مقياس السرعة: شرح شبكة لايتنينج للبيتكوين

تعد شبكة Bitcoin Lightning Network حلاً مستقلاً تم الإعلان عنه كحل لجميع المشكلات التي تمنع Bitcoin من التبني السائد. تدعي أنها تحل مشكلة التوسع الكئيبة ، وإجراء معاملات فورية ، والحفاظ على رسوم المعاملات ضئيلة ، وإخراج معاملاتك من blockchain. كيف يمكن لنظام مستقل عن بيتكوين الأساسية تقديم هذه التحسينات؟ كيف يمكن أن تنتهك القواعد الشائعة للبيتكوين من خلال تقديم معاملات آمنة بدون تأكيدات؟ ما هي شبكة Bitcoin Lightning Network؟

في هذه المقالة ، سوف نستكشف ماهية شبكة Bitcoin Lightning Network وكيف يمكنها تقديم الضمانات التي تقدمها وحالتها الحالية.

ملاحظة: تفترض هذه المقالة الإلمام ببيتكوين. إذا لم تكن على دراية بكيفية عمل العملات المشفرة أو كنت بحاجة إلى تجديد معلومات ، فاقرأ Cryptocurrency for Dummies: Bitcoin and Beyond.

المتطلب السابق: مشكلة تحجيم البيتكوين

إذا كنت على علم بمشكلة تحجيم Bitcoin ، فلا تتردد في تخطي هذا القسم ، ولكن إذا لم تكن كذلك ، أو كنت بحاجة إلى تجديد معلومات ، فتابع القراءة.

Bitcoin لديها مشكلة تحجيم. تم تصميم Bitcoin لتخزين جميع المعاملات في بنية بيانات تسمى الكتلة. تحتوي الكتلة على معلومات حول الكتلة السابقة ، وبيانات متنوعة حول مكافآت التعدين ، ومعظم الكتلة عبارة عن بيانات معاملات فقط. تم إصلاح الكتل أيضًا بحد أقصى 1 ميغا بايت في الحجم. هذا الجزء الأخير هو مكان المشكلة.

نظرًا لأن حجم الكتل هو 1 ميغابايت ، ويتم إنشاء كتلة كل 10 دقائق ، بافتراض أن المعاملات ليست SegWit (ستظهر لاحقًا) ، يمكن للشبكة معالجة ما بين 3.3 و 7 معاملات كحد أقصى في الثانية. بالنسبة لعملة مصممة للاستخدام الجماعي من قبل مليارات البشر وآلاتهم ، فإن 7 معاملات في الثانية لا تصل إلى المستوى المطلوب. من ناحية أخرى ، تدعي Visa أنها قادرة على معالجة 24000 معاملة في الثانية.

عندما يبدأ عدد المعاملات في الزيادة ، تتنافس معاملتك الفردية مع بعضها البعض لإدراجها في مساحة كتلة محدودة ، وبالتالي ، تبدأ احتمالية تضمين معاملاتك في الكتلة في الانخفاض. نظرًا لأن المعدنين يمكنهم تحديد المعاملات التي يجب تضمينها في الكتلة بشكل تعسفي ، في هذه المناسبات ، فإن الطريقة الوحيدة لتحفيز المعدنين لتضمين معاملتك هي عن طريق زيادة رسوم معاملتك. ومع ذلك ، فإن هذا يبدأ في جعل المعاملات باهظة الثمن بشكل باهظ - مثل معاملة 192 بايت مقابل 92.98 دولارًا أمريكيًا حيث كانت رسوم المعاملة 14.86 دولارًا أمريكيًا.

لذا ، كيف يمكننا "قياس" البيتكوين؟ هناك ثلاث مدارس رئيسية للأفكار أو - كما أحب أن أسميها - معارك حروب البيتكوين Flamewars الكبيرة الحجم:

• زيادة حجم الكتلة: 2X، 8X،…، X
• المعاملات الأصغر: SegWit et al.
• Sidechains: شبكة Bitcoin Lightning Network

زيادة حجم كتلة البيتكوين

هذا واحد سهل الفهم إلى حد ما: إذا كان حد الكتلة 1 ميغابايت هو المشكلة ، اجعله أكبر! كان الجدل حول هذا الأمر شرسًا ولا يزال محتدماً. أخيرًا ، في الأول من أغسطس 2017 ، تم تشعب Bitcoin (BTC) وولدت Bitcoin Cash (BCH). يتمثل الاختلاف الرئيسي بين الاثنين في أن غرفة تبادل معلومات السلامة الأحيائية بها كتل 8 ميغا بايت. هذا يبقي الكتل فارغة في الغالب والرسوم منخفضة للغاية.

