Les données montrent que BitcoinLe réseau Lightning de a résolu le problème d'évolutivité

By Bitcoin Magazine - il y a 1 an - Temps de lecture : 10 minutes
Jeu.24 nov.2022 3:30

Les données montrent que BitcoinLe réseau Lightning de a résolu le problème d'évolutivité

Une exploration basée sur les données prouvant que Lightning évolue bitcoin paiements au-delà de Visa et que l’innovation de deuxième niveau est la voie à suivre.

Ceci est un éditorial d'opinion de Stanislav Kozlovski, ingénieur en logiciel et chercheur en macroéconomie.

Merci beaucoup Bitcoinles gens ont entendu parler BitcoinLe «manque d'évolutivité» de C'est l'une des critiques les plus courantes formulées contre le projet à la fois par les concurrents gloutons de la cryptomonnaie et par les acteurs de l'establishment en place.

Certains anciens se souviennent peut-être des guerres de blocs enflammées et controversées de 2015 à 2017 qui, avec l'aide d'initiés de l'industrie, visaient de manière superficielle à faire Bitcoin s'adapter à davantage de transactions en augmentant la taille maximale des blocs et, ce faisant, créer presque un précédent et modifier Bitcoin's cours futur pour toujours.

Ces deux questions se révéleront en fin de compte laissées du mauvais côté de l’histoire. Dans cet article, nous allons montrer comment le Lightning Network répond Bitcoinet prouve sans aucun doute que la décision du petit bloc était finalement la bonne.

Limitations et choix de la couche de base

Avant de comprendre ce que le Lightning Network résout, nous devons d'abord comprendre quel est le problème inhérent. En termes simples : vous ne pouvez pas mettre à l'échelle une blockchain pour valider les transactions du monde entier de manière décentralisée.

Les blockchains souffrent d'une limitation inhérente qui les oblige à arbitrer entre trois qualités : une qualité de leur système doit prévaloir sur les deux autres. Comme illustré ci-dessus, une blockchain ne peut avoir de manière fiable que deux de ces trois qualités :

Il convient de noter que toutes ces caractéristiques se situent sur des spectres distincts et complexes. Par exemple, vous ne devenez pas "sécurisé" au-delà d'un certain seuil, c'est très dépendant sur le cas d'utilisation et de nombreuses caractéristiques différentes.

Bitcoin est lent pour une raison. Il a explicitement choisi d’optimiser les sections « sécurité » et « décentralisation » du trilemme, laissant « l’évolutivité » (transactions par seconde) de côté.

La réalisation clé est que, tout comme le système Internet et financier d'aujourd'hui, il est plus optimal de comprendre l'ensemble du système de couches séparées, où chaque couche optimise et est utilisée pour différentes choses.

Bitcoin, la couche de base, est un grand livre public répliqué à l'échelle mondiale : chaque transaction est diffusée à tous les participants du réseau. Il est évident qu'il est impossible, dans la pratique, d'adapter un tel registre à l'évolution du taux de transactions mondial croissant. En plus d’être peu pratiques et préjudiciables à la vie privée, ses inconvénients l’emportent largement sur ses avantages insignifiants.

À l’époque, il y avait une guerre civile majeure entre la communauté en ligne Bitcoin devrait faire pour augmenter sa capacité de débit de transactions. Il y a controverse majeure et exaspérante dans cette histoire et c'est en grande partie ce qui a façonné Bitcoin rester ce qu'il est aujourd'hui – un mouvement populaire, ascendant, où les gens moyens (plèbes), en agrégat les unes avec les autres, dictent les règles du réseau.

"La guerre des blocs" de Jonathan Bier illustre la bataille entre les partisans du réseau décentralisé qui veulent ce qu'il y a de mieux pour la viabilité à long terme du réseau et la cupidité et la propagande perpétuées par les principaux acteurs et entreprises pour faire avancer leurs propres programmes de gain de pouvoir et de recherche de profit.

