Τα δεδομένα το δείχνουν BitcoinΤο Lightning Network έλυσε το πρόβλημα της επεκτασιμότητας

By Bitcoin Περιοδικό - 1 έτος πριν - Χρόνος ανάγνωσης: 10 λεπτά
Πέμ. 24 Νοεμβρίου 2022 3:30 μ.μ

Τα δεδομένα το δείχνουν BitcoinΤο Lightning Network έλυσε το πρόβλημα της επεκτασιμότητας

A data-driven exploration proving that Lightning scales bitcoin payments beyond Visa and that second-layer innovation is the way.

Αυτό είναι ένα άρθρο γνωμοδότησης από τον Stanislav Kozlovski, μηχανικό λογισμικού και μακροοικονομικό ερευνητή.

Πολλές Bitcoiners have heard of Bitcoin’s “lack of scalability” — it is one of the most common critiques waged against the project by both gluttonous cryptocurrency competitors and incumbent establishment actors.

Some oldtimers may remember the heated, bathed-in-controversy Blocksize Wars of 2015 to 2017 which, aided by industry insiders, most shallowly aimed to make Bitcoin scale to more transactions by increasing the maximum block size and by doing so, almost set precedent and changed Bitcoin'S μελλοντική πορεία για πάντα.

Both of these issues will ultimately prove to be left on the wrong side of history. In this piece, we are going to show how the Lightning Network addresses Bitcoin’s scalability problems and undoubtedly proves that the small-block decision was ultimately the right one.

Περιορισμοί και επιλογές βασικού επιπέδου

Πριν καταλάβουμε τι λύνει το Lightning Network, θα πρέπει πρώτα να καταλάβουμε ποιο είναι το εγγενές πρόβλημα. Με απλά λόγια: Δεν μπορείτε να κλιμακώσετε ένα blockchain για να επικυρώσετε τις συναλλαγές σε ολόκληρο τον κόσμο με αποκεντρωμένο τρόπο.

Οι μπλοκ αλυσίδες υποφέρουν από έναν εγγενή περιορισμό που τις αναγκάζει να ανταλλάσσουν μεταξύ τριών ποιοτήτων – η μία ποιότητα του συστήματός τους πρέπει να ακολουθήσει τις άλλες δύο. Όπως απεικονίζεται παραπάνω, ένα blockchain μπορεί να έχει αξιόπιστα μόνο δύο από αυτές τις τρεις ιδιότητες:

Αξίζει να σημειωθεί ότι όλα αυτά τα χαρακτηριστικά βρίσκονται σε ξεχωριστά, πολύπλοκα φάσματα. Για παράδειγμα, δεν γίνεσαι «ασφαλής» πάνω από ένα συγκεκριμένο όριο, είναι πολύ εξαρτημένο σχετικά με την περίπτωση χρήσης και πολλά διαφορετικά χαρακτηριστικά.

Bitcoin is slow for a reason. It explicitly picked to optimize the “security” and “decentralization” sections of the trilemma, leaving “scalability” (transactions per second) on the sideline.

Η βασική συνειδητοποίηση είναι ότι, όπως το σημερινό Διαδίκτυο και το χρηματοοικονομικό σύστημα, είναι πιο βέλτιστο να περιλαμβάνει ολόκληρο το σύστημα χωριστών επιπέδων, όπου κάθε επίπεδο βελτιστοποιεί και χρησιμοποιείται για διαφορετικά πράγματα.

Bitcoin, the base layer, is a globally-replicated public ledger — every transaction is broadcast to every participant in the network. It is evident that one cannot practically scale such a ledger to accommodate the entire world’s growing transaction rate. Apart from being impractical and privacy damaging, its drawbacks vastly outweigh its insignificant benefits.

Back in the day, there was a major civil war between the online community in what Bitcoin should do to increase its transaction throughput capacity. There is μεγάλη, εξοργιστική διαμάχη σε αυτή την ιστορία and is in large part what shaped Bitcoin to remain what it is today — a grassroots, bottom-up movement where οι μέσοι άνθρωποι (plebs), σε σύνολο το ένα με το άλλο, υπαγορεύουν τους κανόνες του δικτύου.

