Data to ukazují BitcoinLightning Network vyřešil problém se škálovatelností

By Bitcoin Časopis - před 1 rokem - Doba čtení: 10 minut
Čt, 24. listopadu 2022 3:30

Data to ukazují BitcoinLightning Network vyřešil problém se škálovatelností

Průzkum založený na datech dokazuje, že Lightning se mění bitcoin platby nad rámec Visa a touto cestou jsou inovace druhé úrovně.

Toto je úvodník názorů Stanislava Kozlovského, softwarového inženýra a makroekonomického výzkumníka.

Mnoho Bitcoiners slyšeli Bitcoin„Nedostatek škálovatelnosti“ — je to jedna z nejčastějších kritik, kterou proti projektu vznášejí jak nenasytní konkurenti v oblasti kryptoměn, tak etablovaní herci.

Někteří oldtimeři si možná vzpomenou na žhavé a kontroverzní Blocksize Wars z let 2015 až 2017, které se s pomocí zasvěcenců z oboru nejmělčeji snažily vytvořit Bitcoin škálovat na více transakcí zvýšením maximální velikosti bloku a tím téměř vytvořit precedens a změnit BitcoinJe budoucí kurz navždy.

Oba tyto problémy se nakonec ukážou jako ponechány na špatné straně historie. V tomto díle si ukážeme, jak Lightning Network řeší Bitcoin's problémy se škálovatelností a nepochybně dokazuje, že rozhodnutí o malém bloku bylo nakonec správné.

Omezení a možnosti základní vrstvy

Než pochopíme, co Lightning Network řeší, měli bychom nejprve pochopit, v čem spočívá inherentní problém. Jednoduše řečeno: Blockchain nemůžete škálovat, abyste ověřovali transakce celého světa decentralizovaným způsobem.

Blockchainy trpí přirozeným omezením, které je nutí vyměňovat mezi třemi kvalitami – jedna kvalita jejich systému musí jít za další dvě. Jak je znázorněno výše, blockchain může mít spolehlivě pouze dvě z těchto tří vlastností:

Stojí za zmínku, že všechny tyto charakteristiky sedí na samostatných, komplexních spektrech. Například se nestanete „bezpečným“ nad určitým prahem, je to velmi závislé na případ použití a mnoho různých charakteristik.

Bitcoin je z nějakého důvodu pomalý. Explicitně se rozhodl optimalizovat sekce „zabezpečení“ a „decentralizace“ trilematu, přičemž „škálovatelnost“ (transakce za sekundu) ponechal stranou.

Klíčovým zjištěním je, že podobně jako dnešní internet a finanční systém je optimálnější zahrnout celý systém samostatných vrstev, kde každá vrstva optimalizuje a používá se pro jiné věci.

Bitcoin, základní vrstva, je globálně replikovaná veřejná kniha – každá transakce je vysílána všem účastníkům v síti. Je zřejmé, že nelze prakticky škálovat takovou účetní knihu, aby se přizpůsobila celosvětově rostoucí míře transakcí. Kromě toho, že je nepraktický a poškozuje soukromí, jeho nevýhody výrazně převažují nad nevýznamnými výhodami.

V té době probíhala velká občanská válka mezi online komunitou v čem Bitcoin by měl udělat pro zvýšení své transakční propustnosti. Tady je hlavní, pobuřující kontroverze v tomto příběhu a je z velké části tím, co formovalo Bitcoin zůstat tím, čím je dnes – hnutím zdola nahoru, kde průměrní lidé (plebs) společně diktují pravidla sítě.

"Válka bloků” od Jonathana Biera ilustruje boj mezi příznivci decentralizované sítě, kteří chtějí to nejlepší pro dlouhodobou životaschopnost sítě, a chamtivostí a propagandou udržovanou hlavními hráči a korporacemi, aby podpořili své vlastní programy získávání moci a hledání zisku.

Dlouhý příběh krátce, Bitcoin byl rozvětven do neúspěšné vidlice s názvem „Bitcoin Hotovost."

Ten malý kluk nakonec vyhrál – Bitcoin neuspěchal žádné špatné designové volby, které by ohrozily jeho decentralizaci, bezpečnost popř cenzurní odpor. Rozhodnutí bylo fakticky učiněno v měřítku Bitcoin přes vrstvy, zavádějící druhé vrstvy, které fungují odděleně Bitcoin a kontrolní bod jejich stavu na hlavní, pomalejší, ale bezpečnější síť.

V ostrém kontrastu je evidentně nepovedená vidlice Bitcoin Cash obětoval všechny naděje na decentralizaci zvýšením velikosti svého bloku na 32 megabajtů, 32krát více než Bitcoin, za pouhé maximum 50 plateb za sekundu na základním řetězu.

Velikost bloku

Každý Bitcoin blok má limit na svou velikost a to označuje horní hranici počtu transakcí, které může existovat uvnitř bloku. Pokud poptávka překročí množství transakcí, které může mít blok, blok se zaplní a transakce zůstanou nepotvrzené. mempool. Uživatelé se začnou vzájemně převyšovat prostřednictvím nastavitelného transakčního poplatku, aby jejich transakci zahrnuli těžaři, kteří jsou motivováni k tomu, aby si vybrali transakce s nejvyššími platbami.

