Thunder：比特币高性能侧链

比特币（BTC，货币）目前的形式可以扩展——足以处理世界上的每一个txn！它只需要第2层的正确组合。

这篇文章将介绍“雷霆”——一个大型区块侧链网络。我所说的“大型区块侧链”是指侧链网络与其主链网络基本相同，只是具有更大的区块大小/sigops限制。

闪电网络提供了一些解决方案，但是如果每个用户都需要第1层的字节，那么第2层的主要可扩展性优势就会丧失（1）托管解决方案（如中本聪和哈尔·芬尼在2010年最初设想的那样）也运行良好，并且用户友好…但是用户对托管者负有责任。

下面是一个表格，将Thunder与这两个更突出的Layer2（LN和保管）进行了比较：

托管比特币的主要问题是，黄金已经尝试过这种策略，过了一会儿，人们不再关心潜在的黄金，而是更关心保管人的分类账（即保管人对谁有多少钱的看法）。更多。

状态链是另一个具有非常有趣和独特属性的第2层。也就是说，它们不需要第1层字节来载入每个新用户，但是它们确实要求“在”状态链中使用的每个UTXO都通过第1层载入。这比LN好，但是仍然有问题。

SNARKS根本无助于可扩展性，因为它们不能解决所谓的“数据可用性问题”。没有办法使用SNARK来恢复导致其创建的事件序列。也没有办法审计SNARK，以确保它正常工作，而不需要手头所有的原始数据。因此，SNARKS对可扩展性没有帮助，可能只是作为SPV级别安全性的增强。

它表明容量增加是幼稚的、无原则的、无纪律的，它们会降低整个网络的质量。相比之下，强制执行产权（即强制执行1MB块大小限制）可能看起来很残酷，但总的来说，这种“严厉的爱”是建立可靠、可持续、高质量系统的唯一途径。

但我确实想稍微改变一下。与其让火车“100%清洁”vs“100%过度拥挤”，我宁愿人们想到同一辆车有不同部分的情况：头等舱、商务舱、蔻驰等。在那个模型中，乘客在许多重要方面都有不同的体验，但他们也有一些共同点。

First/Business class是小块“第1层”——昂贵但高质量；廉价节点、可靠访问区块链、高额txn费用。

Coach将是第2层的大块“可伸缩性侧链”——使用起来很便宜；但是更有问题的全节点体验，更少的decentralization。

但至关重要的是，这两个“类”可以通过共享同一架飞机而受益。在侧链的类比中，这是两个链共享2100万硬币限制，共享哈希功率，并且是可互操作的（这意味着通常乘坐头等舱的人可以选择降级为经济舱来省钱，通常乘坐经济舱的人可以选择通过支付头等舱来升级他们的体验）。在一个没有侧链的世界里，人们必须乘坐每个人只有一个舱位的飞机。

现实世界中的交易有各种形式和规模。并非所有交易都需要相同级别的信任，也并非所有交易都能承受相同的费用开销。另见。

一刀切的全decentralization方法实际上使比特币变得脆弱。致力于“非常decentralization”的政策是一场博弈。这是一个赌注，说：我们生活在一个充满敌意的世界。

decentralization对于dizhi gov、黑-手-dang、独cai者、科技巨头、取消文化等有power势的人很有用。为了获得这种宝贵的decentralization，比特币必须牺牲其他宝贵的东西：易用性、txn成本、工程努力等。

因此，在一个推广所有加密货币的友好“有power势的人”的世界里，优势在于不太分散的硬币（ETH、BSV等）。

更糟糕的是，“有power势的人”可能意识到这一点，并利用它来对付我们。起初，他们可以等待时机，让所有加密货币蓬勃发展，从而（通过网络效应）允许最不分散的硬币利用其天然优势最终取代其他人，包括BTC。一旦decentralization从加密货币世界中清除出来，“有power势的人”可以然后“轻触”进入，看看他们可以安全地逃脱什么（利用网络效应作为锚）。一旦完成，他们可以从那里慢慢收紧绞索。另见。

