Zibens tīkls: kas tas ir un vai tas var atrisināt Bitcoin mērogošanas problēmu?

Satashi Nakamoto piektdien, 2008. gada 31. oktobrī, uz kriptogrāfijas adresātu sarakstu nosūtīja priekšlikumu par jaunu elektroniskās naudas sistēmu, kas ir pilnībā vienādranga un kurai nav uzticamu trešo personu. Pirmā atbilde - pirmā reize, kad kāds publiski komentēja bitcoin - nāca nākamajā svētdienā: "Mums ļoti, ļoti vajadzīga šāda sistēma, " rakstīja Džeimss A. Donalds, "bet tā kā es saprotu jūsu priekšlikumu, tas nešķiet mērogojams līdz vajadzīgajam izmēram."

Pēc 10 gadiem šī kritika joprojām ir patiesa. Pat bitcoin dedzīgākie evaņģēlisti atzīst, ka tas ir bezvērtīgi nelielu, ikdienas pirkumu veikšanai. Bet to varētu mainīt zibens tīkls, kas ir viens no daudzsološākajiem bitcoin mērogošanas projektiem, kas patlaban norisinās.

Zibens tīkls

Uzstājoties Blockstack samitā 2017. gada jūlijā, Lightning Labs izpilddirektore Elizabete Starka citēja šo pirmo Nakamoto elektroniskās naudas kritiku, bet pauda pārliecību, ka bitcoin faktiski var mērogot. "Mēs būtībā atkal esam 1995. gadā, kad runa ir par blokķēdēm un decentralizētām tehnoloģijām, " viņa teica, atsaucoties uz laiku pirms interneta iegūšanas HTTP un citiem TCP / IP transporta un lietojuma slāņiem.

Starp visvairāk sarunātajiem "2. slāņa" pieteikumiem bitcoin blockchain ir zibens tīkls. Pirmoreiz Džozefa Poona un Tadges, aka Thaddeus Dryja, priekšlikumi 2015. gadā (viņu baltās grāmatas jaunākā versija ir pieejama šeit), zibens ir izstrādāts funkcionējošā specifikācijā, ko sauc par lightning-rfc jeb "BOLTS" trim uzņēmumiem, no kuriem katram ir tā pati ieviešana: Lightning Labs ir lnd, Blockstream ir c-lightning, un ACINQ ir eclair. Tiek izstrādātas arī tādas, kas nav BOTLS, piemēram, pērkons.

Zibens tīkls jau ir izveidots un darbojas, taču tas ir tā sākuma stadijā. Īsts bitcoins ir nosūtīts un gandrīz vienmēr saņemts, izmantojot Lightning Labs, Blockstream un ACINQ implementācijas, un visi trīs ir savstarpēji izmantojami. Zemāk redzamajā video redzams ACINQ inženieris, izmantojot c-zibens mezglu, gandrīz acumirklī no eclair mezgla uz lnd mezglu nosūtot 0, 000001 bitcoin (apmēram 0, 01 USD):

Lai redzētu, cik lielu uzlabojumu tas nozīmē, mēs izmēģinājām līdzīgu darījumu ar bitcoin blockchain, izmantojot mobilā maka lietotni GreenAddress. Lietotne ieteica samaksāt kalnračiem 0.00001907 BTC (0, 19 USD): 1, 907% maksa. Lai gan nav skaidrs, cik bloku šī maksa bija paredzēta, lai apstiprinātu (mēs esam sazinājušies ar GreenAddress, lai uzzinātu), atbilde, iespējams, ir seši bloki jeb aptuveni stunda.

Mēs nekad neuzzināsim, cik ilgs laiks konkrētam darījumam faktiski būtu vajadzīgs, taču kļūdas ziņojums mūs informēja, ka "rezultātus, kas zemāki par 546 satoshis [0, 05 USD], Bitcoin uzskata par neekonomiskiem putekļiem. Lūdzu, palieliniet vērtību".

Arī Lightning Labs ir pārbaudījis atomu mijmaiņas darījumus starp ķēdēm, izmantojot tīklu; tie ir vērtības pārskaitījumi starp dažādiem blokķēdēm, šajā gadījumā bitcoin un litecoin, kas potenciāli iezīmē pirmo soli ceļā uz decentralizētu biržu veidošanu.

