比特幣的擴展問題-閃電網路 I

本系列文章是新挖的坑：The Bitcoin Lighting Network的翻譯和解讀（引用格式內），歡迎入坑。

摘要

現在，比特幣協議可以容納包含當今所有電子支付系統的全球金融交易量，而無需獨立的三方監管，只要有一台能上網路的計算機就能成為參與者。本文提出了一個去中心化系統，通過微支付通道（也稱為支付通道或交易通道）的網路發起交易，其價值轉移發生在鏈下。如果比特幣交易可以使用新的 sighash 類型來解決延展性問題，這些交易可能發生在互不信任的雙方之間，只要他們按照轉賬合約進行交易，合約會通過一系列遞減的 Timelock 強制在比特幣區塊鏈上進行廣播。

Timelock 是一種智能合約術語，它限制某些比特幣到指定的未來時間或塊高度才能花費。

摘要里指出了後續需要重點關注的概念： 微支付通道、鏈下交易、sighash、轉賬合約、以及 Timelock 發揮的作用。

圖片來自 COINTELEGRAPH。

1 比特幣區塊鏈可擴展性問題

作為分散式賬本，比特幣具有很好的前景；但作為支付平台，它無法在近期覆蓋全球的商業交易。區塊鏈是一種流言式的協議 (gossip protocol)，所有對賬本的修改都會廣播給所有參與者。正是通過這個「流言式協議」達成賬本的共識，所有的賬戶餘額因此得到承認。如果比特幣網路中的每個節點必須知道全球發生的每一筆交易，那麼這會削弱其涵蓋全球所有金融交易的能力。在不犧牲網路提供的分散和安全性的前提下來覆蓋全球所有交易是及其誘人的。

原文中使用了 gossip protocol，我猜這多少帶些戲虐的味道。因為比特幣的交易是發生在兩方之間，卻要廣播給全球的所有節點。

在 2013 年的假期期間，Visa 支付網路達到了每秒 47,000 次峰值交易（tps），目前平均每天數以億計。目前，比特幣支持每秒不到 7 次交易，並有 1 MB 的區塊限制。如果我們每比特幣交易平均使用 300 個位元組，並且假定塊大小不受限制，那麼以 Visa 的峰值交易量 47,000/tps 計算，每 10 分鐘其容量將接近每個比特幣塊 8,000 MB。持續地，每年的數據量將超過 400 TB。

300 byte * 47,000 * 10 * 60 = 8460 MB

顯然，在比特幣網路上實現類似 Visa 的容量在當下是行不通的。世界上沒有家用電腦可以使用這種帶寬和存儲。如果在比特幣承載所有電子支付（不僅僅是 Visa），這會導致比特幣網路的徹底崩潰。哪怕是最好的情況，也會導致比特幣節點和礦工極度集中到唯一負擔得起的那些節點和礦工。這種中心化會丟失去中心化所帶來的安全性，因為個體檢驗和認可鏈的功能是比特幣網路確保賬本準確和安全的基礎。

如果比特幣通過增加塊的大小來覆蓋了全球的所有交易，那麼只有少數人有條件（高帶寬，高存儲）成為比特幣網路的參與者，這就導致了礦工的集中。

擁有較少的驗證者，不僅意味著更少的實體能確保賬本的準確性，而且還會減少通過挖礦驗證區塊鏈的實體，從而促使礦工集中。例如在上述平均 8 GB/m 的情況下，非常大的塊意味著只有少數參與者能進行塊的驗證。這有很大可能性導致個體最終只能信任中心機構。擁有特權的信任參與者會形成一個社會的 trap ，即中心機構不會為了個人的利益而採取行動（委託代理問題），例如，通過收取更高的費用來減少不誠實行為的動機。在極端情況下，這表現為個人向集中託管的託管人提供資金，而託管人全權託管客戶的資金。今天常見的這種局面會造成嚴重的交易對手風險。防止這種中心化發生的先決條件是比特幣能通過配備家庭寬頻的消費級計算機進行驗證。通過確保全驗證的低門檻，比特幣節點和礦工將能防止極端的中心化和信任，從而確保極低的交易費用。

交易對手風險指交易對手不履約的風險。

本段大致說明了比特幣的區塊為何設置為 2 MB。主要原因是能讓盡量多的人能參與比特幣網路，從而通過去中心化的方式增加賬本的安全性。

儘管摩爾定律可能會無限期地持續，而可以計算數千兆位元組塊的計算能力的消費級節點可能在將來存在，但這並不確定。

如果摩爾定律持續的話，這些都不再是問題了。

為了比特幣能實現每秒超過 47,000 筆交易，需要在比特幣區塊鏈本身進行鏈下交易。如果比特幣網路支持每秒接近無限的交易次數並且微費支付的費用非常低，那將會更好。許多微支付可以在兩方之間按順序發送，以支持任何規模的支付。微支付將有助於解除服務費用，減少信任和商業化，例如支付每兆位元組的互聯網服務費用。然而，為了能夠實現這些小額支付用例，需要大量減少在全球比特幣區塊鏈上進行廣播的交易量。

雖然可以進行較小擴展，但絕對不可能在網路上處理大量小額支付，甚至覆蓋全球交易。比特幣的成功需要人們有信心它會變得非常流行，也需要保持去中心化帶來的現有優勢。為了讓今天的人們相信比特幣的未來，比特幣需要解決塊尺寸的集中效應問題；大的區塊就意味著中心化的託管人和更高的費用。

本文主要說明了比特幣因為擴展性非常有限，導致無法在全球範圍內廣泛使用。而通過簡單地增加塊的大小並不能解決現有問題，因為這會導致礦工的減少和礦工的集中，從而導致安全性的降低以及交易費用的增加。

下篇文章繼續～

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