jakiro
Autor: Chakra;
Bitcoin ist die früheste, sicherste, dezentralste und höchste Marktwertblockchain der Welt.Das niedrige Transaktionsvolumen pro Sekunde (TPS) und begrenzte Programmierfunktionen werden jedoch häufig für ihre Schwierigkeit kritisiert, groß angelegte Anwendungen zu unterstützen, wodurch die Entwicklung des Bitcoin-Ökosystems ernsthaft behindert wird.Als Erbauer des Bitcoin -Ökosystems führt dieser Artikel Sie durch die Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft von Bitcoin -Expansionslösungen.
Dieser Artikel ist der erste Artikel in einer Reihe von Bitcoin -Skalierbarkeitsartikeln, in denen hauptsächlich die in der Geschichte des Bitcoin -Hauptnetzwerks implementierten nativen Expansionslösungen eingeführt werden.In dem nächsten Artikel werden Expansionslösungen außerhalb der Kette mit höherer Skalierbarkeit erörtert.Bleiben Sie dran.
Erhöhen Sie die Blockgrößengrenze
Im Jahr 2010 führte Satoshi Nakamoto in Bitcoin-Core eine Blockgröße von 1 MB ein.Diese klare Einschränkung wurde seitdem nicht mehr als zehn Jahre lang nicht überarbeitet.
Interessanterweise erklärte Satoshi Nakamoto nicht öffentlich, warum er die Blockgrößengrenze vorschlug, die im PR von Code Merge „versteckt“ ist und keine detaillierte Erklärung hat.Ein paar Jahre nachdem Satoshi Nakamoto gegangen war, hatte die Gemeinde eine schwerwiegende Meinungsverschiedenheit über Blockgrößenbeschränkungen, und die Nachfrage nach größeren Blöcken löste eine weit verbreitete Diskussion aus.
Je größer der Block ist, desto mehr Transaktionen berücksichtigt er.Unter der Annahme, dass die Konsenszeit unverändert bleibt, desto größer ist der Block, desto höher ist der TPS.
Warum ist TPS so wichtig?Denn unter der 1-MB-Blockgrenze mit der Transaktionsskala zu diesem Zeitpunkt kann die Anzahl der Transaktionen, die pro Sekunde abgeschlossen werden können Das „Point-to-Point-elektronische Cash-System von Bitcoin“.
Größere Blöcke bringen jedoch auch Probleme in unterschiedlichem Maße.
Erstens haben größere Blöcke höhere Anforderungen an Hardware wie Speicher, Computer und Bandbreite, was zu erhöhten Betriebskosten für den gesamten Knoten führt.Die historischen Transaktionsdaten von Bitcoin wächst schnell und erfordern neue vollständige Knoten, um mehr Zeit mit dem Netzwerk zu synchronisieren.Diese Anforderungen verringern die Bereitschaft der Benutzer, vollständige Knoten zu betreiben, wodurch der Grad der Dezentralisierung verringert wird.
Zweitens, je größer der Block ist, desto länger die Synchronisationszeit zwischen Knoten, desto größer ist die Möglichkeit, dass Orphan -Blöcke auftreten, was zu einer häufigeren Reorganisation der Blocks führt, was das Risiko erhöht und die Sicherheit erheblich verringert.
Später wurde dieses Problem von Vitalik als Blockchain Impossible Dreieck bezeichnet, dh Blockchain kann keine Dezentralisierung, Skalierbarkeit und Sicherheit gleichzeitig erreichen.Je größer der Block ist, desto stärker ist die Skalierbarkeit, aber die Kosten sind umso schwächer die Dezentralisierung und Sicherheit.
Das Wichtigste ist, dass das Ändern der Blockgrößengrenze eine harte Gabel erfordert, die erforderlich ist, dass alle Knoten im gesamten Netzwerk gleichzeitig aktualisiert werden, da es sonst zu Netzwerkaufteilung führt.Dies ist keine gute Wahl für Bitcoin, der sich auf den dezentralen Konsens stützt.Unter dem Einfluss von Satoshi Nakamoto scheint das Vermeiden harter Gabeln das De -facto -Prinzip von Bitcoin geworden zu sein.