Zibens ļauj veikt mikro maksājumus, kurus bitcoin nevar patstāvīgi, bet esošās ieviešanas joprojām ir kļūdainas. Stārks mudina lietotājus uzzināt par zibens, izmantojot bitcoin "testnet" (tas ir, izmantot viltotu naudu), nevis tiešā uguns "mainnet". Rakstīšanas laikā mainnetā tomēr ir veikti apmēram 50 000 USD vērti darījumi, un daži cilvēki ir zaudējuši naudu c-zibens kļūdai. (Kristians Dekkers, Blockstream galvenā tehnoloģiju inženieris, man pa e-pastu man teica, ka vairumā gadījumu līdzekļi tiek atgūti.)

Tātad, kā darbojas zibens?

Kā darbojas zibens

Lightning risinājuma pamatā ir divvirzienu, ārpus ķēdes norēķinu kanāli. Saka, ka Alise un Bobs bieži veic darījumus savā starpā nelielās summās. Maksājumi ķēdē šajā gadījumā nav praktiski iesaistīto maksu un ilgo apstiprināšanas laiku dēļ, tāpēc viņi nolemj atvērt kanālu, kas ļauj tūlīt un bez maksas nosūtīt bitcoin uz priekšu un atpakaļ.

Kanāla atvēršana

Lai atvērtu kanālu, Alise, Bobs vai abi īpašā adresē veic zināmu bitcoin daudzumu, izmantojot to, ko sauc par finansēšanas darījumu (zaļais lodziņš zemāk esošajā diagrammā). Saka, ka Alise veic 1 BTC. Viņa sūta līdzekļus uz tā saukto 2-of-2 multisig adresi, kurai gan Alisei, gan Bobam ir nepieciešams kriptogrāfiski "parakstīt" jebkuru sūtīšanas darījumu ar viņu privātajām atslēgām. Parastam darījumam nepieciešams tikai (vienotās) privātās atslēgas paraksts, kas atbilst nosūtītājas adreses publiskajai atslēgai.

Svarīgi ir tas, ka finansēšanas darījums vēl nav parakstīts vai pārraidīts tīklā.

Visi attēli iegūti no Poon un Dryja.

Tālāk Alise un Bobs izveido "saistību darījumu", izmantojot finansēšanas darījumu kā "vecāku": viņi izmanto tā neapstiprinātu izvadi 1 BTC kā ieeju "bērna" darījumam, kas nosūta ALE Ailei 0, 5 BTC (izvade 0) un 0, 5 BTC Bobam (1. izvade). Ja jūs protestējat, ka bitcoin protokols neļauj lietotājiem parakstīt tēriņus, nezinot ievades parakstus, šī spēja tika piešķirta, izmantojot mīkstu dakšiņu.

Pēc tam Alise paraksta izvadi, nosūtot Bobam 0, 5 BTC; Bobs paraksta izeju, nosūtot Alisai 0, 5 BTC. Pēc tam abi paraksta un pārraida finansēšanas darījumu, kas ir uzticēts bitcoin blockchain (un uz kuru attiecas tīkla maksas un nogaidīšanas laiki).

Viņiem tagad ir atvērts norēķinu kanāls, caur kuru viņi var bez maksas novirzīt bitcoin turp un atpakaļ uzreiz. Vai nu Alise vai Bobs to var aizvērt jebkurā laikā un pieprasīt katru no saviem 0, 5 BTC, neatkarīgi no tā, kāds ir atjauninātais atlikums.

Kanāla atvēršana… angļu valodā

Ja vien jūs jau mazliet nezināt par zibens tīkla iekšzemēm, iespējams, ir grūti sagremot "zīmi šeit, sākotnēji šeit, pavadiet šo, pārraidiet to - nē, ne to. "

Šeit ir vairāk konceptuāls apraksts. Finansēšanas darījums izklausās pēc tā: tas nodrošina līdzekļus kanālam. Tas darbojas arī kā kanāla maksimālā robeža: neviena no pusēm nevar iegūt vairāk par sākotnējo finansējuma summu, un abu pušu atlikumiem ir jāpieskaita šī summa. Iemesls tam, ka finansēšanas darījums tiek izveidots vispirms, bet tiek pārraidīts pēdējais, ir tāds, ka, ja tas vienkārši tiktu izlikts blokķēdē vienā solī, nekas nebūtu izdarīts, izņemot vienu, vienkāršu, vaniļas darījumu. Zibens nedara tos ātrāk vai lētāk.