"Ο Πόλεμος του ΜπλοκΟ Jonathan Bier απεικονίζει τη μάχη μεταξύ των υποστηρικτών του αποκεντρωμένου δικτύου που θέλουν το καλύτερο για τη μακροπρόθεσμη βιωσιμότητα του δικτύου και της απληστίας και της προπαγάνδας που διαιωνίζονται από μεγάλους παίκτες και εταιρείες για να προωθήσουν τις δικές τους ατζέντες για την απόκτηση εξουσίας και το κέρδος.

Μεγάλη ιστορία σύντομη, Bitcoin was forked into a failed fork named “Bitcoin Cash.”

The little guy eventually won — Bitcoin did not rush any bad design choices that would come to compromise its decentralization, security or αντίσταση λογοκρισίας. The decision was effectively made to scale Bitcoin through layers, introducing second layers that work separately from Bitcoin and checkpoint their state to the main, slower-but-more-secure network.

In stark contrast, the evidently-unsuccessful fork Bitcoin Cash sacrificed all hopes of decentralization by increasing its block size to 32 megabytes, 32 φορές περισσότερο από Bitcoin, για ένα απλό μέγιστο 50 πληρωμές ανά δευτερόλεπτο στην αλυσίδα βάσης.

Μέγεθος μπλοκ

Κάθε Bitcoin block has a cap on its size and this denotes the upper bound on how many transactions can exist inside of a block. If demand grows to outpace the amount of transactions a block can have, the block becomes full and transactions get left unconfirmed in the Μέμπουλ. Οι χρήστες αρχίζουν να πλειοδοτούν ο ένας τον άλλον μέσω της προσαρμόσιμης χρέωσης συναλλαγής, προκειμένου η συναλλαγή τους να συμπεριληφθεί από τους εξορύκτες, οι οποίοι έχουν κίνητρα να επιλέξουν τις συναλλαγές με τις υψηλότερες πληρωμές.

Μια αφελής λύση σε αυτό θα ήταν απλώς να αυξηθεί το όριο μεγέθους μπλοκ — δηλαδή να επιτρέπεται η συμπερίληψη περισσότερων συναλλαγών σε ένα μπλοκ. Οι αρνητικές παρενέργειες αυτού είναι αρκετά λεπτές ότι ακόμη και οι διανοούμενοι όπως ο Έλον Μασκ κάνει το λάθος να το προτείνω.

Η αύξηση του μεγέθους του μπλοκ έχει αποτελέσματα δεύτερης τάξης που μειώνουν την αποκέντρωση του δικτύου. Καθώς το μέγεθος του μπλοκ αυξάνεται, το κόστος εκτέλεσης ενός κόμβου στο δίκτυο αυξάνεται.

In Bitcoin, each node has to store and validate each transaction. Further, said transaction has to be propagated to the node’s peers, which multiplies the network’s bandwidth requirements for supporting more transactions. The more transactions, the more the network’s processing (CPU) and storage (disk) requirements grow for each node. Because running a node yields no financial benefits, the incentive to run one disproportionately decreases the more costly it is.

To put it into numbers, if Bitcoin is to ever scale to Visa’s purported peak capacity levels (24,000 συναλλαγές ανά δευτερόλεπτο) προς node would need 48 megabits per second (Mbps) second μόνο για να λαμβάνετε τις συναλλαγές μέσω του δικτύου. Ακολουθεί ένας χάρτης που δείχνει τη μέση ταχύτητα Διαδικτύου στον κόσμο:

As you can see, a massive part of the world’s average speed would exclude them from the ability to run a node under these conditions. Note that average speed implies that many are even lower than said threshold. Additionally, it doesn’t account for the fact that a user would have other uses for their bandwidth — few selfless people would dedicate 50% of their internet bandwidth for a Bitcoin κόμβος.

Το πιο σημαντικό, ο όγκος των δεδομένων που θα δημιουργούσε θα καθιστούσε αδύνατη για κανέναν να τα αποθηκεύσει πρακτικά - θα είχε ως αποτέλεσμα 518 gigabyte δεδομένων την ημέρα ή 190 terabytes δεδομένων το χρόνο.