Longue histoire courte, Bitcoin a été divisé en un fork défaillant nommé "Bitcoin Espèces."

Le petit bonhomme a finalement gagné... Bitcoin n'a pas précipité de mauvais choix de conception qui viendraient compromettre sa décentralisation, sa sécurité ou sa résistance à la censure. La décision a été effectivement prise à grande échelle Bitcoin à travers les couches, en introduisant des secondes couches qui fonctionnent séparément de Bitcoin et contrôlez leur état sur le réseau principal, plus lent mais plus sécurisé.

À l’opposé, le fork, manifestement infructueux Bitcoin Le cash a sacrifié tous les espoirs de décentralisation en augmentant la taille de ses blocs à Mégaoctets 32, 32 fois plus que Bitcoin, pour un simple maximum de 50 paiements par seconde sur la chaîne de base.

Taille de bloc

Chaque Bitcoin le bloc a une taille maximale, ce qui indique la limite supérieure du nombre de transactions pouvant exister à l'intérieur d'un bloc. Si la demande augmente au point de dépasser le nombre de transactions qu'un bloc peut avoir, le bloc devient plein et les transactions restent non confirmées dans le mempool. Les utilisateurs commencent à surenchérir via les frais de transaction ajustables afin que leur transaction soit incluse par les mineurs, qui sont incités à choisir les transactions les plus rémunératrices.

Une solution naïve à cela serait simplement d'augmenter la limite de taille de bloc, c'est-à-dire d'autoriser l'inclusion de plus de transactions dans un bloc. Les effets secondaires négatifs de cela sont suffisamment subtils pour que même les intellectuels comme Elon Musk fait l'erreur de le suggérer.

L'augmentation de la taille des blocs a des effets de second ordre qui diminuent la décentralisation du réseau. À mesure que la taille du bloc augmente, le coût d'exécution d'un nœud dans le réseau augmente.

In Bitcoin, chaque nœud doit stocker et valider chaque transaction. De plus, ladite transaction doit être propagée aux pairs du nœud, ce qui multiplie les besoins en bande passante du réseau pour prendre en charge davantage de transactions. Plus il y a de transactions, plus les besoins en traitement (CPU) et en stockage (disque) du réseau augmentent pour chaque nœud. Étant donné que l’exploitation d’un nœud ne génère aucun avantage financier, l’incitation à en exécuter un diminue de manière disproportionnée à mesure qu’elle coûte cher.

Pour le mettre en chiffres, si Bitcoin est de toujours s'adapter aux prétendus niveaux de capacité de pointe de Visa (Transactions 24,000 par seconde) à le nœud aurait besoin de 48 mégabits par seconde (Mbps) seconde juste pour recevoir les transactions sur le réseau. Voici une carte montrant la vitesse Internet moyenne dans le monde :

Comme vous pouvez le constater, une grande partie de la vitesse moyenne mondiale les empêcherait de faire fonctionner un nœud dans ces conditions. Notez que la vitesse moyenne implique que beaucoup sont encore inférieures audit seuil. De plus, cela ne tient pas compte du fait qu'un utilisateur aurait d'autres utilisations de sa bande passante : peu de personnes altruistes consacreraient 50 % de leur bande passante Internet à un service Internet. Bitcoin nœud.

Plus important encore, la quantité de données que cela générerait rendrait pratiquement impossible pour quiconque de les stocker – cela se traduirait par 518 gigaoctets de données par jour, soit 190 téraoctets de données par an.

De plus, faire tourner un nouveau nœud nécessiterait de télécharger tous ces pétaoctets de données et de vérifier chaque signature, ce qui ferait en sorte qu'un nouveau nœud mettrait beaucoup de temps (des années) à tourner.

Et pour aggraver les choses, 24,000 XNUMX transactions par seconde ne constituent pas un réseau de paiement mondial vraiment unique en soi. Visa n'est pas le seul réseau de paiement au monde, et le monde devient de plus en plus interconnecté chaque jour.

