Podatki kažejo, da je Bitcoinovo omrežje Lightning rešilo problem razširljivosti

To je mnenjski uvodnik Stanislava Kozlovskega, programskega inženirja in makroekonomskega raziskovalca.

Številni uporabniki bitcoinov so slišali za »pomanjkanje razširljivosti« Bitcoina – to je ena najpogostejših kritik, ki jih proti projektu uveljavljajo tako požrešni konkurenti s kriptovalutami kot tudi aktualni akterji.

Nekateri starodobniki se morda spomnijo vročih, polemičnih vojn velikosti blokov od leta 2015 do 2017, ki so ob pomoči poznavalcev industrije najbolj plitko stremele k temu, da bi Bitcoin razširil na več transakcij s povečanjem največje velikosti bloka in s tem skoraj postavil precedens in spremenila Bitcoinove prihodnji tečaj za vedno.

Izkazalo se bo, da bosta obe zadevi na koncu ostali na napačni strani zgodovine. V tem delu bomo pokazali, kako omrežje Lightning Network rešuje težave z razširljivostjo Bitcoina, in nedvomno dokazali, da je bila odločitev o majhnih blokih končno prava.

Omejitve in izbire osnovne plasti

Preden razumemo, kaj rešuje Lightning Network, moramo najprej razumeti, kaj je inherentna težava. Preprosto povedano: verige blokov ne morete povečati, da bi na decentraliziran način validirali transakcije po vsem svetu.

Blockchains trpijo zaradi inherentne omejitve, ki jih sili v kompromis med tremi lastnostmi - ena kakovost njihovega sistema mora nadomestiti drugi dve. Kot je prikazano na zgornji sliki, ima lahko veriga blokov zanesljivo samo dve od teh treh lastnosti:

• Decentraliziran: ni pod nadzorom nobene posamezne stranke ali majhnega števila elit
• Razširljivo: prilagodite na zadostno število transakcij
• Varen: ni ga lahko napasti in zlomiti njegovih invariant

Treba je omeniti, da vse te značilnosti ležijo na ločenih, kompleksnih spektrih. Na primer, ne postanete "varni" nad določenim pragom, to je zelo odvisno o primeru uporabe in številnih različnih značilnostih.

Bitcoin je počasen z razlogom. Izrecno se je odločil za optimizacijo razdelkov »varnost« in »decentralizacija« trileme, pri čemer je »razširljivost« (transakcije na sekundo) pustil ob strani.

Ključno spoznanje je, da je, podobno kot današnji internetni in finančni sistem, bolj optimalno sestaviti celoten sistem ločenih plasti, kjer vsaka plast optimizira in se uporablja za različne stvari.

Bitcoin, osnovni sloj, je globalno podvojena javna knjiga – vsaka transakcija se oddaja vsakemu udeležencu v omrežju. Očitno je, da takšne glavne knjige praktično ni mogoče prilagoditi vse večji stopnji transakcij na svetu. Poleg tega, da je nepraktičen in škoduje zasebnosti, njegove pomanjkljivosti močno odtehtajo njegove nepomembne prednosti.

Nekoč je med spletno skupnostjo potekala velika državljanska vojna glede tega, kaj naj bi Bitcoin naredil, da bi povečal svojo prepustnost transakcij. Tukaj je velika, jezna polemika v tej zgodbi in je v veliki meri tisto, kar je Bitcoin oblikovalo, da je ostal to, kar je danes – množično gibanje od spodaj navzgor, kjer povprečni ljudje (plebs) skupaj med seboj narekujejo pravila mreže.

"Blocksize War” avtorja Jonathana Biera ponazarja bitko med podporniki decentraliziranega omrežja, ki želijo najboljše za dolgoročno sposobnost preživetja omrežja, ter pohlepom in propagando, ki ju ohranjajo veliki akterji in korporacije, da bi pospešili svoje načrte pridobivanja moči in dobička.

Skratka, Bitcoin je bil razdeljen v neuspešno razcepitev z imenom »Bitcoin Cash«.

