Проблема масштабованості біткойна — Вікіпедія

Ця стаття містить текст, що не відповідає енциклопедичному стилю. Будь ласка, допоможіть удосконалити цю статтю, погодивши стиль викладу зі стилістичними правилами Вікіпедії. Можливо, сторінка обговорення містить зауваження щодо потрібних змін. (січень 2018)

Проблема масштабованості біткойна пов'язана з початковим обмеженням розробниками розміром в один мегабайт базової структури для зберігання даних (блока) у його блокчейні^{[1][2][3]:ч.2}. Таке обмеження продиктовано особливістю побудови блокчейну, як повністю реплікованої розподіленої бази даних, що вимагає постійного пересилання між усіма учасниками кожного нового елемента. Зменшення розміру блоку істотно обмежує ефективність потенційної DDoS-атаки. Якщо врахувати середній час на формування блоку (10 хвилин) і середній розмір інформації про транзакції, то для гарантованого включення в блок кількість транзакцій не повинна бути занадто великою — на рівні близько трьох транзакцій в секунду.

З ростом популярності біткойна, кількість транзакцій збільшилася, але через обмеження максимального розміру блоку не всі транзакції «попадали» у блок відразу, періодично виникала черга. У травні 2017 роки ситуація значно погіршилася, очікування включення транзакції в блок могло сягати кількох днів^[4][5].

В системі біткойн для прискорення обробки транзакції користувач може самостійно призначити комісію. Регулярне виникнення черг призвело до збільшення зборів з транзакцій, але не вирішило проблему затримки обробки транзакцій. Це робить використання біткойнів досить дорогим і призводить до зростання часу очікування підтвердження транзакції, особливо для невеликих платежів — зникає сенс використовувати їх, наприклад, при оплаті в кафе і барах^[4].

Для розв'язання проблеми пропонуються різні підходи. Business Insider в 2017 році характеризував цю дискусію як «ідеологічну битву за майбутнє біткойну»^[6].

Форк блокчейна — поділ безперервного ланцюга на дві гілки. Такий поділ в мережі біткойн є частиною алгоритму і відбувається регулярно в процесі майнінгу. Нові блоки завжди містять посилання на попередника. Якщо два блоки, сформованих різними майнерами, посилаються на один і той же блок-попередник, це і є розподіл. Система не дає автоматичної переваги. Нові блоки як попередника можуть вказати будь-якого з них. В результаті на деякий час мережа розділяється. У якийсь момент одна з гілок стане довшим і «відстаюча» відмирає, так як система вважає істинної найдовший ланцюг.

Блокчейн також може розділятись, коли розробники змінюють протокол визначення того, які блоки є дійсними^[7].

Хард форком називають розподіл блокчейну на два окремі ланцюги в результаті використання двох різних протоколів^[8]. Новий протокол також може розділити мережу, якщо всі учасники мережі не будуть його дотримуватись^[7]. Наприклад, Ethereum Classic виник у результаті хард форку Ethereum через різне розуміння необхідних дій у відповідь на атаку на DAO^[9][10].

Спільноти Bitcoin XT, Bitcoin Classic і Bitcoin Unlimited запропонували збільшення межі розміру блоку, як метод збільшення масштабованості. Однак підтримка обох пропозицій з часом падала^[11][6].

Згідно CoinDesk, на відміну від хард форк, софт форк — це зміна протоколу, в результаті якого створені блоки визнаються дійсними і старим програмним забезпеченням^[7]. Згідно Investopedia, софт форк також може розділити мережу, якщо неоновлене програмне забезпечення буде створювати блоки, які не вважатимуться дійсними за правилами нового протоколу^[12].

Один із засновників і розробник Blockstream Пітер Уілл в грудні 2015 року запропонувала зміни в форматі софт форку, що отримали назву SegWit^[13][14]. SegWit пропонує зберігати частину даних (відкриті ключі) за рамками блокчейна. CoinTelegraph припускає, що SegWit дозволить створювати нові рішення другого рівня зверху біткойну^[14].

Софт форк активований користувачем (User-activated soft fork (UASF)) є спірною ідеєю, яка досліджує, як виконати оновлення блокчейну, яке не підтримується тими, хто забезпечує потужності мережі^[7].

Були запропоновані різні пропозиції щодо масштабування біткойну. У 2015 році Джефф Гарзік представив BIP 100, а Гевін Андресен BIP 101^[2]. У середині 2015 року деякі корпорації підтримували збільшення розміру блоку до восьми мегабайт^[15].