Επιπλέον, η περιστροφή ενός νέου κόμβου θα απαιτούσε από κάποιον να κατεβάσει όλα αυτά τα petabyte δεδομένων και να επαληθεύσει κάθε υπογραφή - και τα δύο θα το έκαναν έτσι ώστε ένας νέος κόμβος θα χρειαζόταν πολύ χρόνο (χρόνια) για να περιστραφεί.

Και για να κάνουμε τα πράγματα χειρότερα, 24,000 συναλλαγές ανά δευτερόλεπτο δεν συνιστούν ένα πραγματικά μοναδικό παγκόσμιο δίκτυο πληρωμών από μόνο του. Η Visa δεν είναι το μόνο δίκτυο πληρωμών στον κόσμο και ο κόσμος γίνεται όλο και πιο διασυνδεδεμένος κάθε μέρα.

Lightning Network 101

Το Lightning Network είναι α ξεχωριστό δίκτυο δεύτερου επιπέδου that works on top of the main Bitcoin network. Simply said, it batches Bitcoin συναλλαγών.

Για να αποκτήσετε πρόσβαση σε αυτόν, πρέπει να εκτελέσετε τον δικό σας κόμβο ή να χρησιμοποιήσετε κάποιον άλλον. Το δίκτυο έχει δύο έννοιες που αξίζει να κατανοηθούν για τους σκοπούς εδώ:

A channel is literally a Bitcoin base layer transaction, anchoring the channel to the secure chain.

Μόλις δύο κόμβοι ανοίξουν ένα κανάλι μεταξύ τους, οι πληρωμές αρχίζουν να ρέουν μεταξύ τους. Κάθε επόμενη πληρωμή τροποποιεί την κατάσταση του καναλιού, ανακαλώντας κρυπτογραφικά την παλιά και τοποθετώντας το νέο στη μνήμη και στο δίσκο και των δύο κόμβων, αλλά κρίσιμα, όχι στη βασική αλυσίδα.

Τα κανάλια μπορούν και κατά τη γνώμη μου ιδανικά πρέπει να παραμείνουν ανοιχτά για μεγάλο χρονικό διάστημα (π.χ. ένα χρόνο ή περισσότερο). Εάν οι κόμβοι αποφασίσουν ποτέ να κλείσουν το κανάλι τους, το πιο πρόσφατο υπόλοιπό τους μετά από όλες τις πληρωμές εκτός αλυσίδας επανέρχεται στο αρχικό τους πορτοφόλι. Αυτό είναι κρυπτογραφικά ασφαλισμένο με κατακερματισμένα συμβόλαια με χρονική κλειδαριά (HTLC) και ψηφιακές υπογραφές, τα οποία δεν θα αναφερθούμε σε λεπτομέρειες για τους σκοπούς αυτού του άρθρου.

Αυτό επιτρέπει σε κάποιον να συγκεντρώσει δισεκατομμύρια πληρωμές σε δύο συναλλαγές on-chain — μία για το άνοιγμα του καναλιού και μία για το κλείσιμό του. Μόλις ολοκληρωθεί μια πληρωμή, είναι αδιαμφισβήτητο ποιο είναι το πιο πρόσφατο υπόλοιπο μεταξύ όλων των μερών (υποθέτοντας ότι οι κόμβοι αποθηκεύουν περιττά τα σημεία ελέγχου των καναλιών τους).

Ουσιαστικά, δεν χρειάζεται να συνδεθεί κανείς απευθείας με άλλο μέρος για να τα πληρώσει — τα κανάλια μπορούν να χρησιμοποιηθούν από άλλους κόμβους στο δίκτυο προκειμένου να αυξηθεί η προσβασιμότητα τους. Με άλλα λόγια, εάν η Alice είναι συνδεδεμένη με τον Bob και ο Bob είναι συνδεδεμένος με την Caroline, η Alice και η Caroline μπορούν απρόσκοπτα να πληρώσουν η μία την άλλη μέσω του Bob.

