Опрос: Масштабирование Биткойна. Масштабируемость биткоина: бич криптовалюты

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.

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.

Биткойн стал слишком успешным, а ограничение размера блока в 1 МБ заставило комиссию за транзакции стремительно расти последние несколько месяцев. Многие считают, что срочно необходимо решение для того, чтобы Bitcoin продолжал расти как платёжная система, а не просто как хранилище ценности.

В настоящее время сеть может поддерживать до семи блокчейн-транзакций в секунду (на практике — три), хотя многие транзакции происходят вне блокчейна. Для сравнения, PayPal обрабатывает около 100 транзакций в секунду, а Visa — около 4000 в секунду.

По мере того, как сеть достигает пределов пропускной способности, большая часть экосистемы соглашается с тем, что необходимо реализовать одно из многих предлагаемых решений, опасаясь, что другие платежные системы, которые решили проблемы масштабирования, в скором времени станут более привлекательными для пользователей и разработчиков.

На протяжении последних нескольких лет сообщество Биткойн разделилось по взглядам на то, как следует модернизировать Биткойн, чтобы сеть масштабировалась. За прошедший год основными претендентами на преодоление этого тупика стали СегВит Bitcoin Core и Bitcoin Unlimited.

Мы опросили наших читателей, чтобы выяснить, какое решение для масштабирования они предпочитают.

Варианты

СегВит — это масштабирующее решение, представленное участниками Bitcoin Core. Он поставляется в виде софт-форка, передового совместимого обновления, которое может работать, даже если некоторые пользователи не обновят свое программное обеспечение.

СегВит вводит новый формат транзакции и обновляет размер блока в 1 МБ до размера блока в 4 миллиона юнитов, при этом считывая сериализованные данные свидетельства как один юнит и данные ядра блока как четыре юнита. Данные не становятся меньше, но вместо этого учитываются таким образом, чтобы можно было эффективно увеличить лимита 1 МБ.

SegWit предлагает множество преимуществ, включая увеличение пропускной способности, большую безопасность для транзакций с мультиподписью, линейное масштабирование операций сигхэш, управление версиями скриптов и многое другое. Но самое главное, SegWit исправит пластичность транзакций — возможность атаки, которая позволяет сменить уникальный идентификатор транзакции Биткойна до того, как транзакция будет подтверждена в сети Биткойн. Это давало возможность злоумышленнику обмануть жертву в принятии транзакции, которая на самом деле не была действительная.

SegWit также прокладывает путь для платёжных систем второго уровня, например, . Сеть Lightning позволяет компьютерам совершать блокчейн-транзакции, которые могут быть включены в цепочку позже. Lightning-транзакции фактически мгновенны и могут быть сделаны в количестве от тысяч до миллионов в секунду с комиссией в размере доли цента.

Для текущего развёртывания SegWit требуется одобрение 95% майнеров, чтобы обновление было активировано. Голосование проводится майнерами, которые включают определённые данные в блоки, которые они майнят, тем самым сообщая свое решение относительно предложения.

В то же время, другое предложение — начало набирать обороты. Согласно этому предложению, которое по-прежнему вызывает споры, пользователи будут активировать СегВит самостоятельно, пытаясь стимулировать майнеров делать то же самое.

Bitcoin Unlimited использует совершенно другой подход к решению проблемы размера блока. Вместо жесткого лимита на размер блока, Bitcoin Unlimited даёт полную свободу и гибкость, а также позволяет майнерам и пользователям прийти к консенсусу относительно ограничения размера блока на лету. Конкретно это означает, что майнеры и пользователи могут сигнализировать, какой размер размера блока они предпочитают, и сходятся на согласованном значении.

Контроль майнеров над размером блока в этой системе не является неограниченным, так как пользователи также могут отказаться от увеличения размера блока. Тем не менее, настройки по умолчанию в Bitcoin Unlimited дают майнерам контроль над лимитом, поскольку большинство хэшрейта сети переопределит предпочтение пользователя после четырех блоков.

Однако, оппоненты утверждают, что такая гибкость может привести к тому, что майнеры будут выбирать всё большие и большие блоки, что затрудняет их добычу для майнеров с ограниченными ресурсами и тем самым концентрирует добычу в руках нескольких майнеров.