ومع ذلك ، فإن 8 ميغابايت تعني أن الحجم الإجمالي لـ BCH blockchain سيزداد على الأرجح بمعدل أسرع بكثير ، مما يجعل تكاليف التخزين حاجزًا أعلى بكثير للدخول في مشهد عامل التعدين. الحجة هي أن هذا من شأنه أن يقلل من العدد الإجمالي للمعدنين ، الذين يؤمنون أيضًا blockchain ، ويقلل من اللامركزية والأمن العام لشبكة Bitcoin.

انتقاد آخر للكتل الكبيرة هو أنه لا يحل المشكلة نفسها ؛ بدلا من ذلك ، فإنه يصحح المشكلة مؤقتًا. سيكون هناك دائمًا حد أقصى للكتل الكبيرة ، وسيظل الحد الأقصى دائمًا أقل بكثير من الحد المستهدف الذي نحاول تحقيقه: 24000 معاملة في الثانية. حتى مع كتلتها الأكبر 8 ميجا بايت ، فإن BCH لديها حد 61 معاملة في الثانية.

معاملات أصغر: شاهد منفصل

تشير الحلول الأخرى إلى أن تنسيق المعاملة الحالي ليس هو الأكثر كفاءة ويهدف إلى حزم المزيد من المعاملات في نفس الكتلة. أبرزها يسمى Segregated Witness (SegWit) ، تم اقتراحه عبر BIP 91 وتم تفعيله في الكتلة 481824 في 25 أغسطس 2017. SegWit هو الآن جزء من Bitcoin ، ابتهج!

يأخذ SegWit بيانات التوقيع من المعاملات ويخزنها في هيكل منفصل عن كتلة المعاملة ، مما يجعل المعاملات الفردية أصغر حجمًا ويستفيد بشكل أفضل من المساحة المحدودة داخل كل كتلة. هذه البنية اختيارية عند مزامنة blockchain ، مما يؤدي إلى حذف حجم أصغر على القرص.

ينتج عن هذا أيضًا حل لمشكلة قابلية المعاملات للمعاملة ، ولم تعد المعاملات التي تنفق فقط مخرجات SegWit معرضة للخطر.

شبكة لايتنينج بيتكوين

شبكة Lightning Network هي شبكة من الطبقة الثانية تنقل المعاملات الموقعة ، ولكن غير المبثوثة ، بين الأقران وتعتمد على Bitcoin blockchain فقط للتسوية النهائية للأموال. هذا يعني أن المعاملات لا تقتصر على حجم الكتلة على الإطلاق ، وأوقات التأكيد غير ذات صلة ، ولا تحتاج Bitcoin blockchain إلى تخزين كل معاملة تحدث على الإطلاق.

من طور شبكة Bitcoin Lightning؟ تم وصفها لأول مرة في ورقة بيضاء كتبها جوزيف بون وتاديوس دريجا ، لكنها تطورت منذ ذلك الحين إلى جهد مجتمعي مع أفراد من أطراف ثالثة وحتى شركات تساهم في المواصفات والتطبيقات.

مزيد من المعلومات في وقت لاحق.

SegWit مقابل زيادة حجم الكتلة مقابل Bitcoin Lightning Network

ما هو الأفضل إذن؟ ليس لدي أي دليل تجريبي لأبني عليه إجابتي ، لذلك هذا رأي: بينما أعتقد أن الاستخدام الأفضل لمساحة الكتلة (a la SegWit) أمر جيد ، أعتقد أن الزيادة في حجم الكتلة ستكون بمثابة دفع الهدف إلى المستقبل. إذا زاد استخدام Bitcoin بشكل كبير ، فسنجد أنفسنا في بداية النقاش حول زيادة أخرى في حجم الكتلة.

تعارض؟ اترك تعليقا أدناه!

مع ذلك ، بينما أعتقد أن شبكة تسوية بديلة مثل Bitcoin Lightning هي فكرة رائعة ، إلا أنني أنتظر أيضًا لأرى كيف تعمل في العالم الحقيقي. اعتبارًا من الآن ، ليس حقًا في الحالة التي يمكن أن نستخدمها أنا وأبي.

أوضحت شبكة Bitcoin Lightning

لقد ذكرت بالفعل أن شبكة Lightning Network هي شبكة من الطبقة الثانية تنقل المعاملات الموقعة ، ولكن غير المبثوثة ، بين الأقران وتعتمد على Bitcoin blockchain فقط للتسوية النهائية للأموال.

