Биткойн новые технологии: на пороге нового взрыва

Текущая технология Биткойна всегда сталкивалась с конфликтом между масштабным применением и возможностями, которые должен иметь Биткойн. Означает ли масштабное применение и объем транзакций более сложные торговые команды и большее пространство для транзакций? Означает ли это, что все функции должны быть реализованы в единой системе Биткойна? С развитием технологий многие вопросы получат более ясные ответы.

В этой статье будут перечислены некоторые связанные вопросы, а также процесс их возникновения и решения. Через эту статью можно увидеть связь между этими вопросами и технологиями, а также процесс изменений основной цепи Биткойн и связанных с ней "тестовых цепей". Технология Биткойн постоянно исследуется различными проектами и командами, но изменения, происходящие в основной сети Биткойн, долгое время не были достаточно заметны, пока не появились такие технологии, как Taproot, которые способствовали возникновению протоколов, таких как Ordinals, и не вывели на новый этап развития.

С точки зрения общего взгляда на эти процессы развития и связанные с ними технологии, мы можем увидеть их взаимосвязь и предположить больше направлений развития и общей структуры.

1. Основные исследования и конфликты существующей технологии Биткойн

1.1 Скриптовый язык Биткойн и несколько сокращенных команд

Язык программирования Биткойна — это скриптовый язык с обратной польской нотацией, не имеющий циклов и условных операторов. Поэтому часто говорят: скриптовый язык Биткойна не является тьюрингом полным, что приводит к определённым ограничениям этого языка.

Из-за этих ограничений хакеры не могут использовать этот язык сценариев для написания бесконечных циклов или вредоносного кода, который может привести к атакам DOS, что предотвращает атаки DOS на сеть Биткойн. Разработчики Биткойн считают, что основная блокчейн-система не должна обладать тьюрингом полной мощностью, чтобы избежать некоторых атак и перегрузок сети.

Однако именно из-за этих ограничений сеть Биткойн не может выполнять другие сложные программы и не может осуществлять некоторые "полезные" функции. Некоторые другие блокчейн-системы, которые развились позже, изменили это, чтобы решить конкретные проблемы и удовлетворить потребности пользователей. Например, язык, используемый в Эфириуме, обладает полнотой Тьюринга.

Типы распространенных команд скрипта Биткойн включают: константы, управление потоками, стек, строки, битовую логику, арифметическую логику, криптографию и т.д.

В истории Биткойна произошло несколько случаев удаления команд. Причины удаления команд включают соображения безопасности, а также необходимость сделать базовый протокол более простым и стабильным. Это привело к тому, что только Биткойн подходит в качестве сетевой инфраструктуры первого уровня. С точки зрения основных характеристик Биткойна и многоуровневого дизайна, практически только Биткойн может служить основой сетевой инфраструктуры первого уровня, даже если существуют альтернативные цепочки, они представляют собой продукт 1.5 уровня.

1.2 История, причины и значение форков Биткойн

В истории развития Биткойн, помимо проблемы удаления команд, с другой стороны, существует спор о размере блока, что часто приводит к жестким форкам Биткойн.

В начале своего существования BTC не имел ограничений на размер блока. Однако, когда цена BTC была очень низкой, стоимость вредоносных交易 также была очень низкой. Чтобы решить эту проблему, Сатоши Накамото 12 сентября 2010 года провел мягкий форк, добавив ограничение на объем блока не более 1 МБ. Сатоши указал, что это ограничение является временным и в будущем может быть увеличено контролируемым и постепенным образом, чтобы удовлетворить потребности в расширении.

С ростом популярности Биткойн, проблемы с перегрузкой сетевых транзакций и увеличением времени подтверждения становятся все более серьезными. В 2015 году Гэвин Андресен и Майк Хирн объявили, что в новой версии BitcoinXT будет реализовано предложение BIP-101, которое надеется увеличить предел блока до 8MB. Однако такие ведущие разработчики, как Грег Максвелл, Люк Джр, Питер Уилле и другие, выступили против, считая, что этот подход повысит барьеры для запуска полных узлов и приведет к неконтролируемым последствиям. Эта дискуссия в конечном итоге привела к расширению тематики и круга участников.

