เนื่องจาก “Impossible Triangle” การกระจายอำนาจ ความปลอดภัย และความสามารถในการปรับขนาดสามารถทำได้เพียงสองในสามของอุตสาหกรรมบล็อกเชนเท่านั้น Bitcoin ซึ่งเป็นสกุลเงินดิจิทัลดั้งเดิมได้กำหนดขอบเขตที่สูงมากสำหรับการกระจายอำนาจและความปลอดภัย แต่ขาดความสามารถในการปรับขนาด สำหรับเครือข่าย Bitcoin:

ธุรกรรมต่อวินาที (TPS) = จำนวนธุรกรรมต่อบล็อก / เวลาบล็อก

ธุรกรรมต่อบล็อก = ขนาดบล็อก / ขนาดธุรกรรมเฉลี่ย

ปัจจุบันเครือข่าย Bitcoin มีขนาดบล็อก 1 Mb และเวลาบล็อกประมาณ 10 นาที และถ้าขนาดธุรกรรมเฉลี่ยคือ 0.25 kb บล็อกจะมีธุรกรรมประมาณ 4,000 รายการ ดังนั้น TPS ที่คำนวณได้คือประมาณ 7 หมายความว่าสามารถประมวลผลธุรกรรมได้เพียง 7 รายการต่อวินาที ซึ่งเห็นได้ชัดว่าไม่ตอบสนองความต้องการสำหรับการเติบโตอย่างรวดเร็ว

เพื่อแก้ปัญหาความสามารถในการปรับขนาดของ Bitcoin ได้มีการเสนอวิธีแก้ปัญหาต่างๆ วิธีแก้ปัญหาพื้นฐานสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่ Layer 1 และ Layer 2 scaling scheme

โซลูชันการปรับขนาดเลเยอร์ 1: Fork และ SegWit

Layer 1 หมายถึง Bitcoin blockchain ในขณะที่โซลูชันการปรับขนาด Layer 1 หมายถึงการปรับเปลี่ยนธรรมชาติของ blockchain เองเพื่อเพิ่ม TPS ตามสูตร TPS = ขนาดบล็อก / (เวลาบล็อก * ขนาดธุรกรรมเฉลี่ย) การเพิ่มขนาดบล็อก ลดเวลาบล็อก และบีบอัดขนาดธุรกรรมสามารถปรับปรุง TPS ของ Bitcoin ได้ อย่างไรก็ตามเนื่องจากข้อจำกัดของความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลในโลกทางกายภาพ การลดเวลาบล็อกจะลดความปลอดภัยของระบบ นั่นเป็นสาเหตุที่การเพิ่มขนาดบล็อกและขนาดธุรกรรมที่บีบอัดเป็นสองวิธีที่พิจารณาเป็นหลัก

Bitcoin Fork: การเพิ่มขนาดบล็อก

“การขยายขนาด” เป็นวิธีที่ชัดเจนที่สุดในการเพิ่ม TPS ของ Bitcoin

ในอดีต ความต้องการบล็อกอัพส่งผลให้ Bitcoin เกิดการ Fork ที่สำคัญ 2 รายการ ส่งผลให้มีบล็อกเชนและโทเค็นใหม่ 2 รายการ ได้แก่ BCH และ BCHSV โดยพื้นฐานแล้ว Forking คือการคัดลอกสำเนาของรหัสหลักของ Bitcoin และเปลี่ยนส่วนต่างๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพตามความจำเป็น แต่ก็ยังมีข้อดีและข้อเสียสำหรับวิธีการนี้ที่ต้องชั่งน้ำหนัก

Bitcoin fork เนื่องจากความไม่ลงรอยกันของชุมชนเกี่ยวกับทิศทางในอนาคต

เนื่องจาก Bitcoin เป็นบล็อกเชนแบบโอเพ่นซอร์ส จึงได้รับการพัฒนาโดยชุมชนของผู้ที่มีใจเดียวกัน เมื่อสมาชิกของชุมชน Bitcoin ไม่เห็นด้วยกับทิศทางในอนาคตของ Bitcoin อาจเกิดการ fork ได้

ตัวอย่างเช่น สมาชิกชุมชนบางรายอาจต้องการเพิ่มขนาดบล็อกของ Bitcoin เพื่อปรับปรุงความสามารถในการปรับขนาด และลดเวลาและค่าใช้จ่ายในการรอธุรกรรม สมาชิกคนอื่น ๆ อาจเชื่อว่าควรรักษาขนาดบล็อกเดิมไว้เพื่อความปลอดภัยของเครือข่าย หรือพวกเขาอาจมีมุมมองที่แตกต่างกันเกี่ยวกับข้อตกลงฉันทามติของ Bitcoin ด้วยเหตุผลทางเทคนิค ... ความแตกต่างของความคิดเห็นดังกล่าวอาจส่งผลให้เกิดการแยก

