Wie behandelt Bitcoin Skalierbarkeitsprobleme?

Verständnis der Skalierbarkeit von Bitcoin

Das Entwurf von Bitcoin priorisiert Dezentralisierung, Sicherheit und Unveränderlichkeit, aber diese Grundsätze sind mit Kompromissen verbunden, insbesondere im Transaktionsdurchsatz . Die Basisschicht von Bitcoin, bekannt als Bitcoin Blockchain , ist durch die Blockgröße und die Blockzeit begrenzt. Jeder Block ist auf 1 Megabyte (MB) begrenzt und ungefähr alle 10 Minuten abgebaut. Diese Einschränkung beschränkt das Netzwerk auf die Verarbeitung von ungefähr 7 Transaktionen pro Sekunde (TPS) . Im Gegensatz dazu können herkömmliche Zahlungssysteme wie Visa Tausende von Transaktionen pro Sekunde abwickeln. Mit zunehmender Nachfrage nach Bitcoin -Transaktionen führt diese Einschränkung zu Netzwerküberlastungen , höheren Gebühren und längeren Bestätigungszeiten. Diese Probleme sind von zentraler Bedeutung für das sogenannte Skalierbarkeitstrilemma , bei dem die Verbesserung der Skalierbarkeit häufig die Dezentralisierung oder Sicherheit gefährdet.

Getrennter Zeuge (Segwit): Ein Upgrade von Schicht-eins

Eine der bedeutendsten Verbesserungen an der Skalierbarkeit von Bitcoin war die Aktivierung des getrennten Zeugen (Segwit) im August 2017. Segwit befasste sich mit der Skalierbarkeit, indem die Struktur von Bitcoin -Transaktionen geändert wurde. Dies geschieht, indem Signaturdaten (Zeugendaten) von den Haupttransaktionsdaten trennen (oder segregieren). Diese Änderung erhöht effektiv die Anzahl der Transaktionen, die in einen einzelnen Block passen können, ohne die Blockgrößengrenze zu erhöhen. Der Schlüsselmechanismus ist, dass Zeugendaten unter dem von Segwit eingeführten neuen Blockgewichtssystem mit einem geringeren Gewicht gezählt werden , sodass Blöcke mehr Transaktionsdaten aufnehmen können, während sie innerhalb der Grenze zwischen 4 Millionen Gewichtseinheit bleiben (entspricht etwa 4 MB in der Praxis). Die Vorteile von Segwit sind:

• Erhöhte Transaktionskapazität pro Block
• Reduzierte Transaktionsgebühren aufgrund effizienterer Blockraumnutzung
• Fixierung der Formbarkeit der Transaktion , die eine Voraussetzung für das Blitznetz war
• Ermöglichen Sie eine effizientere Nutzung des Blockraums durch eine bessere Signaturcodierung

Benutzer und Brieftaschen müssen Segwit unterstützen, um diese Verbesserungen zu nutzen. Transaktionen, die von Segwit-fähigen Adressen gesendet wurden (beginnend mit 'BC1' oder '3'), profitieren von niedrigeren Gebühren und schnelleren Bestätigungen.

Blitznetzwerk: Off-Ketten-Skalierungslösung

Das Lightning-Netzwerk ist ein Schicht-zwei-Protokoll, das auf Bitcoin basiert, das schnelle, kostengünstige Transaktionen ermöglicht, indem die meisten Wechselwirkungen von der Hauptblockchain bewegt werden. Es wird durch die Erstellung von bidirektionalen Zahlungskanälen zwischen den Teilnehmern betrieben. Sobald ein Kanal mit einer On-Chain-Transaktion geöffnet ist, können Benutzer eine unbegrenzte Anzahl von Instant-Transaktionen zwischeneinander durchführen, ohne dass sie jeweils an das Bitcoin -Netzwerk übertragen werden. Nur der endgültige Zustand des Kanals wird auf die Kette besiedelt, wenn er geschlossen ist.

Um das Blitznetzwerk zu verwenden, müssen Benutzer:

• Installieren Sie eine blitzübergreifende Brieftasche (z. B. Phoenix, Brieftasche von Satoshi oder Eclair)
• Finanzieren Sie einen Zahlungskanal , indem Sie Bitcoin an eine Multisig -Adresse in der Blockchain senden
• Führen Sie sofort Peer-to-Peer-Transaktionen innerhalb des Netzwerks durch
• Schließen Sie den Kanal, um das endgültige Gleichgewicht in der Hauptkette zu begleichen

Das Netzwerk verwendet Hash-Locked Contracts (HTLCs), um Zahlungen über mehrere Hops hinweg zu ermöglichen, sodass Benutzer auch dann tätig werden können, wenn sie keinen direkten Kanal haben. Das Lightning -Netzwerk erhöht die Skalierbarkeit dramatisch, indem die Anzahl der auf der Blockchain aufgezeichneten Transaktionen reduziert wird und möglicherweise Millionen von TPs im gesamten Netzwerk ermöglicht, wenn sie weit verbreitet sind.

