Основные решения проблемы масштабируемости сети Bitcoin



На данный момент перед криптосообществом стоит ключевая задача решения проблемы масштабируемости двух наиболее популярных блокчейн-сетей — Bitcoin и Ethereum. В связи с чем участниками рынка было разработано несколько решений, эффективность которых на данный момент тестируется.

Софтфорки и хардфорки

Поскольку биткоин является программным обеспечением с открытым исходным кодом, любой пользователь сети может копировать, изменять и вносить свои правила в работу данного кода, тем самым создавая новые протоколы и цепочки, которые являются форками и могут быть «софт» или «хард». С момента появления биткоина в 2008 году сеть этой криптовалюты проходила через множество форков. С их помощью разработчики пытались решить проблемы масштабирования, повысить низкую пропускную способность сети, изменить лимитированный размер блока и в целом облегчить нагрузку на сеть Bitcoin.

Софтфорк — это обратимые изменения в протоколе блокчейна, которые не помешают узлам новой цепочки сети взаимодействовать с узлами в старой. Наиболее известный пример софтфорка — это Segregated Witness или SegWit, который пользователи сети активировали в августе 2017 года с целью оптимизировать структуру блока транзакций, таким образом, чтобы транзакции занимали меньше места. Этот софтфорк позволил блокам вмещать больше информации, при этом не изменив работу сети Bitcoin.

При хардфорке образуется новая цепочка сети по правилам, которые несовместимы со старым протоколом блокчейна. В данном случае ноды новой и старой сети не смогут «общаться», поскольку хардфорк предполагает изменения самого механизма консенсуса. С помощью хардфорков пользователи сети пытаются решить ключевые проблемы, которые отмечаются в сети Bitcoin: низкая пропускная способность сети, позволяющая обрабатывать максимум семь транзакций в секунду, и размер блока, который, по мнению многих, должен вмещать больше 1 МБ информации. Также хардфорки позволяют создавать новые, альтернативные биткоину, криптовалюты. В связи с чем на основе биткоина появились такие криптовалюты, как Litecoin, Bitcoin XT, Bitcoin Unlimited, Bitcoin Classic, Bitcoin Cash, Bitcoin Gold, Bitcoin Diamond и Super Bitcoin среди прочих.

Отдельно стоит рассказать про Bitcoin Cash — это, пожалуй, самый известный и спорный хардфорк сети Bitcoin. Протокол Bitcoin Cash был реализован 1 августа 2017 года на блоке 478,558 в результате принудительного хардфорка. В рамках этого форка размер блока увеличился с 1 МБ до 8 МБ, а это, в свою очередь, увеличило пропускную способность сети и снизило цену комиссии транзакций. В результате криптосообщество поделилось на два лагеря: тех, кто поддержал хардфорк и решение об увеличении блока, и тех, кто остался верен идее Сатоши Накамото и единственному «настоящему» биткоину. Более того, некоторые члены криптосообщества считают, что Bitcoin Cash был запущен китайскими майнерами с целью заменить оригинальный биткоин и занять его лидирующую позицию на рынке.

Lightning Network

Lightning Network, вероятно, одно из самых ожидаемых нововведений для блокчейна. Данный протокол должен решить проблемы масштабируемости биткоина, ускорить процесс подтверждения транзакций, а также существенно разгрузить блокчейн-сеть.

Впервые идея протокола была описана в январе 2016 года разработчиками Джозефом Пуном и Таджем Дрийа. Через год, 10 января 2017 года, состоялся альфа-релиз программного клиента Lightning Network Daemon, а к 17 ноября 2017 года протокол совместимости Lightning 1.0 был протестирован в сети Bitcoin. Так, к январю этого года компания Blockstream, отвечающая за реализацию протокола, анонсировала, что Lighting Network активирован на 60 нодах, доступен в Mainnet и работает в тестовом режиме. На данный момент сеть насчитывает 2283 ноды и 8767 открытых каналов.

Изначально протокол Lightning Network задумывался как надстройка для блокчейна Bitcoin: он представляет собой сеть двусторонних платежных каналов, по которым можно совершать неограниченное число транзакций. Благодаря Lightning Network пользователи сети могут проводить неограниченное число платежей без записи их в блокчейн — туда попадает только итоговый баланс. В связи с чем протокол стал альтернативой увеличению блока, а также решением проблем масштабируемости сети и низкой пропускной способности блока, ведь большинство операций будут проводиться в Lightning Network, не нагружая блокчейн.

Для того чтобы воспользоваться протоколом, пользователям необходимо открыть платежный канал, записывая данную информацию в блокчейн, и использовать его по необходимости для проведения транзакций. После чего они могут закрыть канал и вывести средства. Тогда в блокчейн записывается информация о закрытии канала, а итоговая информация о транзакциях уходит на подтверждение майнерам. Таким образом, с помощью Lightning Network можно оплачивать мелкие покупки — от чашки кофе до мебели. Что и сделал в феврале 2018 года Ласло Хейниц, самый известный покупатель пиццы, который в 2010 году заплатил за нее 10,000 BTC. В этом году он снова приобрел две пиццы за биткоины, используя технологию Lightning Network.

