Bitcoins skalbarhetsproblem

Antal transaktioner per månad, på en logaritmisk skala

Bitcoins skalbarhetsproblem hänvisar till Bitcoin- nätverkets begränsade förmåga att hantera stora mängder transaktionsdata på sin plattform på kort tid. Det är relaterat till det faktum att poster (kända som block ) i Bitcoin- blockkedjan är begränsade i storlek och frekvens.

Bitcoins block innehåller transaktionerna på bitcoinnätverket. Bearbetningskapaciteten för transaktioner i kedjan för bitcoin-nätverket är begränsad av den genomsnittliga blockskapandetiden på 10 minuter och den ursprungliga blockstorleksgränsen på 1 megabyte. Dessa begränsar tillsammans nätverkets genomströmning . Den maximala transaktionsbehandlingskapaciteten uppskattad med en genomsnittlig eller median transaktionsstorlek är mellan 3,3 och 7 transaktioner per sekund. Det finns olika föreslagna och aktiverade lösningar för att lösa detta problem.

Bakgrund

Gränsen för blockstorlek, i samklang med inställningarna för justering av proof-of-work-svårigheter i bitcoins konsensusprotokoll, utgör en flaskhals i bitcoins transaktionsbearbetningskapacitet. Detta kan resultera i ökande transaktionsavgifter och försenad bearbetning av transaktioner som inte kan passas in i ett block. Olika förslag har kommit fram om hur man skalar bitcoin, och en kontroversiell debatt har resulterat. Business Insider 2017 karakteriserade denna debatt som en "ideologisk kamp om bitcoins framtid."

Gafflar

Att öka nätverkets gräns för transaktionsbearbetning kräver ändringar i bitcoins tekniska funktion, i en process som kallas en gaffel . Gafflar kan grupperas i två typer:

Hård gaffel

En hårdgaffel är en förändring av blockchain-protokollet som inte är bakåtkompatibelt och kräver att alla användare uppgraderar sin mjukvara för att kunna fortsätta delta i nätverket. I en hård gaffel delas nätverket i två separata versioner: en som följer de nya reglerna och en som följer de gamla reglerna.

Till exempel, Ethereum var hårt forked under 2016 för att "göra hela" investerarna i The DAO , som hade hackats genom att utnyttja en sårbarhet i sin kod. I det här fallet resulterade gaffeln i en splittring som skapade Ethereum- och Ethereum Classic- kedjor. 2014 ombads Nxt -communityt att överväga en hård gaffel som skulle ha lett till en återställning av blockchain-posterna för att mildra effekterna av en stöld av 50 miljoner NXT från en stor kryptovalutabörs . Förslaget om hårdgaffel avslogs och en del av medlen återvanns efter förhandlingar och lösensumma. Alternativt, för att förhindra en permanent uppdelning, kan en majoritet av noder som använder den nya programvaran återgå till de gamla reglerna, vilket var fallet med bitcoin-split den 12 mars 2013.

Ett senare exempel på hårdgaffel är Bitcoin 2017, vilket resulterade i en splittring som skapade Bitcoin Cash . Nätverksuppdelningen berodde främst på oenighet om hur man skulle öka transaktionerna per sekund för att tillgodose efterfrågan.

Bitcoin Cash ("BCH") är en hård gaffel av bitcoin som ökar den maximala blockstorleken. Bitcoin XT , Bitcoin Classic och Bitcoin Unlimited stödde båda en ökning till den maximala blockstorleken. Den 1 augusti 2017, dagen då BTC klaffade, delades BTC-blockkedjan upp i två separata blockkedjor: en upprätthålls i enlighet med de regler som för närvarande gäller för Bitcoin, och den andra upprätthålls i enlighet med de regler som för närvarande gäller för Bitcoin Cash. Om man hade mynt på Bitcoin-kedjan före gaffeln och ännu inte har flyttat dem, kan man flytta dem på den ena eller den andra eller båda kedjorna. Således blev alla innehavare av Bitcoin också innehavare av Bitcoin Cash vid tidpunkten för uppdelningen. Hädanefter är Bitcoin och Bitcoin Cash separata och handlas till helt oberoende värderingar i förhållande till varandra, fiat-valutor och andra tillgångar.

Bitcoin SV ("BSV") är en hård gaffel av Bitcoin Cash och erbjuder en konkurrerande implementering av Bitcoin-protokollet som syftar till att lösa Bitcoins skalbarhetsproblem genom att implementera en obegränsad blockcap-storlek, vilket gör det möjligt för nätverket att producera block av obegränsad storlek.

Mjuk gaffel

En mjuk gaffel är en bakåtkompatibel förändring av blockchain-protokollet som gör att nya regler kan införas utan att alla användare behöver uppgradera sin mjukvara. I en mjuk gaffel implementerar en majoritet av nätverkets gruvarbetare de nya reglerna och börjar följa den uppdaterade versionen av blockkedjan. Resten av nätverket kan fortsätta följa den gamla versionen av blockkedjan, men de kommer inte att kunna validera nya block som följer de uppdaterade reglerna. Eftersom en mjuk gaffel är bakåtkompatibel, resulterar det inte i skapandet av en ny blockchain eller uppdelning av nätverket. Istället tillåter det nätverket att gradvis övergå till de nya reglerna samtidigt som kompatibiliteten med de gamla reglerna bibehålls.

Segregated Witness är ett exempel på en mjuk gaffel.

I händelse av en mjuk gaffel måste alla gruvnoder som är avsedda att fungera i enlighet med de nya reglerna uppgradera sin mjukvara.

