Масштабирование биткоина от Lightning Network. Масштабируемость биткоина: бич криптовалюты

На момент публикации статьи в сети биткоина зафиксирована задержка обработки 135 000 транзакций и растущая комиссия, об этом сегодня написал Cointelegraph . Это произошло в течение нескольких дней после отмены Segwit2x, который не состоялся по причине отсутствия консенсуса в сети. Для масштабирования, которое способно решить проблему больших блоков, существует только одно решение - Lightning Network.

Дело в том, что число транзакций постоянно увеличивается, а объем данных, которые могут записываться в блок, остается прежним. Из-за этого сеть Биткойна перегружается, время на подтверждение транзакции увеличивается, зачастую вырастая до нескольких часов. Кроме того, комиссии по-прежнему высокие, что вступает в особое противоречие с задержкой обработки транзакции.

Проблема масштабируемости биткоина

Блоки биткоина ограничены размером в 1 МБ, а объем транзакций в сети быстро растет. Текущий размер блока недостаточен для управления тем количеством транзакций, которые имеют место в сети Bitcoin. Проблему масштабируемости можно рассматривать как движение большого числа транзакций через узкий проход, из-за чего текущее количество блоков ограничичвает число эффективно обрабатываемых транзакций.

В результате транзакции записываются в блокчейн медленнее, чем они создаются пользователями. Со временем начинается отставание, и транзакции находятся в ожидании для включения в блок по несколько часов. Пользователи могут получить более быстрое подтверждение транзакции, но только за непомерную комиссию.

Что такое Lightning Network

Lightning Network способна внедрить смарт-контракта в сеть Биткойна, которая откроет каналы частных платежей между пиром и всеми другими пирами, с которыми они осуществляют транзакции. В дополнение ко всем частным каналам оплаты, частью которых они являются, каждый пир будет иметь один канал, открытый для блокчейна Биткойна.

Пиры могли бы транслировать себя по своим личным каналам, но только окончательный результат транзакции будет транслироваться в блокчейн. Из-за этого майнеры будут обрабатывать гораздо меньше транзакций, чем сейчас. В теории, Lightning Network делает транзакции более эффективными, неограниченными и дешевыми. В настоящее время программное обеспечение проходит тестирование в сети Litecoin.

Закладывание фундамента

Путь к внедрению разработок Lightning Network проложен через активацию Segregated Witness (SegWit). Этот код отделяет подписи от данных транзакций, освобождая место в блоке. SegWit предоставил сети Bitcoin возможность обрабатывать в четыре раза больше транзакций в блоке, чем раньше. На практике это удвоило пропускную способность сети.

SegWit должен был исправить ошибку транзакции Биткойна, которая помешала бы работе Lightning Network. Ко всему прочему, майнеры и бизнес собрались в Нью-Йорке, чтобы к компромиссу по масштабированию. Группа согласилась с тем, что SegWit будет активирован, а в ноябре произойдет удвоение размера блока до 2 МБ.

Однако, 8 ноября, SegWit2x был отложен из-за отсутствия кворума. Поскольку разработчики Bitcoin Core и сообщество были категорически против увеличения размера блока, единственным очевидным решением становится Lightning Network.

Что отличает Lightning Network?

В этой сети верификация и транзакции будут мгновенными. Каналы частных платежей, защищенные с помощью мульти подписей позволят мгновенно совершать транзакции между пирами (одноранговыми узлами). Это означает, что необходимость в длительном ожидании транзакций исчезнет.

Поскольку частные каналы работают отдельно от сети Bitcoin, у майнеров будет меньше транзакций для обработку, потому что в блокчейн будет записываться не каждая отдельная транзакция, а ее результаты. Таким образом эффективность сети биткоина повысится.

Масштабируемый и недорогой протокол позволит за счет экономии средств оттянуть клиентов от традиционных финансовых посредников, таких как Visa. Больше не придется оплачивать большие комиссии, транспортные расходы, расходы на аудит и посреднические услуги. Что еще лучше, так это то, что транзакции будут проходить прямо между вами (стороной-участницей) и стороной, с которой вы ведете бизнес (вторая сторона), без необходимости проходить через финансового посредника (третьего лица), который не имеет никакого отношения к сделке.