Malček je na koncu zmagal - Bitcoin ni prehitel z nobenimi slabimi oblikovalskimi odločitvami, ki bi ogrozile njegovo decentralizacijo, varnost ali cenzurni upor. Odločitev je bila dejansko sprejeta za prilagajanje Bitcoina po slojih, z uvedbo drugih slojev, ki delujejo ločeno od Bitcoina in preverjajo svoje stanje v glavnem, počasnejšem, a bolj varnem omrežju.

V popolnem nasprotju je očitno neuspešna fork Bitcoin Cash žrtvovala vse upe na decentralizacijo s povečanjem velikosti bloka na 32 megabajtov, 32-krat več kot Bitcoin, samo za največ 50 plačil na sekundo na osnovni verigi.

Velikost bloka

Vsak blok Bitcoin ima zgornjo mejo velikosti in to označuje zgornjo mejo, koliko transakcij lahko obstaja znotraj bloka. Če povpraševanje naraste tako, da preseže količino transakcij, ki jih lahko ima blok, postane blok poln in transakcije ostanejo nepotrjene v mempool. Uporabniki začnejo dražiti drug drugega prek nastavljive transakcijske provizije, da bi njihovo transakcijo vključili rudarji, ki so spodbujeni, da izberejo najbolje plačane transakcije.

Naivna rešitev za to bi bila preprosto povečanje omejitve velikosti bloka - to pomeni, da bi omogočili vključitev več transakcij v blok. Negativni stranski učinki tega so dovolj subtilni, da celo intelektualci kot Elon Musk narediti napako tega predlagati.

Povečanje velikosti bloka ima učinke drugega reda, ki zmanjšujejo decentralizacijo omrežja. Ko velikost bloka raste, se stroški za delovanje vozlišča v omrežju povečajo.

V Bitcoinu mora vsako vozlišče shraniti in potrditi vsako transakcijo. Poleg tega je treba omenjeno transakcijo posredovati vrstnikom vozlišča, kar pomnoži zahteve glede pasovne širine omrežja za podporo več transakcij. Več kot je transakcij, bolj rastejo zahteve omrežja za obdelavo (CPE) in shranjevanje (disk) za vsako vozlišče. Ker delovanje vozlišča ne prinaša nobenih finančnih koristi, se spodbuda za njegovo uporabo nesorazmerno zmanjša, čim dražje je.

Če se izrazim v številkah, če naj bi Bitcoin kdaj dosegel domnevno najvišjo raven zmogljivosti Visa (24,000 transakcij na sekundo) vozlišče bi potrebovalo 48 megabajtov na sekundo samo za prejemanje transakcij prek omrežja. Sledi zemljevid, ki prikazuje povprečno hitrost interneta na svetu:

Kot lahko vidite, bi jih ogromen del svetovne povprečne hitrosti izključil iz zmožnosti izvajanja vozlišča pod temi pogoji. Upoštevajte, da povprečna hitrost pomeni, da so mnogi celo nižji od omenjenega praga. Poleg tega ne upošteva dejstva, da bi imel uporabnik svojo pasovno širino za druge namene – le malo nesebičnih ljudi bi 50 % svoje internetne pasovne širine namenilo vozlišču Bitcoin.

Še pomembneje, količina podatkov, ki bi jih to ustvarilo, bi onemogočila, da bi jih kdorkoli praktično shranil - rezultat bi bil 518 gigabajtov podatkov na dan ali 190 terabajtov podatkov na leto.

Poleg tega bi vrtenje novega vozlišča zahtevalo prenos vseh teh petabajtov podatkov in preverjanje vsakega podpisa – zaradi obojega bi bilo potrebno dolgo časa (leta), da bi se novo vozlišče vrtelo.

In da je stvar še hujša, 24,000 transakcij na sekundo samo po sebi še ne pomeni resnično edinstvenega globalnega plačilnega omrežja. Visa ni edino plačilno omrežje na svetu in svet je vsak dan bolj povezan.

Lightning Network 101

Lightning Network je a ločeno omrežje drugega sloja ki deluje na vrhu glavnega omrežja Bitcoin. Preprosto povedano, združuje transakcije Bitcoin.