Leider ist die Trennung passiert.Trotz des Mangels an Konsens innerhalb der Community haben einige Bergleute und Entwickler die Blockgrößengrenze im Kunden geändert, was letztendlich zu einer Netzwerkgabel führt.Im Jahr 2016 verwendete Bitcoin Classic BIP 109, um die Blockgrößengrenze auf 2 MB zu geben.Die überwiegende Mehrheit der Bergleute und Benutzer bleibt jedoch im Bitcoin -Hauptnetz, wie wir es jetzt kennen.
Die Bemühungen, die Blockgröße durch Hardgabel explizit zu erhöhen, schlug fehl.
Quarantänebedschaft
Wenn harte Gabeln inakzeptabel sind, können Weichgabeln als Lösung verwendet werden?Segwit ist eine der Methoden.
Zeugen ist der Gutschein, um UTXO freizuschalten, und für lange Zeit wurde Zeuge in das Feld „Eingabebuchskript“ von UTXO platziert, um die Transaktion abzuschließen.Diese Methode weist jedoch potenzielle Probleme wie kreisförmige Abhängigkeit, Transaktionsduktilität von Drittanbietern und Transaktionsduktilität der Sekundenanbieter auf.
Bereits 2011 bemerkten Entwickler dieses Problem und schlugen eine Lösung für Segwit vor, die das Zeugnis von anderen Transaktionsdaten trennen soll.Der zu diesem Zeitpunkt nicht unterstützte Vorschlag für die Hardgabelung wurde jedoch nicht unterstützt, und erst als der Vorschlag von Segwit Soft Fork im Jahr 2015 wurde schließlich die Fusion erreicht.
Wie erreicht Segwit durch weiche Gabeln eine Rückwärtskompatibilität?Dies enthält hauptsächlich die folgenden zwei Aspekte:
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Neue Versionsknoten können Blöcke und Transaktionen erkennen und akzeptieren, die von alten Versionsknoten generiert werden.
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Obwohl alte Versionsknoten neue Regeln und Funktionen nicht erkennen können, die von neuen Versionen eingeführt wurden, behandeln sie weiterhin Blöcke, die von neuen Versionen als gültig erzeugt werden.
Mit Segwit Soft Fork können neue Transaktionen leere Eingangskripte verwenden und Zeugenfelder in die Blockstruktur hinzufügen, um Zeugen zu speichern.Da der Bitcoin -Kern vor dem Upgrade leere Eingangskripte unterstützt, lehnt der alte Versionsknoten keine von der neuen Version generierten Blöcke ab.Darüber hinaus sind nach der Verwendung des Versionsfelds alte Transaktionstypen weiterhin verfügbar und die Knoten in Abhängigkeit von der Version auf unterschiedliche Weise verarbeiten.
Die Erweiterung in Segwit wird in Form von Gewichten implementiert, wobei die Zeugen -Byte -Gewichte von 1 und die anderen Daten Bytes 4 beträgt, wodurch das maximale Gewicht jedes Blocks auf 4 Millionen begrenzt wird.Warum möchten Sie verschiedenen Datenarten unterschiedliche Gewichte zuweisen?Eine Idee für gesunder Menschenverstand ist, dass Zeugendaten bei Verwendung nur als Überprüfungsfunktion dienen und nicht lange im Speicher gespeichert werden müssen. Sie sind daher relativ niedrig und haben ein geringes Gewicht.
Dies erhöht tatsächlich die Blockgröße in der Verkleidung.Nach der alten Blockstruktur zu urteilen, hält sich dies immer noch an die ursprüngliche Grenze von Satoshi Nakamotos Block von nicht mehr als 1 MB pro Block.