Кризис масштабирования еще не решен

Очевидно, что проблема масштабирования по-прежнему преследует сеть Биткойн. За последние несколько дней цена биткоина упала, а у Bitcoin Cash резко возросла. BitcoinCash - это форк биткоина, который проигнорировал SegWit и увеличил размер блока до 8 МБ. Многие из сообществе биткоина, которые поддерживали идею об увеличении блоков для масштабирования сети, скорее всего, переключились на Bitcoin Cash.

Альткойны также работают над масштабированием, ведь через несколько лет это будет иметь решающее значение. Если это не получится у биткоин, это сделают другие валюты. Ethereum уже работает над масштабированием с помощью своей сети Raiden, которая использует каналы оплаты, подобные Lightning Network. Аналогично этому, цифровая валюта Dash экспериментирует с использованием сверхбольших блоков. Совсем недавно прошло обновление, которое увеличит размер блоков Dash до 2 МБ, его активация произойдет примерно через месяц.

Как предполагали многие эксперты, криптосообщество столкнулось с очередным вызовом- пойти по пути дальнейшей децентрализации (биткоин Lightning Network), либо податься сиюминутной выгоде и отдать предпочтение фактически монополизированному Bitcoin Cash.

Криптовалюты становятся все более популярными и постепенно внедряются в повседневную жизнь. При этом возникают определенные проблемы с тем, чтобы качественно и быстро обслуживать все транзакции.

Например, транзакции биткоина увеличились в несколько раз: со 100 тысяч до 10 миллионов за пять лет. В сети Эфириум количество транзакций поднялось до 500 тысяч.

Первоначальное ПО не было готово к такому наплыву клиентов, постепенно внедряются поддерживающие решения.

Проблема масштабируемости криптовалют

BTC и ETH, чтобы конкурировать с более распространенными платежными системами, вроде Visa и PayPal, необходимо серьезно активизировать технологии, которые отвечают за время проведения времени транзакций.

Единственный способ улучшить эти цифры - работать с масштабируемостью. Эти проблемы можно сгруппировать таким образом:

• время добавления транзакции в блок,
• время достижения консенсуса.

Время добавления в блок

Транзакция осуществляется, когда майнер помещает данные транзакции в блоки. Когда вы отправляете кому-то BTC, вы, по сути, отправляете данные о транзакции, майнер обрабатывает их, и сделка будет считаться завершенной.

Однако, поскольку BTC становится более популярным, в особенно высокий наплыв пользователей это становится более трудно. Когда майнеры добывают блок, они вольны выбирать, что поместить в него первее. Отсюда высокая комиссия продвигает блок в очереди: это может быть доступно для держателей больших сумм, но не так выгодно при мелких платежах.

Теперь про Ethereum. Теоретически, сеть может обрабатывать 1000 транзакций в секунду. Однако на практике ограничивается 6,7 миллионами газа в каждом блоке. Статистику можно посмотреть на Etherscan.

Газ - это плата за вычислительные усилия, которые потребуются для решения смарт-контракта

Поскольку каждый блок имеет лимит газа, майнеры могут добавлять только те транзакции, требования к газу которых равны или меньше лимита газа в блоке.

Время достижения консенсуса

Сейчас все криптовалюты основаны на блокчейне с одноранговой структурой. Участникам, так называемым нодам, не предоставляются дополнительные специальные привилегии. Нет центральной власти и нет иерархии.

Все децентрализованные проекты структурированы так по причине принятой философии. Идея в том, чтобы иметь финансовую систему, в которой все рассматриваются как равные, нет руководящего органа, который может определять стоимость валюты по своему решению.

Когда нет центрального органа, как все в системе узнают, что произошла определенная транзакция? Сеть передает данные от ноды к ноде: как в реальной жизни расходятся сплетни или новости от человека к человеку.

Но в отличие от людей, ноды не берут информацию на веру: получая информацию от узла А, что транзакция действительна, узел B выполнит свои вычисления, чтобы проверить транзакцию. Этот процесс занимает много времени. Проблема в том, что чем больше нод, тем больше времени нужно отвести для подтверждение транзакции.

Это особенно относится к Ethereum, потому что в этой сети наибольшее количество нод среди всех криптовлют из-за популярности ICO.

Существующие решения масштабируемости

• Segwit
• Увеличение размера блока
• Шардинг
• Доказательство доли владения PoS
• Оффчейн-каналы
• Plasma

SegWit

Segwit - это сайдчейн, который идет параллельно основной цепи и содержит подписи к транзакциям. Тогда в блоке освобождается дополнительное место.

