Проблема масштабируемости биткойна

Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы литературного русского языка. Статью следует исправить согласно стилистическим правилам Википедии.

Проблема масштабируемости биткойна связана с изначальным ограничением разработчиками размера базовой структуры для хранения данных (блока) в его блокчейне в один мегабайт^{[1][2][3]:ч. 2}. Такое ограничение продиктовано особенностью построения блокчейна как полностью реплицируемой распределённой базы данных, что требует постоянной пересылки между всеми участниками каждого нового элемента. Уменьшение размера блока существенно ограничивает эффективность потенциальной DDoS-атаки. С учётом среднего времени на формирование блока (10 минут) и среднего размера информации о транзакции для гарантированного помещения в блок количество транзакций не должно быть слишком велико — на уровне около трёх транзакций в секунду.

С ростом популярности биткойна число транзакций увеличилось, но из-за ограничения максимального размера блоков не все транзакции «помещались» сразу, периодически возникала очередь. В мае 2017 года ситуация сильно ухудшилась: ожидание включения транзакции в блок достигало нескольких дней^[4][5].

В системе Биткойн для ускорения обработки пользователь может добровольно назначить комиссию. Регулярное возникновение очереди привело к увеличению транзакционных сборов, но не устранило задержку обработки транзакций. Это делает использование биткойнов достаточно дорогим и длительным, особенно для небольших платежей — исчезает смысл использовать их, например, в кафе и барах^[4].

Для решения проблемы предлагались различные способы. Business Insider в 2017 году охарактеризовал этот спор как «идеологическую битву за будущее биткойна»^[6].

Форк блокчейна — деление непрерывной цепи на две ветви. Такое деление в сети биткойн является частью алгоритма и происходит регулярно в процессе майнинга. Новые блоки всегда содержат ссылку на предшественника. Деление происходит, если два блока, сформированных разными майнерами, ссылаются на один и тот же блок-предшественник. Система не даёт автоматического предпочтения, поэтому новые блоки в качестве предшественника могут указать любого из них. В результате на некоторое время сеть разделяется. В некоторый момент одна из ветвей становится длиннее и «отставшая» отмирает, так как система истинной считает самую длинную цепь.

Блокчейн также может разделяться, когда разработчики изменяют протокол определения того, какие блоки действительны^[7].

«Хардфорком» называют разбиение блокчейна на две отдельные цепи в результате использования двух разных протоколов^[8]. Новый протокол также может разделить сеть, если все участники сети не следуют за ним^[7]. Например, Ethereum Classic возник в результате «хардфорка» Ethereum из-за разного понимания необходимых действий в ответ на взлом DAO^[9][10].

Сообщества Bitcoin XT, Bitcoin Classic и Bitcoin Unlimited предложили увеличение предела размера блока как способ увеличения масштабируемости. Однако поддержка обоих предложений со временем падала^[6][11].

В отличие от «хардфорка», «софтфорк» — это изменение протокола, в результате которого созданные блоки признаются действительными и старым программным обеспечением^[7]. «Софтфорк» также может разделить сеть, если необновлённое программное обеспечение будет создавать блоки, которые не будут считаться действительными по новому протоколу^[12].

Один из основателей и разработчик Blockstream^[англ.] Питер Уилл в декабре 2015 года предложил изменения в виде «софтфорка», получившие название SegWit^[13][14]. SegWit предполагает часть данных (открытые ключи) хранить вне блокчейна. CoinTelegraph предполагает, что SegWit позволит создавать новые решения второго уровня поверх биткойна^[14].

«Софтфорк», активированный пользователем (User-activated soft fork (UASF)), является спорной идеей, которая позволяет понять, как выполнить обновление блокчейна, которое не поддерживается теми, кто обеспечивает мощность сети^[7].

Были представлены различные предложения по масштабированию биткойна. В 2015 году Джефф Гарзик представил BIP 100, а Гэвин Андресен — BIP 101^[2]. В середине 2015 года некоторые корпорации поддерживали увеличение размера блока до восьми мегабайт^[15].

