Data osoittaa sen Bitcoin's Lightning Network on ratkaissut skaalautuvuusongelman

By Bitcoin Aikakauslehti - 1 vuosi sitten - Lukuaika: 10 minuuttia
to 24 klo 2022

Data osoittaa sen Bitcoin's Lightning Network on ratkaissut skaalautuvuusongelman

Tietoihin perustuva tutkimus, joka todistaa, että Lightning skaalautuu bitcoin Maksut Visan ulkopuolella ja että toisen tason innovaatio on oikea tapa.

Tämä on ohjelmistosuunnittelija ja makrotalouden tutkija Stanislav Kozlovskin mielipidetoimitus.

Paljon Bitcoinovat kuulleet Bitcoinn "skaalautuvuuden puute" – se on yksi yleisimmistä kritiikistä, jota sekä ahneettomat kryptovaluuttakilpailijat että vakiintuneet toimijat ovat esittäneet projektia vastaan.

Jotkut vanhat ihmiset saattavat muistaa kiihkeitä, kiistanalaisia ​​Blocksize Wars -sotaa vuosina 2015–2017, jotka alan sisäpiiriläisten avustuksella pyrkivät kaikkein pinnallisimmin tekemään. Bitcoin skaalata useampaan tapahtumaan lisäämällä lohkon enimmäiskokoa ja näin tekemällä lähes ennakkotapauksen ja muutoksen Bitcoin'S tuleva kurssi ikuisesti.

Nämä molemmat asiat jäävät lopulta historian väärälle puolelle. Tässä kappaleessa näytämme kuinka Lightning Network toimii Bitcoinn skaalautuvuusongelmia ja epäilemättä todistaa, että pienikokoinen päätös oli lopulta oikea.

Peruskerroksen rajoitukset ja valinnat

Ennen kuin ymmärrämme, mitä Lightning Network ratkaisee, meidän pitäisi ensin ymmärtää, mikä luontainen ongelma on. Yksinkertaisesti sanottuna: Et voi skaalata lohkoketjua validoidaksesi koko maailman liiketoimia hajautetusti.

Lohkoketjut kärsivät luontaisesta rajoituksesta, joka pakottaa ne tekemään kompromisseja kolmen ominaisuuden välillä – niiden järjestelmän yhden laadun täytyy mennä kahdelle muulle. Kuten yllä olevassa kuvassa, lohkoketjulla voi luotettavasti olla vain kaksi seuraavista kolmesta ominaisuudesta:

On syytä huomata, että kaikki nämä ominaisuudet sijaitsevat erillisillä, monimutkaisilla spektreillä. Esimerkiksi, sinusta ei tule "turvallista" tietyn kynnyksen yli, se on hyvin riippuvaista käyttötapauksesta ja monista erilaisista ominaisuuksista.

Bitcoin on hidas syystä. Se valitsi nimenomaisesti optimoimaan trilemman "turvallisuus" ja "hajauttaminen" jättäen "skaalautuvuuden" (tapahtumat sekunnissa) sivuun.

Keskeinen oivallus on, että aivan kuten nykypäivän internet- ja talousjärjestelmässä, on optimaalisempaa muodostaa koko järjestelmä erillisistä kerroksista, joissa jokainen kerros optimoi ja käytetään eri asioihin.

Bitcoin, peruskerros, on maailmanlaajuisesti replikoitu julkinen pääkirja - jokainen tapahtuma lähetetään kaikille verkon osallistujille. On selvää, että tällaista kirjanpitoa ei käytännössä voi skaalata koko maailman kasvavaan transaktioasteeseen. Sen lisäksi, että se on epäkäytännöllinen ja vahingoittaa yksityisyyttä, sen haitat ovat huomattavasti suuremmat kuin sen merkityksettömät hyödyt.

Aikanaan verkkoyhteisön välillä käytiin suuri sisällissota Bitcoin pitäisi lisätä transaktiokapasiteettiaan. On suuri, raivostuttava kiista tässä tarinassa ja se on suurelta osin sen muotoinen Bitcoin pysyä nykyisenä – ruohonjuuritason, alhaalta ylös -liikkeenä missä keskimääräiset ihmiset (plebs), yhdessä toistensa kanssa, sanelevat verkon säännöt.

"Blocksize-sota” kirjoittanut Jonathan Bier havainnollistaa taistelua hajautettujen verkostojen kannattajien välillä, jotka haluavat parasta verkoston pitkän aikavälin toimivuudelle, ja suurten toimijoiden ja yritysten ylläpitämän ahneuden ja propagandan välillä edistääkseen omia vallan- ja voitonhakuohjelmiaan.