Плюсы Segwit:

• Увеличивает количество транзакций, которые можно добавить в блок;
• Снижает транзакционные сборы;
• Уменьшает размер каждой отдельной транзакции;
• Транзакции могут подтверждаться быстрее, потому что время ожидания будет уменьшаться;
• Помогает в масштабируемости;
• Поскольку количество транзакций в каждом блоке будет увеличиваться, может увеличить общие сборы майнеру за блок;
• Помогает активировать
• Устраняет проблему квадратичного хеширования (проблема от увеличения размера блока, когда, например, в 2 раза больше транзакций -> в 2 раза больше подписей, что еще увеличивает время транзакции).

Минусы Segwit:

• Майнеры получат меньшую плату за каждую отдельную транзакцию;
• Реализация сложна, все кошельки должны сами реализовать segwit;
• Увеличение использования ресурсов, так как емкость, транзакции, пропускная способность - все увеличится;
• Неоднородная поддержка сообществом, что ведет к
• Сложное обслуживание. Сайдчейн, содержащая данные подписи, должна также поддерживаться майнерами. Однако, в отличие от основного блокчейна, они не имеют финансовой выгоды от этого на данный момент.

Увеличение размера блока

Раз проблема биткоина и эфириум в ограничении размера блока, почему бы просто не увеличить его? Изначально, BTC не должен был иметь блок в 1 Мб, но Сатоши Накамото установил ограничение, чтобы сеть не погрязла в спам-транзакциях.

Реализация увеличенного блока породила много дебатов в сообществе биткоина. Аргументы разных сторон таковы.

Против увеличения размера блока:

• Майнеры потеряют стимул, потому что сборы будут уменьшаться: размеры блоков увеличатся, транзакции будут легко добавляться. Есть опасения, что хэш-рейт сети снизится, так как майнеры уйдут на более прибыльные валюты.
• Биткоины не должны использоваться в повседневных целях: некоторые члены сообщества не хотят, чтобы BTC использовался для обычных транзакций. Эти люди считают, что монеты имеют более высокую цель.
• Это приводит к расколу сообщества, форкам, а вместе с ними к большим спекуляциям и мошенничеству.
• Это приведет к увеличению централизации: поскольку размер сети будет увеличиваться, объем вычислительной мощности, необходимой для майнинга, также будет увеличиваться. Это сделает неконкурентными все небольшие пулы.

Аргументы за увеличения размера блока:

• Увеличение размера блока на самом деле работает на пользу майнера: увеличение размера блока будет означать увеличение транзакций на блок, что, в свою очередь, увеличит общую сумму транзакционных сборов.
• BTC должен расти и быть более доступным для «простого человека». Если размер блока не изменится, он будет использоваться исключительно богатыми и крупными корпорациями. Это никогда не было целью биткоина.
• Изменения происходят постепенно: коллапса не будет, потому что система будет изменяться поэтапно.
• Segwit не является постоянным решением.

Увеличение размера блока было также рассмотрено для Ethereum, но из-за многих причин сообщество отказывается от этого:

• Во-первых, главное, что препятствует масштабируемости Ethereum, - это скорость консенсуса среди узлов. Увеличение размера блока все равно не решит эту проблему. Фактически, по мере увеличения количества транзакций на блок количество вычислений и проверок на ноду также увеличится.
• Для обеспечения большего количества транзакций размеры блоков необходимо периодически увеличивать. Это централизирует систему больше.
• Наконец, увеличение размера блока будет через хардфорк, что может разделить сообщество. В последний раз, когда это было в Эфириуме, все сообщество раскололось и появился . Люди не хотят, чтобы это повторилось.

Proof Of Stake

Сейчас одна из самых важных вещей - это переход Эфириума от PoW к PoS.

Для перехода к PoS в сети будет постепенно реализовываться . Среди плюсов, кратко назовем:

• Снижает затраты на майнинг, более экологично.
• Нет преимуществ у ASIC, у кого хватило денег на лучшее оборудование.
• Снижает вероятность атаки 51%.
• Делает невыгодным мошенничество при подтверждении.
• Ускоряет создание новых блоков и всего процесса.