دعونا نلقي نظرة على كيفية عمل هذا في الحياة الواقعية.

عقد وقنوات البرق

تعمل عقدة Lightning بشكل يشبه إلى حد كبير وعلى عكس عقدة Bitcoin من حيث أنها تعمل بطريقة شبكية ، وتتحقق من صحة المعاملات وتتواصل مع العقد الأخرى ، ولكنها تفعل أشياء لا تفعلها عُقد Bitcoin تاريخيًا: فهي تحتفظ بالأموال وتعمل كوسيط مالي آلي ، يراقب بنشاط "قنوات" Lightning للسلوك الضار ويتفاعل بشكل دفاعي (هذا موضح بالتفصيل لاحقًا) ، إلخ.

لتنفيذ هذه الوظائف ، تحتاج العقد إلى المال.

ملاحظة: تفترض هذه الأمثلة في البداية أن كل شخص يدير عقدة Bitcoin Lightning Network المتصلة بالإنترنت على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع ، ومن الواضح أن الأمر لن يكون كذلك. سيتم كسر هذا الافتراض في قسم Lightning Wallet مقابل Lightning Node.

إنشاء قناة البرق

افترض أن لديك أنت وصديقك بوب علاقة تتضمن قدرًا معقولاً من المعاملات المالية. تتسكع معًا بين الحين والآخر لتناول طعام الغداء أو مشاهدة فيلم. في بعض الأحيان يعاني أحدكم من نقص في السيولة النقدية ، وأحيانًا يكون الآخر في حالة نقص في السيولة ، وعادةً ما ينتهي بك الأمر في النهاية إلى تعاطي بعضكما البعض بعد ذلك.

ومع ذلك ، نظرًا لكونك من المدافعين عن العملات المشفرة ، فقد قرر كلاكما تجربة Lightning وإنشاء قناة مشتركة جديدة تمولها بالتساوي مع نصف بيتكوين لكل منهما (وهذا كثير من وجبات الغداء).

يشبه إنشاء قناة Lightning جديدة إنشاء محفظة بيتكوين متعددة التوقيعات تتطلب كلا التوقيعين الخاصين بك للموافقة على المعاملة ، ولكن مع اختلاف واحد ؛ يحصل كل منكما على "معاملة التزام" موقعة ، ولكن لم يتم بثها بعد ، وفقًا للورقة البيضاء لشبكة Lightning Network ، والتي تعيد الودائع الأولية إليك. بهذه الطريقة ، إذا مرت صداقتكما بفترة تقريبية ، أو كان أي منكما بحاجة إلى المال ، يمكنك إغلاق القناة من جانب واحد عن طريق بث هذه المعاملة ويحصل الجميع على المبالغ التي يستحقونها.

إجراء معاملات البرق مع الأشخاص الذين لديك قنوات لهم

لنفترض أنك خرجت لتناول الغداء مرة أخرى ذات يوم وانتهى بك الأمر مدينًا لبوب بما يعادل 8000 ساتوشي (0.31 دولارًا أمريكيًا وأنا أكتب هذا). في هذا الوقت ، إذا كنت تستخدم Bitcoin لتسوية هذا المبلغ ، فسوف ينتهي بك الأمر بدفع 0.10 دولارًا أمريكيًا والانتظار لمدة ساعة ، مما يجعل ذلك غير ممكن.

مع Lightning ، يمكنك القيام بذلك مجانًا ببساطة عن طريق استبدال "معاملة الالتزام" بمعاملة جديدة لتتمسك بها كلاكما. هذه المرة فقط ، يمتلك بوب 8000 ساتوشي أكثر ، ولديك أقل. (إذا كنت تفكر في الغش من خلال بث المعاملة القديمة في هذه المرحلة ، فانتظر حتى القسم الخاص بإغلاق قناة .)

يمكنك بث المعاملة وإغلاق القناة ، ومع ذلك ، فإن إغلاق القناة سيتكبد رسوم المعاملات ، وبما أن أيا منكما لا يحتاج إلى المبلغ على الفور ، يمكنك ببساطة الاحتفاظ بالقناة واستخدامها لتسوية الديون المستقبلية.

إجراء معاملات البرق مع أشخاص ليس لديك قنوات لهم

لنفترض يومًا ما ، دعا بوب صديقًا آخر من أصدقائه ، أليس ، وبعد ساعة مكثفة من تناول الشطائر ، كلاكما مدين لأليس لأن المتجر لم يقبل سوى Coinye (عملة مشفرة لم تعد موجودة بعد رفع دعوى قضائية ضد كاني ويست) ، وهو ما حدث أليس امتلاك.