Lyhyesti sanottuna, Bitcoin haaroittui epäonnistuneeseen haarukkaan nimeltä "Bitcoin Käteinen raha."

Pikku kaveri lopulta voitti - Bitcoin ei kiirehtinyt huonoja suunnitteluvalintoja, jotka vaarantaisivat sen hajauttamisen, turvallisuuden tai sensuurin vastus. Päätös tehtiin käytännössä mittakaavassa Bitcoin kerrosten läpi, ottamalla käyttöön toiset kerrokset, jotka toimivat erillään Bitcoin ja tarkista heidän tilansa pääverkkoon, hitaampaan mutta turvallisempaan verkkoon.

Täysin vastakohtana ilmeisen epäonnistunut haarukka Bitcoin Cash uhrasi kaikki hajauttamisen toiveet suurentamalla sen lohkokokoa 32 megatavua, 32 kertaa enemmän kuin Bitcoin, vain enintään 50 maksua sekunnissa pohjaketjussa.

Lohkon koko

kukin Bitcoin lohkolla on yläraja sen koolle, ja tämä osoittaa ylärajan sille, kuinka monta tapahtumaa lohkon sisällä voi olla. Jos kysyntä kasvaa nopeammin kuin lohkolla voi olla tapahtumien määrää, lohko täyttyy ja tapahtumat jäävät vahvistamatta mempool. Käyttäjät alkavat ylittää toisiaan säädettävällä transaktiomaksulla, jotta kaivostyöläiset saavat heidän tapahtumansa mukaan, ja heitä kannustetaan valitsemaan eniten maksavat tapahtumat.

Naiivi ratkaisu tähän olisi yksinkertaisesti kasvattaa lohkon kokorajoitusta – toisin sanoen sallia useampien tapahtumien sisällyttäminen lohkoon. Tämän negatiiviset sivuvaikutukset ovat riittävän hienovaraisia ​​jopa intellektuelleille kuten Elon Musk tekee virheen ehdottamasta sitä.

Lohkon koon kasvattamisella on toisen kertaluvun vaikutuksia, jotka vähentävät verkon hajauttamista. Lohkon koon kasvaessa verkon solmun käyttökustannukset kasvavat.

In Bitcoin, jokaisen solmun on tallennettava ja vahvistettava jokainen tapahtuma. Lisäksi mainittu tapahtuma on levitettävä solmun vertaisille, mikä moninkertaistaa verkon kaistanleveysvaatimukset useamman tapahtuman tukemiseksi. Mitä enemmän tapahtumia, sitä enemmän verkon prosessointi- (CPU) ja tallennus (levy) vaatimukset kasvavat jokaiselle solmulle. Koska solmun käyttäminen ei tuota taloudellista hyötyä, kannustin käyttää solmua vähenee suhteettoman paljon, mitä kalliimpi se on.

Laitetaan se numeroiksi, jos Bitcoin on aina skaalautuva Visan oletetuille huippukapasiteettitasoille (24,000-tapahtumat sekunnissa) ja solmu tarvitsisi 48 megabittiä sekunnissa (Mbps) sekunnissa vain vastaanottaakseen tapahtumat verkon kautta. Seuraavassa on kartta, joka näyttää keskimääräisen Internet-nopeuden maailmassa:

Kuten näette, valtava osa maailman keskinopeudesta sulkisi heidät pois kyvystä käyttää solmua näissä olosuhteissa. Huomaa, että keskinopeus tarkoittaa, että monet ovat jopa mainittua kynnystä alhaisempia. Lisäksi se ei ota huomioon sitä tosiasiaa, että käyttäjällä olisi muita käyttötarkoituksia kaistanleveydelleen – harvat epäitsekkäät ihmiset omistaisivat 50 % Internetin kaistanleveydestä Bitcoin solmu.

Vielä tärkeämpää on, että tämän tuottaman tiedon määrä tekisi mahdottomaksi kenenkään käytännössä tallentaa sitä - se johtaisi 518 gigatavuun dataa päivässä tai 190 teratavua vuodessa.

Lisäksi uuden solmun pyörittäminen vaatisi kaikkien näiden petabtavujen datan lataamista ja jokaisen allekirjoituksen tarkistamista – molemmilla tehtäisiin niin, että uuden solmun pyöriminen kestäisi kauan (vuosia).

Ja mikä pahempaa, 24,000 XNUMX tapahtumaa sekunnissa ei sinänsä luo todella ainutlaatuista maailmanlaajuista maksuverkostoa. Visa ei ole ainoa maksuverkko maailmassa, ja maailma on yhä enemmän yhteenliitettynä joka päivä.