如果用户可以选择他们想要的decentralization级别（这是Thunder允许的），那么整个风险就可以避免。在Thunder-world中，我们不需要担心“输掉”赌注（“世界是美好的”）。如果相反，“世界是美好的”，那么这只意味着BTC21M硬币的更大一部分将在不太分散的侧链上。如果世界从美好转向均值，那么硬币将把网络从不太分散转向更加分散。它永远不会影响比特币在更广泛的加密货币市场中的竞争力，第一层主链永远不会“倒闭”。

但是，除非“比特币”（广义上）有一个复杂的分层支付系统——有许多“层”和大量的净额——否则它不可能对传统银行系统构成严重挑战。

对我来说，“钱”是以支付为中心的。这解释了为什么外行人总是问：“比特币……但谁接受它？”。钱是我们跟踪谁欠谁人情的方式。它不是交换媒介或价值储存，而是一种支付方式。

同样，这并不是说小区块主义是错误的。我是一个小区块主义者——比特币应该全力以赴保持其“口袋里的瑞士银行账户”的品质。

但是除非比特币有某种方法可以扩展到处理世界上所有的交易，否则比特币将永远无法充分发挥其潜力。

我们可以从2019年美联储支付研究，表B1中看到，2018年平均“卡”支付为54美元。1312亿支付了这样的款项。

我们还可以从2018年FEDCPODCPC调查，图7中看到，按数量计算，现金支付约占“卡”（信用卡和借记卡）支付的40%。

这意味着在US中（131.2*1.40）=每年1836.80亿支付（卡+现金）。由于每年有52,560个块，这相当于350万个txns/块。如果每个txn是250字节，这意味着块空间要求8.75亿字节，或875MB。

我们需要大大超过“平均速率”（交易在24天内并不均匀分布——大多数是在白天）。但是，网络的实际预期使用（决定带宽/存储/CPU需求）是平均速率。

根据世界支付报告（2018），图1.1,2016年非现金txns为4826亿/年；并显示每年增长9.8%。（2）

按照这个速度，2021年每年将有7700亿笔非现金交易，相当于每秒不到25,000笔交易的TPS率。我们可以再次调整40%以包括现金交易，这将使我们达到35,000TPS。

但是我想到的是：几个大块侧链，按顺序添加。我们从一个侧链开始——它可能有一个10MB的块大小，它被编程为在10年内缓慢上升到1 GB。

如果需要更多容量，我们可以耐心等待（10MB块大小随着时间的推移向最终目标1GB上升）。但是，更重要的是，我们也可以随时添加另一个侧链。

为了提高效率，雷霆内部的txns应该比跨雷霆的txns多得多。因此，显而易见的是模仿过去的银行网络，并按地理区域划分网络。参见：OCA。

它从创建第一个大块侧链开始。这个侧链最终填满。因此，需要一个新的第二个大块侧链。

老用户可能不想离开他们所在的网络，所以一般来说，我希望第二大群体在拥挤的旧网络中创建一个新网络（见下文）。因此，如果USA是迅雷的早期采用者，我希望他们留在“迅雷”网络（第一个也是最古老的网络），就像mei国人的电线”一样。最终，（假设，在2034年，如上所示），第一个网络可能会与非mei国人过于拥挤（尽管有许多非mei国的网络），mei国人会想要更新的功能，所以以USA为中心的网络会诞生得很晚。

请注意，每次创建新网络时，每个人的交易费用都会下降（例如，当T. India创建时，所有印度用户都会从“Thunder”、“Thunder.Asia”和“T.CN”快速迁移到那里）。

“谁必须离开并开始自己的网络，谁留在旧网络上”的问题可能会变成ZZ问题。但这种冲突很可能会自行解决。首先，移民可以用一个新的区块链重新开始，获得所有最新的技术改进（比如从4G切换到5G）。其次，有一个非ZZ标准——旧网络中最不能够忍受高费用的成员将是有动力继续前进的人（然后他们会带走他们的贸易伙伴）。因此，这个过程可能是自我调节的。