Réseau éclair 101

Le Lightning Network est un réseau séparé de deuxième couche qui fonctionne en plus du principal Bitcoin réseau. Autrement dit, ça regroupe Bitcoin transactions.

Pour y accéder, vous devez exécuter votre propre nœud ou utiliser celui de quelqu'un d'autre. Le réseau a deux concepts qui méritent d'être compris aux fins ici :

Une chaîne est littéralement un Bitcoin transaction de couche de base, ancrant le canal à la chaîne sécurisée.

Une fois que deux nœuds ouvrent un canal entre eux, les paiements commencent à circuler entre eux. Chaque paiement ultérieur modifie l'état du canal, en révoquant cryptographiquement l'ancien et en pointant le nouveau en mémoire et sur le disque des deux nœuds, mais surtout, pas à la chaîne de base.

Les chaînes peuvent et, à mon avis, devraient idéalement rester ouvertes pendant une longue période (par exemple, un an ou plus). Si les nœuds décident un jour de fermer leur canal, leur dernier solde après tous les paiements hors chaîne est restauré dans leurs portefeuilles d'origine. Ceci est cryptographiquement sécurisé par des contrats hashed timelocked (HTLC) et des signatures numériques, que nous n'entrerons pas dans les détails pour les besoins de cet article.

Cela permet de regrouper des milliards de paiements en deux transactions en chaîne – une pour ouvrir le canal et une pour le fermer. Une fois qu'un paiement est terminé, il est incontestable quel est le dernier solde entre toutes les parties (en supposant que les nœuds stockent de manière redondante leurs points de contrôle de canal).

Surtout, il n'est pas nécessaire d'être directement connecté à une autre partie pour les payer - les canaux peuvent être utilisés par d'autres nœuds du réseau afin d'augmenter leur accessibilité. En d'autres termes, si Alice est connectée à Bob et que Bob est connecté à Caroline, Alice et Caroline peuvent se payer de manière transparente via Bob.

Évolutivité éclair

Comme nous allons maintenant le prouver, le Lightning Network s'adapte déjà aujourd'hui pour prendre en charge 16,264 XNUMX transactions par seconde et résout donc le problème d'évolutivité tout en préservant tous les avantages. Bitcoin a à offrir : absence de permission, rareté, souveraineté des utilisateurs, portabilité, vérifiabilité, décentralisation et résistance à la censure.

Pour qu'un paiement transite par le réseau, il doit généralement passer par plusieurs canaux de paiement. Pour répondre au nombre de paiements que le réseau peut effectuer en une seconde, nous devons comprendre combien un canal moyen prend en charge.

Les statistiques montrent que le paiement moyen passe par environ trois canaux.

Les numéros de référence nous utiliserons pour cette analyse une capacité de débit par nœud, et non par canal. Par conséquent, nous supposerons à tort que chaque nœud n'a qu'un seul canal. Le nœud LND par défaut serait capable d'effectuer 33 paiements par seconde avec une machine décente (8 vCPU, 32 Go de mémoire) selon le benchmark.

Avec 16,266 XNUMX nœuds dans le réseau (en novembre 2022), en supposant que chaque paiement doit passer par trois canaux (quatre nœuds), le réseau devrait être en mesure d'effectuer environ 134,194 XNUMX paiements par seconde.

Autrement dit, chaque paiement doit passer par un groupe de quatre nœuds, et il existe 4,066 33 groupes uniques de ce type dans le réseau. En supposant que chaque nœud peut effectuer 4,066 paiements par seconde, nous multiplions 33 134,194 par XNUMX pour atteindre XNUMX XNUMX.

Maintenant, pour être réaliste : tous les nœuds n'exécutent pas une machine comme celle du benchmark ; beaucoup le sont simplement courir sur un Raspberry Pi. Heureusement, il ne faut pas grand-chose pour pouvoir battre les systèmes de paiement actuels.