Επεκτασιμότητα Lightning

As we will now prove, the Lightning Network already scales to support 16,264 transactions a second today and therefore solves the scalability problem while preserving all the benefits Bitcoin has to offer — permissionlessness, scarcity, user sovereignty, portability, verifiability, decentralization and censorship resistance.

Για να περάσει μια πληρωμή μέσω του δικτύου, συνήθως πρέπει να περάσει από πολλά κανάλια πληρωμής. Για να απαντήσουμε πόσες πληρωμές μπορεί να κάνει το δίκτυο σε ένα δευτερόλεπτο, πρέπει να καταλάβουμε πόσες υποστηρίζει ένα μέσο κανάλι.

Οι στατιστικές δείχνουν ότι ο μέσος όρος πληρωμής περνάει περίπου τρία κανάλια.

Η αριθμοί αναφοράς θα χρησιμοποιήσουμε για αυτήν την ανάλυση να έχουμε χωρητικότητα διακίνησης ανά κόμβο, όχι ανά κανάλι. Επομένως, θα υποθέσουμε ανακριβώς ότι κάθε κόμβος έχει μόνο ένα κανάλι. Ο προεπιλεγμένος κόμβος LND λέγεται ότι μπορεί να κάνει 33 πληρωμές ανά δευτερόλεπτο με ένα αξιοπρεπές μηχάνημα (8 vCPU, μνήμη 32 GB) σύμφωνα με το σημείο αναφοράς.

Με 16,266 κόμβοι στο δίκτυο (από τον Νοέμβριο του 2022), υποθέτοντας ότι κάθε πληρωμή πρέπει να περάσει από τρία κανάλια (τέσσερις κόμβοι), το δίκτυο θα πρέπει να είναι σε θέση να επιτύχει περίπου 134,194 πληρωμές ανά δευτερόλεπτο.

Δηλαδή, κάθε πληρωμή πρέπει να περάσει από μια ομάδα τεσσάρων κόμβων και υπάρχουν 4,066 τέτοιες μοναδικές ομάδες στο δίκτυο. Υποθέτοντας ότι κάθε κόμβος μπορεί να κάνει 33 πληρωμές το δευτερόλεπτο, πολλαπλασιάζουμε το 4,066 επί 33 για να φτάσουμε στο 134,194.

Τώρα, για να είμαστε ρεαλιστές: Δεν τρέχουν όλοι οι κόμβοι μια μηχανή όπως αυτή στο σημείο αναφοράς — πολλοί είναι απλά τρέξιμο σε ένα Raspberry Pi. Ευτυχώς, δεν χρειάζονται πολλά για να μπορέσετε να νικήσετε τα τρέχοντα συστήματα πληρωμών.

Lightning Vs. Παραδοσιακές πληρωμές

Η εύρεση αυθεντικών αριθμών σχετικά με τη μέγιστη χωρητικότητα των παραδοσιακών συστημάτων πληρωμών είναι δύσκολη, επομένως θα βασιστούμε στο μέσο ποσοστό πληρωμής τους καθ' όλη τη διάρκεια του οικονομικού έτους 2021. Θα το συγκρίνουμε με τη θεωρητική χωρητικότητα του Lightning, γιατί αντίθετα, η λήψη του μέσου ποσοστού πληρωμών στο Lightning είναι αδύνατη λόγω της ιδιωτικής του φύσης και επίσης δεν είναι αποκαλυπτική της ικανότητας επειδή η ζήτηση για πληρωμές Lightning είναι ακόμα σχετικά χαμηλή. Αυτή η σύγκριση θα μας δώσει μια ιδέα για το πόσες πληρωμές χρειάζεται ένας κόμβος Lighting για να είναι ικανός να δρομολογήσει προκειμένου να ξεπεράσει τον ανταγωνισμό της παραδοσιακής χρηματοδότησης.

Βίζα πριόνι 165 δισεκατομμύρια πληρωμές το 2021, πριόνι PayPal Πληρωμές 19.3 δισ σε ολόκληρη την πλατφόρμα του και το πριόνι FedWire 204 εκατομμύρια. Respectively, these amount to 7,372, 612 and 6.5 payments per second on average for 2021. To put into perspective, Bitcoin έκανε 2.44 πληρωμές ανά δευτερόλεπτο το 2021 και κλιμακώνεται έως το πολύ επτά ανά δευτερόλεπτο.

