Слабые звенья блокчейна: масштабируемость биткоина

[Schwartz]

Слабые звенья блокчейна: масштабируемость биткоина

Биткоин был представлен миру в 2008 году. За 10 лет технологии в целом и цифровой мир в частности сильно изменились, а вот принцип работы “системы электронной пиринговой наличности” остался прежними. Все бы ничего, но благодаря криптовалютному буму последних лет, число пользователей биткоина выросло в сотни тысяч раз, что сказалось на работе системы.

Число уникальных биткоин-адресов. В декабре 2017 года – больше миллиона, в марте 2018-го – 420 тыс.

Корень проблем – размер блока

Когда люди начали активно переводить друг другу биткоины, оказалось, что революционный блокчейн не может поддерживать адекватную скорость переводов и выставляет слишком большие комиссии из-за ограниченного размера системной единицы – блока.

Объём биткоин-блока, куда записываются данные о переводах, составляет 1 МБ. В это пространство помещается около 3 тыс. транзакций. Майнеры “добывают” новый блок раз в 10 минут. При этом в блок сначала попадают переводы, к которым пользователи приложили щедрые чаевые. А так как большинство людей устанавливает мизерные комиссии, то основная масса транзакций может застревать в мемпуле. Поэтому в моменты пиковых нагрузок сделки проходят по несколько часов или дней. Для системы, которая собирается стать заменой банкам, показатель так себе.

 

Виза осуществляет 24 тыс. транзакций в секунду, PayPal – 193, а биткоин – 7

Кроме временных затрат, ограничение блока сказывается на размерах комиссии. Налог биткоин-системы не зависит от количества переводимой валюты. Пользователь самостоятельно устанавливает размер платы за место, которое занимает его транзакция. Когда в мемпуле скапливается очередь из переводов, майнеры сначала пропускают транзакции с наибольшей комиссией. Соответственно среднее значение сборов растёт. Несмотря на то что блокчейн может саморегулироваться, в декабре 2017 года комиссии за перевод достигали $40 и более. Это сказалось не только на рядовых пользователях, но и на платёжных сервисах, таких как Bitpay.

Надо понимать, что ригидность биткоина не является просчётом или ошибкой. Размер блока в 1 МБ выбран для защиты блокчейна от DDoS-атак. В целом система чуть ли не гениально спроектирована и исполнена. Но главное, биткоин можно улучшить.

Пути решения: хардфорки и SegWit

Специалисты подсчитали, что если просто раздуть объём блока до необходимых значений, то блокчейн может занять слишком много места. Это рабочий вариант, но из-за такого решения сам принцип децентрализации со временем может оказаться под угрозой. Ведь только крупные компании смогут хранить у себя петабайты системных данных.

На идее более вместительного блока основано большинство хардфорков биткоина: Bitcoin XT, Bitcoin Classic, Bitcoin Unlimited, Lightning Bitcoin и наиболее успешный Bitcoin Cash.Хардфорки используют новые правила работы, которые не подходят к изначальной системе, поэтому в блокчейне образуется развилка. Две системы начинают существовать раздельно, а мы наблюдаем появление новой криптовалюты.
 

Проблема хардфорков в том, что ни один из них пока на практике не испытывал нагрузки, через которые прошёл биткоин. Новые криптовалюты показывают хорошие результаты при нормальных условиях, в которых и оригинал работает неплохо. Но что будет, если люди начнут массово использовать Bitcoin Cash, неизвестно. В теории, он будет справляться лучше прародителя. Но только в теории. 

Поэтому часть разработчиков сосредоточилась на улучшении самого биткоина, а не создании его копий. В 2015 году Питер Вюлль предложил перспективное решение – протокол Segregated Witness или SegWit. Программа уменьшала вес транзакций за счёт того, что их подписи сохранялись в отдельной структуре вне блока. Это позволяло вмещать в блок больше данных, снижало комиссии и уменьшало время ожидания переводов. При этом SegWit являлся софтфорком и работал именно с биткоином. Несмотря на долгие обсуждения, протокол был активирован 24 августа 2017 года на блоке 481,824.

Сегодня SegWit используется в более чем 30% биткоин-транзакциях

Распространение SegWit идёт медленно, но внедрение протокола уже помогло ведущим криптобиржам снизить комиссии за вывод биткоинов: 

Биржа Binfinex снизила комиссию с вывода BTC на 25% после внедрения SegWit

А Binance расщедрилась на 50%. Спасибо, SegWit!

Протокол имеет свои недостатки, например, некоторые разработчики считают его лишь временным решением. Но главное – SegWit доказал, что биткоин можно развивать без хардфорков, и упростил внедрение надстроек блокчейна. Таких, как Lightning Network.

