Эволюция масштабирования Биткоина: исследование и перспективы от прошлого к будущему

Зачем масштабироваться?

У Биткоина есть несколько основных ограничений производительности:

1. Медленная обработка транзакций : Блокчейн Биткоина может генерировать новый блок только каждые 10 минут в лучшем случае. Это означает, что для подтверждения транзакции сетью требуется как минимум 10 минут, что слишком медленно для многих приложений.

2. Низкая пропускная способность : Размер блока Биткоина ограничен 1 МБ, теоретически обрабатывая около 7 транзакций в секунду. Это на несколько порядков ниже, чем возможности сети Visa.

3. Ограниченные возможности смарт-контрактов : Система скриптов Биткоина недостаточна для реализации сложной логики смарт-контрактов. Она поддерживает только базовые условные операторы и верификацию, но не обладает полнотой по Тьюрингу.

4. Высокие затраты на транзакции : Комиссии за транзакции Биткоина зависят от размера транзакции и загруженности сети. В периоды высокой активности комиссии могут быть довольно высокими, ограничивая использование Биткоина в таких сценариях, как микроплатежи.

Эти ограничения производительности стимулировали исследования и инновации в области новых блокчейн-технологий для создания более быстрых, дешевых и масштабируемых цифровых валют. Однако повышение производительности также сталкивается с проблемами в области безопасности и децентрализации.

Почему бы не масштабировать в рамках блокчейна?

Масштабирование Биткоина в рамках блокчейна было спорным, в основном из-за трудностей в достижении консенсуса сообщества. Это отражается в следующих аспектах:

1. Управление сообществом : Сообщество Биткоина глубоко разделено по вопросу масштабирования. С исчезновением Сатоши Накамото на многие годы, основные разработчики и майнеры не имеют абсолютной власти в принятии решений. Масштабирование требует консенсуса сообщества, которого очень трудно достичь. Сообщество Биткоина состоит из различных заинтересованных сторон, таких как майнеры, разработчики и держатели, и координация этих различных интересов является сложной задачей.

2. Приоритет децентрализации и безопасности : Децентрализация Bitcoin в значительной степени зависит от децентрализации его узлов. Если размер блока слишком велик, стоимость и барьер для запуска узла увеличиваются, что угрожает децентрализации. Некоторые разработчики и члены сообщества считают, что сохранение децентрализованной природы Bitcoin гораздо важнее, чем увеличение скорости транзакций.

В целом, масштабирование Bitcoin включает в себя сложные вопросы, связанные с его техническими характеристиками, управлением сообществом и экономической моделью. Сложность интересов и расходящиеся позиции затрудняют достижение консенсуса и продвижение масштабирования.

Пред.-Bitcoin L2 масштабирование

Из-за сложности масштабирования на основной цепи появились различные блокчейн-проекты, чтобы найти решения проблемы масштабирования на основной цепи, удовлетворяя растущий спрос пользователей при сохранении безопасности и децентрализации.

1. Ethereum : Виталик Бутерин предложил Ethereum в 2013 году для создания более общей и гибкой блокчейн-платформы, поддерживающей смарт-контракты. Хотя Ethereum не предназначался непосредственно как решение для масштабирования Bitcoin, он заполнил пробел для сложных смарт-контрактов и децентрализованных приложений, которые Bitcoin не мог вместить. Ethereum также работает над решениями для масштабирования, такими как шардинг и Rollups.

2. Bitcoin Cash (BCH) : Увеличив лимит размера блока, BCH значительно повысил возможности обработки транзакций в цепи. Когда BCH отделился в 2017 году, его лимит размера блока был увеличен с 1 МБ до 8 МБ, а позже до 32 МБ. Это уменьшило перегрузку и задержки транзакций, но также вызвало дебаты о безопасности и децентрализации.

Что такое масштабирование Bitcoin L2?

Bitcoin L2 охватывает ряд протоколов и технологий масштабирования, построенных поверх блокчейна Bitcoin. Он направлен на масштабирование и расширение функциональности путем перемещения некоторых транзакций и изменений состояния с основной цепи Bitcoin на второй уровень.

Ранние обсуждения масштабирования Биткойна не часто использовали концепцию "L2", а больше фокусировались на конкретных решениях для масштабирования в сети и вне сети, таких как сайдчейны и платежные каналы. С ростом интереса к инскрипциям и быстрым развитием технологий Ethereum Layer 2, многие проекты и фонды начали использовать термин "Bitcoin L2" для обозначения различных решений масштабирования Биткойна.

Ранние решения масштабирования Bitcoin L2 (До 2023 года)

- Каналы состояния : Решения, такие как Lightning Network, одна из самых ранних попыток масштабирования вне сети, позволяют пользователям проводить быстрые микроплатежи вне сети в рамках платежного канала.

- Сайдчейны : Сайдчейны работают параллельно с основной цепью Биткойна, обеспечивая более быстрые и дешевые транзакции путем блокировки Биткойна в основной цепи.

1. Сеть Liquid : Запущенная компанией Blockstream, Liquid стремится обеспечить более быстрое подтверждение транзакций и большую пропускную способность, поддерживая быстрые транзакции Биткойна и других активов с использованием федеративной модели и технологии мультиподписи.