У POS-майнеров не будет платы за блок, они могут зарабатывать только за транзакционные сборы. Это стимулирует их увеличить размер блока, чтобы получить больше транзакций (посредством управления газом).

Первый этап Casper будет реализован на блочейне, где каждый 100-й блок будет проверен с помощью PoS. Подробнее мы писали в статьях, ссылки на которые выше.

Однако весь этот переход не лишен проблем. Одно из самых больших опасений - майнеры могут сделать форк до IceAge.

Sharding / Шардинг

Самая большая проблема, с которой сталкивается Ethereum, - скорость проверки транзакций. Каждый полный узел в сети должен загружать и сохранять целый блокчейн.

Шардинг разбивает транзакцию на части и распространяет ее по сети. Узлы работают на отдельных частях. Это уменьшает общее время проведения транзакции. Блоки связываются через особый протокол.

Блок перед шардингом выглядит так: заголовок и тело с транзакциями. Корень Меркля всех транзакций будет в заголовке блока.

Изначально блокчейн создавался в одном уровне взаимодействия: от блока к блоку (один блок связывается с другим и так далее). Шардинг предполагает два уровня взаимодействия.

Первый уровень: группа транзакций, у каждого осколка, шарда (shard, часть всей транзакции) есть своя группа. Группа имеет свой идентификатор, который переносится на все составные элементы, включая транзакции.

Второй уровень: простой блокчейн, которая принимает транзакционные группы, а не транзакции.

Проблемы внедрения шардинга:

• Должен быть механизм, чтобы знать, какой узел обрабатывает каждый «осколок». Нужен безопасный и эффективный способ обеспечить параллелизма и безопасности.
• Согласно Владу Замфиру (ответственный за Casper в Ethereum), в системе PoS это осуществить легче.
• Если одна конкретная транзакция разбивается на осколки и распределяется по узлу А и узлу В, то узел А должен будет придумать какой-то механизм доказательства, что обработка завершена.

Оффчейн-каналы

Канал состояния представляет собой двусторонний канал связи между участниками, который позволяет им проводить взаимодействия, которые обычно происходят на блокчейне.

Каковы требования для создания нового канала вне сети?

• Сегмент состояния на блокчейне блокируется посредством нескольких подписей или какого-то смарт-контракта.
• Участники взаимодействуют друг с другом, подписывая транзакции между собой, не передавая ничего майнерам.
• Затем весь блок транзакций добавляется к блокчейну.

Plasma Ethereum

Это новый слой архитектуры Ethereum: сначала lightning, затем plasma и последним сам блокчейн.

Плазма представляет собой ряд контрактов, которые выполняются поверх основной цепной цепи Ethereum. Чтобы образно представить это явление, можно подумать о главном блокчейне как о корне, а плазме как о ветвях.

Информация с blockgeeks. Разные контракты (приватный блокчейн, децентрализованная биржа, сеть, микроплатежи и т.д.) приходит к главной цепи.

Это значительно снижает нагрузку на основную цепь. Периодически ответвления отправляют отчеты в основную цепь. Все надсети могут выпускать свои собственные уникальные токены, которые будут стимулировать валидаторов работать именно в этой сети. Каждая ветвь имеет свои собственные независимые данные, и когда ей нужно отправить их в корневой бокчейн, она не сгружает их все, а просто передает хеш заголовка блока.

Плазма не только экономит место, но и увеличивает скорость транзакций по экспоненте. Если это будет правильно реализовано, это может быть одним из самых революционных изменений, когда-либо сделанных в Ethereum и криптовалюте в целом.

Могут ли эти варианты решить проблему масштабируемости? Еще увидим.

На протяжении нескольких лет криптосообщество обсуждает вопрос масштабируемости блока в сети . В последнее время, полемики на эту тему стали более жгучими, поскольку принятие конкретного решения постоянно откладывается. Как известно, пиринговая платежная система была создана в 2009 году программистом или группой специалистов под аналогичным именем. За время ее существования, разработчики успели модифицировать разработку без внесения изменений в ее основной программный код.

Проблема заключается в том, что за восемь лет число участников сети существенно возросло (до нескольких миллионов), а экосистема Биткоина осталась на том же уровне, на котором была еще до зарождения криптовалюты. Логично, что рост числа пользователей способствует увеличению количества транзакций, совершаемых ими в сети. «Камень преткновения» кроется в неспособности системы справляться с большим потоком транзакций за минимальный временной промежуток, что вызывает недовольство у массы клиентов.