Atstājot finansēšanas darījumu atvērtu, ievietojot saistību darījumu - kas, kā aprakstīts tālāk, darbojas kā sava veida vieds līgums - un pēc tam noslēdzot finansēšanas darījumu, zibens priesteri tīklā atver sava veida tārpu caurumu. Tas ļauj jums pārvietot bitcoin uz priekšu un atpakaļ pa vienu noteiktu ceļu. Jūs izmantojat bitcoin protokolu, bet apiet kalnraču noteikto kavēšanos un izdevumus.

Turot zibens neuzticamu

Teiksim, Bobs tagad vēlas maksāt Alisei 0, 1 BTC, izmantojot viņu atvērto kanālu. Abas puses vienkārši atjaunina saistību darījumu - nav nepieciešams pārsūdzēt kalnračus. Atlikums, iepriekš katrs bija 0, 5 BTC, tagad ir 0, 6 BTC Alisei, 0, 4 BTC Bobam.

Vienīgā problēma ir, kā to droši izdarīt

Kriptogrāfiska risinājuma atrašana šai dilemmai ir viena mērķa sasniegšana: padarot neiespējamu parakstīt veco darījumu un slēgt kanālu tādā veidā, kas atspoguļo iepriekšējo stāvokli. Kamēr tas ir iespējams, zibens rada divkāršu tēriņu problēmu.

Atcerieties, ka Bobs paraksta pusi no saistību darījuma (Saistību Tx 1a zemāk), kuru pārraidīt var tikai Alise, jo viņas paraksts trūkst. Alise paraksta otru (Commitment Tx 1b), kuru pēc tam var pārraidīt tikai Bobs. Jebkurš var to izdarīt un aizvērt kanālu, bet, izmantojot bitcoin (ierobežotās) viedās līgumu rakstīšanas iespējas, saistību darījuma divu pusi izvadi var tikt pakļauti atšķirīgiem ierobežojumiem. Konkrēti, viena izvade var ļaut saņēmējam nekavējoties iztērēt līdzekļus, savukārt otru var atcelt jebkura puse - izmantojot Atceļamu secības termiņa līgumu (RSMC) - uz noteiktu laika periodu, piemēram, 1000 blokiem vai apmēram nedēļa.

Lūk, kāpēc tas ir noderīgi. Ja Bobs izrādās maldīgs un neprofesionāls, viņš var tikai parakstīt un pārraidīt saistības Tx 1b (iepriekš), kas nekavējoties izmaksā Alisei (1.b piegāde) un nedēļu tur savus līdzekļus atsaucamā naudas atņemšanā (Atceļamā piegāde 1b). Alise, redzot, ka Bobs ir mēģinājis viņu saīsināt, var izraisīt atsaukšanu un apgalvot, ka ne tikai 0, 1 BTC Bobs mēģināja nozagt, bet arī 0, 4 BTC, uz kuru viņam citādi būtu bijušas tiesības.

Citiem vārdiem sakot, viss kanāls nonāk Alisā, ja viņa noķer Bobu krāpšanos. Tas ir iespējams, jo, kad puses izveido jaunu saistību darījumu (C2a un C2b zemāk), solot faktiski nepārraidīt vecu saistību darījumu (C1a vai C1b), viņi ievieto savu naudu tur, kur atrodas. Līdztekus jaunajam saistību darījumam tie rada pārkāpumu novēršanas darījumu ar diviem rezultātiem (BR1a un BR1b), kas attiecas uz iepriekšējām saistībām. Alise piešķir Bovam savu privāto atslēgu pusei no pārkāpuma novēršanas darījuma un otrādi. Tagad, ja kāds mēģina pārraidīt veco darījumu, darījuma partneris var izmantot 1000 bloku nogaidīšanas perioda priekšrocības un iet uz priekšu pirms šī darījuma, pārņemot visu pārkāpējās puses atlikumu.

Problēma ir tāda, ka Alisei jāpievērš daļēji pastāvīga uzmanība saviem kanāliem, lai Bobs nenoķertu viņu pie 1000 bloku aizsarga. Pūns un Sajaja ierosina izraudzīties kādu trešo personu, kuras uzdevums ir ierosināt pārkāpumu novēršanas darījumus - tos, kas atlīdzina visu kanāla līdzekļus aizskartajai pusei, kad darījuma partneris mēģina krāpties. Viņiem varēja samaksāt nodevu no soda.