BCH ถูกแยกในปี 2560 และ BCHSV ถูกแยกในปี 2561 ตาม BCH

ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2560 นักขุดบางคนที่ชื่นชอบขนาดบล็อกที่ใหญ่ขึ้นได้รวบรวมพลังการประมวลผลและฟอร์ก Bitcoin บล็อกเชน สร้าง BCH (Bitcoin Cash) และเพิ่มขนาดบล็อกเป็น 8Mb ในเดือนพฤศจิกายน 2018 ภายใต้อิทธิพลของสมาชิกกลุ่มหัวรุนแรงในชุมชน BCH นั้น BCHSV ถูกแยกออกมาเพื่อรองรับสิ่งที่เรียกว่า “เมกะบล็อก” หรือแม้แต่ “บล็อกไม่จำกัด”

ขนาดบล็อกเพิ่มเกณฑ์ของโหนด ไม่สามารถรับประกันความปลอดภัยได้หลังจากการฟอร์ก

อย่างไรก็ตาม มีปัญหามากมายเกี่ยวกับการเพิ่มขนาดบล็อก เมื่อขนาดของบล็อกเดียวขยายใหญ่ขึ้น ภาระของฮาร์ดแวร์บนโหนดเดียวจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก และโหนดที่ไม่สามารถจ่ายฮาร์ดแวร์ที่เกี่ยวข้องได้จะค่อยๆ หลุดออกจากเครือข่าย นอกจากนี้ ขนาดบล็อกยังเพิ่มขึ้นในขณะที่ความเร็วของการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างโหนดและความสามารถในการประมวลผลข้อมูลของโหนดแทบไม่เพิ่มขึ้น ซึ่งจะคุกคามความปลอดภัยและความเสถียรของระบบ Bitcoin ดังนั้น โซลูชันการขยายขนาดบล็อกจึงมีต้นทุนของการกระจายอำนาจและความปลอดภัย

พยานที่แยกจากกัน (SegWit): แยกข้อความธุรกรรมเพื่อบีบอัดขนาดข้อมูล

เมื่อ Bitcoin ได้รับการออกแบบครั้งแรก Satoshi Nakamoto จำกัดขนาดของบล็อกที่มีธุรกรรมไว้ที่ 1Mb โดยที่ข้อมูลธุรกรรมมีทั้งข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับธุรกรรมและข้อมูลลายเซ็นของผู้ค้า ในทางกลับกัน เทคโนโลยี SegWit เพิ่มจำนวนธุรกรรมที่สามารถบรรจุในบล็อกได้ประมาณ 40% โดยแยกลายเซ็นสคริปต์ออกจากข้อมูลธุรกรรมและจัดเก็บไว้ในส่วนหัวของบล็อก โดยไม่ละเมิดกฎการตรวจสอบบล็อก

สะท้อนให้เห็นในที่อยู่ Bitcoin ที่อยู่ที่ขึ้นต้นด้วยอักขระเช่น 3 หรือ bc คือที่อยู่กระเป๋าเงินที่เปิดใช้งาน Segwit ในขณะที่ที่อยู่ที่ขึ้นต้นด้วยหมายเลข 1 เป็นที่อยู่เก่ากว่า

การตรวจสอบบล็อคเชนบน Blockchain.com สำหรับบล็อคล่าสุดแสดงให้เห็นว่าบล็อคใหม่ส่วนใหญ่มาพร้อมกับเทคโนโลยี Segwit ขอบคุณ Segwit ขนาดที่แท้จริงของบล็อกเหล่านี้เกิน 1Mb ยิ่งไปกว่านั้น ในวันที่ 14 พฤศจิกายน 2021 เครือข่าย Bitcoin ยังผลักดันให้มีการอัปเกรด Taproot เพิ่มเติมนอกเหนือจาก SegWit เพื่อปรับปรุงความเสถียร ความปลอดภัย และความเป็นส่วนตัวของเครือข่ายให้ดียิ่งขึ้น

การปรับขนาด Layer2: เครือข่ายสายฟ้า

Layer2 scaling เรียกอีกอย่างว่า off-chain scaling ซึ่งเป็นโซลูชันประสิทธิภาพที่ปรับขนาดภายนอก mainnet เพื่อปรับปรุงความเร็วการประมวลผลธุรกรรมและประสิทธิภาพของเครือข่าย Bitcoin โดยการสร้างเครือข่ายอีกชั้นหนึ่ง

โซลูชัน Layer2 ทั่วไป ได้แก่ Side Chain, Plasma, State Channels, Rollup เป็นต้น สำหรับ Bitcoin โซลูชัน Layer 2 ที่โดดเด่นที่สุดคือ Lightning Network ซึ่งสร้างขึ้นในปี 2558

เครือข่ายสายฟ้า

Bitcoin Lightning Network เป็นระบบการชำระเงินแบบกระจายอำนาจที่มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้การทำธุรกรรม bitcoin เร็วขึ้น ปลอดภัยขึ้น และประหยัดค่าใช้จ่ายมากขึ้น การทำธุรกรรมบนเครือข่าย Bitcoin อาจทำได้ช้าเนื่องจากต้องได้รับการยืนยันจากหลาย ๆ โหนดก่อนที่จะถูกบันทึกบนบล็อกเชน

Lightning Network ถูกสร้างขึ้นเพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้

