وبسبب «المثلث المستحيل»، لا يمكن تحقيق اللامركزية والأمان وقابلية التوسع إلا في اثنين من أصل ثلاثة في صناعة البلوكشين. تضع بيتكوين، العملة المشفرة الأصلية، معايير عالية للغاية للامركزية والأمان، ولكنها تقصر من حيث قابلية التوسع. بالنسبة لشبكة بيتكوين:

المعاملات في الثانية (TPS) = عدد المعاملات لكل كتلة/وقت الحظر

المعاملات لكل كتلة = حجم الكتلة/متوسط حجم المعاملة

حاليًا، يبلغ حجم كتلة شبكة Bitcoin 1 ميغابايت ووقت الحظر حوالي 10 دقائق، وإذا كان متوسط حجم المعاملة 0.25 كيلوبايت، فإن الكتلة تحتوي على حوالي 4000 معاملة. لذا فإن TPS المحسوبة تبلغ حوالي 7 - مما يعني أنه يمكن معالجة 7 معاملات فقط في الثانية، وهو ما من الواضح أنه لا يلبي الطلب على النمو السريع.

من أجل حل مشكلة قابلية التوسع في بيتكوين، تم اقتراح العديد من الحلول، ويمكن تقسيم الحلول الأساسية إلى نوعين من مخططات تحجيم الطبقة الأولى والطبقة الثانية

حل التحجيم من الطبقة الأولى: Fork وSegWit

تشير الطبقة الأولى إلى بلوكشين بيتكوين نفسها، بينما يشير حل توسيع الطبقة الأولى إلى تعديل طبيعة البلوكشين نفسها لزيادة TPS الخاصة بها. وفقًا للصيغة، يمكن أن يؤدي TPS = حجم الكتلة/(وقت الكتلة * متوسط حجم المعاملة)، وزيادة حجم الكتلة، وتقليل وقت الكتلة، وضغط حجم المعاملة إلى تحسين TPS لبيتكوين. ومع ذلك، نظرًا للقيود المفروضة على سرعة نقل البيانات في العالم المادي، فإن تقليل وقت الحظر سيقلل من أمان النظام. هذا هو السبب في أن زيادة حجم الكتلة وضغط حجم المعاملة هما الطريقتان اللتان يتم النظر فيهما بشكل أساسي.

شوكة بيتكوين: زيادة حجم الكتلة

يمكن القول إن «التوسع» هو الطريقة الأكثر وضوحًا لزيادة TPS لبيتكوين.

تاريخيًا، أدى الطلب على البلوكات إلى حدوث انقطاعين رئيسيين في بيتكوين، مما أدى إلى ظهور سلسلتي بلوكات ورموز جديدة، وهما BCH وBCHSV. يقوم Forking بشكل أساسي بتكرار نسخة من الكود الأساسي لبيتكوين وتغيير أجزاء منه لتحسين الأداء حسب الحاجة، ولكن لا تزال هناك إيجابيات وسلبيات لهذا النهج يجب موازنتها.

انقسام بيتكوين بسبب خلاف المجتمع حول الاتجاه المستقبلي

نظرًا لأن Bitcoin عبارة عن بلوكشين مفتوح المصدر، فقد تم تطويره من قبل مجتمع من الأشخاص ذوي التفكير المماثل. عندما يختلف أعضاء مجتمع بيتكوين حول الاتجاه المستقبلي للبيتكوين، فقد يحدث الانقسام.

قد يرغب بعض أعضاء المجتمع، على سبيل المثال، في زيادة حجم كتلة بيتكوين من أجل تحسين قابلية التوسع وتقليل أوقات انتظار المعاملات وتكاليفها. قد يعتقد أعضاء آخرون أنه يجب الحفاظ على حجم الكتلة الأصلي لضمان أمان الشبكة، أو قد تكون لديهم وجهات نظر مختلفة حول اتفاقية إجماع بيتكوين لأسباب فنية... قد تؤدي هذه الاختلافات في الرأي إلى حدوث انقسام.