Lightning Network 101

Lightning Network on a erillinen toisen kerroksen verkko joka toimii päälaitteen päällä Bitcoin verkkoon. Yksinkertaisesti sanottuna se on erissä Bitcoin liiketoimet.

Päästäksesi siihen, sinun on suoritettava oma solmu tai käytettävä jonkun muun solmua. Verkossa on kaksi käsitettä, jotka kannattaa ymmärtää tässä tarkoituksessa:

Kanava on kirjaimellisesti a Bitcoin peruskerroksen tapahtuma, joka ankkuroi kanavan suojattuun ketjuun.

Kun kaksi solmua avaavat kanavan keskenään, maksut alkavat virrata niiden välillä. Jokainen seuraava maksu muuttaa kanavan tilaa, kumoaa kryptografisesti vanhan ja tarkistaa uuden molempien solmujen muistissa ja levyllä, mutta kriittisesti ei perusketjuun.

Kanavat voivat ja mielestäni ihannetapauksessa pitäisi olla auki pitkään (esim. vuoden tai kauemmin). Jos solmut joskus päättävät sulkea kanavansa, heidän viimeisin saldonsa kaikkien ketjun ulkopuolisten maksujen jälkeen palautetaan alkuperäiseen lompakkoonsa. Tämä on kryptografisesti suojattu tiivistetyillä aikalukittuilla sopimuksilla (HTLC) ja digitaalisilla allekirjoituksilla, joita emme käsittele tässä artikkelissa yksityiskohtaisesti.

Tämän avulla voidaan jakaa miljardeja maksuja kahdeksi ketjun sisäiseksi tapahtumaksi - yksi kanavan avaamiseksi ja toinen sen sulkemiseksi. Kun maksu on suoritettu, on kiistatonta, mikä on viimeisin saldo kaikkien osapuolten välillä (olettaen, että solmut tallentavat kanavansa tarkistuspisteet redundanttisesti).

Kriittisesti ei tarvitse olla suoraan yhteydessä toiseen osapuoleen voidakseen maksaa heille – verkon muut solmut voivat käyttää kanavia tavoittavuuden parantamiseksi. Toisin sanoen, jos Alice on yhteydessä Bobiin ja Bob on yhteydessä Carolineen, Alice ja Caroline voivat maksaa toisilleen saumattomasti Bobin kautta.

Salaman skaalautuvuus

Kuten nyt todistamme, Lightning Network skaalautuu jo nyt tukemaan 16,264 XNUMX tapahtumaa sekunnissa ja ratkaisee siten skaalautuvuusongelman säilyttäen samalla kaikki edut Bitcoin on tarjottava – luvattomuus, niukkuus, käyttäjien itsemääräämisoikeus, siirrettävyys, todennettavuus, hajauttaminen ja sensuurin vastustuskyky.

Jotta maksu etenee verkon läpi, sen on yleensä käytävä useita maksukanavia. Jotta voimme vastata, kuinka monta maksua verkko voi tehdä sekunnissa, meidän on ymmärrettävä, kuinka montaa keskimääräinen kanava tukee.

Tilastot osoittavat, että keskimääräinen maksu menee noin kolme kanavaa.

- vertailulukuja käytämme tähän analyysiin solmukohtaista suorituskykyä, ei kanavakohtaista. Siksi oletamme epätarkasti, että jokaisella solmulla on vain yksi kanava. Oletusarvoisen LND-solmun sanotaan pystyvän suorittamaan 33 maksua sekunnissa kunnollisella koneella (8 vCPU:ta, 32 Gt muistia) vertailuarvon mukaan.

Kanssa 16,266 XNUMX solmua verkossa (marraskuusta 2022 lähtien) olettaen, että jokaisen maksun tulee kulkea kolmen kanavan (neljä solmua) kautta, verkon pitäisi pystyä suorittamaan noin 134,194 XNUMX maksua sekunnissa.

Toisin sanoen jokaisen maksun on käytävä neljän solmun ryhmän läpi, ja verkossa on 4,066 33 ainutlaatuista ryhmää. Olettaen, että jokainen solmu pystyy suorittamaan 4,066 maksua sekunnissa, kerromme 33 134,194 XNUMX:lla, jolloin saadaan XNUMX XNUMX.

Nyt ollakseni realistinen: Kaikki solmut eivät käytä vertailussa olevan koneen kaltaista konetta – monet ovat yksinkertaisesti juoksemalla Raspberry Pi:llä. Onneksi nykyisten maksujärjestelmien päihittämiseen ei tarvita paljon.

