Проблема масштабируемости Биткоина простыми словами

На протяжении нескольких лет криптосообщество обсуждает вопрос масштабируемости блока в сети Биткоин. 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 Сатоши Накамото 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 желанию 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 Segregated Witness 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.