• Bitcoin XT був запропонований в 2015 році для збільшення потужності обробки транзакцій біткойну за рахунок збільшення межі розміру блоку^[16].
• Bitcoin Classic був запропонований в 2016 році, щоб збільшити продуктивність обробки біткойну за рахунок збільшення межі розміру блоку^[17].
• У 2016 році було укладено угоду між деякими майнерами і розробниками, яке неофіційно називалося «Гонконгською угодою», в якій містився план, в ході якого було б розглянуто як пропозицю SegWit, зроблену в грудні 2015 року розробниками Bitcoin Core, так і збільшення межі розміру блоку до 2 МБ. Однак обидві угоди не мали успіху^[18].
• Bitcoin Unlimited захищає інтереси майнерів за рахунок збільшення ліміту розміру блоку і підтримується майнінг-пулами ViaBTC, AntPool, інвестором Роджером Вертом і головним вченим Bitcoin Unlimited Пітером Різуном^[19]. Пропозиція Bitcoin Unlimited відрізняється від Bitcoin Core тим, що параметр розміру блоку не є жорстко запрограмованим, а скоріше вузли і союз майнерів підтримують розмір, який вони хочуть, використовуючи ідею, яку вони називають «виникаючим консенсусом»^[19]. Ті, хто стоїть за пропозицією Bitcoin Unlimited, стверджують, що з ідеологічної точки зору майнери повинні самі вирішувати питання масштабування, так як вони є тими, чиє обладнання підтримує мережу^[20].
• BIP148 — це пропозиція, яка називається «Активований користувачем софт форк» (UASF) або «популістське повстання». Планувалося, що він буде запущений 1 серпня 2017 року, і спробує змусити майнерів активувати SegWit^[21]. Це стало непотрібним, тому що майнери вирішили проголосувати за активацію SegWit, використовуючи схему BIP 91.

SegWit:

• Змінює структуру зберігання даних в кожному блоці біткойну^[22].
• Забезпечує підвищення пропускної спроможності транзакції, залишаючись сумісним з більш ранніми версіями програмного забезпечення біткойну^[22].
• Усуває транзакційну інертність, яка стала перешкодою для інших проектів^[22].
• Запровадження Lightning Network стало реальним^[23].

У травні 2017 року Digital Currency Group (не плутати з Цифровою Валютною Ініціативою MIT Media Lab) оголосила рішення, що зветься SegWit2x («Нью-йоркська угода»),^[24] активізуюче SegWit при 80%-ному порозі загального хеш-рейта біткойну, що сигналізує на біті 4; і підняти обмеження розміру блоку до 2 МБ протягом шести місяців з підтримкою, яка перевищує 80 % від загального хеш-рейта біткойну^[25].У червні 2017 року пропозиція SegWit була ще більш ускладнена твердженням про те, що вона може порушити патенти, подані в USIPO^[26]. Станом на середину 2017 року пропозицію SegWit2x підтримувало понад 90 % хеш-рейта, однак пропозиція SegWit2x була спірною ще й через те, що робота над проектом обмежувалася групою розробників тільки за запрошеннями^[24]. В середині липня 2017 року стало очевидно, що майнери підтримали реалізацію пункту про SegWit до 1 серпня 2017 року, тим самим намагаючись уникнути ризику хард форку мережі біткойн^[27][28][29]. 21 липня BIP 91 був заблокований, що означало, що оновлення SegWit активується на блоці 477,120^[30]. До 8 серпня була досягнута ще одна угода, коли 100 % майнінг-пулів біткойну оголосили про підтримку SegWit, хоча SegWit не був повністю активований до, як мінімум, 21 серпня, після чого майнери почали відмовлятися від блоків, які не підтримують SegWit^[31]. Більшість біткойн-транзакцій не використали оновлення, але вони і не були в змозі це зробити, оскільки стандартизація формату адреси BIP 173 не була завершена. За перший тиждень жовтня частка операцій з бітокойном з використанням SegWit зросла з 7 % до 10 %^[32].

Bitcoin Cash, хард форк блокчейну биткойна, з'явився 1 серпня 2017 року (починаючи з блоку 478,559)^[33][34]. Після хард форку власники біткойнів володіли рівними частками як біткойнів (BTC), так і Bitcoin Cash'а (BCH)^[35]. Bitcoin Cash збільшив розмір блоку з одного мегабайта до восьми мегабайт без застосування SegWit^[36]. Ввечері 1 серпня 2017 року BCH посідав третє місце за рівнем капіталізації серед всіх криптовалют (після BTC і Ethereum)^[37]

Реалізація SegWit в серпні 2017 року була тільки першою половиною так званої «Нью-Йоркської угоди», відповідно до якої ті, хто хотів збільшити ефективний розмір блоку SegWit, скомпрометували тих, хто хотів збільшити розмір блоку хард форком^[38]. Друга половина SegWit2x включає в себе хард форк в листопаді 2017 року для збільшення розміру блоку до 2 мегабайт^[39].

SegWit був створений людьми, не пов'язаними з SegWit2x, і багато хто з них проти SegWit2x^[40].

Lightning Network — це проект, що знаходиться в розробці, метою якого є усунення проблеми масштабованості біткойну шляхом масштабування «поза мережею». Він призначений для забезпечення оновлення стану мікроканалу без використання будь-яких блокувань, що робить мікроплатежі виправданими (і без комісії).

• Розробка програмного забезпечення