Dữ liệu cho thấy rằng Lightning Network của Bitcoin đã giải quyết được vấn đề về khả năng mở rộng

Đây là bài xã luận quan điểm của Stanislav Kozlovski, một kỹ sư phần mềm và nhà nghiên cứu kinh tế vĩ mô.

Nhiều người chơi Bitcoin đã nghe nói về “sự thiếu khả năng mở rộng” của Bitcoin - đây là một trong những lời phê bình phổ biến nhất chống lại dự án bởi cả các đối thủ cạnh tranh tiền điện tử háu ăn và các tác nhân thành lập đương nhiệm.

Một số người xưa có thể nhớ đến Cuộc chiến kích thước khối đầy tranh cãi, nảy lửa từ năm 2015 đến năm 2017, được hỗ trợ bởi những người trong ngành, hầu hết đều nhằm mục đích làm cho Bitcoin mở rộng quy mô thành nhiều giao dịch hơn bằng cách tăng kích thước khối tối đa và bằng cách đó, gần như đã đặt tiền lệ và đã thay đổi Bitcoin khóa học tương lai mãi mãi.

Cả hai vấn đề này cuối cùng sẽ được chứng minh là nằm ở phía sai trái của lịch sử. Trong phần này, chúng tôi sẽ trình bày cách Lightning Network giải quyết các vấn đề về khả năng mở rộng của Bitcoin và chắc chắn chứng minh rằng quyết định khối nhỏ cuối cùng là quyết định đúng đắn.

Những hạn chế và lựa chọn của lớp cơ sở

Trước khi hiểu Lightning Network đang giải quyết vấn đề gì, trước tiên chúng ta nên hiểu vấn đề cố hữu là gì. Nói một cách đơn giản: Bạn không thể mở rộng quy mô blockchain để xác thực toàn bộ giao dịch của thế giới theo cách phi tập trung.

Blockchain gặp phải một hạn chế cố hữu buộc chúng phải đánh đổi giữa ba phẩm chất - một phẩm chất của hệ thống phải phù hợp với hai phẩm chất còn lại. Như hình trên, một blockchain chỉ có thể có hai trong ba phẩm chất sau:

• Phi tập trung: không bị kiểm soát bởi bất kỳ đảng nào hoặc một số ít giới tinh hoa
• Có thể mở rộng: mở rộng quy mô đến đủ số lượng giao dịch
• An toàn: không dễ bị tấn công và phá vỡ các bất biến của nó

Điều đáng chú ý là tất cả những đặc điểm này đều nằm trên các phổ phức tạp, riêng biệt. Ví dụ: bạn không trở nên “an toàn” khi vượt quá một ngưỡng nhất định, điều đó phụ thuộc rất nhiều vào về trường hợp sử dụng và nhiều đặc điểm khác nhau.

Bitcoin chậm là có lý do. Nó được chọn rõ ràng để tối ưu hóa các phần “bảo mật” và “phân cấp” của bộ ba bất khả thi, khiến “khả năng mở rộng” (giao dịch mỗi giây) bị gạt sang một bên.

Nhận thức quan trọng là, giống như hệ thống tài chính và internet ngày nay, sẽ tối ưu hơn nếu bao gồm toàn bộ hệ thống gồm các lớp riêng biệt, trong đó mỗi lớp tối ưu hóa và được sử dụng cho những mục đích khác nhau.

Bitcoin, lớp cơ sở, là một sổ cái công khai được sao chép toàn cầu - mọi giao dịch đều được truyền tới mọi người tham gia trong mạng. Rõ ràng là trên thực tế người ta không thể mở rộng quy mô sổ cái như vậy để phù hợp với tốc độ giao dịch ngày càng tăng của toàn thế giới. Ngoài việc không thực tế và gây tổn hại đến quyền riêng tư, nhược điểm của nó còn lớn hơn nhiều so với những lợi ích không đáng kể của nó.

Trước đây, đã có một cuộc nội chiến lớn giữa cộng đồng trực tuyến về những gì Bitcoin nên làm để tăng khả năng thông lượng giao dịch. Có tranh cãi lớn, gay gắt trong câu chuyện này và phần lớn là yếu tố đã định hình Bitcoin để duy trì như ngày nay - một phong trào cơ sở, từ dưới lên, nơi những người trung bình (plebs), tổng hợp với nhau, đưa ra các quy tắc của mạng.

"Cuộc chiến kích thước” của Jonathan Bier minh họa cuộc chiến giữa những người ủng hộ mạng phi tập trung mong muốn những gì tốt nhất cho khả năng tồn tại lâu dài của mạng và lòng tham cũng như sự tuyên truyền của những người chơi và tập đoàn lớn nhằm tiếp tục các chương trình nghị sự tìm kiếm quyền lực và tìm kiếm lợi nhuận của riêng họ.