Effektivitetsförbättringar

Tekniska optimeringar kan minska mängden datorresurser som krävs för att ta emot, bearbeta och registrera bitcointransaktioner, vilket möjliggör ökad genomströmning utan att ställa extra efterfrågan på bitcoin-nätverket. Dessa ändringar kan vara till antingen nätverket, i vilket fall en gaffel krävs, eller till individuell nodmjukvara (som Bitcoin Core ).

Schnorr-signaturer har föreslagits som en skalningslösning av den långvariga utvecklaren och Blockstream -medgrundaren Pieter Wuille.
Merkelized Abstract Syntax Trees (MAST) är ett förslag från Johnson Lau som minskar storleken på smarta kontrakt (komplexa skript) och ökar deras integritet.
Ett papper från 2006 av Mihir Bellare möjliggör signaturaggregation i O(1)-storlek, vilket innebär att det inte tar mer utrymme att ha flera undertecknare. Bellare-Neven reducerar till Schnorr för en enda tangent. Bellare-Neven har implementerats. ^{[ bättre källa behövs ]}

"Layer 2" system

En översikt över Lightning Network

The Lightning Network (LN) är ett protokoll som syftar till att förbättra bitcoins skalbarhet och hastighet utan att offra tillförlitlig drift. Lightning Network kräver att en finansieringstransaktion läggs till blockkedjan för att öppna en betalningskanal. När en kanal väl har öppnats kan anslutna deltagare göra snabba betalningar inom kanalen eller kan dirigera betalningar genom att "hoppa" mellan kanaler vid mellanliggande noder för liten eller ingen avgift.

I januari 2018 lanserade Blockstream ett betalningshanteringssystem för webbåterförsäljare som heter "Lightning Charge", noterade att lightning var live på huvudnätet med 200 noder i drift den 27 januari 2018 och rekommenderade att det fortfarande borde betraktas som "under test".

Den 15 mars 2018 släppte Lightning Labs betaversionen av sin lnd Lightning Network-implementering för bitcoin mainnet, och den 28 mars 2018 släppte ACINQ en mainnet-beta av sin eclair-implementering och skrivbordsapplikation.

I januari 2019 meddelade online-återförsäljaren Bitrefill att den tar emot fler betalningar i Bitcoin via blixtnätverket än någon annan kryptovaluta de accepterar.

I juni 2021 röstade den lagstiftande församlingen i El Salvador om lagstiftning för att göra Bitcoin lagligt betalningsmedel i El Salvador . Beslutet var baserat på framgången för Bitcoin Beach-ekosystemet i El Zonte som använde en LN-baserad plånbok. Regeringen kommer att introducera en plånbok som använder Lightning Network-protokollet samtidigt som det ger medborgarna frihet att använda andra Bitcoin Lightning-plånböcker.

Blockstorleken ökar

Bitcoins transaktionsgenomströmning begränsas av två parametrar:

blocktiden avgör hur ofta ett nytt block läggs till i kedjan ,
blockstorleken bestämmer mängden data som kan läggas till med varje block .

Bitcoin har en blockeringstid på 10 minuter och en blockstorlek på 1MB. Olika höjningar av denna gräns, och förslag för att ta bort den helt, har föreslagits under bitcoins historia. Litecoin producerar block fyra gånger snabbare än Bitcoin vilket leder till en 4x förbättring av genomströmningen. Dogecoin har ännu mer genomströmning med en blockeringstid på 1 minut. Bitcoin Cash har en blockstorlek på 32 MB och därmed 32 gånger mer genomströmning än Bitcoin. Bitcoin SV tog bort blockstorleksgränsen helt och hållet.

Föreslagen

2015 introducerades BIP100 av Jeff Garzik och BIP101 av Gavin Andresen.
Bitcoin XT föreslogs 2015 för att öka transaktionsbehandlingskapaciteten för bitcoin genom att öka blockstorleksgränsen.
Bitcoin Classic föreslogs 2016 för att öka transaktionsbehandlingskapaciteten för bitcoin genom att öka blockstorleksgränsen.
"The Hong Kong Agreement" var ett avtal från 2016 mellan några gruvarbetare och utvecklare som innehöll en tidtabell som skulle se både aktiveringen av förslaget Segregated Witness ( SegWit ) som etablerades i december 2015 av Bitcoin Core-utvecklare, och utvecklingen av en blockstorleksgräns ökat till 2 MB. Båda tidslinjerna missades dock.
SegWit2x var en föreslagen hårdgaffel av kryptovalutan bitcoin. Implementeringen av Segregated Witness i augusti 2017 var bara den första hälften av det så kallade "New York-avtalet" genom vilket de som ville öka den effektiva blockstorleken med SegWit kompromissade med de som ville öka blockstorleken med en hård gaffel till en större blockstorlek. Den andra halvan av SegWit2x involverade en hård gaffel i november 2017 för att öka blockstorleken till 2 megabyte. Den 8 november 2017 meddelade utvecklarna av SegWit2x att den hårda gaffeln som planerades till omkring 16 november 2017 avbröts tills vidare på grund av bristande konsensus.
Bitcoin Unlimited förespråkade gruvarbetares flexibilitet för att öka blockstorleksgränsen och stöds av gruvpoolerna ViaBTC, AntPool och investeraren Roger Ver .

Bitcoin Unlimiteds förslag skiljer sig från Bitcoin Core genom att parametern blockstorlek inte är hårdkodad, utan snarare flaggar noderna och gruvarbetarna stöd för den storlek de vill ha, med hjälp av en idé som de refererar till som "emergent consensus". De bakom Bitcoin Unlimited-förslaget hävdar att ur ideologisk synvinkel bör gruvarbetarna bestämma sig för skalningslösningen eftersom det är de vars hårdvara säkrar nätverket.

Se även