В начале прошлого месяца было обнародовано новое предложение, которое получило значительную поддержку от некоторых крупнейших в мире Биткойн-компаний и майнеров. 23 мая на конференции « » руководители Биткойн-стартапов и майнеры провели встречу, на которой было более чем 50 компаний, включая Digital Currency Group, Bitcoin.com, Blockchain, Coinbase, ShapeShift, а также крупных игроков в майнинге, таких как Bitmain и BitFury. Предложение включает в себя снижение барьера для активации SegWit до 80% майнинговых мощностей сети. Технической информации по этому предложению всё ещё мало, однако решение будет основываться на новом программном обеспечении, которое в настоящее время не разработано и может быть несовместимо с существующим программным обеспечением. Несмотря на поддержку некоторых крупнейших компаний, многие критикуют сложность решения и полагают, что оно используется как попытка заблокировать активацию софт-форка пользователями.

Результаты

CoinJournal провел опрос, на котором было опрошено более 1100 читателей *, какому из предложений они отдают предпочтение. Результаты показывают, что СегВит является явным победителем, и 71% респондентов выбрали этот вариант в качестве своего предпочтительного решения. Примерно 18% ответили Bitcoin Unlimited, а около 11% сказали, что предпочитают другое решение. Респондентам также была предоставлена ​​возможность прокомментировать, и многие из них выразили поддержку активации софт-форка пользователями ().

*Пользователи были выбраны случайным образом и разрешена только одна запись на IP-адрес / устройство.

Кстати, заметим, что 74% респондентов заявили, что будут скучать по дебатами о масштабировании.

К завершению этого исследования, на конференции «Консенсус 2017» было достигнуто соглашение между различными Биткойн-компаниями и майнерами, и концепция активации пользователями софт-форка для СегВит (посредством BIP-148) приобрела некоторых сторонников. Тем не менее, поддержку обоих этих предложений среди пользователей Биткойна по-прежнему трудно измерить. На данный момент, похоже, это два основных предложения.

Что думает сообщество

Мы опросили нескольких видных представителей отрасли, каков их предпочтительный метод масштабирования и почему.

Самсон Моу (Samson Mow), руководитель отдела технологических исследований компании Blockstream:

«Дебаты по масштабированию Биткойна на самом деле не являются дебатами. Это скоординированные усилия по влиянию и контролю над разработкой протокола. Биткойн — первый и самый успешный протокол денег, поэтому соблазн контролировать его и вознаграждение для различных сторон огромны — особенно для бизнесов, которые ищут краткосрочные результаты, обеспечивающие выход или обеспечение ликвидности. Эти краткосрочные цели не согласуются с разработчиками Bitcoin, которые старательно работают над созданием цифрового золота, что требует стабильности, поддержания обратной совместимости и реального масштабирования посредством разработки. Это привело к образованию группы людей, полностью сосредоточенной на одной переменной – размере блока, к нападкам на разработчиков через россказни, сосредоточенные вокруг «масштабирования», что смешно. Просто потому, что злой интернет-моббер кричит о том, что размер блока должен увеличиться с 1 до 2 МБ, не означает, что прогресс в масштабировании застопорился.

Говорят, что все, что делает компания — это маркетинг — начиная от найма работников и заканчивая обслуживанием клиентов, и др. Этот же принцип применим и для масштабирования. Все, что разработчики биткойна делали последние 7 лет — это масштабирование Биткойна. Любой, кто близко работал с Биткойном на любом уровне, знает, что были огромные улучшения масштабирования: кэширование подписи, ультрапрун, проверка параллельного скрипта, первая синхронизация заголовков, обрезка файлов блоков, libsecp256k1, ограничение пула памяти, и этот список можно продолжить. К сожалению, большинство людей не заботятся о том, чтобы внимательно следить за развитием или читать общедоступные журналы чата, обсуждения по электронной почте и протоколы совещаний. Эта проблема ещё более усугубляется, когда «капитаны индустрии» делают вводящие в заблуждение и безответственные заявления о развитии. Самый нелепый пример такого заявления сделал генеральный директор небольшого стартапа Интернет-дискаунтера, в котором говорится, что 400 или около того разных географически распределенных добровольцев из Bitcoin Core являются «монополией».