Οι αριθμοί είναι πολλά υποσχόμενοι - χρειάζεται κάθε κόμβος Lightning για να είναι σε θέση να κάνει ακριβώς τέσσερις πληρωμές το δευτερόλεπτο προκειμένου να ξεπεράσουν τα τρέχοντα δίκτυα πληρωμών κατά τουλάχιστον δύο φορές. Με αυτόν τον ρυθμό, 4,066 μοναδικές ομάδες τεσσάρων κόμβων μπορούν να επιτύχουν 16,264 πληρωμές ανά δευτερόλεπτο — 2.2 φορές περισσότερες από αυτές του μεγαλύτερου ανταγωνιστή, της Visa.

Για να γίνουν τα πράγματα χειρότερα για τα παραδοσιακά δίκτυα πληρωμών, η μέση χρέωση συναλλαγής Lightning είναι 13 φορές λιγότερο αυτή της Visa — 0.1% σε σύγκριση με 1.29%.

Αξίζει να θυμόμαστε ότι κάποιος θα μπορούσε πάντα να συνεχίσει να κλιμακώνει το Lightning Network δημιουργώντας νέους κόμβους. Δεδομένου ότι είναι peer to peer, η επεκτασιμότητα του είναι θεωρητικά απεριόριστη όσο μεγαλώνουν οι κόμβοι στο δίκτυο.

Επιπλέον, το προαναφερθέν σημείο αναφοράς από το Bottlepay υποστηρίζει ότι δεν υπάρχουν πραγματικοί τεχνικοί αποκλειστές για υλοποιήσεις κόμβων Lightning για να φτάσουν τελικά τις 1,000 πληρωμές ανά δευτερόλεπτο. Σε τέτοιο αριθμό, του δικτύου ρεύμα Η απόδοση θα ήταν πιο κοντά στα τέσσερα εκατομμύρια ανά δευτερόλεπτο, για να μην αναφέρουμε τι θα ήταν με την αύξηση του αριθμού των κόμβων.

Και τέλος, αξίζει να θυμόμαστε ότι το Lightning Network είναι ακόμα πολύ ανώριμο λογισμικό και έχει αρκετές μελλοντικές βελτιστοποιήσεις που πρέπει να γίνουν, τόσο στο πρωτόκολλο όσο και στις υλοποιήσεις του. Οι πόροι από την άποψη των προγραμματιστών είναι ο μόνος βραχυπρόθεσμος περιορισμός για την αύξηση της επεκτασιμότητας, η οποία δικαίως έχει έρθει δεύτερη σε πιο σημαντικά θέματα όπως αξιοπιστία.

Για να δώσουμε μια αίσθηση της προόδου εκεί, Η River Financial κοινοποιήθηκε πρόσφατα ότι το ποσοστό επιτυχίας πληρωμών του είναι 98.7% σε μέσο μέγεθος 46 $, το οποίο είναι εκπληκτικά καλύτερο από τα πρώτα δημόσια διαθέσιμα δεδομένα που θα μπορούσε να βρει από το 2018, όπου οι συναλλαγές $5 απέτυχαν το 48% των περιπτώσεων.

Συμπέρασμα

In this piece, we exposed all of the negative drawbacks of scaling the Bitcoin blockchain through increasing the base layer’s block size, most notably severely compromising its decentralization and ultimately failing to achieve its aim of reaching the immense scalability needed for the demands a global payments network has and will continue to increasingly have in the future.

We showed that the Lightning Network, as a second-layer solution, most elegantly solves the scalability problem by both preserving all of Bitcoin’s benefits while at the same time scaling it way beyond what any base-layer solutions promise.

Αυτή είναι μια θέση επισκεπτών του Stanislav Kozlovski. Οι απόψεις που εκφράζονται είναι αποκλειστικά δικές τους και δεν αντικατοπτρίζουν απαραίτητα τις απόψεις της BTC Inc ή Bitcoin Περιοδικό.

Πρωτότυπη πηγή: Bitcoin περιοδικό