Tóm lại, Bitcoin đã được phân nhánh thành một phân nhánh thất bại có tên là “Bitcoin Cash”.

Anh chàng nhỏ bé cuối cùng đã thắng - Bitcoin đã không đưa ra bất kỳ lựa chọn thiết kế tồi nào có thể làm tổn hại đến tính phân cấp, bảo mật hoặc kháng kiểm duyệt. Quyết định này được đưa ra một cách hiệu quả để mở rộng quy mô Bitcoin thông qua các lớp, giới thiệu các lớp thứ hai hoạt động riêng biệt với Bitcoin và kiểm tra trạng thái của chúng đối với mạng chính, chậm hơn nhưng an toàn hơn.

Ngược lại hoàn toàn, fork Bitcoin Cash rõ ràng không thành công đã hy sinh mọi hy vọng phân cấp bằng cách tăng kích thước khối của nó lên 32 megabyte, Gấp 32 lần so với Bitcoin, chỉ tối đa là 50 khoản thanh toán mỗi giây trên chuỗi cơ sở.

Kích thước khối

Mỗi khối Bitcoin có giới hạn về kích thước và điều này biểu thị giới hạn trên về số lượng giao dịch có thể tồn tại bên trong một khối. Nếu nhu cầu tăng vượt quá số lượng giao dịch mà một khối có thể có thì khối đó sẽ đầy và các giao dịch sẽ không được xác nhận trong hồi ức. Người dùng bắt đầu trả giá cao hơn nhau thông qua phí giao dịch có thể điều chỉnh để giao dịch của họ được đưa vào bởi những người khai thác, những người được khuyến khích chọn các giao dịch được trả cao nhất.

Một giải pháp đơn giản cho vấn đề này là chỉ cần tăng giới hạn kích thước khối - nghĩa là cho phép nhiều giao dịch hơn được đưa vào một khối. Những tác dụng phụ tiêu cực của việc này đủ tinh vi đến mức ngay cả những người trí thức cũng giống như Elon Musk mắc sai lầm về việc gợi ý nó.

Việc tăng kích thước khối có tác dụng bậc hai làm giảm tính phân cấp của mạng. Khi kích thước khối tăng lên, chi phí để chạy một nút trong mạng cũng tăng lên.

Trong Bitcoin, mỗi nút phải lưu trữ và xác thực từng giao dịch. Hơn nữa, giao dịch nói trên phải được truyền bá đến các nút ngang hàng, điều này sẽ nhân lên yêu cầu băng thông của mạng để hỗ trợ nhiều giao dịch hơn. Càng nhiều giao dịch, yêu cầu xử lý (CPU) và lưu trữ (đĩa) của mạng cho mỗi nút càng tăng. Bởi vì việc chạy một nút không mang lại lợi ích tài chính nên động cơ chạy một nút càng giảm một cách không tương xứng thì chi phí càng cao.

Nói cách khác, nếu Bitcoin có thể mở rộng quy mô đến mức công suất cao nhất mà Visa dự định (24,000 giao dịch mỗi giây) một nút sẽ cần 48 megabyte mỗi giây chỉ để nhận các giao dịch qua mạng. Sau đây là bản đồ hiển thị tốc độ internet trung bình trên thế giới:

Như bạn có thể thấy, phần lớn tốc độ trung bình của thế giới sẽ loại trừ khả năng chạy nút trong những điều kiện này. Lưu ý rằng tốc độ trung bình ngụ ý rằng nhiều tốc độ thậm chí còn thấp hơn ngưỡng đã nói. Ngoài ra, điều đó không tính đến thực tế là người dùng sẽ có những mục đích sử dụng khác đối với băng thông của họ - rất ít người vị tha sẽ dành 50% băng thông internet của họ cho nút Bitcoin.

Quan trọng hơn, lượng dữ liệu mà nó tạo ra sẽ khiến bất kỳ ai cũng không thể lưu trữ nó trên thực tế - nó sẽ tạo ra 518 gigabyte dữ liệu mỗi ngày hoặc 190 terabyte dữ liệu mỗi năm.

Hơn nữa, việc tạo ra một nút mới sẽ yêu cầu một nút tải xuống tất cả petabyte dữ liệu này và xác minh từng chữ ký - cả hai điều này sẽ khiến nút mới phải mất nhiều thời gian (năm) để hoàn thành.

Và tệ hơn nữa, 24,000 giao dịch mỗi giây không tạo nên một mạng lưới thanh toán toàn cầu thực sự độc đáo. Visa không phải là mạng thanh toán duy nhất trên thế giới và thế giới đang ngày càng được kết nối với nhau nhiều hơn.

Mạng sét 101

Mạng Lightning là một mạng lớp thứ hai riêng biệt hoạt động trên mạng Bitcoin chính. Nói một cách đơn giản, nó xử lý các giao dịch Bitcoin theo lô.

