Razširljivost Bitcoinov in problem širjenja blokov

Gostujoča objava HodlX  Pošljite svojo objavo

Znano je, da je pomanjkanje razširljivosti glavna ovira za množično sprejemanje tehnologije veriženja blokov. Vsi obstoječi projekti veriženja blokov iščejo rešitve, ki bi lahko izboljšale delovanje njihovega omrežja. Številni nastajajoči projekti trdijo, da imajo čarobno kroglo, ki bi lahko rešila težavo. Vendar takšne trditve niso vedno veljavne. Številni opazovalci in vlagatelji žal ne razumejo bistva in korenine tega problema. Brez globokih preiskav in precejšnjega tehničnega ozadja je težko določiti skrita ozka grla in kompromise. V tem prispevku bomo razpravljali o enem znanem ozkem grlu, ki preprečuje, da bi se Bitcoin povečal.

Kmalu po izumu decentraliziranega peer-to-peer omrežja Bitcoin so se raziskovalci zanimali, kaj določa meje skaliranja Bitcoinov. Kmalu je bilo določeno in opisano bistveno vprašanje v smislu časa širjenja bloka ali zakasnitve širjenja bloka.

To je povprečni čas, ki je potreben, da novi blok doseže večino vozlišč v omrežju. V velikem decentraliziranem omrežju, kot je Bitcoin, se vedno, ko se ustvari novi blok, predvaja v skladu s protokolom Gossip. Če ima neko vozlišče nov veljaven blok, obvesti vozlišča, povezana z njim, o svoji novi posesti. Nato vozlišče prenese ta blok na tista vozlišča, ki so od njega to zahtevala. Preden blok doseže vsako polno vozlišče v omrežju, preide skozi sedem vmesnih vozlišč. Pomembno je, da vsako pošteno vozlišče preveri blok, preden ga posreduje drugim vrstnikom. Očitno vse skupaj traja nekaj časa. Vsak nov blok pretrese omrežje in med seboj vzpostavi vozlišča in ethernetne povezave s polno močjo.

Lahko bi trdili, da je bilo od uvedbe omrežja že veliko izboljšav protokola Gossip. Na primer, predlog za izboljšanje Bitcoina BIP 0152 je uvedel možnost prenosa samo kratkih ID-jev transakcij, namesto celotnega seznama transakcij, v telo bloka. Če pa vozlišče nima te transakcije v svojem mempolu, mora vrstnike prositi, naj jo prenesejo v ločenem sporočilu. Če je v bloku veliko takšnih transakcij, izboljšanje iz BIP 0152 izgine.

Ker je prenos podatkov najbolj zamuden del blokovnega releja, so se raziskovalci zanimali za določitev, koliko časa je potrebnega, da podatkovni paket določene velikosti doseže 50%, 90% ali 95% vozlišč v omrežju. Ugotovljeno je bilo, da je za bloke, večje od 20 kB, zakasnitev širjenja bloka skoraj sorazmerna z velikostjo bloka.

Glede na raziskave, objavljene leta 2013, je vsak dodaten kB podatkov v bloku povzročil dodatnih 80 ms zakasnitve širjenja bloka. Od takrat je vsako leto objavljenih nekaj akademskih člankov in raziskav na to temo. Posodobijo zgoraj omenjene podatke in razpravljajo o različnih predlogih za izboljšave. Poleg tega spletno mesto spremlja trenutno stanje Bitcoin omrežja in čas širjenja blokov. Prav tako ponuja grafikone s preteklimi podatki o tej temi.

Večina dobro uveljavljenih blockchain omrežij ima enako zasnovo kot Bitcoin. Posledično čas širjenja bloka v teh omrežjih upošteva enaka pravila. Na žalost čas širjenja bloka močno vpliva na varnost verige blokov. Daljši kot je čas širjenja v omrežju, pogosteje rudarji kopljejo na starih blokih. Posledično se pogosteje pojavlja vilicanje glavne verige in odstotek osirotelih blokov narašča. Dolga zakasnitev širjenja vodi do tako imenovane dileme preveriteljev.