“从地图上看，很明显，按照这个定义，最大的经济体是最不开放的。但这是很自然的：因为它们太大了，它们的大部分贸易都是内部的。”

上图：1800年代银行网络的黑板草图。不同的本地银行在中央票据交换所相互结算。来自这个视频。

上图：魔兽争霸III服务器列表（US东、US西、欧洲、亚洲）。您可以在与您所在位置匹配的服务器上玩游戏，以减少延迟，增加玩家说您的语言、在您的时区玩游戏等的可能性。从这里开始。

当orktxn费用增长过高时，任何人都可以通过创建一个新的T.network来解决这个问题。但是如果侧链不是真正需要的，它将不受欢迎并失败。

相反（例如），BCH必须通过定期硬分叉来提高其区块大小。这导致了许多大问题。一个问题是分裂的风险（例如BSV发生的情况）或ZZ策略的风险（例如BitcoinABC的“IFP”发生的情况）。

相反极端的从不硬分叉的MonochainBTC必须希望其当前的技术配置能够在现在和未来永远发挥作用。或者，它必须希望它能够始终成功地通过中央计划走向胜利（包括当前的中央计划者能够挑选出称职的继任者）。这两个希望是没有根据的（世界太复杂了，变化太快太混乱了）。

新的T. Networks不必是现有T.Network的软分叉。如果愿意，新的代码分叉可以完全从头开始。

例如，如果我们在2014年有Thunder，那么SegWit可能会被编码为“硬分叉”。这个“不兼容”的SegWit版本永远不可能合并到Layer1 Bitcoin Core中，但它可以很容易地合并到2016年的任何-Thunder-network-coming-line-in-in-2016中。这在许多方面都是一个很大的改进：代码审查、代码复杂性、对最终用户的透明度、错误的可能性、所需的工程时间/精力等。

关心扩展性的人（例如Roger Ver或“比特币基金会”）可以赞助一场竞赛，鼓励专注于可扩展性的新区块链设计。获胜者将是生产性能最佳软件的人。我们甚至可以有“T. India.RogerVer”和“T.India.Blockstream”——相互竞争的软件。（事实上，它们都已经在相互竞争了。）

这甚至可以被视为对那些致力于通过硬分叉（如门罗币/零现金）定期升级战略的山寨币的竞争回应。现在“比特币”也可以做到这一点（如果“比特币”是指包括所有BTC侧链）。

过去，“硬件扩展”的支持者和批评者都忽略了“第1层”和“第2层”之间最重要的区别。为了抵制bao政，第1层比特币全节点软件必须运行在易于获得的硬件上（尤其是易于为非比特币目的获得的硬件）。但这不是第2层软件——第2层软件可以是定制软硬件对的一部分（因此，它可以更加高效）。

世界各国能协调得多好？如果两个国家互相憎恨，那么每个国家的T.network都可以安全地隐藏在对手国家的管辖范围内。

这种分布可能会引发一个不可思议且最意想不到的好处：T. Networks的循环ZZ“庇护”。

当然，大型区块网络的运行成本更高。但费用并不是大型区块主义的主要缺点。相反，大型区块主义的担忧是大型节点必须发送/接收/处理大量数据，因此更难以隐藏节点的物理位置。这反过来又使节点容易受到骚扰并从属于当地ZZ。

上图：来自萨莫瑞电报集团的评论“这是比特币”。比特币是反bao君的，亲“抗yi者和持不同“naozi”者”。

现在，考虑一下在雷霆支持的比特币世界中，当管辖权和服务区域不重叠时会是什么样子。

“尼日利亚反抗a sir bao行的人们”会使用“T.Africa”网络——毕竟，他们生活在非洲。尼日利亚政府很强大——也许强大到足以追捕在尼日利亚运行完整节点的所有人。但是喀麦隆的节点呢？埃及的节点呢？或者摩洛哥的节点呢？尼日利亚公民可以在其他地方启动一个节点，然后梯子?进去。