Để truy cập nó, bạn cần chạy nút của riêng mình hoặc sử dụng nút của người khác. Mạng có hai khái niệm đáng hiểu cho các mục đích ở đây:

• A nút sét: phần mềm riêng biệt giao tiếp với nhau và tạo thành một mạng ngang hàng mới.
• Các kênh: một kết nối được mở giữa hai nút sét, cho phép các khoản thanh toán được luân chuyển giữa chúng.

Kênh theo nghĩa đen là một giao dịch lớp cơ sở Bitcoin, neo kênh vào chuỗi bảo mật.

Khi hai nút mở một kênh với nhau, các khoản thanh toán sẽ bắt đầu chảy giữa chúng. Mỗi khoản thanh toán tiếp theo sẽ sửa đổi trạng thái của kênh, thu hồi trạng thái cũ bằng mật mã và kiểm tra điểm mới trong bộ nhớ và trên đĩa của cả hai nút, nhưng quan trọng là không phải đối với chuỗi cơ sở.

Theo tôi, các kênh có thể và lý tưởng nhất là nên mở trong thời gian dài (ví dụ: một năm hoặc hơn). Nếu các nút quyết định đóng kênh của họ, số dư mới nhất của họ sau khi tất cả các khoản thanh toán ngoài chuỗi sẽ được khôi phục về ví ban đầu của họ. Điều này được bảo mật bằng mật mã bằng các hợp đồng khóa thời gian băm (HTLC) và chữ ký điện tử mà chúng tôi sẽ không đi sâu vào chi tiết vì mục đích của bài viết này.

Điều này cho phép người ta gộp hàng tỷ khoản thanh toán thành hai giao dịch trực tuyến – một để mở kênh và một để đóng kênh. Sau khi thanh toán hoàn tất, không thể chối cãi số dư mới nhất giữa tất cả các bên là bao nhiêu (giả sử các nút lưu trữ dư thừa các điểm kiểm tra kênh của họ).

Điều quan trọng là người ta không cần phải kết nối trực tiếp với một bên khác để thanh toán cho họ - các nút khác trong mạng có thể sử dụng các kênh để tăng khả năng tiếp cận của họ. Nói cách khác, nếu Alice được kết nối với Bob và Bob được kết nối với Caroline, Alice và Caroline có thể thanh toán cho nhau một cách liền mạch thông qua Bob.

Khả năng mở rộng nhanh chóng

Như chúng tôi sẽ chứng minh bây giờ, Lightning Network đã mở rộng quy mô để hỗ trợ 16,264 giao dịch mỗi giây ngày hôm nay và do đó giải quyết được vấn đề về khả năng mở rộng trong khi vẫn duy trì tất cả các lợi ích mà Bitcoin mang lại – không cần cấp phép, khan hiếm, chủ quyền của người dùng, tính di động, khả năng xác minh, phân quyền và chống kiểm duyệt.

Để thanh toán được thực hiện qua mạng, nó thường phải đi qua nhiều kênh thanh toán. Để trả lời số lượng thanh toán mà mạng có thể thực hiện trong một giây, chúng ta cần hiểu một kênh trung bình hỗ trợ bao nhiêu khoản thanh toán.

Thống kê cho thấy khoản thanh toán trung bình trải qua khoảng ba kênh.

Sản phẩm số chuẩn chúng tôi sẽ sử dụng cho phân tích này khả năng thông lượng trên mỗi nút chứ không phải trên mỗi kênh. Do đó, chúng ta sẽ giả định một cách không chính xác rằng mỗi nút chỉ có một kênh. Nút LND mặc định được cho là có thể thực hiện 33 khoản thanh toán mỗi giây với một máy khá (8 vCPU, bộ nhớ 32 GB) theo điểm chuẩn.

Với 16,266 nút trong mạng (kể từ tháng 2022 năm 134,194), giả sử mỗi khoản thanh toán phải đi qua ba kênh (bốn nút), mạng sẽ có thể đạt được khoảng XNUMX khoản thanh toán mỗi giây.

Nghĩa là, mỗi khoản thanh toán phải trải qua một nhóm gồm bốn nút và có 4,066 nhóm duy nhất như vậy trong mạng. Giả sử mỗi nút có thể thực hiện 33 khoản thanh toán mỗi giây, chúng tôi nhân 4,066 với 33 để đạt 134,194.

Bây giờ, hãy thực tế: Không phải mọi nút đều đang chạy một máy giống như máy trong điểm chuẩn — nhiều nút chỉ đơn giản là chạy trên Raspberry Pi. Rất may, không mất nhiều thời gian để có thể đánh bại các hệ thống thanh toán hiện tại.