การรวมช่องทางการชำระเงินระหว่างผู้ใช้หลายคนและรวมข้อความธุรกรรมที่จะโพสต์บน mainnet

โดยพื้นฐานแล้ว Lightning Network จะกำหนดช่องทางการชำระเงินระหว่างผู้ใช้สองคน ทำให้สามารถทำธุรกรรมนอกเครือข่ายได้ (โดยปกติจะเป็นการชำระเงินจำนวนเล็กน้อย) ซึ่งช่วยลดความต้องการในการทำธุรกรรมและช่วยให้ธุรกรรมดำเนินการได้รวดเร็วยิ่งขึ้น โหนด Lightning Network สามารถเชื่อมต่อช่องทางการชำระเงินระหว่างผู้ใช้หลายคนก่อนที่จะรวมข้อมูลช่องทางทั้งหมดไว้ในธุรกรรมเดียว และส่งไปยัง Bitcoin mainnet เพื่อบันทึกอย่างถาวร

เป็นผลให้การทำธุรกรรมครั้งแรกและครั้งสุดท้ายในช่องทางการชำระเงินเท่านั้นที่ใช้ได้บนบล็อกเชน Bitcoin ธุรกรรมอื่นๆ ทั้งหมดระหว่างทั้งสองฝ่ายเป็นแบบออฟไลน์

ในการสร้างช่องทางการชำระเงิน ทั้งสองฝ่ายจะต้องส่งบิตคอยน์จำนวนหนึ่ง ซึ่งจะถูกเก็บไว้ในบล็อกเชนบิตคอยน์จนกว่าช่องทางจะถูกปิดใช้งานหรือปิด จำนวนบิตคอยน์ทั้งหมดที่ทั้งสองฝ่ายสามารถแลกเปลี่ยนในช่องทางการชำระเงินนี้ได้ต้องไม่เกินจำนวนบิตคอยน์ที่ส่งมา แต่สามารถทำธุรกรรมได้ไม่จำกัดจำนวนโดยไม่มีค่าธรรมเนียม

ข้อกังวลเกี่ยวกับเครือข่าย Lightning: ความเร็วยังคงถูกจำกัดโดย mainnet ความปลอดภัยของโหนด และเกณฑ์ที่สูงสำหรับการใช้งาน

Lightning Network ดูเหมือนจะเป็นทางออกที่ดีสำหรับปัญหาความสามารถในการปรับขนาดของ Bitcoin เมื่อมองแวบแรก ยังไม่ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายและมีข้อจำกัดดังต่อไปนี้:

ความเร็วยังคงถูกจำกัดโดยประสิทธิภาพของ mainnet: ความเร็วในการทำธุรกรรมของ Lightning Network ยังคงถูกจำกัดโดยประสิทธิภาพของ mainnet ด้วยความเร็วในการทำธุรกรรมสูงสุดเพียงไม่กี่โหลต่อวินาที

ข้อกังวลเกี่ยวกับความปลอดภัย: เนื่องจาก Lightning Network มีการกระจายอำนาจ ความปลอดภัยจึงขึ้นอยู่กับความปลอดภัยของแต่ละโหนด หากมีการละเมิดความปลอดภัยที่โหนดหนึ่ง เครือข่าย Lightning ทั้งหมดอาจได้รับผลกระทบ

ความยากในการใช้งาน: Lightning Network ยังใช้งานยากอยู่

ไฮไลท์

• Bitcoin มีการกระจายอำนาจและปลอดภัยเนื่องจากกลไกฉันทามติของ PoW; อย่างไรก็ตาม จุดอ่อนหลักคือการขาดความสามารถในการปรับขนาด โดยมีอัตราธุรกรรมเฉลี่ย 7 ธุรกรรมต่อวินาที เพื่อแก้ปัญหานี้ มีความคิดบางอย่าง เช่น การเปลี่ยนรหัสหลักของ Bitcoin โดยตรง และการปรับปรุงเครือข่ายฟ้าผ่าโดยใช้ mainnet
• Bitcoin fork สองตัว ได้แก่ BCH และ BCHSV ได้เพิ่มขนาดบล็อกและความเร็วของธุรกรรม แต่ด้วยขนาดบล็อกที่เพิ่มขึ้น ความต้องการฮาร์ดแวร์ของโหนดจะเพิ่มขึ้น ส่งผลต่อระดับของการกระจายอำนาจ และความซับซ้อนของข้อมูลจะส่งผลต่อความปลอดภัย ดังนั้นส้อมยังคงเสียสละการกระจายอำนาจและความปลอดภัย
• Segwit ลดขนาดข้อมูลโดยแยกลายเซ็น และโหนด Bitcoin ส่วนใหญ่ใช้เทคโนโลยีนี้
• เพื่อเพิ่มความเร็วในการทำธุรกรรม Lightning Network สร้างช่องทางการชำระเงินระหว่างบัญชีที่รวมข้อความการทำธุรกรรมหลายรายการก่อนที่จะโพสต์ไปยังเชนหลัก แต่การพัฒนาและการรักษาความปลอดภัยของ mainnet ของโหนดที่เข้าร่วม และเกณฑ์การใช้งานที่สูงยังคงจำกัดความเร็ว