摩洛哥的执法部门可能不会在乎为什么一些疯狂的尼日利亚独cai者想要停止一些T.Africa支付。埃及a sir会关闭他们自己的支付网络来帮助外国尼日利亚a sir吗？我对此表示怀疑。

但它变得更好了！你不能想象在US和欧洲的活动家运行T. CN和T.Asia节点吗？他们不仅可以运行节点，还可以运行快速创建更多节点的服务器。也许这些人是最近逃离俄罗斯/CN的难民；也许他们只是ZZ活动家。

再加上总是有外国公司。亚马逊网络服务总是可以（间接）向CN人出售T. CN完整节点。他们只需要梯子?和一些硬币！

而且，总是有外国政府。如果只有一个比特币网络，那么所有专制的世界政府可能会自然而然地联合起来反对它；因此他们更容易合作摧毁它。但是，如果有许多不同的网络对每个国家的影响不同，一些国家将成为彼此的天敌。US政府可能运行T.Asia节点，纯粹是为了给弗拉基米尔·普京制造麻烦。也许伊朗政府（总是金融制裁的受害者）会出于怨恨运行所有节点；或者伦敦/纽约市长办公室（世界金融之都）会将所有节点作为公共服务来运行。

上图：游戏文明四；你的政府可以采用“解放”公民，让对手政府的生活变得困难。如果许多对手都采用“解放”，那么你基本上也被迫采用它。从这里开始。

我的观点是：大型区块节点的主要缺点是它的计算开销大，因此更容易受到地方政府bao政的影响。拥有一个大型区块节点团队的一个意想不到的好处是，地方政府实际上是在与每个管辖区的使用节点的公民作战。

（尤其是Drivechain的盲合并挖矿。在BMM中，节点运营商“挖矿”，并通过抵消节点的运营成本来赚取利润。一般来说，这些均衡利润将降至零（即使只有两个竞争对手，每个都试图BMM）。然而，如果节点受到存在主义骚扰，那么环境将不再完全竞争。一些节点运营商会屈服于存在主义骚扰，但其他节点运营商很容易忽视骚扰（给他们一个比较优势和盈利机会）。）

在下面的附录2中，我估计代表性T.networktxn可以缩小到197字节。

如果所有的txns都是197字节，那么价值500MB的区块空间可以容纳253.80万个txns。每10分钟1个区块，这将是每秒4230笔交易。上面，我们计算出2021年全球总TPS为35,000笔。换句话说，只需九个Thunder侧链，比特币就可以处理全世界的每一笔交易，非托管。

在下面的附录1中，我估计1 GB Thunder节点的前期成本为6825.5美元，每月成本为386.98美元。

这大约相当于mei国人在汽车上的花费——几千英镑首付，然后每月几百英镑。

当然，与经营交易所、采矿作业、雇佣软件开发人员或购买2BTC（也就是总供应量的百万分之一）相比，它是很小的。与USD现状相比，它是很小的，因为目前我们没有办法“运行一个完整的USD节点”（所以，在那里，成本是无限的）。另一方面，对于业余爱好者来说，它非常高。

但是每个用户只需要验证他们自己的付款（尤其是他们收到钱的付款）。类似于闪电网络，用户可以安全地忽略不适用于他们的txns。

用户可以坚持在自己的网络上获得报酬。这样，他们只需要验证一个T.network。

注意：我在2020年年中查看了这些价格，当然它们很可能会随着时间的推移而改变。但是无论如何，我已经包含了我在2020年年中使用的超链接。希望它们在一段时间内保持准确。

我之前提到过侧链可以（与主链不同）丢弃旧历史。通过巧妙的UTXO承诺，可能可以丢弃超过6个月的区块历史。

由于每6个月有26,280个块，因此1 GB的块大小将产生26.28 TB的块数据总存储需求，以及更多用于存储UTXO数据和其他数据库的存储需求。

每十分钟1 GB，即8000位/600秒，即13.33 Mbps。我们的要求会更高——我们必须考虑块间时间的可和宝贵的上行带宽。

一个典型的1MB块将包含大约2500个txns。所以我们可以期望一个1 GB的块包含250万个txns。

詹姆森·洛普测试了节点性能，发现一台机器可以在311分钟内从创世（2009年1月3日-2018年10月23日）链同步比特币核心。最有趣的是（就我们的目的而言），这台机器显然CPU瓶颈。