تم تشكيل BCH في عام 2017 وتم تشكيل BCHSV في عام 2018 بناءً على BCH

وفي أغسطس ٢٠١٧، قام بعض المُعدنين الذين يفضلون حجم الكتلة الأكبر بتجميع قوتهم الحاسوبية وتفرع بلوكتشين بيتكوين، مما أدى إلى إنشاء بيتكوين كاش (بيتكوين كاش) وزيادة حجم الكتلة إلى ٨ ميجابايت. في نوفمبر 2018، وتحت تأثير الأعضاء الراديكاليين في مجتمع BCH، تم تشكيل BCHSV لدعم ما يسمى بـ «الكتلة الضخمة» أو حتى «الكتلة غير المحدودة».

يزيد حجم الكتلة من عتبة العقدة، ولا يمكن ضمان الأمان بعد التفرع

ومع ذلك، هناك العديد من المشاكل المتعلقة ببساطة بزيادة حجم الكتلة. ومع زيادة حجم الكتلة الواحدة، يزداد عبء الأجهزة على العقدة الواحدة بشكل كبير، وستتسرب العقد التي لا تستطيع تحمل تكلفة الأجهزة المرتبطة تدريجيًا من الشبكة. بالإضافة إلى ذلك، يزداد حجم الكتلة بينما بالكاد تتحسن سرعة نقل البيانات بين العقد وقدرة معالجة البيانات للعقد، مما سيهدد أمن واستقرار نظام بيتكوين. لذلك، يأتي حل توسيع حجم الكتلة فعليًا على حساب اللامركزية والأمان.

شاهد منفصل (SegWit): رسائل معاملات منفصلة لضغط حجم البيانات

عندما تم تصميم بيتكوين لأول مرة، حدد ساتوشي ناكاموتو حجم الكتلة التي تحتوي على المعاملات إلى 1 ميغابايت، حيث تحتوي بيانات المعاملة على كل من المعلومات الأساسية حول المعاملة ومعلومات توقيع المتداولين. من ناحية أخرى، تعمل تقنية SegWit على زيادة عدد المعاملات التي يمكن احتواؤها في الكتلة بحوالي 40٪ عن طريق فصل التوقيعات النصية عن معلومات المعاملة وتخزينها في رأس الكتلة، دون انتهاك قواعد تدقيق الكتلة.

وتنعكس عناوين بيتكوين على أن العناوين التي تبدأ بأحرف مثل 3 أو bc هي عناوين محفظة تدعم SegWit، في حين أن العناوين التي تبدأ بالرقم 1 هي عناوين قديمة.

يُظهر فحص Blockchain.com للكتل الأخيرة التي تم سكها أن معظم الكتل الجديدة تأتي مع تقنية Segwit. بفضل Segwit، يتجاوز الحجم الفعلي لهذه الكتل 1 ميغابايت. علاوة على ذلك، في 14 نوفمبر 2021، دفعت شبكة Bitcoin أيضًا لمزيد من ترقيات Taproot بالإضافة إلى SegWit، مما يزيد من تحسين استقرار الشبكة وأمانها وخصوصيتها.

تحجيم الطبقة الثانية: شبكة البرق

يُعرف تحجيم Layer2 أيضًا باسم التحجيم خارج السلسلة، وهو حل أداء يتوسع خارج الشبكة الرئيسية لتحسين سرعة معالجة المعاملات وكفاءة شبكة Bitcoin من خلال إنشاء طبقة أخرى من الشبكة.

تشمل حلول Layer2 الشائعة السلسلة الجانبية والبلازما وقنوات الحالة والتجميع وما إلى ذلك. بالنسبة لبيتكوين، فإن الحل الأبرز للطبقة الثانية هو شبكة Lightning Network، التي تم إنشاؤها في عام 2015.

شبكة لايتننج

شبكة Bitcoin Lightning Network هي نظام دفع لامركزي يهدف إلى جعل معاملات البيتكوين أسرع وأكثر أمانًا وفعالية من حيث التكلفة. يمكن أن تكون المعاملات على شبكة Bitcoin بطيئة لأنه يجب تأكيدها بواسطة عقد متعددة قبل تسجيلها على blockchain.