В условиях постоянных споров появилось множество примеров. Например, размер блока BCH составляет 8M, затем он был увеличен до 32M. Размер блока BSV составляет 128M. Кроме BCH( и последующего BSV), в этот период также появилось много других форков BTC. Согласно BitMEXResearch, всего за год после форка BCH появилось как минимум 50 новых форков.

Биткойн-ответвление — это способ исследования развития, пытающийся поддержать больше требований через собственные изменения. Среди них есть потребности пользователей, потребности майнеров, потребности инвесторов, потребности разработчиков и т. д.

1.3 Биткойн развитию нескольких типичных исследований

После ухода Сатоши Накамото наследник Гэвин Андресен возглавил создание Bitcoin Core и Bitcoin Foundation. В это время существовали исследования по масштабируемости BTC, особенно в сфере выпуска активов.

Colored Coins(Цветные токены)

Генеральный директор eToro Йони Ассия впервые представил цветные монеты 27 марта 2012 года. Эта идея постоянно развивалась, и на форумах, таких как Bitcointalk, концепция цветных монет начала формироваться и привлекать внимание. В конечном итоге Мени Розенфельд 4 декабря 2012 года опубликовал подробную белую книгу, описывающую цветные деньги.

Идея цветных токенов заключается в добавлении специальных меток к определенным частям Биткойна (, то есть цветного ), для представления более широких активов и ценностей. В реализации цветные токены представляют собой ряд сущностей, которые в основном делятся на две категории:

1. На основе OP_RETURN: как предложил Флавьен Шарлон в 2013 году, Open Assets использует OP_RETURN для хранения в скрипте и завершает "окрашивание" и транзакции через способ чтения снаружи.

2. на основе OP_RETURN: типичным представителем является протокол EPOBC, предложенный ChromaWay в 2014 году, дополнительная информация об активах EPOBC хранится в поле nSequence транзакции Биткойн, каждый класс и легитимность актива EPOBC необходимо прослеживать до генезис-транзакции для определения.

MasterCoin(OMNI)***

JR Willett представил концепцию MasterCoin 6 января 2012 года и назвал ее "второй белой книгой Биткойн", а в июле 2013 года проект был официально запущен через ICO, в результате чего было собрано 5120 BTC. MasterCoin отличается от Colored Coins тем, что он создает полный уровень узлов, поддерживающий модель состояния базы данных, сканируя блоки Биткойн, которая размещается в узлах вне блокчейна. Этот дизайн может предоставить более сложные функции по сравнению с Colored Coins, такие как создание новых активов, децентрализованные биржи, автоматизированная обратная связь по ценам и т.д. В 2014 году Tether также запустила стабильную монету на Биткойн через протокол Mastercoin, а именно известный нам Tether USD (OMNI).

Контрагент

Counterparty была официально запущена в 2014 году. Counterparty также использует OP_RETURN для хранения данных в сети BTC. Однако, в отличие от Colored Coins, активы в Counterparty не существуют в виде UTXO, а передаются с помощью информации, загружаемой через OP_RETURN, чтобы обозначить перемещение актива. Когда владелец актива подписывает транзакцию с специальными данными с использованием адреса, актив завершает свое перемещение. Таким образом, Counterparty может реализовать выпуск и торговлю активами, а также быть совместимой с платформой смарт-контрактов Ethereum.

Кроме того, есть мнение, что Ethereum, Ripple и BitShares также относятся к более широкому понятию "Биткойн 2.0".

1.4 Неполнота Биткойна и слоистые протоколы

Недостатки ( или ограничения системы Биткойн проявляются в нескольких аспектах:

1. Учетная система Биткойн UTXO

В текущих проектах блокчейна существует два основных способа хранения записей: модель счета/баланса и модель UTXO. Биткойн использует модель UTXO, в то время как такие проекты, как Эфириум и EOS, применяют модель счета/баланса.

UTXO)Неизрасходованные выходы транзакций( — это неизрасходованные выходы транзакций, и это ключевое понятие в генерации и верификации транзакций Биткойн. Транзакции представляют собой набор цепочечной структуры, все законные транзакции Биткойн могут быть прослежены к одному или нескольким предыдущим выходам транзакций, источником этих цепочек являются вознаграждения за майнинг, а концом — текущие неизрасходованные выходы транзакций.

