Scalability

แปลโดย : Claude 3 Opus (Pro)

Scalability

The first reply to Nakamoto’s announcement came about a day later, from James A. Donald, a Cypherpunk who happened to be in the late stages of designing a digital cash system himself.

“We very, very much need such a system, but the way I understand your proposal, it does not seem to scale to the required size,” Donald wrote. “To detect and reject a double spending event in a timely manner, one must have most past transactions of the coins in the transaction, which, naively implemented, requires each peer to have most past transactions, or most past transactions that occurred recently. If hundreds of millions of people are doing transactions, that is a lot of bandwidth - each must know all, or a substantial part thereof.”

Indeed, Nakamoto’s design did require that users keep track of all transactions on the Bitcoin network, in order to update their local versions of the ownership ledger. They would have to know exactly which coins had been spent and which hadn’t, to be sure that a coin they received as payment wasn’t already spent to someone else. If the Bitcoin network would grow large enough, this could become infeasible for most regular users.

It was a problem Satoshi Nakamoto had considered. In his white paper, he offered a two-step solution called “Simplified Payment Verification” (SPV). First, to minimize the amount of disk space needed to run Bitcoin on a regular computer, older blocks could be removed from users’ computers, so they’d only have to store the block hashes. And second, by using Merkle proofs, users could check with these block hashes that transactions to them are included in the block chain—largely ignoring all other transactions. Running a fully validating network node “would be left more and more to specialists with server farms of specialized hardware,” Nakamoto wrote in reply to Donald on the mailing list.

But unfortunately this solution didn’t entirely solve the problem, as Nakamoto did also acknowledge in the white paper, while introducing new issues of its own. SPV abandoned the security model where everyone keeps everyone honest, because instead only dedicated miners would verify that the rules of the system were being followed at all times.

Donald, in response to Nakamoto on the mailing list, warned that if only a small subset of Bitcoin users could muster sufficient resources to be a miner, it could make these miners a target and point of leverage for regulators.

In a long and detailed follow-up email, he described how states would capture financial networks step-by-step, to ultimately control the money issuing entity: “as for example the Federal reserve act of 1913, the goal always being to wind up the network into a single too big to fail entity, and they have been getting progressively bigger, more serious, and more disastrous.”

Bitcoin, Donald predicted, would be subject to the same type of pressure.

“If a small number of entities are issuing new coins, this is more resistant to state attack [than] with a single issuer, but the government regularly attacks financial networks, with the financial collapse ensuing from the most recent attack still under way as I write this,” he argued.

To keep the system decentralized, and ensure that most users could process all transactions on the network, the Cypherpunk instead suggested that Bitcoin could benefit from a payment layer for low-value transactions, so only large transactions would need to be processed by all users and stored in the block chain.

“I think we need to concern ourselves with minimizing the data and bandwidth required by money issuers - for small coins, the protocol seems wasteful. It would be nice to have the full protocol for big coins, and some shortcut for small coins wherein people trust account based money for small amounts till they get wrapped up into big coins,” he wrote. “The smaller the data storage and bandwidth required for money issuers, the more resistant the system is [to] the kind of government attacks on financial networks that we have recently seen.”

Nakamoto did not comment on Donald’s payment layer suggestion specifically, but he did make sure to address the possible state-level attacks Bitcoin could ultimately face. Whereas the mysterious author of the new white paper had through his writings conveyed a rather scientific, matter-of-factly approach to the topic, Nakamoto now unequivocally confirmed the driving motivation behind the system’s decentralized design.

“Yes, but we can win a major battle in the arms race and gain a new territory of freedom for several years,” he wrote. “Governments are good at cutting off the heads of [. . .] centrally controlled networks like Napster, but pure P2P networks like Gnutella and Tor seem to be holding their own.”