Olaoluwa Osuntokun, Lightning Labs līdzdibinātājs un CTO, izstrādā "novērošanas torņus", lai darbotos kā šie trešo pušu izpildītāji. Kaut arī tika paustas bažas, ka šie mezgli varētu darboties kā uzticamas puses un ieviest tīklā nedrošību, Osuntokun stāsta CoinDesk, ka attiecīgajam kanālam būtu nepieciešams tikai viens godīgs sargtornis.

Turklāt, kā e-pastā norāda Blockstream galveno tehnoloģiju inženieris Kristians Dekkers, krāpšana ir riskanta. Tas ir nozīmīgs azarts, ja pieņemsim, ka puse, kuru mēģināt aplaupīt, vismaz reizi nedēļā nepiereģistrēsies, un risks, ka zaudēsit visu savu kanālu naudu, var būt pietiekams, lai atturētu no tā.

Kanālu savienošana

Reālajā pasaulē Alise nevēlas veikt darījumus tikai ar Bobu, ne Bobs tikai ar Alisi. Abiem ir noteikts skaits darījumu partneru, kas viņiem jāmaksā un no kuriem maksā. Kanālu atvēršana ar katru no šīm partijām būtu nepraktiska. Pat ja lietotāja interfeiss tiktu vienkāršots līdz pilnībai, tikai dažiem lietotājiem būtu nepieciešamā likviditāte, lai piesaistītu bitcoin divpadsmit vai vairāk atvērtos kanālos.

Par laimi viņiem tas nav jādara. Kā redzams iepriekš redzamajā videoklipā, lietotāji var maršrutēt maksājumus, izmantojot starpposma lietotāju kanālus, lai ikvienam, kam ir atvērts kanāls vai divi, būtu iespēja norēķināties, izmantojot sešu atdalīšanas pakāpi. Atšķirībā no darījumiem vienā kanālā, šie daudzkanālu darījumi, iespējams, būs saistīti ar nelielu maksu, lai stimulētu mezglus finansēt kanālus un turēt tos atvērtus. Sīpolu maršrutēšana - tehnika, ko izmanto, lai maskētu TOR pārlūka lietotājus, neļauj starpposma mezgliem redzēt visu darījumu veikto ceļu, mazinot bažas par privātumu.

Jākonstatē, cik labi darbojas šis kanālu tīkls praksē, un ir iedomājams, ka tad, ja maksājumiem ir jāveido pārāk sarežģīts maršruts - ar pārāk daudziem “apiņiem” caur starpposma kanāliem - šo lietotāju iekasētās maksas varētu saskaitīt.

Vai zibens var palikt decentralizēts ">

Šīs rūpes ir saistītas ar vienu, kas kritiķiem rada nepārvaramu trūkumu zibens tīklā. Mūsdienu ieviešanā kanālam ir ierobežojums: bitcoin summa sākotnējā finansēšanas darījumā ierobežo kopējo naudas daudzumu kanālā.

Šī situācija lietotājiem rada kompromisu ar saprātīgi ierobežotiem resursiem. Viņi var vai nu finansēt kanālus ar lielu daudzumu bitcoin, lai nodrošinātu, ka viņiem ir līdzekļi, lai veiktu jebkādus maksājumus, kas viņiem būtu nepieciešami, vai arī viņi var finansēt mazākus kanālus un lai bitcoin būtu pieejami citām vajadzībām. (Tā kā maksājumus var novirzīt caur saistītiem kanāliem, dotajam lietotājam, iespējams, nav jāatver vairāk kā nedaudz kanālu un, iespējams, tikai pāris.)

Izvēles pamatā ir likviditātes nodrošināšana zibens kanālos vai likviditāte ārpus tām, ķēdē. Likvidētu norēķinu kanālu finansēšana var būt riskanta, ja novērošanas torņi vai kāds cits risinājums nenovērš līdzekļu zaudēšanu neuzmanības dēļ. No otras puses, ja norēķinu kanāli tiek padarīti droši un zibens kļūst par galveno Bitcoin izmantošanas metodi ikdienā, maz būtu problēmu ar līdzekļu atstāšanu kanālos. Kā Decker norāda, tās kalpos kā "atkārtoti uzlādējama debetkarte vai skaidra nauda", savukārt galvenā ķēde darbojas kā krājkonts.