Za dostop do njega morate zagnati lastno vozlišče ali uporabiti vozlišče nekoga drugega. Omrežje ima dva koncepta, ki jih je vredno razumeti za tukajšnje namene:

• A Vozlišče strele: ločena programska oprema, ki komunicira med seboj in tvori novo omrežje enakovrednih.
• Kanali: vzpostavljena povezava med dvema Vozlišča strele, kar omogoča pretok plačil med njimi.

Kanal je dobesedno transakcija osnovnega sloja Bitcoin, ki kanal zasidra v varno verigo.

Ko dve vozlišči odpreta kanal med seboj, začnejo med njima teči plačila. Vsako naslednje plačilo spremeni stanje kanala, kriptografsko prekliče starega in potrdi novega v pomnilniku in na disku obeh vozlišč, vendar kritično, ne v osnovni verigi.

Kanali lahko ostanejo odprti dolgo časa (npr. eno leto ali več) in po mojem mnenju bi bilo idealno. Če se vozlišča kdaj odločijo zapreti svoj kanal, se njihovo zadnje stanje po vseh plačilih izven verige povrne v njihove prvotne denarnice. To je kriptografsko zavarovano z zgoščenimi časovno zaklenjenimi pogodbami (HTLC) in digitalnimi podpisi, o katerih se za namene tega članka ne bomo spuščali v podrobnosti.

To omogoča združevanje milijard plačil v dve transakciji v verigi – eno za odpiranje kanala in eno za njegovo zapiranje. Ko je plačilo končano, je nesporno, kakšno je zadnje stanje med vsemi strankami (ob predpostavki, da vozlišča redundantno shranjujejo svoje kontrolne točke kanalov).

Bistveno je, da ni treba biti neposredno povezan z drugo stranko, da bi ji plačal - kanale lahko uporabljajo druga vozlišča v omrežju, da povečajo svojo dosegljivost. Z drugimi besedami, če je Alice povezana z Bobom in je Bob povezan s Caroline, lahko Alice in Caroline nemoteno plačujeta druga drugi prek Boba.

Lightning Razširljivost

Kot bomo zdaj dokazali, se Lightning Network že danes meri tako, da podpira 16,264 transakcij na sekundo, in tako rešuje problem razširljivosti, hkrati pa ohranja vse prednosti, ki jih ponuja Bitcoin — nedopustnost, pomanjkanje, suverenost uporabnika, prenosljivost, preverljivost, decentralizacija in odpornost proti cenzuri.

Da se plačilo prebije skozi omrežje, mora običajno iti skozi več plačilnih kanalov. Da bi odgovorili, koliko plačil lahko omrežje izvede v sekundi, moramo razumeti, koliko povprečen kanal podpira.

Statistika kaže, da gre povprečno plačilo skozi okoli trije kanali.

O referenčne številke za to analizo bomo uporabili prepustno zmogljivost na vozlišče, ne na kanal. Zato bomo netočno domnevali, da ima vsako vozlišče samo en kanal. Privzeto vozlišče LND naj bi glede na merilo uspešnosti zmoglo izvesti 33 plačil na sekundo s spodobnim strojem (8 vCPU-jev, 32 GB pomnilnika).

z 16,266 vozlišč v omrežju (od novembra 2022), ob predpostavki, da mora vsako plačilo iti skozi tri kanale (štiri vozlišča), bi moralo biti omrežje sposobno doseči približno 134,194 plačil na sekundo.

To pomeni, da mora vsako plačilo iti skozi skupino štirih vozlišč, v omrežju pa je 4,066 takšnih edinstvenih skupin. Ob predpostavki, da lahko vsako vozlišče izvede 33 plačil na sekundo, pomnožimo 4,066 s 33, da dosežemo 134,194.

Zdaj pa, če smo realni: vsako vozlišče ne poganja stroja, kot je tisti v merilu uspešnosti - veliko jih je preprosto teče na Raspberry Pi. Na srečo ni potrebno veliko, da bi lahko premagali trenutne plačilne sisteme.