Foudre Vs. Paiements traditionnels

Il est difficile de trouver des chiffres authentiques sur la capacité de pointe des systèmes de paiement traditionnels, nous nous appuierons donc sur leur taux de paiement moyen tout au long de l'exercice 2021. Nous comparerons cela à la capacité théorique de Lightning, car à l'inverse, obtenir le taux moyen de paiements dans Lightning est impossible en raison de sa nature privée, et n'est pas non plus révélateur de capacité car la demande de paiements Lightning est encore relativement faible. Cette comparaison nous donnera une idée du nombre de paiements qu'un nœud d'éclairage doit être capable d'acheminer afin de surpasser la finance traditionnelle.

Scie Visa 165 milliards de paiements en 2021, PayPal a vu 19.3 milliards de paiements sur l'ensemble de sa plate-forme et FedWire a vu 204 millions. Respectivement, ceux-ci s'élèvent à 7,372 612, 6.5 et 2021 paiements par seconde en moyenne pour XNUMX. Pour relativiser, Bitcoin fait 2.44 paiements par seconde en 2021 et évolue jusqu'à un maximum de sept par seconde.

Les chiffres sont prometteurs - il faut que chaque nœud Lightning soit capable de faire juste quatre paiements par seconde afin de battre au moins deux fois les réseaux de paiement actuels. À ce rythme, 4,066 16,264 groupes uniques à quatre nœuds peuvent réaliser 2.2 XNUMX paiements par seconde, soit XNUMX fois celui du plus grand concurrent, Visa.

Pour aggraver les choses pour les réseaux de paiement traditionnels, les frais de transaction Lightning moyens sont 13 fois moins celle de Visa — 0.1% par rapport à 1.29%.

Il convient de rappeler que l'on peut toujours continuer à faire évoluer le Lightning Network en créant de nouveaux nœuds. Puisqu'il est peer to peer, son évolutivité est théoriquement illimitée tant que les nœuds du réseau se développent.

De plus, la référence susmentionnée de Bottlepay montre qu'il n'y a pas de véritables bloqueurs techniques pour que les implémentations de nœuds Lightning atteignent éventuellement 1,000 XNUMX paiements par seconde. A un tel nombre, le réseau actuel le débit serait plus proche de quatre millions par seconde, sans parler de ce qu'il serait avec une augmentation du nombre de nœuds.

Et enfin, il convient de rappeler que le Lightning Network est encore un logiciel très immature et qu'il a encore beaucoup d'optimisations futures à faire, tant dans le protocole que dans ses implémentations. Les ressources en termes de développeurs sont la seule contrainte à court terme à l'augmentation de l'évolutivité, qui vient à juste titre après des questions plus importantes telles que fiabilité.

Pour donner une idée des progrès réalisés, River Financial a récemment partagé que son taux de réussite de paiement est de 98.7 % pour une taille moyenne de 46 $, ce qui est étonnamment meilleur que les premières données accessibles au public qu'il a pu trouver à partir de 2018, où les transactions de 5 $ échouaient 48 % du temps.

Conclusion

Dans cet article, nous avons exposé tous les inconvénients négatifs de la mise à l'échelle du Bitcoin blockchain en augmentant la taille des blocs de la couche de base, compromettant notamment gravement sa décentralisation et ne parvenant finalement pas à atteindre son objectif d'atteindre l'immense évolutivité nécessaire pour répondre aux exigences d'un réseau de paiement mondial et continuera d'en avoir de plus en plus à l'avenir.

Nous avons montré que le Lightning Network, en tant que solution de deuxième couche, résout de la manière la plus élégante le problème d'évolutivité en préservant l'ensemble des Bitcointout en l'étendant bien au-delà de ce que promettent les solutions de base.

Ceci est un message d'invité de Stanislav Kozlovski. Les opinions exprimées sont entièrement les leurs et ne reflètent pas nécessairement celles de BTC Inc ou Bitcoin .

Source primaire: Bitcoin Magazine