Salama vs. Perinteiset maksut

Aitoja lukuja perinteisten maksujärjestelmien huippukapasiteetista on vaikea löytää, joten luotamme niiden keskimääräiseen maksuasteeseen koko tilikauden 2021 ajan. Vertaamme sitä Lightningin teoreettiseen kapasiteettiin, koska päinvastoin keskimääräisen maksunopeuden saaminen Lightningissa on mahdotonta sen yksityisyyden vuoksi, eikä se myöskään paljasta kykyä, koska Lightning-maksujen kysyntä on edelleen suhteellisen vähäistä. Tämä vertailu antaa meille käsityksen siitä, kuinka monta maksua Lighting-solmun on kyettävä reitittämään kilpaillakseen perinteisestä rahoituksesta.

Visa näki 165 miljardia maksua vuonna 2021, PayPal saha 19.3 miljardia maksua koko alustalla ja FedWire-sahalla 204 euroa. Nämä ovat vastaavasti 7,372 612, 6.5 ja 2021 ​​maksua sekunnissa keskimäärin vuodelle XNUMX. Tarkasteltaessa mm. Bitcoin teki 2.44 maksua sekunnissa vuonna 2021 ja skaalautuu enintään seitsemään sekunnissa.

Luvut ovat lupaavia – tarvitaan, että jokainen Lightning-solmu pystyy toimimaan juuri neljä maksua sekunnissa voittaakseen nykyiset maksuverkostot vähintään kaksi kertaa. Tällä nopeudella 4,066 16,264 ainutlaatuista neljän solmun ryhmää voi suorittaa 2.2 XNUMX maksua sekunnissa – XNUMX kertaa suurin kilpailija Visa.

Perinteisten maksuverkkojen tilannetta pahentaa keskimääräinen Lightning-tapahtumamaksu 13 kertaa vähemmän Visan - 0.1% verrattuna 1.29%.

On syytä muistaa, että Lightning Networkin skaalaamista voi aina jatkaa luomalla uusia solmuja. Koska se on vertaisverkko, sen skaalautuvuus on teoriassa rajoittamaton niin kauan kuin verkon solmut kasvavat.

Lisäksi edellä mainittu Bottlepayn vertailuarvo osoittaa, että Lightning-solmun toteutuksille ei ole olemassa todellisia teknisiä esteitä, jotka lopulta saavuttaisivat 1,000 XNUMX maksua sekunnissa. Tällaisella numerolla verkon nykyinen suorituskyky olisi lähempänä neljää miljoonaa sekunnissa, puhumattakaan siitä, mikä se olisi solmujen määrän lisääntyessä.

Ja lopuksi, on syytä muistaa, että Lightning Network on vielä hyvin kehittymätön ohjelmisto ja sillä on paljon tulevaisuuden optimointia sekä protokollassa että sen toteutuksissa. Resurssit kehittäjien kannalta ovat ainoa lyhyen aikavälin rajoite skaalautuvuuden lisäämiselle, mikä on oikeutetusti tullut toiseksi tärkeimpien asioiden, kuten esim. luotettavuus.

Jotta saat käsityksen edistymisestä siellä, River Financial jaettu äskettäin että sen maksun onnistumisprosentti on 98.7 % keskimäärin 46 dollarin koolla, mikä on hämmästyttävän parempi kuin varhaisimmat julkisesti saatavilla olevat tiedot vuodelta 2018, jossa 5 dollarin tapahtumat epäonnistuivat 48 % ajasta.

Yhteenveto

Tässä kappaleessa paljastimme kaikki skaalauksen negatiiviset haitat Bitcoin lohkoketju lisäämällä peruskerroksen lohkokokoa, mikä varsinkin vaarantaa vakavasti sen hajauttamisen ja lopulta epäonnistuu saavuttamaan tavoitteensa saavuttaa valtava skaalautuvuus, joka tarvitaan maailmanlaajuisen maksuverkon vaatimuksiin ja tulee olemaan yhä enemmän tulevaisuudessa.

Osoitimme, että Lightning Network toisen kerroksen ratkaisuna ratkaisee kaikkein tyylikkäimmin skaalautuvuusongelman säilyttämällä kaikki Bitcoinn edut ja samalla skaalaa sen paljon pidemmälle kuin mikään peruskerroksen ratkaisu lupaa.

Tämä on Stanislav Kozlovskin vierasviesti. Esitetyt mielipiteet ovat täysin heidän omiaan eivätkä välttämättä heijasta BTC Inc: n tai Bitcoin Magazine.

Alkuperäinen lähde: Bitcoin aikakauslehti