تم إنشاء شبكة Lightning لمعالجة هذه المشكلات.

دمج قنوات الدفع بين عدة مستخدمين وتجميع رسائل المعاملات ليتم نشرها على الشبكة الرئيسية

تقوم Lightning Network بشكل أساسي بإنشاء قنوات دفع بين اثنين من المستخدمين، مما يتيح المعاملات خارج السلسلة (عادةً المدفوعات الصغيرة)، مما يخفف الشبكة الرئيسية للطلب على المعاملات ويسمح بمعالجة المعاملات بسرعة أكبر. يمكن لعقد Lightning Network توصيل قنوات الدفع بين عدة مستخدمين قبل دمج جميع معلومات القناة في معاملة واحدة وإرسالها إلى شبكة Bitcoin الرئيسية للتسجيل الدائم.

ونتيجة لذلك، تكون المعاملة الأولى والأخيرة فقط في قناة الدفع صالحة على بلوكشين بيتكوين؛ أما جميع المعاملات الأخرى بين الطرفين فهي خارج السلسلة.

لإنشاء قناة الدفع، يجب على كلا الطرفين إرسال كمية معينة من عملات البيتكوين، والتي سيتم تخزينها أيضًا في بلوكشين البيتكوين حتى يتم إلغاء تنشيط القناة أو إغلاقها. لا يمكن أن يتجاوز المبلغ الإجمالي لعملات البيتكوين التي يمكن للطرفين تداولها في قناة الدفع هذه عدد عملات البيتكوين المقدمة، ولكن يمكن إجراء عدد غير محدود من المعاملات بدون رسوم.

مخاوف بشأن شبكة Lightning: لا تزال السرعة محدودة بسبب الشبكة الرئيسية وأمان العقدة وعتبة الاستخدام العالية

يبدو أن شبكة Lightning Network هي حل جيد لمشكلة قابلية التوسع في Bitcoin للوهلة الأولى. لم يتم اعتماده على نطاق واسع حتى الآن ولديه القيود التالية:

لا تزال السرعة محدودة بأداء الشبكة الرئيسية: لا تزال سرعة معاملات Lightning Network محدودة بأداء الشبكة الرئيسية، حيث تبلغ سرعة المعاملات القصوى بضع عشرات من المعاملات في الثانية فقط.

مخاوف بشأن الأمان: نظرًا لأن Lightning Network لا مركزية، فإن أمنها يعتمد على أمان كل عقدة. إذا كان هناك خرق أمني في إحدى العقدة، فقد تتأثر شبكة Lightning Network بأكملها.

صعوبة الاستخدام: لا تزال شبكة Lightning صعبة الاستخدام.

أبرز الملامح

• تعتبر بيتكوين لامركزية وآمنة نسبيًا بسبب آلية إجماع PoW؛ ومع ذلك، فإن نقطة ضعفها الرئيسية هي الافتقار إلى قابلية التوسع، حيث يبلغ متوسط معدل المعاملات 7 معاملات في الثانية. لحل هذه المشكلة، هناك بعض الأفكار، مثل تغيير الكود الأساسي للبيتكوين بشكل مباشر، وتحسين شبكة البرق من خلال الاعتماد على الشبكة الرئيسية.
• وقد أدى كل من مفترقي بيتكوين، BCH وBCHSV، إلى زيادة حجم الكتلة وسرعة المعاملات، ولكن مع زيادة حجم الكتلة، ستزداد متطلبات أجهزة العقدة، مما يؤثر على درجة اللامركزية، وسيؤثر تعقيد البيانات على الأمان. لذلك لا تزال الشوكة تضحي باللامركزية والأمن.
• تعمل Segwit على تقليل حجم البيانات عن طريق فصل التوقيعات، وقد اعتمدت معظم عُقد Bitcoin هذه التقنية.
• لتسريع المعاملات، تنشئ Lightning Network قنوات دفع بين الحسابات تدمج رسائل المعاملات المتعددة قبل نشرها على السلسلة الرئيسية. لكن تطوير وأمن الشبكة الرئيسية والعقد المشاركة وعتبة الاستخدام العالية لا تزال تحد من السرعة.