2. Stacks (STX) : Построенный на блокчейне Биткойна, Stacks вводит смарт-контракты, позволяя разработчикам создавать децентрализованные приложения. Контракты Stacks могут считывать транзакции Bitcoin Layer 1 и реагировать на них.

3. Drivechain : Предложенный Полом Шторцем, Drivechain позволяет блокировать Биткойн в основной цепи и переводить его в сайдчейны для более гибких операций, обеспечивая создание пользовательских сайдчейнов на основе конкретных потребностей.

4. RGB : Используя проверку на стороне клиента и концепцию одноразовых печатей, RGB стремится обеспечить защиту биткоина от двойного расходования и устойчивость к цензуре посредством внесетевой проверки и переводов.

Недавние разработки в области биткоин-решений второго уровня (с 2023 года)

С мая 2023 года взрыв инскрипций и связанных с ними протоколов возродил биткоин как центральную тему в индустрии блокчейна, что привело к всплеску проектов биткоин-решений второго уровня. Тенденция развивалась в направлении разработки dApp на основе mainnet-Ordinal(BRC-20)-L2, причем только в 2023 году появилось более тридцати новых проектов биткоин-решений второго уровня.

Ключевые недавние разработки включают:

1. Подходы с использованием сайдчейнов с совместимостью EVM:

- BEVM : Использует технологию Taproot, сочетая подписи Шнорра, контракты Mast и сеть POS с легкими узлами на 1000 BTC для децентрализованного управления кросс-чейн активами.

- BitmapTech Merlin Chain : Разрабатывает решения для кросс-чейн взаимодействий и переводов активов.

2. Решения Rollup:

- Bison Network : Суверенный ZK-STARK Rollup, построенный на биткоине, использующий ординалы для хранения данных и DLC для хранения активов.

- Сеть B² : ZK Rollup, сочетающий "вызов обязательства" с zkEVM для логики смарт-контрактов. Сеть разделена на два уровня: уровень Rollup и уровень DA. Уровень Rollup использует zkEVM для выполнения логики смарт-контрактов. Обещания генерируются с помощью технологии ZK и размещаются поверх сети Bitcoin, позволяя делать вызовы, аналогичные доказательствам мошенничества.

3. Решения для доступности данных (DA):

- Nubit : Если говорить просто, Nubit организует цепочку DA, подобную Celestia, используя консенсус POS, и регулярно загружает собственные данные DA Nubit, такие как заголовки блоков, корни дерева Меркла транзакций и т.д., в BTC L1. Данные хранятся вне цепочки, а узел открыт, поэтому пока есть хотя бы один честный узел, сеть может быть гарантирована.

Участие Bounce Finance в domo находится в центре внимания.

Имформация:

https://drive.google.com/file/d/1TCsN7MvvuC6dqrAxbro-9dg9lS-icxFu/view

4. Подходы к рестейкингу:

- Babylon Chain : Позволяет стейкинг BTC для экономической безопасности в POS-цепочках, давая возможность держателям BTC обеспечивать безопасность других цепочек криптографическими средствами без использования сторонних мостов или кастодианов. Таким образом, деньги остаются в кошельке пользователя, но они заблокированы. Когда стейкер BTC запускает узел POS-цепочки, после проверки единственного действительного блока, он подписывается приватным ключом EOTS. Если стейкер (который также является верификатором этой POS-цепочки) остается честным и подписывает только один действительный блок за раз, то он будет вознагражден верификатором POS-цепочки; если он попытается совершить злонамеренные действия и подпишет два блока на одной высоте, то его приватный ключ EOTS будет реверсирован, и любой сможет использовать этот приватный ключ для перевода заложенного BTC в цепочку BTC для реализации конфискации.

Фокус рынка и тенденции

Текущие области фокуса для BTC L2 включают:

1. Безопасность от L1 : Обеспечение наследования безопасности L2 от Bitcoin L1 критически важно, но сложно без выполнения L1 вычислений для проверки действий L2.

2. Мосты с минимальным доверием : Безопасное и минимально доверительное соединение между L1 и L2 остается ключевой проблемой, поскольку Bitcoin не имеет возможности создавать мосты, защищенные L1, аналогичные смарт-контрактам Ethereum.

Возникающие тенденции включают:

1. Модульный подход : С взрывным ростом экосистемы BTC, модульные решения, такие как слои DA, специфичные для BTC, становятся важными для поддержания согласованности и масштабируемости.

2. Развитие MEV в Bitcoin : По мере роста L2-решений для BTC, возможности для MEV в сетях Bitcoin увеличиваются, особенно с ростом популярности BRC-20 и рун.

3. Агрегированные DeFi-приложения с доходностью : Все больше проектов BTC L2 требуют стейкинга BTC, создавая базовые возможности для получения дохода. Платформы, такие как BounceBit, сотрудничают с CeFi для генерации дохода от застейканных BTC-активов.

4. Рестейкинг Bitcoin: Инновации, такие как Babylon Chain, позволяют использовать стейкинг BTC для обеспечения безопасности других сетей, предоставляя новые возможности для держателей BTC зарабатывать вознаграждения.

Используя эти новые тенденции и технологии, проекты Bitcoin L2 стремятся решить проблемы масштабирования, сохраняя при этом основные принципы безопасности и децентрализации.