因此：350,934,692 txns/311分钟=每10分钟11,284,073.7 txns。同样，块间时间差异很大，所以我们需要能够处理偶尔的“厄运”，但是这台机器的CPU可以完成我们基线万txns）。

我可以建造一台RAM两倍的机器（詹姆森的），CPU速度提高15%，售价3205.24美元。

计算机的额定功率为1200W（即1.2kW）。如果我们不知何故需要100%的功率，24/7，那么一天24小时，我们将消耗28.8千瓦时。在0.132美元/千瓦时，这使得3.8美元/天，或114美元/月。

如果我们加上10%的“软糖系数”（用于安装、人工、意外物品等），那么我们有：

有四个“版本字节”，允许数十亿个可能的txn版本。然而，在这数十亿个版本中，我们只使用了三个。因此，我们可以将这四个字节减少到一个，从而节省三个字节。

nLockTime字段通常不使用。然而它消耗四个字节。我们可以指定它的存在与否取决于特定的“版本”值。因此在大多数情况下可以节省四个字节。

大多数交易接受5个或更少的输入，支付给5个或更少的输出。然而，两个字节用于指定输入/输出信息。我们可以预先定义一些版本类型，以始终描述采用这些“普通”形式的txn（例如，1输入2输出P2PKH）。因此，我们可以消除内部VarInts，甚至消除内部脚本。

如果Thunder打算专注于链上txn，它根本不需要任何功能。只需发送txn的最低限度即可。

版本将指定#个输入和输出，在这种情况下：（1,2）。对于（现在）256种版本类型中的100种，我们可以指定包含1-10个输入和1-10个输出的txns。

**参见这里和这里，这些现在总是71字节或更少。[如果更少，可以用零填充，如果失败，则让解释器重做。]

目前，通过OP返回包含“备忘录”需要有一个0值的输出（即8个仅由零组成的字节）。相反，将某些版本类型预先定义为始终在特定位置包含“备忘录”字段的类型。这将避免浪费这8个字节。

当新功能作为“软分叉”添加到Bitcoin Core时，它们往往会涉及尴尬的标志或指示字节。但是当下一个Thunder网络准备创建时，这些功能可以被折叠到一个新的txn版本中，从而花费零边际字节（并且不涉及尴尬）。

我们不仅可以节省字节，还可以提高SPV的安全性。一个重要的方法是通过累加器消除4类区块缺陷，正如我在这里描述的那样。这将允许比特币支持欺诈证明。如果任何区块以任何方式无效，SPV节点都可以得到廉价、可靠和即时的警告。因此，SPV节点将具有与完整节点相同的安全性（3）。这是理想的，因为（当然）在大型区块系统上，大多数用户将运行SPV节点。

Bitcoin Core用来修复交易延展性的“SegWit”方法（不幸的是）非常奇怪和复杂。相反，仅仅编辑交易序列化函数的“硬分叉”方法会清晰得多。

事实上，由于Lightning需要第1层字节来装载每个新用户，并且需要周期第1层字节进行维护，因此它在可扩展性意义上只是一个“第2层”。（LN的主要优势根本不是可扩展性，而是即时的去信任支付，这可以在没有采矿过程或比特币网络其余部分的情况下进行。）↩

这似乎是一个可信的数字。2016年有74.20亿人，只有约65%是成年人。~2B仍然生活在极端贫困中，许多人生活在没有银行账户的发展CN家。↩

这并不是说整个网络现在只能依赖SPV节点（这是LargeBlockers，尤其是BSV-ers经常阐明的错误）。无法绕过数据可用性问题：有人必须“托管”区块链的数据…我们不能都从别人那里得到它！（这也是SNARKS作为一种扩展解决方案低劣的原因——它们基本上只是不透明的欺诈证明。）

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2023年08月31日 11:56:30

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