Strela vs. Tradicionalna plačila

Najti verodostojne številke o najvišji zmogljivosti tradicionalnih plačilnih sistemov je težko, zato se bomo zanašali na njihovo povprečno stopnjo plačil v celotnem poslovnem letu 2021. To bomo primerjali s teoretično zmogljivostjo Lightninga, ker je nasprotno pridobitev povprečne stopnje plačil v Lightningu nemogoča zaradi njegove zasebne narave, prav tako pa ne razkriva zmogljivosti, ker je povpraševanje po plačilih Lightning še vedno razmeroma nizko. Ta primerjava nam bo dala predstavo o tem, koliko plačil mora biti sposobno usmerjati vozlišče Lighting, da bi lahko izločilo konkurenco tradicionalnim financam.

Žaga Visa 165 milijard plačil v letu 2021, PayPal žaga 19.3 milijarde plačil preko celotne platforme in FedWire videl 204 milijonov. Ti v letu 7,372 v povprečju znašajo 612, 6.5 in 2021 plačil na sekundo. Če pogledamo v perspektivo, je Bitcoin naredil 2.44 plačil na sekundo leta 2021 in se poveča na največ sedem na sekundo.

Številke so obetavne – potrebno je, da je vsako vozlišče Lightning sposobno delati prav štiri plačila na sekundo da bi vsaj dvakrat premagali trenutna plačilna omrežja. Pri tej hitrosti lahko 4,066 edinstvenih skupin s štirimi vozlišči doseže 16,264 plačil na sekundo – 2.2-krat več kot največji konkurent, Visa.

Da bi bile stvari še hujše za tradicionalna plačilna omrežja, je povprečna provizija za transakcijo Lightning 13-krat manj tisto za Visa — 0.1% v primerjavi s 1.29%.

Vredno si je zapomniti, da lahko vedno nadaljujete s povečevanjem Lightning Network z ustvarjanjem novih vozlišč. Ker je enakovreden, je njegova razširljivost teoretično neomejena, dokler vozlišča v omrežju rastejo.

Poleg tega zgoraj omenjeno merilo uspešnosti, ki ga izvaja Bottlepay, trdi, da ni nobenih resničnih tehničnih blokatorjev za implementacije vozlišča Lightning, da bi sčasoma dosegle 1,000 plačil na sekundo. Pri takem številu je omrežje tok prepustnost bi bila bližja štirim milijonom na sekundo, da ne omenjam, kakšna bi bila s povečanjem števila vozlišč.

In nazadnje, velja si zapomniti, da je Lightning Network še vedno zelo nezrela programska oprema in jo je treba še precej optimizirati v prihodnosti, tako v protokolu kot v njegovih implementacijah. Viri v smislu razvijalcev so edina kratkoročna omejitev za povečanje razširljivosti, ki je upravičeno na drugem mestu pomembnejših zadev, kot je zanesljivost.

Da bi dali občutek napredka tam, River Financial je nedavno delil da je stopnja uspešnosti plačila 98.7 % pri povprečni velikosti 46 USD, kar je osupljivo bolje kot najzgodnejši javno dostopni podatki, ki jih je lahko našel iz leta 2018, kjer so bile transakcije v vrednosti 5 USD neuspešne v 48 % primerov.

zaključek

V tem delu smo razkrili vse negativne pomanjkljivosti skaliranja verige blokov Bitcoin s povečanjem velikosti blokov osnovne plasti, predvsem resno ogrožanje njene decentralizacije in nazadnje ni uspelo doseči cilja doseganja izjemne razširljivosti, ki je potrebna za zahteve globalnega plačilnega omrežja. je in bo imela v prihodnosti vedno več.

Pokazali smo, da Lightning Network kot rešitev drugega sloja najelegantneje rešuje problem razširljivosti tako, da ohrani vse prednosti Bitcoina, hkrati pa ga poveča daleč nad tisto, kar obljubljajo rešitve osnovnega sloja.

To je gostujoča objava Stanislava Kozlovskega. Izražena mnenja so v celoti njihova lastna in ne odražajo nujno mnenj BTC Inc ali Bitcoin Magazine.