ความสามารถในการขยายขนาด

คำตอบแรกต่อประกาศของนากาโมโต้มาประมาณหนึ่งวันต่อมา จากเจมส์ เอ. โดนัลด์ นักไซเฟอร์พังค์ที่บังเอิญกำลังอยู่ในช่วงสุดท้ายของการออกแบบระบบเงินสดดิจิทัลของตัวเอง

"เราต้องการระบบดังกล่าวมากๆ จริงๆ แต่ตามที่ผมเข้าใจข้อเสนอของคุณ ดูเหมือนมันจะไม่สามารถขยายไปสู่ขนาดที่ต้องการได้" โดนัลด์เขียน "เพื่อตรวจจับและปฏิเสธเหตุการณ์ใช้จ่ายซ้ำได้ทันท่วงที จะต้องมีธุรกรรมในอดีตส่วนใหญ่ของเหรียญในธุรกรรมนั้น ซึ่งหากนำไปใช้อย่างไม่ฉลาด จะทำให้แต่ละ peer ต้องมีธุรกรรมในอดีตส่วนใหญ่ หรือธุรกรรมในอดีตส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ หากมีผู้คนหลายร้อยล้านคนทำธุรกรรม นั่นคือแบนด์วิดท์จำนวนมาก - แต่ละคนต้องรู้ทั้งหมด หรือส่วนใหญ่ของมัน"

อย่างไม่ต้องสงสัย การออกแบบของนากาโมโต้ต้องให้ผู้ใช้ติดตามธุรกรรมทั้งหมดในเครือข่ายบิตคอยน์ เพื่ออัปเดตเวอร์ชันในเครื่องของตนเองของบัญชีแยกประเภทกรรมสิทธิ์ พวกเขาจะต้องรู้ว่าเหรียญใดถูกใช้ไปแล้วและเหรียญใดยังไม่ได้ใช้ เพื่อให้แน่ใจว่าเหรียญที่ได้รับมาเป็นการชำระเงินยังไม่เคยถูกใช้จ่ายให้ใครอื่น หากเครือข่ายบิตคอยน์ขยายใหญ่ขึ้นเพียงพอ สิ่งนี้อาจเป็นไปไม่ได้สำหรับผู้ใช้ทั่วไปส่วนใหญ่

มันเป็นปัญหาที่ซาโตชิ นากาโมโต้ได้พิจารณาแล้ว ในเอกสารไวท์เปเปอร์ของเขา เขาเสนอวิธีแก้ปัญหาสองขั้นตอนที่เรียกว่า "Simplified Payment Verification" (SPV) ขั้นแรก เพื่อลดปริมาณพื้นที่ดิสก์ที่ต้องใช้เพื่อรันบิตคอยน์บนคอมพิวเตอร์ทั่วไป บล็อกเก่าสามารถลบออกจากคอมพิวเตอร์ของผู้ใช้ได้ เพื่อให้พวกเขาต้องเก็บเฉพาะแฮชของบล็อกเท่านั้น และขั้นที่สอง โดยใช้การพิสูจน์แบบ Merkle ผู้ใช้สามารถตรวจสอบกับแฮชบล็อกเหล่านี้ว่ามีธุรกรรมถึงพวกเขารวมอยู่ในบล็อกเชน โดยเพิกเฉยต่อธุรกรรมอื่นๆ เป็นส่วนใหญ่ การรันโหนดเครือข่ายที่ตรวจสอบความถูกต้องอย่างเต็มที่ "จะถูกทิ้งไว้ให้ผู้เชี่ยวชาญที่มีฟาร์มเซิร์ฟเวอร์ด้วยฮาร์ดแวร์เฉพาะทางมากขึ้นเรื่อยๆ" นากาโมโต้เขียนตอบโดนัลด์ในเมลลิสต์

แต่น่าเสียดายที่วิธีแก้ปัญหานี้ไม่ได้แก้ปัญหาได้ทั้งหมด อย่างที่นากาโมโต้ยอมรับในเอกสารไวท์เปเปอร์ด้วย ในขณะเดียวกันก็สร้างปัญหาใหม่ของตัวเองขึ้นมา SPV ละทิ้งโมเดลความปลอดภัยที่ทุกคนคอยจับตาดูกันและกัน เพราะแทนที่จะเป็นเช่นนั้น มีเพียงคนขุดที่ทุ่มเทเท่านั้นที่จะตรวจสอบว่ามีการปฏิบัติตามกฎของระบบตลอดเวลา

โดนัลด์ ในการตอบกลับนากาโมโต้ในเมลลิสต์ เตือนว่าหากมีเพียงผู้ใช้บิตคอยน์ส่วนน้อยเท่านั้นที่สามารถระดมทรัพยากรเพียงพอที่จะเป็นคนขุดได้ มันอาจทำให้คนขุดเหล่านี้กลายเป็นเป้าหมายและจุดที่ผู้กำกับดูแลใช้เป็นคานงัด