• Bitcoin XT был предложен в 2015 году для увеличения мощности обработки транзакций биткойна за счёт увеличения предела размера блока^[16].
• Bitcoin Classic был предложен в 2016 году, чтобы увеличить производительность обработки биткойна за счёт увеличения предела размера блока^[17].
• В 2016 году было заключено соглашение некоторых майнеров и разработчиков, которое в разговорной речи называлось «Гонконгским соглашением», в котором содержалось расписание, в ходе которого было бы рассмотрено как предложение SegWit, сделанное в декабре 2015 года разработчиками Bitcoin Core, так и увеличение предела размера блока до 2 МБ. Однако оба соглашения не имели успеха^[18].
• Bitcoin Unlimited защищает гибкость майнеров, чтобы увеличить лимит размера блока и поддерживается майнинг-пулами ViaBTC, AntPool, инвестором Роджером Вертом и главным учёным Bitcoin Unlimited Питером Ризуном^[19]. Предложение Bitcoin Unlimited отличается от Bitcoin Core тем, что параметр размера блока не является жестко запрограммированным, а скорее узлы и союз майнеров поддерживает размер, который они хотят, используя идею, которую они называют «возникающим консенсусом»^[19]. Те, кто стоит за предложением Bitcoin Unlimited, утверждают, что с идеологической точки зрения майнеры должны решить вопрос о решении масштабирования, так как они те, чье оборудование поддерживает сеть^[20].
• BIP148 — это предложение, которое называется "Активированный пользователем «софтфорк» (UASF) или «популистское восстание». Планировалось, что он будет запущен 1 августа 2017 года, и он попытался заставить майнеров активировать SegWit^[21]. Это стало ненужным, потому что майнеры решили проголосовать за активацию SegWit, используя схему BIP91.

SegWit:

• Меняет структуру хранения данных в каждом блоке биткойна^[22].
• Обеспечивает повышение пропускной способности транзакции, оставаясь совместимым с более ранними версиями программного обеспечения биткойна^[22].
• Устраняет транзакционную инертность, которая стала препятствием для других проектов биткойнов^[22].
• Внедрение Lightning Network стало осуществимым^[23].

В мае 2017 года Digital Currency Group (не путать с Цифровой валютной инициативой MIT Media Lab) объявила решение, называемое SegWit2x («Нью-йоркское соглашение»),^[24] активизирующее SegWit на 80%-й порог общего хеш-рейта биткойна, сигнализирующий на бит 4; и поднять ограничение размера блока до 2 МБ в течение шести месяцев с поддержкой, превышающей 80% от общего хеш-рейта биткойна^[25]. В июне 2017 года предложение SegWit было ещё более осложнено утверждением о том, что оно может нарушить патенты, поданные в USIPO^[26]. По состоянию на середину 2017 года предложение SegWit2x поддерживало более 90% хеш-рейта, однако предложение SegWit2x было спорным в том, что работа над проектом ограничивалась группой разработчиков только по приглашениям^[24]. В середине июля 2017 года стало очевидно, что майнеры поддержали реализацию пункта о SegWit соглашения до 1 августа 2017 года UASF, тем самым пытаясь избежать риска «хардфорка» сети биткойн^[27][28][29]. 21 июля BIP 91 был заблокирован, что означало, что обновление SegWit активируется на блоке 477 120^[30]. К 8 августа была достигнута ещё одна ступень, когда 100% майнинг-пулов биткойна объявили о поддержке SegWit, хотя SegWit не был полностью активирован до, как минимум, 21 августа, после чего майнеры начали отказываться от блоков, которые не поддерживают SegWit^[31]. 24 августа 2017 года (на блоке 481 824) был воплощён в жизнь^{[22][нет в источнике]}. Большинство биткойн-транзакций не использовало обновление, но они и не были в состоянии это сделать, поскольку стандартизация формата адреса BIP 173 не была завершена. За первую неделю октября доля операций биткойнов с использованием SegWit выросла с 7% до 10%^[32].