Причина задержки при исполнении транзакций

Уменьшение пропускной способности системы связано с наличием программно заданного значения, определяющего «предел размера блока». Известно, что все транзакции, совершаемые в системе Биткоин, заносятся в открытую и защищенную от несанкционированного доступа базу данных (блокчейн).

Блокчейн - это последовательная цепочка из блоков транзакций. Каждый блок представляет собой криптографически зашифрованную группу платежей, проводимых в сети каждые 10 минут. Таким образом, любой пользователь имеет возможность осуществить проверку финансовой сделки на предмет ее исполнения, поскольку очередной блок в блокчейне всегда присоединяется к последнему.

Еще в 2010 году Сатоши Накамото установил значение блока равное 1 Мб, поэтому превышающие заданный размер структурные единицы признаются системой, как неправильные и ею отторгаются. Данная мера позволила максимально обезопасить сеть от действий мошенников, намеренно генерирующих большие блоки с целью ее парализации. Однако это решение на увеличение скорости передачи данных рассчитано не было.

Известно, что в каждую транзакцию заносятся такие конфиденциальные сведения, как номера кошельков отправителя и адресата, сумма Биткоинов и прочие параметры. Логично, что единичная сделка может уместиться на незначительном участке блока. Однако с учетом проведения нескольких сотен платежей за секунду, требования к его емкости будут повышаться.

При текущем параметре блока в 1 Мб система способна обработать 3-7 транзакций в 60 миллисекунд. Очевидно, что такой величины блока недостаточно для удовлетворения потребностей большого числа пользователей.

Последствия использования блока в 1 Мб

Сегодня система Биткоин способна функционировать в обычном темпе. Однако при достижении пиковой нагрузки, процедура обработки платежей существенно замедляется. Клиенты недовольны низкими показателями пропускной способности и заявляют о существенном превышении времени ожидания, тратящегося на подтверждение платежа (от нескольких часов до нескольких суток).

Не секрет, что от размера установленной пользователем комиссии напрямую зависит приоритетность транзакции. Таким образом, создается определенный рынок, по правилам которого, для увеличения скорости обработки перевода требуется указать сумму сбора, превышающую размер, указанный конкурентами.

Изначально, величина комиссионных сборов исчислялась сотыми долями американского цента. В настоящее время, для убыстрения отправки перевода, понадобится отчислить майнерам от нескольких центов до нескольких долларов.

Как решить данную проблему?

Сегодня существует несколько конкурирующих между собой предложений, призванных решить проблему масштабируемости криптовалютной сети. Однако дата их реализации до сих пор не назначена. В 2015 году создатели кода Биткоина Джеф Гарзик и Гевин Андерсен предложили два проекта BIP 100 и BIP 101 соответственно, направленные на разрешение сложившихся обстоятельств. Аббревиатура BIP обозначает «идея по модернизации Биткоина» (Bitcoin Improvement Proposal).

Смысл двух идей заключается в увеличении параметров блока. Известно, что их использование подразумевает проведение хардфорка сети. Таким образом, активация одного из предложений повлечет ситуацию, когда устаревшие версии ПО Биткоина потеряют совместимость с новой системой. Отличительной особенностью BIP 100 от BIP 101 является возможность настраивания размера блока по майнеров. Вторая из них подразумевает единовременное увеличение размеров блока с одного до восьми мегабайт.

На протяжении 2015 года, криптосообщество бурно обсуждало целесообразность принятия того или иного решения. Однако реализация хардфорков была отложена. Согласно проведенным расчетам, увеличение параметров блока до требуемых сообществом значений повлечет увеличение емкости блокчейна до нескольких петабайт.

Данное действие непременно приведет к появлению централизации в сети Биткоин. Поскольку выделить указанное количество места для хранения информации, хэшрейта и пропускной способности, необходимых для обработки потока данных, смогут исключительно крупные компании. Очевидно, что влиятельные организации будут отвергать из системы узлы малых провайдеров. Появление централизованности идет вразрез с главной идеей создания Биткоина, согласно которой, деньги должны принадлежать всем пользователям сети.

Для чего разработан SegWit?