Blockgrößendebatten und alternative Vorschläge

Die Debatte über das Skalieren von Bitcoin hat im Laufe der Jahre zu verschiedenen Vorschlägen geführt. Eines der umstrittensten war Bitcoin Cash (BCH) , das 2017 aus Bitcoin ausgab, indem die Blockgröße auf 8 MB erhöht wurde (später weiter erhöht). Befürworter argumentierten, dass größere Blöcke mehr Transaktionen pro Block ermöglichen und den Durchsatz direkt erhöhen würden. Größere Blöcke erfordern jedoch mehr Speicherung und Bandbreite, was möglicherweise zu Zentralisierungsrisiken führt, da es sich weniger Knoten leisten kann, volle Knoten auszuführen.

Andere Vorschläge umfassten Blockgewichtserhöhungen , dynamische Blockgrößen und alternative Konsensmechanismen , diese wurden jedoch aufgrund von Bedenken hinsichtlich der Dezentralisierung und Sicherheit nicht übernommen. Die Bitcoin -Stunner bevorzugt im Allgemeinen konservative Veränderungen, die die Kernprinzipien des Netzwerks beibehalten. Infolgedessen haben sich die Skalierungsbemühungen eher auf Lösungen und Effizienzverbesserungen als die Basisblockgrößen konzentriert.

Zukünftige Verbesserungen und Effizienzverbesserungen

Bitcoin entwickelt sich weiterhin durch Softgabeln und Protokoll -Upgrades, die die Effizienz verbessern, ohne die grundlegende Blockgröße zu verändern. Ein solches Upgrade ist Taproot , aktiviert im November 2021, das die Privatsphäre verbessert, die Größe der Transaktionsdaten verringert und die Gebühren verringert. Taproot kombiniert mehrere Transaktionstypen in einem einzelnen Signaturformat unter Verwendung von Schnorr -Signaturen und merkelisierten abstrakten Syntaxbäumen (MAST) . Dies verringert die Datenmenge, die für komplexe Transaktionen benötigt wird, wodurch der Blockraum für weitere Transaktionen freigegeben wird.

Ein weiterer Entwicklungsbereich ist die clientseitige Blockfilterung (z. B. Neutrino ) und das Kompaktblockrelais , die die Knotenleistung verbessern und die Gebrauchs der Bandbreite verringern. Diese Optimierungen tragen dazu bei, die Dezentralisierung aufrechtzuerhalten und gleichzeitig höhere Transaktionsvolumina zu unterstützen. Die Erforschung von Bündnissen und Eltoo (ein vereinfachter Kanal -Update -Mechanismus für Blitz) kann in Zukunft die Skalierbarkeit weiter verbessern, obwohl sie eine sorgfältige Implementierung erfordern, um unbeabsichtigte Konsequenzen zu vermeiden.

Häufig gestellte Fragen

Was ist die maximale Anzahl von Transaktionen Bitcoin kann pro Sekunde verarbeiten? Die Basisschicht von Bitcoin kann unter normalen Bedingungen ungefähr 7 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten. Mit der Einführung von Segwit kann dies aufgrund der effizienteren Nutzung des Blockraums auf rund 10 bis 15 TPs steigen. Die tatsächliche Zahl variiert je nach Transaktionsgröße und Netzwerkbedingungen.

Wie beziehen sich Transaktionsgebühren auf Skalierbarkeit? Wenn das Netzwerk überlastet ist und der Blockraum begrenzt ist, bieten Benutzer höhere Gebühren, um ihre Transaktionen zu priorisieren. Dieser Gebührenmarkt ist ein direktes Ergebnis von Skalierbarkeitsbeschränkungen. Lösungen wie Segwit und Lightning reduzieren die Gebühren, indem sie die Kapazität erhöhen oder Transaktionen unmittelbar ketten können.

Kann jemand einen Lightning -Netzwerkknoten ausführen? Ja, jeder kann einen Blitzknoten ausführen, indem er kompatible Software wie LND, C-Lightning oder Eclair installiert. Benutzer benötigen einen Bitcoin vollständigen Knoten (optional, aber empfohlen), eine statische IP- oder TOR -Adresse und einige Bitcoin, um Kanäle zu finanzieren. Durch das Ausführen eines Knotens unterstützt die Netzwerkdezentralisierung und ermöglicht das Direct Channel Management.

Warum erhöht Bitcoin die Blockgröße nicht, um die Skalierbarkeit zu lösen? Eine zunehmende Blockgröße könnte zu höheren Hardwareanforderungen für das Ausführen vollständiger Knoten führen und die Zentralisierung riskieren. Größere Blöcke erfordern mehr Bandbreite und Speicher, die möglicherweise Benutzer mit begrenzten Ressourcen ausschließen. Die Bitcoin Community priorisiert Dezentralisierung und Sicherheit und bevorzugt die Lösungen der Schicht zwei für Base-Layer-Bloat.