在、16,264 秒あたり XNUMX のトランザクションをサポートするようにスケーリングされているため、スケーラビリティの問題を解決しながら、Bitcoin が提供するすべての利点 (パーミッションレス、希少性、ユーザー主権、移植性、検証可能性、分散化、検閲抵抗) を維持します。
支払いがネットワークを通過するには、通常、複数の支払いチャネルを経由する必要があります。 ネットワークが XNUMX 秒間に実行できる支払いの数を知るには、平均的なチャネルがサポートする支払いの数を理解する必要があります。
統計によると、平均的な支払いは回っています XNUMXつのチャネル.
ベンチマーク番号 この分析では、チャネルごとではなく、ノードごとのスループット容量を使用します。 したがって、各ノードにはチャネルが 33 つだけあると不正確に想定されます。 ベンチマークによると、デフォルトの LND ノードは、適切なマシン (8 vCPU、32 GB メモリ) で XNUMX 秒あたり XNUMX 回の支払いを実行できると言われています。
ネットワーク内の 16,266 ノード (2022 年 134,194 月現在)、各支払いが XNUMX つのチャネル (XNUMX つのノード) を通過する必要があると仮定すると、ネットワークは XNUMX 秒あたり約 XNUMX 回の支払いを達成できるはずです。
つまり、各支払いは 4,066 つのノードのグループを通過する必要があり、ネットワークにはそのような一意のグループが 33 あります。 各ノードが 4,066 秒間に 33 回の支払いを実行できると仮定すると、134,194 に XNUMX を掛けると XNUMX になります。
現実的に言えば、すべてのノードがベンチマークのようなマシンを実行しているわけではありません。 単に実行している ラズベリーパイで。 ありがたいことに、現在の支払いシステムを打ち負かすのにそれほど時間はかかりません.
雷対。 従来の支払い
従来の決済システムのピーク時のキャパシティに関する正確な数値を見つけるのは難しいため、2021 会計年度全体の平均決済レートに依存します。 逆に言えば、Lightning で平均的な支払い率を取得することは、そのプライベートな性質のために不可能であり、Lightning 支払いの需要がまだ比較的低いため、能力を明らかにしていないため、それを Lightning の理論上の容量と比較します。 この比較により、従来の金融と競合するために、Lighting ノードがルーティングできる必要がある支払いの数がわかります。
ビザソー 165 年には 2021 億回の支払い、ペイパルが見た 19.3億回の支払い プラットフォーム全体と FedWire を見た １億１０００万人. それぞれ、7,372 年の平均で 612 秒あたり 6.5、2021、および XNUMX の支払いになります。 2.44 秒あたり XNUMX 回の支払い 2021 年に、XNUMX 秒あたり最大 XNUMX つまでスケールアップします。
数値は有望です — 各ライトニングノードがちょうどできるようにする必要があります XNUMX 秒あたり XNUMX 回の支払い 現在の決済ネットワークを少なくとも 4,066 倍上回るために。 そのレートでは、16,264 の一意の 2.2 ノード グループが XNUMX 秒あたり XNUMX の支払いを達成できます。これは、最大の競合相手である Visa の XNUMX 倍です。
出典：著者
さらに悪いことに、従来の決済ネットワークでは、Lightning の平均取引手数料は 13分のXNUMX ビザのそれ — 視聴者の３８%が に比べ 視聴者の３８%が.
新しいノードを作成することで、いつでもライトニング ネットワークをスケーリングし続けることができることを覚えておく価値があります。 ピアツーピアであるため、ネットワーク内のノードが成長する限り、そのスケーラビリティは理論的に無制限です。
さらに、前述の Bottlepay によるベンチマークは、Lightning ノードの実装が最終的に 1,000 秒あたり XNUMX 回の支払いに到達するための実際の技術的障害がないことを示しています。 そのような数では、ネットワークの 現在 スループットは毎秒 XNUMX 万に近くなり、ノード数が増えた場合は言うまでもありません。
そして最後に、Lightning Network はまだ非常に未熟なソフトウェアであり、プロトコルとその実装の両方で将来的にかなりの量の最適化を行う必要があることを覚えておく価値があります。 開発者のリソースは、スケーラビリティを向上させるための唯一の短期的な制約です。 信頼性.
そこの進歩を感じさせるために、 River Financialが最近共有した 平均サイズ98.7ドルで支払い成功率は46%で、 2018年から発見された公開されている最も古いデータ、5 ドルのトランザクションは 48% の確率で失敗していました。
まとめ
この記事では、ベースレイヤーのブロックサイズを大きくすることでビットコインブロックチェーンをスケーリングすることのすべてのマイナスの欠点を明らかにしました.持っており、今後もますます持っていくでしょう。
第 XNUMX 層ソリューションとしてのライトニング ネットワークは、ビットコインのすべての利点を維持すると同時に、ベース層ソリューションが約束する以上の方法でスケーリングすることにより、スケーラビリティの問題を最もエレガントに解決することを示しました。
これは、Stanislav Kozlovski によるゲスト投稿です。 表明された意見は完全に独自のものであり、必ずしも BTC Inc または Bitcoin Magazine の意見を反映するものではありません。