الآن ، بافتراض أن Bob لديه قناة مفتوحة مع Alice ، مع Lightning ، يمكنك أيضًا الدفع لـ Alice عبر Bob. تقوم العقدة بحساب المسار الأمثل بينك وبين أليس - في هذه الحالة ، مع بوب كوسيط مالي - ويمكن للوسطاء جميعًا دفع الأموال إلى الأمام ، مقابل رسوم رمزية إذا اختاروا ذلك.

إغلاق القناة: طريقتان جيدتان وطريقتان سيئتان

توجد ثلاث طرق لإغلاق قناة Lightning:

1. بشكل تعاوني: يبدأ أي طرف في القناة إغلاق قناة Bitcoin Lightning ويوافق الآخر. لا يوجد قفل للوقت ، والمال جاهز للإنفاق بمجرد تأكيد الموافقة. هذه هي الطريقة "الأفضل" لإغلاق القناة.
2. من جانب واحد: يمكن لأي طرف في القناة إغلاق قناة Bitcoin Lightning عندما يرغب أحد الأطراف ، حتى لو لم يوافق الطرف الآخر. ينتج عن هذا قفل زمني حيث يمكن للطرف الآخر الاعتراض على الإغلاق من خلال معاملة "معالجة الخرق" (انظر السيناريو 3 أدناه) ، ولكن دعنا نفترض أن هذا لم يحدث. بعد انتهاء صلاحية القفل الزمني ، يمكن استخدام الأموال مجانًا. هذه طريقة "مقبولة" لإغلاق القناة.
3. علاج الخرق: نظرًا لأن المعاملات السريعة عبارة عن قائمة ذات طابع زمني للمعاملات الموقعة حيث يختلف تقسيم الأموال ، فمن الممكن لطرف واحد محاولة الغش (خرق الثقة) عن طريق إغلاق قناة من جانب واحد بمعاملة قديمة حيث يحتفظون بمزيد من الأموال (انظر السيناريو 2). ينتج عن هذا قفل زمني ، وخلال هذه الفترة ، لا يمكن للطرف المتضرر استرداد أمواله فحسب ، بل يمكنه أيضًا تمرير السعة الكاملة للقناة باستخدام معاملة "علاج الخرق" ، كما هو موضح في الورقة البيضاء لشبكة Bitcoin Lightning Network.

Lightning Node مقابل Lightning Wallet

في المثال أعلاه ، استخدمنا مصطلح Lightning "عقدة" ، مما يجعلك تعتقد أنه يجب عليك الحفاظ على عقدة وتشغيلها على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع على الإنترنت. ونعم ، ستكون على صواب. تم تصميم شبكة Lightning Network بحيث تكون العقد متصلة بالإنترنت دائمًا ، مما يضمن تشغيل الشبكة بالقرب من السعة القصوى. وإذا لم يكن هناك أحد متصل بالإنترنت لمراقبة محاولة غش ونجحت ، فستغلق القناة مثل الإغلاق الأحادي المعتاد ، مما يتركك بدون أموالك.

ومع ذلك ، يصف الكتاب الأبيض لشبكة Lightning Network علاجًا لهذه المشكلة:

... يجب على المرء أن يراقب بشكل دوري blockchain لمعرفة ما إذا كان الطرف المقابل قد بث معاملة التزام غير صالحة ، أو يفوض طرفًا ثالثًا للقيام بذلك. يمكن تفويض طرف ثالث من خلال إعطاء معاملة معالجة الخرق لهذا الطرف الثالث فقط. يمكن تحفيزهم على مشاهدة blockchain يبث مثل هذه المعاملة في حالة حدوث ضار للطرف المقابل من خلال منح هذه الأطراف الثالثة بعض الرسوم في الإخراج. نظرًا لأن الطرف الثالث قادر فقط على اتخاذ إجراء عندما يتصرف الطرف المقابل بشكل ضار ، فإن هذا الطرف الثالث ليس لديه أي سلطة لفرض إغلاق القناة.

غالبًا ما يُطلق على هذه الجهات الخارجية اسم أبراج المراقبة ويجب أن تزيل العبء الدائم عبر الإنترنت عن المستخدمين.

حالة شبكة البرق

شبكة Bitcoin Lightning اعتبارًا من 27 مارس 2019:

• لديها أكثر من 7.5 ألف عقدة
• لديها ما يقرب من 40 ألف قناة مفتوحة
• ما يزيد قليلاً عن 1000 BTC في السعة

إنه ينمو بمعدل:

• 25 عقدة في الساعة
• 304 قناة بالساعة

هناك الكثير من تطبيقات عقدة Lightning Network ، حتى Eclair Lightning Wallets الموجودة في متجر Play. لا يزال هذا النظام تجريبيًا ، ويفتقر إلى الصقل والميزة المهمة لتلقي الأموال ، ولكن في رأيي ، في حين أن النظام البيئي صغير ، إلا أنه ينمو بشكل صحي.