Starka izsaka līdzīgu argumentu: zibens kanāla finansēšana neļauj jums izmantot šo bitcoin jebkam citam, izņemot "potenciāli daudzu mezglu tīklu, kas visā multihopā uzreiz pieņems bitcoin", viņa rakstīja pa e-pastu. "Mēs uzskatām, ka zibens kanālu fondi ir daudz noderīgāki nekā ķēdes bitcoin darījumiem tūlītēja ātruma un zemu maksu dēļ, " viņa piebilda.

Rumbas?

Bet ar ko jūs iestatītu šos kanālus? Boba izvēle savai Alisei ir ekonomisks, nevis kriptogrāfisks lēmums, un zibens tīkla kritiķiem acīmredzamā atbilde būtu sava veida “mezgls”, mezgls ar lielu kapitālu, dodot tam iespēju uzturēt labi finansēti atvērtie kanāli ar vairākām ballītēm vienlaikus.

Ideja, ka tas, kas varētu attīstīties ārpus ķēdes esoša bitcoin banku nozare, traucē bitcoin entuziastiem, kuri to redz kā tīkla centralizāciju.

Starks apstrīd šo argumentāciju. "Tūkstošiem lietotāju palaiž pilnu bitcoin mezglu, " viņa raksta, "un mēs ticam, ka šie un citi arī darbosies mezglos Lightning (tas ir vieglāk, jo jums nav nepieciešams pilns bitcoin mezgls kopā ar to, un atšķirībā no bitcoin pilnajiem mezgliem jūs no maršrutēšanas var iekasēt nelielu maksu) ". Viņa arī norāda, ka viņas komanda strādā pie "splicing", kas ļautu papildināt kanālus, izmantojot bitcoin no galvenās ķēdes. Šī spēja varētu mazināt kompromisu starp bitcoin ievietošanu kanālā vai tā atstāšanu galvenajā ķēdē, kas savukārt varētu mazināt centru veidošanās tendenci.

Dekkers uzskata, ka, visticamāk, "izveidosies divlīmeņu tīkls ar lielu skaitu mezglu, kas ir uzticami un darbojas kā tīkla mugurkauls". Viņš sagaida, ka tie tomēr būs tirgotāji, nevis mezgli, kas pastāv tikai un vienīgi šķidruma kanālu nodrošināšanai. Šo kanālu nodrošināšana vairākiem lietotājiem, viņaprāt, būtu dārga, ja centrmezgli prasītu lielu maksu un padarītu tos nekonkurētspējīgus salīdzinājumā ar citiem mezgliem.

ACINQ izpilddirektors Pjērs-Marī Padiou neprot zināt, kā varētu attīstīties zibens tīkls. "Ir ļoti grūti paredzēt, kāds būs līdzsvars starp centralizāciju un decentralizāciju, " viņš rakstīja pa e-pastu. "Protams, būs lielāki un mazāki mezgli, bet cik lielā mērā to ir grūti iepriekš pateikt."

Pareizais veids, kā mērogot?

Pūns un Dryja apgalvo, ka, "izmantojot šo mikromaksāšanas kanālu tīklu, Bitcoin var veikt mērogu līdz miljardiem darījumu dienā, izmantojot skaitļošanas jaudu, kas mūsdienās pieejama modernā galddatorā". Varbūt, bet tas noteikti nav šodien. Rakstīšanas laikā ir atvērti mazāk nekā 1000 mainnet zibens mezgli.

Arī zibens nav vienīgais mērogošanas piedāvājums. Lielākais konkurents ir bitcoin nauda, ​​strīdīga cieta dakša bitcoin, kas ļauj veikt lielākus blokus. Diskusijas starp bitcoin naudas atbalstītājiem, zibens atbalstītājiem un dažādu trešo veidu aizstāvjiem - pat gadījuma rakstura pretskaldītājiem - ir dzīvas, ja pat šausminošas. Var būt, ka viens vai otrs iznāks virsū, ka viņi turpinās pastāvēt līdzās vai arī visi izgāzīsies.

Jebkurā gadījumā zibens tīkls ir daudzsološs mēģinājums pārvarēt mērogojamības dilemmu, kas ir vajājusi bitcoīnu kopš bitcoin pirmās nedēļas nogales 2008. gadā.