ในอีเมลติดตามผลที่ยาวและมีรายละเอียด เขาอธิบายว่ารัฐจะควบคุมเครือข่ายการเงินทีละขั้นตอนอย่างไร เพื่อที่สุดท้ายแล้วจะควบคุมหน่วยงานที่ออกเงิน: "เช่นตัวอย่างจาก Federal Reserve Act ปี 1913 เป้าหมายคือการทำให้เครือข่ายกลายเป็นหน่วยงานเดียวที่ใหญ่เกินกว่าจะล้มเหลว และพวกมันกำลังขยายใหญ่ขึ้น ร้ายแรงขึ้น และหายนะมากขึ้นเรื่อยๆ"

โดนัลด์คาดการณ์ว่าบิตคอยน์จะถูกกดดันในลักษณะเดียวกัน

"หากมีเพียงไม่กี่หน่วยงานที่ออกเหรียญใหม่ การต้านทานต่อการโจมตีจากรัฐจะดีกว่าผู้ออกรายเดียว แต่รัฐบาลโจมตีเครือข่ายการเงินเป็นประจำ โดยการล่มสลายทางการเงินจากการโจมตีครั้งล่าสุดก็ยังดำเนินอยู่ในขณะที่ผมเขียนสิ่งนี้" เขาโต้แย้ง

เพื่อรักษาให้ระบบกระจายศูนย์ และทำให้ผู้ใช้ส่วนใหญ่สามารถประมวลผลธุรกรรมทั้งหมดในเครือข่ายได้ นักไซเฟอร์พังค์แนะนำแทนว่า บิตคอยน์อาจได้ประโยชน์จากชั้นการชำระเงินสำหรับธุรกรรมมูลค่าต่ำ ดังนั้นจึงมีเพียงธุรกรรมขนาดใหญ่เท่านั้นที่ต้องประมวลผลโดยผู้ใช้ทุกคนและเก็บไว้ในบล็อกเชน

"ผมคิดว่าเราต้องสนใจที่จะลดข้อมูลและแบนด์วิดท์ที่ผู้ออกเงินต้องใช้ให้เหลือน้อยที่สุด - สำหรับเหรียญเล็กๆ โปรโตคอลดูเหมือนจะสิ้นเปลือง คงจะดีถ้ามีโปรโตคอลเต็มรูปแบบสำหรับเหรียญใหญ่ และทางลัดบางอย่างสำหรับเหรียญเล็กๆ ที่ผู้คนเชื่อใจเงินตามบัญชีสำหรับจำนวนเงินเล็กน้อยจนกว่าจะถูกรวมเป็นเหรียญใหญ่" เขาเขียน "การจัดเก็บข้อมูลและแบนด์วิดท์ที่ผู้ออกเงินต้องใช้ยิ่งน้อยเท่าไหร่ ระบบจะยิ่งต้านทานต่อการโจมตีเครือข่ายการเงินโดยรัฐบาลที่เราเพิ่งเห็นมาเมื่อเร็วๆ นี้มากขึ้นเท่านั้น"

นากาโมโต้ไม่ได้แสดงความเห็นต่อข้อเสนอเรื่องชั้นการชำระเงินของโดนัลด์โดยเฉพาะ แต่เขาก็ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้กล่าวถึงการโจมตีในระดับประเทศที่บิตคอยน์อาจเผชิญในท้ายที่สุด แม้ว่าผู้เขียนปริศนาของเอกสารไวท์เปเปอร์ใหม่จะใช้วิธีเขียนที่ค่อนข้างเป็นวิทยาศาสตร์และเป็นข้อเท็จจริงในการกล่าวถึงหัวข้อนี้ แต่ตอนนี้นากาโมโต้ก็ยืนยันอย่างชัดเจนถึงแรงจูงใจที่ขับเคลื่อนการออกแบบแบบกระจายศูนย์ของระบบ

"ใช่ แต่เราสามารถชนะการต่อสู้ครั้งใหญ่ในการแข่งขันสะสมอาวุธ และได้ดินแดนแห่งเสรีภาพใหม่เป็นเวลาหลายปี" เขาเขียน "รัฐบาลถนัดในการตัดหัว [. . .] เครือข่ายที่ควบคุมจากศูนย์กลางอย่าง Napster แต่เครือข่าย P2P บริสุทธิ์อย่าง Gnutella และ Tor ดูเหมือนจะยืนหยัดด้วยตัวเอง"