Sét Vs. Thanh toán truyền thống

Rất khó để tìm ra những con số xác thực về công suất cao nhất của các hệ thống thanh toán truyền thống, vì vậy chúng tôi sẽ dựa vào tỷ lệ thanh toán trung bình của chúng trong suốt năm tài chính 2021. Chúng tôi sẽ so sánh điều đó với công suất lý thuyết của Lightning, vì ngược lại, không thể đạt được tỷ lệ thanh toán trung bình bằng Lightning do tính chất riêng tư của nó và cũng không tiết lộ khả năng vì nhu cầu thanh toán Lightning vẫn còn tương đối thấp. Sự so sánh này sẽ cho chúng ta ý tưởng về số lượng khoản thanh toán mà một nút Chiếu sáng cần có khả năng định tuyến để cạnh tranh với tài chính truyền thống.

thị thực đã thấy 165 tỷ thanh toán vào năm 2021, PayPal đã thấy 19.3 tỷ thanh toán trên toàn bộ nền tảng của nó và FedWire đã thấy 204 triệu. Tương ứng, số tiền này trung bình là 7,372, 612 và 6.5 khoản thanh toán mỗi giây cho năm 2021. Để dễ hình dung, Bitcoin đã làm được điều đó. 2.44 khoản thanh toán mỗi giây vào năm 2021 và có quy mô tối đa là bảy mỗi giây.

Những con số đầy hứa hẹn - mỗi nút Lightning phải có khả năng thực hiện đúng bốn khoản thanh toán một giây để đánh bại các mạng thanh toán hiện tại ít nhất hai lần. Với tốc độ đó, 4,066 nhóm bốn nút duy nhất có thể đạt được 16,264 khoản thanh toán mỗi giây — gấp 2.2 lần so với đối thủ cạnh tranh lớn nhất, Visa.

Để làm cho vấn đề trở nên tồi tệ hơn đối với các mạng thanh toán truyền thống, phí giao dịch Lightning trung bình là Ít hơn 13 lần của Visa -- 0.1% so với 1.29%.

Điều đáng ghi nhớ là người ta luôn có thể tiếp tục mở rộng quy mô Lightning Network bằng cách tạo các nút mới. Vì nó ngang hàng nên khả năng mở rộng của nó về mặt lý thuyết là không giới hạn miễn là các nút trong mạng phát triển.

Hơn nữa, điểm chuẩn nói trên của Bottlepay chứng tỏ rằng không có công cụ chặn kỹ thuật thực sự nào để triển khai nút Lightning để cuối cùng đạt được 1,000 khoản thanh toán mỗi giây. Với số lượng như vậy, mạng hiện hành thông lượng sẽ đạt gần bốn triệu mỗi giây, chưa kể nó sẽ như thế nào khi số lượng nút tăng lên.

Và cuối cùng, cần nhớ rằng Lightning Network vẫn còn là một phần mềm chưa hoàn thiện và còn rất nhiều tối ưu hóa trong tương lai cần được thực hiện, cả về giao thức và cách triển khai nó. Nguồn lực đối với các nhà phát triển là hạn chế ngắn hạn duy nhất để tăng khả năng mở rộng, điều này thực sự đứng thứ hai sau các vấn đề quan trọng hơn như độ tin cậy.

Để có thể cảm nhận được sự tiến bộ ở đó, River Financial chia sẻ mới đây rằng tỷ lệ thanh toán thành công của nó là 98.7% với quy mô trung bình là 46 USD, tốt hơn đáng kinh ngạc so với dữ liệu có sẵn công khai sớm nhất mà nó có thể tìm thấy từ năm 2018, trong đó các giao dịch $5 không thành công trong 48% thời gian.

Kết luận

Trong phần này, chúng tôi đã vạch trần tất cả những nhược điểm tiêu cực của việc mở rộng quy mô chuỗi khối Bitcoin thông qua việc tăng kích thước khối của lớp cơ sở, đáng chú ý nhất là làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến tính phân cấp của nó và cuối cùng không đạt được mục tiêu đạt được khả năng mở rộng to lớn cần thiết cho nhu cầu của một mạng thanh toán toàn cầu. đã và sẽ tiếp tục ngày càng có nhiều hơn trong tương lai.

Chúng tôi đã chỉ ra rằng Lightning Network, với tư cách là một giải pháp lớp thứ hai, giải quyết một cách khéo léo nhất vấn đề về khả năng mở rộng bằng cách vừa bảo toàn tất cả các lợi ích của Bitcoin, vừa đồng thời mở rộng quy mô của nó vượt xa những gì mà bất kỳ giải pháp lớp cơ sở nào hứa hẹn.

Đây là bài viết của khách Stanislav Kozlovski. Các ý kiến ​​được bày tỏ hoàn toàn là của riêng họ và không nhất thiết phản ánh quan điểm của BTC Inc hoặc Bitcoin Magazine.