Обновление направлено на увеличение емкости блока с сохранением его первоначального размера. Целью создания SegWit являлось исключение гибкости транзакций. Простыми словами, решение данной проблемы заключалось в вынесении не критичной информации за пределы блокчейна. Удаление не особо важных сведений способно значительно уменьшить величину каждой транзакции, вследствие чего блок размером 1 Мб сможет вместить гораздо больше платежей. Такой подход позволит увеличить пропускную способность сети на 60-70%, однако, это решение будет актуальным в краткосрочной перспективе.

Стоит отметить, что искоренение гибкости транзакций сделает систему Биткоин безопасной для проведения настроек различных решений за пределами блокчейна (например, Lightning Network). Активация SegWit позволит ускорить исполнение транзакций в сети и несколько удешевить их.

Почему SegWit откладывается?

Одной из весомых причин, по которой активация SegWit откладывается, называется проблема децентрализации. Как упоминалось выше, внедрение протокола позволит увеличить размер блока на 60%. Кроме того, первостепенной задачей, которую предстоит решить Segregated Witness, является устранение гибкости транзакций. Его реализация основывается на увеличении пропускной способности сети путем применения сайдчейнов (Lightning Network). Очевидно, что данный процесс будет практически полностью контролироваться.

Планируется, что проект Lightning Network выступит в качестве системы урегулирования и будет функционировать поверх блокчейна. Таким образом, Биткоины клиентов будут депонированы в специальный платежный канал. Для подтверждения данной операции потребуется не менее 10 минут. Количество затрачиваемого времени будет напрямую зависеть от степени загрузки системы. Далее, сделки, находящиеся в платежном канале, будут перемещаться за пределы блокчейна с целью проведения быстрой и дешевой или вовсе бесплатной обработки (при наличии доверенного лица).

Таким образом, пользователи платежного канала будут давать коллективное согласие на окончательное размещение Биткоинов, после чего обновленный баланс отправится в блокчейн для подтверждения валидности финансовых операций.

Большинство участников криптосообщества до конца не понимают, что «децентрализованная система урегулирования сделок», которой является Биткоин, призвана заменить централизованные банковские учреждения.

Гонконгская договоренность

Увеличение размера блока и активация SegWit являются самостоятельными и не противоречащими друг другу проектами. Поэтому криптосообщество полагает, что достижение компромисса между ними является потенциально выгодным решением для системы Биткоин.

По факту, договоренность была достигнута еще зимой 2016 года в Гонконге в ходе заседания представителей Bitcoin Core и майнинговых организаций, которые заинтересованы в неограниченном увеличении параметров блока Биткоин. Первые из них являются разработчиками Segregated Witness. Обе стороны пришли к выводу о необходимости решения вопросов касательно интеграции SegWit и повышении размеров блока с одного до двух мегабайтов.

Однако Гонконгское соглашение осталось нереализованным. Это связано с тем, что создатели Bitcoin Core не рассказали майнерам об увеличении блока Биткоин до реализации SegWit. Поэтому последние отказались от его выполнения.

Сеть Lightning может сделать платежи Биткойна намного дешевле и быстрее. Три стартапа готовятся запустить один из самых амбициозных и важных криптовалютных экспериментов со времени создания самого Биткойна. Проект намеревается создать быструю, масштабируемую и криптографически защищённую платёжную сеть, надстроенную над существующей сетью Биткойна.

По сути, Lightning стремится решить большую проблему, нависшую над Биткойном в последние годы: как это ни смешно, но . Каждый полный узел пиринговой сети Биткойна должен загружать и хранить копии всех транзакций, когда-либо совершённых в сети.

Изначально такой замысел был важен для реализации задуманной Накамото полностью децентрализованной платёжной сети. Но, как сказал специалист по компьютерным наукам из Университета Пердью Педро Морено-Санчес, когда сеть становится более популярной, это создаёт большую проблему. «Мы достигли стадии, когда дальнейший рост нецелесообразен» , – сказал он.

Lightning может предложить выход из этого затруднения. Рутинные платежи выносятся за пределы блокчейна, устраняя самое существенное препятствие для дальнейшего роста Биткойна.

Фактически проект Lightning потенциально может сделать намного больше. Ожидается, что будут более быстрыми, дешёвыми и конфиденциальными, чем обычные платежи Биткойна. Сторонники рассматривают Lightning как новый, второй уровень программного комплекса Биткойна. Они надеются, что Lightning увеличит привлекательность Биткойна, точно так же как веб помог обрести популярность интернету.