Bitcoin Cash, «хардфорк» блокчейна Биткойн, появился 1 августа 2017 года (с блока 478 559)^[33][34]. После «хардфорка» у держателей биткойнов, в дополнение к имевшимся у них биткойнам (BTC), появилось такое же количество Bitcoin Cash’а (BCH)^[35]. Bitcoin Cash увеличил размер блока с одного мегабайта до восьми мегабайт без включения SegWit^[36]. К вечеру 1 августа 2017 года BCH занимал третье место по уровню капитализации среди всех криптовалют (после BTC и Ethereum)^[37]. Многие криптовалютные биржи приостановили обслуживание в течение нескольких дней, включающих 1 августа 2017 года^{[38][39][40][41]}. Американцы задаются вопросом, облагается ли их приобретение Bitcoin Cash налогом в качестве дохода или нет, поскольку разделение собственности не получает никаких указаний от Налогового управления США^[42].

Реализация SegWit в августе 2017 года была только первой половиной так называемого «Нью-Йоркского соглашения», в соответствии с которым те, кто хотел увеличить эффективный размер блока SegWit, скомпрометировали тех, кто хотел увеличить размер блока «хардфорком» до большего размер блока^[43]. Вторая половина SegWit2x включает в себя «хардфорк» в ноябре 2017 года, для увеличения размера блока до 2 мегабайт^[44].

SegWit был создан людьми, не связанными с SegWit2x, и многие из них против SegWit2x^[45].

Тяжелая вилка SegWit2X ещё более спорна, чем «хардфорк» Bitcoin Cash^[46]. Некоторые компании, которые первоначально поддерживали Нью-Йоркское соглашение, не поддержали предложение, в том числе F2Pool, Bitwala, SurBTC и Wayniloans^[47][48][49]. «Хардфорк» в ноябре может привести к другому блокчейну биткойна в дополнение ко второму блокчейну, созданному в августе^[50]. Несколько участников Нью-Йоркского соглашения (включая Coinbase, Blockchain и Xapo) указали, что они не будут решать, какую цепочку следует называть «Биткойн» до совершения «хардфорка»^[51].

Основной проблемой является выбор разработчиков SegWit2x для реализации защиты от повторной траты в другой цепи, а не сильная защита повторной траты, реализованная «хардфорком» Bitcoin Cash^[52]. Защита от повторной траты означает, что цепочка Segwit2x по-прежнему будет принимать транзакции, предназначенные для исходной цепочки, в дополнение к транзакциям с защитой от повтора, действительным только для Segwit2x. Пользователи, отправляющие транзакции в исходной цепочке биткойнов, или которые не могут отправлять транзакции Segwit2x с защитой от повторной траты, будут уязвимы, если их транзакции будут повторены в другой цепочке. Это может привести к случайной потере средств. Это отсутствие сильной защиты от повторного воспроизведения вызвало значительные разногласия в сообществе биткойна^[53].

Грег Максвелл, известный член Bitcoin Core и сотрудник Blockstream, заявил, что предыдущее соглашение об увеличении размера блока было сделано под давлением^[54]. Внедрение SegWit2x увеличит комиссионные сборы для майнеров и уменьшит транзакционные сборы, которые Blockstream организует на боковых цепях, а также увеличит мощность майнеров при одновременном снижении мощности основных разработчиков^[55].

Блок № 501451, который будет добыт ориентировочно 28 декабря 2017 года, может стать определяющим для нового (старого) ответвления Segwit2x. Как стало известно^[56], команда разработчиков заявила о возобновлении активной работы по запуску приостановленного проекта. Как говорится на сайте проекта^[57], команда намерена осуществить «хардфорк» биткойна Segwit2x, который ожидался ещё в середине ноября. При этом, добавляют разработчики, торги фьючерсами на «хардфорк» Segwit2x на некоторых биржах, включая HitBTC, по-прежнему продолжаются.

Lightning Network — это проект в разработке, целью которого является устранение проблемы масштабируемости биткойна путём масштабирования «вне сети». Он предназначен для обеспечения обновления состояния микроканала без использования каких-либо блокировок (в обычном несостязательном случае), что делает микроплатежи оправданными (и без комиссии). Lightning Network потребует, чтобы транзакция финансирования на блокчейне открыла канал. Lightning Network в настоящее время находится на альфа-стадии разработки^[58].

• Разработка программного обеспечения