СегВит — это решение для тех, кто требует большей пропускной способности; Ничто другое даже не приближается к жизнеспособности».

Йосия Эрнандес (Josiah Hernandez), руководитель отдела стратегии компании Coinsource

«СегВит — изящное решение сложной проблемы. Это кульминация многолетних исследований, испытаний и разработок, которое уже в значительной степени достигло консенсуса между бизнесом и Биткойн-узлами. Предоставляя основу для решений масштабирования уровня 2, таких как Lightning Network, он также предлагает способ, который поможет немедленно решить проблемы растущего давления комиссий и увеличения время подтверждения транзакций с помощью эффективного увеличения размера блока до 2 МБ. Как и прежде, это идеальное предложение на рынке.

В то время как BU имеет незначительную поддержку майнеров, у него часто возникают проблемы со стабильностью и качеством кода, которые не позволяют серьезным игрокам массово использовать его в производстве. Было зарегистрировано несколько инцидентов, в результате которых слетело более 50% всех активных узлов BU, что могло привести к проблемам надежности сети, финансовому снижению и потенциальной потере сетевого эффект из-за снижения доверия к биткойну, если он будет использоваться в большом масштабе. Масштабирование уровня 1 с помощью увеличения максимального размера блока в значительной степени рассматривается как неэффективный, грубый метод масштабирования, который скорее приведёт к снижению, чем к росту».

Эмин Гюн Сиер (Emin Gün Sirer), доцент, Cornell University

«Я считаю, что единственное серьезное предложение — это то, чего еще нет в таблице: можем ли мы разработать протокол таким образом, чтобы исключить узкое место в распространении блоков? Bitcoin-NG показал, что это возможно, и ByzCoin провел дополнительные исследования. В долгосрочной перспективе в моём понимании нет сомнений, что продвинутые монеты будут использовать методы, подобные Bitcoin-NG.
Когда дело доходит до масштабирования в краткосрочной перспективе, у нас есть СегВит как одна крайность, и, ввиду того, что про-СегВит команда вообще не сдвинулась с места, большое количество предложений, которые все очень близки к СегВит. В интеллектуальном плане патч СегВит запутан; мало способствует масштабированию; процесс, который привёл к этому, не является здоровым, и невозможно оправдать выдачу субсидий в централизованном порядке, чтобы стимулировать его принятие. Но опять же, финансовое программное обеспечение всегда было беспорядочным, и, возможно, неизбежно, что Биткойн также потеряет свою элегантность формы. Я считаю, что реальные долгосрочные решения включают в себя лучшие технологии, такие как Bitcoin-NG, и я согласен с любым решением в краткосрочной перспективе».

Питер Ризун (Dr. Peter Rizun), главный научный сотрудник

«Многие люди сбиты с толку: большие блоки и СегВит не являются взаимоисключающими. Увеличение базового лимита размера блока является наиболее актуальным, поскольку оно будет иметь непосредственный эффект уменьшения сборов и повышения надёжности подтверждения. Если есть реальный спрос на СегВит, мы можем применять его тоже; здесь нет взаимоисключения: или один – или другой».

Саймон Юй ( Simon Yu), генеральный директор CakeCodes

«Оба варианта имеют свои плюсы и минусы, но в настоящее время я предпочитаю СегВит, поскольку он предоставляет временное решение проблемы, не разрушая первоначальную ценность Биткойна. Если размер блока неограничен, он перечёркивает цель, лежащую в основе ценности Биткойна, который был разработан с ограниченным предложением как способ борьбы с девальвацией валют. СегВит не будет постоянным решением от увеличения транзакционных сборов, но я думаю, что это временное решение позволит разработчикам по всему миру получить лучшее долгосрочное решение, которое будет лучше, чем BTU и СегВит».

Сергей Пономарёв , генеральный директор SONM

«Я стою за СегВит. Bitcoin Unlimited и другие решения, предлагающие увеличение размера блока, приведут к дальнейшей централизации уже централизованного майнинга биткойнов. Кроме того, я считаю, что СегВит — более гибкий способ решения проблемы масштабирования Биткойна, поскольку он использует софт-форк, а не хард-форк».