Помимо возможности повсеместно внедрить оплату биткоином, Lightning Network упростит обмен криптовалют. Сейчас, чтобы обменять биткоин на лайткоин, нужно либо проводить операцию через криптовалютную биржу, либо искать человека, которому можно доверять. Но при помощи Lightning Network можно исключить третью сторону. Технологию, которую собирается использовать данный протокол для обмена криптовалют, называют атомарными свопами. При помощи этого решения участники с монетами в разных блокчейнах смогут торговать мгновенно и напрямую, ничем не рискуя.

О популярности и адаптации протокола свидетельствует и поддержка среди разработчиков и криптосообщества в целом. Так, в начале апреля разработчик Игорь Кота опубликовал во внутренней рассылке Bitcoin-разработчиков предложение по объединению Lightning с технологией ближней бесконтактной связи (NFC), которая сейчас используется многими ритейлерами для бесконтактной оплаты по карте или со смартфона. Кота уже провел успешное тестирование, доказав, что любой компьютер может стать Lightning-терминалом с помощью простого USB-подключения.

Segregated Witness

SegWit (Segregated Witness) — второе по популярности предложение, направленное на решение проблемы масштабируемости блокчейн-сетей посредством сокращения размера транзакций. Протокол был предложен разработчиком Blockstream Питером Велле в конце 2015 года, и, как мы говорили выше, является софтфорком сети Bitcoin, что позволяет сети функционировать в прежнем режиме. В числе сервисов, которые уже поддерживают технологию, — кошельки Ledger, Trezor, Electrum и Samourai Wallet, а также криптобиржи HitBTC, ShapeShift и Bitstamp.

Технология SegWit предполагает расщепление транзакции на две части, в ходе которого происходит перенос цифровой подписи («свидетеля») за пределы основного блока. Таким образом, чтобы проверить транзакции, нужно загрузить расширенный блок, куда входит основной блок и отделенный «свидетель». При этом основной блок содержит данные о получателе и отправителе, а «свидетель» содержит скрипты и подписи, то есть информацию, которая необходима для подтверждения транзакции, но затем никогда не будет использоваться. Блоки подписей связываются с основной цепочкой блоков с помощью дерева Меркла.

Учитывая, что цифровые подписи занимали около 60% объема транзакции, их обособление существенно уменьшает размеры блока, тем самым повышая пропускную способность сети и снижая стоимость транзакционных сборов. Также данный протокол должен устранить проблемы пластичности транзакций — возможности из­ме­не­ния под­пи­си тран­зак­ции без использования приватного ключа, что меняет иден­ти­фи­ка­тор тран­зак­ции.

Релиз протокола SegWit состоялся в октябре 2016 года. А к маю 2017 года майнеры и разработчики Bitcoin Core (официальный клиент для подключения к сети Bitcoin) подписали так называемое «Нью-Йоркское соглашение», предполагающее увеличение размера основного блока в блокчейне Bitcoin до 2 МБ в течение 6 месяцев. Это обновление назвали SegWit2x, и его активация предполагала два этапа: активацию протокола SegWit и хардфорк блокчейна для увеличения размера блока. Но, несмотря на то, что активацию протокола поддержали участники «Нью-Йоркского соглашения», хардфорк, запланированный на 8 ноября 2017 года, так и не состоялся и был отложен на неопределенный срок в связи с отсутствием консенсуса среди участников касательно второго этапа адаптации SegWit2x. Тем не менее 24 августа 2017 года в сети Bitcoin на блоке 481 824 состоялась активация протокола SegWit.

Активация протокола SegWit стала популярным решением проблем масштабируемости сети Bitcoin. Так, в конце февраля этого года, после выхода нового программного обеспечения клиента Bitcoin Core, количество SegWit-транзакций в сети выросло на 57%. Опубликованный разработчиками Bitcoin Core релиз кода 0.16.0 упрощает создание SegWit-адресов в основном клиенте, кошельке Bitcoin Core. Для этого SegWit был добавлен в командную строку и в интерфейс кошелька.

Инженер Chaincode Lab и член команды Bitcoin Core Марко Фальке отметил, что создание SegWit-адресов было возможно и в предыдущих версиях кошелька, но этот процесс был «довольно неуклюжим» и «в основном скрытым». Теперь SegWit-адреса будут установлены по умолчанию. Кроме того, это первая версия, которая поддерживает «родные SegWit-адреса» — bech32 — введенные разработчиками Питером Вуйле и Грегом Максвеллом. В сравнении с традиционными биткоин-адресами, bech32 более «user-friendly» и также автоматически поддерживают SegWit.

Мультиподписи Шнорра

Внедрение SegWit также позволило разработчикам Bitcoin Core в начале 2018 года провести исследование эффективности технологии мультиподписей Шнорра, как решения проблем масштабируемости Bitcoin.  Согласно ведущему разработчику технологии Питеру Велле, данная схема представляет собой комбинацию алгоритма подписи и верификации, когда несколько подписантов, каждый со своим собственным открытым и закрытым ключом, подписывают одно сообщение. В результате вместо существующей схемы генерации индивидуальных подписей к каждой новой транзакции подписанты могут использовать всего одну. Эта единственная подпись может быть верифицирована кем угодно, кто также знает сообщение и открытые ключи подписантов. Поскольку данная технология предполагают группировку цифровых подписей и ключей, то это сделает транзакции меньше, а их верификацию быстрее, тем самым решив проблемы низкой пропускной способности сети и высоких комиссионных сборов.




Загрузка комментариев…