Nekatera vozlišča lahko ugotovijo, da je preskočitev koraka preverjanja blokov lahko donosna strategija. V tem primeru se soočajo s tveganjem rudarjenja na vrhu napačnega bloka. Če pa je čas preverjanja bloka pomemben, je ta strategija lahko donosna. Raziskovalci so ugotovili, da dolga zakasnitev širjenja zmanjšuje odpor vozlišča proti 51% napadom in sebičnemu rudarjenju.

Da bi rešili zgoraj omenjeno težavo, razvijalci blokov pogosto skušajo ohraniti čas širjenja bloka manj kot 1% povprečnega časa bloka.

To velja za Bitcoin, Ethereum in druga pomembna blockchain omrežja, ki temeljijo na soglasju o dokazovanju dela. Iz tega razloga je čas širjenja blokov na 50% vozlišč v Bitcoin omrežju pogosto manjši od 6 sekund.

Čeprav hitri blokovski rele, kot je opisan v BIP 0152, zmanjšuje povprečni čas širjenja bloka, lahko v najslabšem primeru traja več časa kot osnovni protokol. Pomembno je, da je tudi v najslabšem primeru zakasnitev širjenja razumna, tako da bodo rudarji večino časa sinhronizirali svoja vozlišča in vedno preverili predlagane bloke..

Kadar koli ljudje govorijo o razširljivosti verige blokov, omenjajo pretočnost sistema. Vendar so ljudje pozabili, da izboljšave pretoka transakcij ne smejo ogroziti varnosti omrežja ali povečati zahtev za shranjevanje podatkov za vozlišča, ki želijo sodelovati v omrežju. Te spremembe bi lahko zmanjšale število neodvisnih potrjevalcev transakcij v omrežju in s tem zmanjšale decentralizacijo.

kje

Bsize je velikost bloka v bajtih;

Tsize je povprečna velikost zapisa transakcije v bloku;

Btime je povprečni čas med zaporednimi bloki v verigi blokov.

Očitno bi bilo mogoče pretok transakcije povečati s povečanjem velikosti bloka, z zmanjšanjem velikosti zapisa transakcije ali z zmanjšanjem intervala med bloki. Težko je zmanjšati velikost zapisov transakcij. Namesto tega bi lahko poskusili drugi dve možnosti. Vendar bodo ta dejanja povečala odstotek časa, porabljenega za širjenje blokov. Tako bi lahko bila ogrožena varnost in decentralizacija omrežja.

Lahko bi opazili, da se v opisanem protokolu Bitcoin omrežni viri uporabljajo neučinkovito. Vsako vozlišče obdela in prenese ključne podatke o novem bloku le majhen del časa. Omrežna pasovna širina je resnično pomembna, vendar se v celoti uporablja le nekaj sekund naenkrat. V preostalem času to vozlišče prenaša samo čakajoče transakcije in pomožne podatke. Ta ugotovitev je raziskovalce navdihnila, da iščejo učinkovitejše zasnove protokolov, ki bi lahko bistveno izboljšale pretočnost transakcij, ne da bi ogrozile varnost in decentralizacijo omrežja. V naslednjem prispevku bomo razpravljali o pristopih za reševanje problema širjenja blokov, ki so bili predlagani v zadnjih letih.

Vinod Manoharan je tehnološki podjetnik ter ustanovitelj in izvršni direktor podjetja Jax Multiversal Holdings, holding družba, katere portfelj vključuje spletna igralniška podjetja, plačilne prehode in tehnološka podjetja Blockchain. Manoharan je tudi ustanovitelj podjetja JAX.Mreža, tehnološki zagon v Ukrajini, osredotočen na tehnologijo veriženja blokov in natančneje reševanje zloglasne trileme razširljivosti blokov.

Predstavljena slika: Shutterstock / whiteMocca