المواصفات والتطبيقات

مواصفات Bitcoin Lightning Network موجودة في حالة طلب التعليقات (RFC) وهي مكونة من سلسلة من المستندات تسمى أساس تقنية Lightning Technology (BOLTS). تتغير BOLTS باستمرار اعتبارًا من هذا المنشور ونرحب بالمساهمة.

هناك أيضًا العديد من التطبيقات المتوافقة مع BOLT لعقد شبكة Lightning:

• LND: اختصار لـ Lightning Network Daemon ، هذا تطبيق قائم على Go أساسًا.
• Eclair: تطبيق يعتمد بشكل أساسي على Scala.
• C-lightning: تنفيذ قائم على أساس C.

لمزيد من الموارد ، راجع خاتمة هذه المقالة.

مزايا وانتقادات شبكة الإضاءة

إذن ما الذي يمكننا تحقيقه من خلال شبكة Lightning Network؟

• المعاملات الصغيرة الحقيقية (كسور السنتات)
• أقل رسوم يمكن تخيلها (كسور سنتات)
• درجة من الخصوصية (لا توجد سجلات blockchain)

ومع ذلك ، كما قلت من قبل ، هناك عدد من الانتقادات لشبكة Lightning Network ، بعضها صالح وحاضر ولكنه لم يتم حله بعد:

• التوجيه والمركزية: نظرًا لأن شبكة Lightning Network في حالة تغير مستمر مع تغيير حالات القنوات وفتحها وإغلاقها كل يوم ، ووجود مخزن مركزي للتاريخ يمكن الرجوع إليه ، يجب حساب طرق الدفع من جديد في كل مرة. يعد هذا أمرًا رائعًا عندما تكون الشبكة صغيرة ، ولكن عندما تصبح كبيرة بدرجة كافية ، فقد لا تتمتع العقدة الصغيرة التي تعمل على أجهزة صغيرة بقدرة المعالجة لحساب المسار. قد يكون حل هذه المشكلة عبارة عن نقطة فائقة مركزية ذات معرفة متقدمة يمكنك الاستعلام عنها. هذا موصوف بمزيد من التفصيل هنا.
• الكثير من الإقراض: أفضل وصف في هذا المنشور ، والذي جعل فيتاليك بوتيرين ، المؤسس المشارك لـ Ethereum ، ليشارك فيه. هذا يشير بشكل أساسي إلى أنه نظرًا لأن سلسلة من 10 قفزات لدفع 10 دولارات تتطلب من الجميع دفع 10 دولارات للأمام ، ينتهي الأمر بتحويل 100 دولار من الأموال. في مرحلة ما ، يصبح نقل كميات كبيرة غير ممكن. ما إذا كان هذا صحيحًا أم لا في العالم الحقيقي لم يتحدد بعد ، لكن هذه حجة مقنعة مع ذلك.

هل فاتني أي انتقادات؟ واسمحوا لي أن نعرف في التعليقات أدناه.

مزيد من القراءات والموارد

أتمنى أن تفهم أخيرًا ما هي شبكة Lightning Network حقًا. تحت كل ذلك ، إنه مجرد نظام مراسلة قائم على تبادل الرموز المميزة. إنها ليست مثالية أو قابلة للاستخدام على نطاق واسع حتى الآن ، لكن هذا لا يعني أنها ليست قطعة هندسية رائعة.

أوصي بقراءة الورقة البيضاء الأصلية لشبكة Bitcoin Lightning Network. يمكنني أيضًا أن أوصي بقائمة من القراءات والتطبيقات الأخرى والكتب والأوراق ، لكن مستخدم GitHub Ben Congdon قد مضى بالفعل وفعل ذلك ، لذا أوصي بالتحقق من bcongdon/awesome-lightning-network . شكرا بن! بصفتك مطور Bitcoin ، فأنت مدين لنفسك بقراءة أكبر قدر ممكن عن هذه التقنية الجديدة.

إذا كان كل هذا يحتوي على الكثير من المعلومات ، فلننهي هذا بملاحظة ممتعة. إليك مقطع فيديو ممتع لمحاولة ساتوشي كريج رايت المزعومة التحدث عن الأيام الجيدة لعملة البيتكوين.