Ключевые идеи Lightning выдвинули в whitepaper за 2015 г. Джозеф Пун и Таддеус Драйджа, но понадобилось три года, чтобы превратить их предложения в полноценный рабочий код. Сегодня три разных компании – стартапы из Сан-Франциско и Lightning Labs и парижский стартап ACINQ – работают над параллельной реализацией технологии Lightning. В декабре трио опубликовало версию 1.0 спецификации Lightning , и теперь компании спешат сделать их ПО готовым для использования широкой публикой.

Масштабируемость биткоина была и есть, наверное, самой большой и сложно решаемой проблемой первой криптовалюты. Обусловлено это постоянным ростом количества транзакций в сети и невозможностью быстро проверять их и добавлять в блоки. Сейчас мы попробуем разобраться в том, почему же это так важно и каковы перспективы решения данной проблемы.

Проблема размера блока

Начнем с небольшого введения в основы криптовалют. Всем известно, что любая транзакция после проверки майнерами добавляется в блок, который затем сохраняется в блокчейне, распределенной базе данных. При этом эта база данных имеет открытый доступ для каждого пользователя и является неизменяемой. Как и любой набор данных, транзакция имеет свой размер, соответственно – размер блока формируется из размеров всех транзакций, входящих в его состав.

Вот именно здесь и начинаются проблемы. На сегодняшний день предельный размер блока составляет 1 Мб. То есть каждая ячейка блокчейна не может превышать данный показатель. Такая планка была установлена еще в 2010 году и достаточно эффективно проявляла себя, позволяя подтверждать 6-7 транзакций в секунду. Но количество пользователей и операций в сети очень быстро растет и такой пропускной способности становится недостаточно. Именно в этом и заключается проблема масштабируемости биткоина – пропускную способность сети достаточно сложно скорректировать в соответствии с нынешними требованиями.

К чему может привести плохая масштабируемость биткоина?

Итак, в повседневном режиме скорость работы сети биткоин приемлема, но в пиковые моменты, когда количество транзакций достигает своего максимума, ожидать проведение платежа можно не только часами, но и днями.

Кроме того, актуализировалась проблема комиссий, ведь именно от них зависит то, насколько быстро будет проверена операция. Майнеры на фоне качка цен на оборудование и его обслуживание в большую сторону стремятся в первую очередь проверить именно те транзакции, за которые им больше заплатят. Соответственно, более дешевые из них могут висеть даже неделями.

Если раньше для нормального проведения транзакции достаточно было нескольких центов, то сейчас оптимальный сбор может достигать десятки центов или даже несколько долларов, что для некоторых пользователей, особенно в случае с микротранзакциями, бывает очень накладно.

Таким образом, плохая масштабируемость биткоина может привести к падению интереса к данной валюте со стороны пользователей. К слову, классические банковские системы способны проводить миллионы платежей с задержкой в считанные минуты и при этом их комиссии остаются относительно статическими.

Масштабируемость биткоина: варианты решения проблемы

За всю историю биткоина было предложено огромное количество различных решений проблемы с масштабируемостью сети, но большинство из них оказались не эффективными и не были внедрены. Наиболее активно обсуждались схемы, именуемые BIP 100 и BIP 101 (Bitcoin Improvement Proposal – (с англ.) предложения по улучшению биткоина). Схема под номером 100 предполагала изменение размера блока в соответствии с потребностями майнеров, а схема 101 – одноразовое увеличение блока до 8 Мб.

На первый взгляд это могло решить проблему, но при более детальном пересчете специалисты получили, что для хранения всего блокчейна в узлах сети потребовалось бы несколько петабайт памяти, что привело бы к повышению степени централизации всей сети.

Более эффективными оказалось обновление Segwit, которое подразумевало исключение подписей из блока за счет чего в 1Мб его предельного объема можно будет записывать больше полезной информации. Вследствие данного харфорка была образована валюта BitcoinCash, которой до сих пор удается держать в числе лидеров криптовалютной индустрии.

Масштабируемость биткоина – самая актуальная проблема, решение которой до сих пор активно ищется. Возможно, уже в ближайшем будущем мы увидим совершенно новую сеть, которая сможет обрабатывать миллионы транзакций в минуту.