Naivním řešením by bylo jednoduše zvýšit limit velikosti bloku — to znamená umožnit zahrnutí více transakcí do bloku. Negativní vedlejší účinky tohoto jsou dostatečně jemné, že i intelektuálové jako Elon Musk udělal chybu navrhnout to.

Zvětšení velikosti bloku má účinky druhého řádu, které snižují decentralizaci sítě. S rostoucí velikostí bloku se zvyšují náklady na provoz uzlu v síti.

In Bitcoin, každý uzel musí ukládat a ověřovat každou transakci. Dále, uvedená transakce musí být šířena do uzlu peer, což znásobuje požadavky sítě na šířku pásma pro podporu více transakcí. Čím více transakcí, tím více rostou požadavky na zpracování (CPU) a úložiště (disk) sítě pro každý uzel. Protože provozování uzlu nepřináší žádné finanční výhody, motivace k jeho provozování neúměrně klesá, čím je to dražší.

Abych to dal do čísel, pokud Bitcoin je neustále škálovat na údajné špičkové úrovně kapacity společnosti Visa (24,000 transakcí za sekundu) na uzel by potřeboval 48 megabitů za sekundu (Mbps) sekundu pouze pro příjem transakcí přes síť. Následuje mapa ukazující průměrnou rychlost internetu ve světě:

Jak vidíte, velká část světové průměrné rychlosti by je vyloučila ze schopnosti provozovat uzel za těchto podmínek. Všimněte si, že průměrná rychlost znamená, že mnohé z nich jsou dokonce nižší než uvedený práh. Navíc to nezohledňuje skutečnost, že uživatel by měl jiné využití pro svou šířku pásma – jen málo nezištných lidí by věnovalo 50 % své internetové šířky pásma Bitcoin uzel.

Ještě důležitější je, že množství dat, které by to generovalo, by znemožnilo komukoli je prakticky uložit – výsledkem by bylo 518 gigabajtů dat za den nebo 190 terabajtů dat za rok.

Roztočení nového uzlu by dále vyžadovalo stažení všech těchto petabajtů dat a ověření každého podpisu – což by znamenalo, že spuštění nového uzlu by trvalo dlouhou dobu (roky).

A aby toho nebylo málo, 24,000 XNUMX transakcí za sekundu samo o sobě nevytváří skutečně unikátní globální platební síť. Visa není jedinou platební sítí na světě a svět je každým dnem propojenější.

Lightning Network 101

Lightning Network je a samostatná síť druhé vrstvy který funguje nad hlavní Bitcoin síť. Jednoduše řečeno, je to várka Bitcoin transakcí.

Abyste k němu měli přístup, musíte spustit svůj vlastní uzel nebo použít uzel někoho jiného. Síť má dva koncepty, které stojí za pochopení pro tyto účely:

Kanál je doslova a Bitcoin transakce základní vrstvy, ukotvení kanálu k zabezpečenému řetězci.

Jakmile dva uzly mezi sebou otevřou kanál, začnou mezi nimi proudit platby. Každá následná platba modifikuje stav kanálu, kryptograficky zruší starý a zaměří nový v paměti a na disku obou uzlů, ale kriticky ne k základnímu řetězci.

Kanály mohou a podle mého názoru by v ideálním případě měly zůstat otevřené po dlouhou dobu (např. rok nebo déle). Pokud se uzly někdy rozhodnou ukončit svůj kanál, jejich poslední zůstatek po všech mimořetězových platbách je obnoven do jejich původních peněženek. To je kryptograficky zabezpečeno hašovanými časově uzamčenými smlouvami (HTLC) a digitálními podpisy, které pro účely tohoto článku nebudeme podrobně rozebírat.

To umožňuje spojit miliardy plateb do dvou transakcí v řetězci – jedné pro otevření kanálu a druhé pro jeho uzavření. Jakmile je platba dokončena, je nesporné, jaký je poslední zůstatek mezi všemi stranami (za předpokladu, že uzly redundantně ukládají své kontrolní body kanálu).

Důležité je, že jeden nemusí být přímo spojen s druhou stranou, aby je mohl zaplatit – kanály mohou být použity jinými uzly v síti, aby se zvýšila jejich dosažitelnost. Jinými slovy, pokud je Alice propojena s Bobem a Bob s Caroline, mohou si Alice a Caroline bez problémů navzájem platit prostřednictvím Boba.

Blesková škálovatelnost

Jak nyní ukážeme, Lightning Network se již dnes škáluje na podporu 16,264 XNUMX transakcí za sekundu, a proto řeší problém škálovatelnosti při zachování všech výhod. Bitcoin musí nabídnout — bez oprávnění, nedostatek, uživatelskou suverenitu, přenositelnost, ověřitelnost, decentralizaci a odolnost vůči cenzuře.

Aby platba prošla sítí, musí obvykle projít několika platebními kanály. Abychom odpověděli, kolik plateb může síť provést za sekundu, musíme pochopit, kolik průměrný kanál podporuje.