Если необходимо реализовать смарт-контракты, модель учетной записи UTXO имеет серьезные проблемы. Дизайнер желтой книги Эфириума Гэвин Вуд глубоко понимает UTXO. Главная новая функция Эфириума — это смарт-контракты, и из-за учета смарт-контрактов Гэвину Вуд трудно реализовать Тьюринг-полные смарт-контракты на основе UTXO. Модель учетной записи по своей природе ориентирована на объекты, каждая транзакция будет записываться в соответствующем аккаунте )nonce++(. Для удобства управления учетными записями была введена глобальная состояние, каждая транзакция изменяет это глобальное состояние.

Другим серьезным недостатком UTXO является то, что он не может обеспечить тонкий контроль над лимитом снятия средств с аккаунта.

2. Язык сценариев Биткойна, не тьюринг-полный

Несмотря на то, что скриптовый язык Биткойн поддерживает множество вычислений, он не может поддерживать все вычисления. Основное отсутствие заключается в том, что скриптовый язык Биткойн не имеет циклов и условных операторов. Поэтому мы говорим: скриптовый язык Биткойн не является тьюринговским полным. Это приводит к определённым ограничениям скриптового языка Биткойн.

Для безопасности аргументы против поддержки тьюринг-полных языков недостаточны. Кроме того, возможности нетьюринг-полных языков очень ограничены.

3. Другие недостатки Биткойна, безопасность, масштабируемость

Проблема централизации майнинга, алгоритм майнинга Биткойн в основном заставляет майнеров миллионы раз слегка изменять заголовок блока, пока хэш измененной версии на каком-то узле не станет меньше целевого значения. Однако такой алгоритм майнинга подвержен двум формам атак централизации. Первая форма: экосистема майнинга специально разработана, и поэтому эффективность на этой специфической задаче по майнингу Биткойн повышается в тысячи раз с помощью ASICs) (специализированные интегральные схемы) и компьютерных чипов. Это означает, что майнинг Биткойн больше не является высоко децентрализованным и не стремится к равенству, а требует значительных капиталовложений для эффективного участия. Вторая форма: большинство майнеров Биткойн фактически больше не завершают валидацию блоков локально; вместо этого они полагаются на централизованные майнинговые пулы для предоставления заголовков блоков. Эта проблема можно сказать довольно серьезная: в настоящее время три крупнейших майнинговых пула косвенно контролируют около 50% вычислительной мощности в сети Биткойн.

Проблема масштабируемости является важной проблемой Биткойна. При использовании Биткойна размер увеличивается примерно на 1 МБ в час. Если сеть Биткойна будет обрабатывать 2000 транзакций в секунду, то каждые три секунды размер будет увеличиваться на 1 МБ(, что составляет 1 ГБ в час и 8 ТБ) в год. Низкое количество транзакций также вызывает споры в сообществе Биткойна: хотя большие блоки могут повысить производительность, проблема заключается в риске централизации.

Уровневая архитектура

Слойная архитектура — это способ и методология, с помощью которых человек справляется со сложными системами, разделяя систему на несколько уровней и определяя взаимосвязи и функции между этими уровнями, чтобы добиться модульности, поддерживаемости и масштабируемости системы, тем самым повышая эффективность и надежность проектирования системы.

Для обширной и обширной системы протоколов использование иерархии имеет очевидные преимущества. Это делает ее более понятной для людей, облегчает распределение задач и модульные улучшения и т.д. Подобно семи уровням модели ISO/OSI в компьютерных сетях, но в конкретной реализации некоторые уровни могут быть объединены, например, конкретный сетевой протокол TCP/IP является четырехуровневым протоколом. Конкретно о преимуществах иерархии протоколов: уровни независимы друг от друга, обладают хорошей гибкостью, могут быть структурно разделены, легко реализуемы и обслуживаемы, способствуют стандартизации.

С точки зрения многоуровневого протокола, Биткойн, поскольку он находится на самом базовом уровне, его UTXO, неполнота Тьюринга, долгое время создания блока, малая емкость блока и исчезновение создателя не являются недостатками, а наоборот, являются характеристиками, которые должны иметь сетевые уровни.

2. Важные новые технологии в развитии Биткойна ( Расширение блоков и расширение возможностей )

На самой блокчейн-сети Биткойн это исследование также дало много результатов, по сути, это расширение блоков и увеличение возможностей. Они в основном выражаются в следующих аспектах.

( 2.