TAPROOT
Mit den Opcodes von Bitcoin wie OP_IF können wir komplexe Bedingungen für Bitcoin-Ausgabenskripte wie Zeitsperrungen, Multisignaturen usw. festlegen.Komplexe Ausgabenbedingungen erfordern jedoch häufig mehrere Inputs und Signaturen zur Überprüfung, wodurch die Blocklast erhöht und die Transaktionsgeschwindigkeiten reduziert werden, während alle Zahlungsbedingungen aufgedeckt werden, was zu Lecks für Privatsphäre führt.
Taproot verwendet Mast, um Bitcoin zu verbessern, und Benutzer verwenden Merkle Trie, um die Ausgabenbedingungen anzuzeigen.Jeder Blattknoten repräsentiert ein Ausgabenskript.Dies reduziert den Blockraumverbrauch und erhöht die Privatsphäre.
Das Taproot -Upgrade führt auch eine Schnorr -Signatur mit addititiv homomorphen Eigenschaften ein, die eine Signaturaggregation und die Chargenvalidierung ermöglichen und damit die Gesamttransaktionen pro Sekunde (TPS) erhöht.Der Aggregationssignaturvorteil von Schnorr-Signaturen vereinfacht die Logik der Validierung von Multisignaturtransaktionen erheblich.Zuvor mussten die ECDSA-Signaturen mehrere Signaturen an die Kette senden, um dem Skript übereinzustimmen, während Schnorr-Signaturen nur eine einzelne aggregierte Signatur an die Kette senden mussten, wodurch die Verwendung von On-Ketten-Raum durch Mehrsignaturzahlungen verringert wurde.
Komplexe Vertragscodes werden über die Mast Root eingereicht, indem Schnorr -Signaturen mit Mast kombiniert und das P2C -Konzept (Pay -to Contract) zum Optimieren und Generieren eines Standard -Bitcoin Public -Schlüssels verwendet werden, der Zahlungen mit einer einzigen Schnorr -Signatur unterstützt.
Interessanterweise ist die Logik komplexer Skripte, mehrere Signaturen und einzelne Signaturen, da die einzelnen Signatur und mehrere Signaturen von Schnorr -Signaturen in der Kette gleich aussehen, in der Kette nicht zu unterscheiden, was die Privatsphäre weiter verbessert.
abschließend
Die Skalierbarkeitslösungen von Bitcoin spiegeln ihren sich entwickelnden Ansatz zur Verbesserung der Leistung wider und die Dezentralisierung und Sicherheit.
In Anbetracht der Erhöhung der Blockgröße, die sich direkt mit dem Problem der niedrigen Transaktionsraten befasst, jedoch Probleme im Zusammenhang mit Knotenkosten und Netzwerkgabeln auferlegt und den Konsens der Gemeinschaft den Herausforderungen stellt.
Die Einführung von Segwit markiert einen signifikanten Fortschritt, indem die Blockkapazität durch Softgabeln optimiert wird, um die Rückwärtskompatibilität zu gewährleisten und gespaltene Hardgabeln zu vermeiden.
Taproot verbesserte dann die Skalierbarkeit und Privatsphäre durch Mast- und Schnorr -Signaturen weiter, wodurch der Transaktionsraum reduziert und die Überprüfungseffizienz verbessert wurde.Noch wichtiger ist, dass Taproot komplexe Scripting auf Bitcoin implementieren kann und den Weg für zukünftige Expansionsversuche ebnet.
Diese Entwicklungen unterstreichen den vorsichtigen und innovativen Schritt von Bitcoin zu einem skalierbareren und leistungsfähigeren Netzwerk, was für seine Zukunft als globales Zahlungssystem von entscheidender Bedeutung ist.
Die Auswirkungen dieser Expansionslösungen reichen jedoch nicht aus, um die Vision eines „elektronischen Kassensystems für Punkt-zu-Punkte“ zu erkennen.