Statistiky ukazují, že průměrná platba projde kolem tři kanály.

Projekt referenční čísla pro tuto analýzu použijeme kapacitu propustnosti na uzel, nikoli na kanál. Proto budeme nepřesně předpokládat, že každý uzel má pouze jeden kanál. Výchozí uzel LND je údajně schopen provést 33 plateb za sekundu se slušným strojem (8 vCPU, 32 GB paměti) podle benchmarku.

S 16,266 XNUMX uzlů v síti (od listopadu 2022), za předpokladu, že každá platba musí projít třemi kanály (čtyřmi uzly), by síť měla být schopna dosáhnout přibližně 134,194 XNUMX plateb za sekundu.

To znamená, že každá platba musí projít skupinou čtyř uzlů a v síti je 4,066 33 takových jedinečných skupin. Za předpokladu, že každý uzel může provést 4,066 plateb za sekundu, vynásobíme 33 134,194 XNUMX, abychom dosáhli XNUMX XNUMX.

Abychom byli realističtí: Ne každý uzel provozuje stroj, jako je ten v benchmarku – mnoho jich provozuje prostě běží na Raspberry Pi. Naštěstí není potřeba mnoho, abyste byli schopni porazit současné platební systémy.

Blesk vs. Tradiční platby

Najít autentická čísla o špičkové kapacitě tradičních platebních systémů je těžké, takže budeme spoléhat na jejich průměrnou míru plateb během finančního roku 2021. Porovnáme to s teoretickou kapacitou Lightning, protože naopak získat průměrnou rychlost plateb v Lightning je nemožné kvůli jeho soukromé povaze a také nevypovídá o schopnosti, protože poptávka po Lightning platbách je stále relativně nízká. Toto srovnání nám poskytne představu o tom, kolik plateb musí být uzel Lighting schopen směrovat, aby překonal tradiční finance.

Visa viděl 165 miliard plateb v roce 2021, PayPal viděl 19.3 miliardy plateb napříč celou svou platformou a pilou FedWire 204 milionu. Respektive ty činí v průměru 7,372 612, 6.5 a 2021 ​​plateb za sekundu pro rok XNUMX. Pro představu, Bitcoin dělal 2.44 plateb za sekundu v roce 2021 a zvýší se na maximálně sedm za sekundu.

Čísla jsou slibná – trvá to, aby každý uzel Lightning byl schopen dělat spravedlivé čtyři platby za sekundu s cílem porazit současné platební sítě alespoň dvakrát. Při této rychlosti může 4,066 16,264 unikátních čtyřuzlových skupin dosáhnout 2.2 XNUMX plateb za sekundu – XNUMXkrát více než největší konkurent Visa.

Aby toho u tradičních platebních sítí nebylo málo, průměrný transakční poplatek za Lightning je 13krát méně to Visa - 0.1% ve srovnání s 1.29%.

Stojí za to připomenout, že vždy lze pokračovat ve škálování Lightning Network vytvářením nových uzlů. Vzhledem k tomu, že jde o peer to peer, je jeho škálovatelnost teoreticky neomezená, dokud uzly v síti rostou.

Výše uvedený benchmark od Bottlepay dále potvrzuje, že pro implementace uzlů Lightning neexistují žádné skutečné technické blokátory, které by nakonec dosáhly 1,000 XNUMX plateb za sekundu. Při takovém čísle je síť proud propustnost by se blížila čtyřem milionům za sekundu, nemluvě o tom, jak by to bylo se zvýšením počtu uzlů.

A konečně stojí za to připomenout, že Lightning Network je stále velmi nevyzrálý software a je třeba provést značné množství budoucích optimalizací, a to jak v protokolu, tak v jeho implementacích. Zdroje z hlediska vývojářů jsou jediným krátkodobým omezením pro zvýšení škálovatelnosti, která je právem na druhém místě za důležitějšími záležitostmi, jako je spolehlivost.

Abychom získali pocit pokroku, River Financial nedávno sdílena že jeho úspěšnost plateb je 98.7 % při průměrné velikosti 46 USD, což je překvapivě lepší než nejstarší veřejně dostupná data, která mohla najít, z roku 2018, kde transakce v hodnotě 5 USD selhávaly 48 % případů.

Proč investovat do čističky vzduchu?

V tomto díle jsme odhalili všechny negativní nevýhody škálování Bitcoin blockchain prostřednictvím zvětšování velikosti bloku základní vrstvy, zejména vážného ohrožení její decentralizace a nakonec nedosažení svého cíle dosáhnout nesmírné škálovatelnosti potřebné pro požadavky, které globální platební síť má a bude mít v budoucnu stále více.

Ukázali jsme, že Lightning Network jako řešení druhé vrstvy nejelegantněji řeší problém škálovatelnosti tím, že zachovává všechny Bitcoin's výhody a zároveň je škálovat daleko za to, co slibují jakákoli řešení základní vrstvy.

Toto je příspěvek hosta Stanislava Kozlovského. Vyjádřené názory jsou zcela jejich vlastní a nemusí nutně odrážet názory BTC Inc nebo Bitcoin Časopis.

Původní zdroj: Bitcoin Časopis