Lightning Network – убийца альткоинов

Протокол Lightning Network (LN) создаёт “вокруг” блокчейна отдельную сеть из узлов и платёжных каналов. Каналы открываются между узлами и резервируют в блокчейне нужное количество биткоинов. Пользователи могут использовать открытый канал сколько угодно, тем самым разгружая основную систему. При этом алгоритм самостоятельно ищет наиболее дешёвый маршрут для перевода, а если его нет –  открывает новый платёжный канал. Кроме высокой скорости транзакций и низких комиссий, LN обещает улучшенную безопасность, полную анонимность и удобные микроплатежи (менее 1 сатоши). И всё это без увеличения размера блока!
 

Альфа версия Lightning Network вышла в январе 2017-го, а в конце года платёжный сервис Bitrefill объявил о первой успешной транзакции в биткоин-сети.

Lightning Network включает уже более 1000 узлов

Если создателям и сторонникам LN удастся распространить технологию, она может стать серьёзной угрозой для альткоинов. Большинство монет старается сыграть на проблемных местах биткоина, предлагая быстрые переводы и низкие налоги. Но, когда первая криптовалюта получит полноценное решение для своих недостатков, многие из альтернативных цифровых денег окажутся попросту не нужны.

Автор: Георгий Двали
Источник: Jourtify - криптовалюты и блокчейн

[Old Miner]

34 минуты назад, Schwartz сказал:

SegWit. Программа уменьшала вес транзакций за счёт того, что их подписи сохранялись в отдельной структуре вне блока.

 

Неправда.

Подписи SegWit-транзакций сохраняются по-прежнему внутри транзакций. В SegWit-транзакциях подписи (они же scriptSig, они же witness data) перемещены из входов (inputs) в отдельную структуру данных (witness) внутри транзакции.

[Borian]

Редкая статья, написанная осмысленно, а не машинным переводчиком. Побольше бы таких. Но содержание как-то устарело, ничего нового. У Lightning Network сейчас куча проблем, вплоть до того, что транзакции теряются.

[vvvb1]

Как я и писал 3 года назад эти сегвиты и лайтнинги - все костыли, принципиально не решающие проблему размера блока. Чтобы ее решить нужно выходить на другой уровень, чего разработчики в своих спорах делать не собираются, вот мы уже и вплотную подошли к обусждению внедренных костылей. А что делать-то будем, когда транзакций вырастет еще на порядки? Фундаментальные труды 60-х годов о распределенных децентрализованных БД изучать никто не хочет.

[Borian]

В 17.03.2018 в 13:17, vvvb1 сказал:

Фундаментальные труды 60-х годов о распределенных децентрализованных БД изучать никто не хочет.

 

Например? Было бы интересно почитать.

[vvvb1]

5 часов назад, Borian сказал:

 

Например? Было бы интересно почитать.

Например это работы по "Задаче византийских генералов", а также книги по отказоустойчивым распределенным системам и базам данных.

 

[Borian]

14 часа назад, vvvb1 сказал:

Например это работы по "Задаче византийских генералов", а также книги по отказоустойчивым распределенным системам и базам данных.

 

Ну а какие книги/статьи конкретно? Хотя-бы 1 пример.

[kamikadze69]

Если бы такие удаки как Роджер и Джихан сеть не спамили, в попытке пропиарить свои скам коины (бикеш) то и проблема была бы не актуальна.
Сейчас спам прекратился и "магическим" образом  очереди исчезли а комиссия стала около нулевая.
И лайтинг как раз дает защиту от такого рода спама.
В прочем сеть биткоин успешно пережила это нападение и только получила толчок к развитию, все попытки навредить делают сеть сильнее.   

[vvvb1]

2 часа назад, Borian сказал:

 

Ну а какие книги/статьи конкретно? Хотя-бы 1 пример.

Ну это кому что интересно

C. Balakrishnan, D. I. George Amalarethinam
"Data Allocation Strategies in Distributed Database Systems"

[Borian]

1 час назад, vvvb1 сказал:

Ну это кому что интересно

C. Balakrishnan, D. I. George Amalarethinam
"Data Allocation Strategies in Distributed Database Systems"

 

Интересно именно из 60-х годов, что имел в виду?

[vvvb1]

1 час назад, Borian сказал:

 

Интересно именно из 60-х годов, что имел в виду?

Работы Э. Ф. Кодда, организация сетевых баз данных в OpenVMS (VSAM), исследования военных США по моделированиям и прогназированиям сбоев (FMEA), военный стандарт 1949 года и его последующие доработки; исследования FTA в рамках ракетной и аэрокосмической программ NASA.