Schaalbaarheid probleem Bitcoin oplossingen achtergrond

6 Oplossingen voor de schaalbaarheidsproblemen van Bitcoin

Schaalbaarheid wordt ongetwijfeld hét topic van de komende jaren in de wereld van Bitcoin en crypto. We hebben nog steeds het probleem dat Bitcoin maar 7 transacties per seconde (7 tp/s) aankan en Ethereum 15 tp/s, terwijl een VISA maar liefst 20.000 transacties per seconde verwerkt. Er zijn steeds meer crypto projecten die beweren miljoenen transacties per seconde aan te kunnen en er zijn al verschillende technologieën die zoveel potentie hebben dat deze projecten oprecht kans maken om Bitcoin van de troon te stoten. Maar, Bitcoin vecht terug!

Wij presenteren 6 bekende oplossingen voor de schaalbaarheidsproblemen van Bitcoin. Elk van deze oplossingen kan in potentie ervoor zorgen dat Bitcoin weer met kop en schouders boven de andere cryptomunten uitsteekt.  

Bekijk snel:

Het probleem van schaalbaarheid

Mocht je al een tijdje in de cryptowereld rondlopen, dan zal je goed op de hoogte zijn van het schaalbaarheidsprobleem van Bitcoin. Dit betekent dat de cryptocurrency heel behoorlijk werkt als er weinig gebruikers zijn, maar zodra de groep gebruikers te groot wordt, ontstaan er problemen. Zo was eind 2017 de crypto-hype op zijn grootst en wilde iedereen Bitcoins hebben en hiermee betalen. Het gevolg hiervan was dat het netwerk deze drukte niet aankon. Dit betekende dat een doodgewone transactie van 10 euro uren kon duren voordat het was volbracht en soms betaalde je hier nog meer voor dan deze 10 euro zelf. Als je als Bitcoin zijnde beweert al het geld ter wereld te kunnen en willen vervangen, dan is dit geen beste reclame. Ethereum heeft in mindere mate hetzelfde probleem. Dit project wil echter álle contracten wereldwijd gaan vervangen en dan moet je écht van betere huize komen dan wanneer één app je hele netwerk plat kan leggen.

Waarom is Bitcoin momenteel niet schaalbaar?

We zullen niet te diep in de technologie gaan duiken, maar we kunnen het je enigszins eenvoudig uitleggen. Op dit moment werkt blockchain zo dat élke node (deelnemer aan het netwerk) élke transactie moet controleren binnen het Bitcoinnetwerk. Bovendien wordt verwacht dat het overeenstemming bereikt met elke andere node binnen het netwerk. Wanneer er dus erg veel transacties gedaan worden, dan moet er ook bijzonder veel gecontroleerd worden door élke node. Hoe groter en drukker de blockchain wordt, hoe meer energie en tijd het kost om transacties te controleren.

Deze manier van consensus (overeenstemming bereiken) is dus niet ideaal en massa-adoptie is hiermee een utopie. Gelukkig zijn er momenteel genoeg oplossingen die ervoor kunnen zorgen dat straks de gehele wereld cryptocurrency’s als geld gaat gebruiken en massa-adoptie een kwestie van tijd is.

1. Het Bitcoin Lightning Network

Wat is het Bitcoin Lightning Network?

Laten we het rijtje beginnen met de oplossing die Bitcoin zelf voor ogen heeft om het probleem van schaalbaarheid op te lossen en dat is het Bitcoin Lightning Network. Volgens de ontwerpers van deze technologie heeft het de potentie om alle andere cryptocurrency’s overbodig te maken.

Het Lightning Network is in feite een soort ‘laag’ bovenop de huidige blockchain van Bitcoin. Dit houdt in dat niet alle transacties meer via de blockchain van Bitcoin zelf gedaan hoeven te worden. Het grootste gedeelte zal dankzij het Lightning Network via de tweede laag worden verwerkt, waardoor de “hoofd-chain” de focus kan leggen op het belangrijkste werk, zoals het garanderen van de veiligheid. 

Hoe werkt het Bitcoin Lightning Network?

Om het schaalbaarheidsprobleem op te lossen, werkt het Lightning Network met “betalingskanalen”. Dit werkt als volgt: stel jij woont samen en je doet met je huisgenoten veel transacties onderling (in Bitcoin) voor bijvoorbeeld het betalen van de boodschappen. In de oude situatie met Bitcoin zou je dan al deze transacties via de “hoofd-” blockchain moeten laten verlopen. Met het Lightning Network kan je nu een soort betalingskanaal openen met elkaar. In de praktijk zou je dan bijvoorbeeld allemaal 0,2 Bitcoin hierop kunnen storten en vervolgens met dit bedrag betalingen aan elkaar kunnen verrichten. Alles wat er op dit betalingskanaal gebeurt, raakt niet de huidige blockchain aan en veel werk zal dus niet meer door de hoofdchain gedaan hoeven worden. Alleen wanneer je het betalingskanaal opzet en afsluit heb je de hoofdchain nodig.

Voordelen Bitcoin Lightning Network:

  • Mogelijke oplossing voor probleem van schaalbaarheid.
  • Snelle en goedkope transacties.
  • Anonimiteit.
  • Atomic swaps (betalingen via verschillende blockchains).
  • Microbetalingen met Bitcoin mogelijk.

Nadelen Bitcoin Lightning Network:

  • Het kost Bitcoin om een betalingskanaal op te richten
  • Gaat ten koste van de decentraliteit (zie afbeelding)
  • Bitcoins zitten opgesloten
  • Je dient altijd online te zijn

>> Lees hier ons uitgebreide artikel over het Bitcoin Lightning Network

Image
3 afbeeldingen die laten zien dat Bitcoin Lightning Network ten koste van decentraliteit gaat.

2.  Sidechains

Wat zijn sidechains?

Sidechains zijn ook een innovatieve oplossing om het probleem van schaalbaarheid op te lossen. Het lijkt erg veel op de oplossing van het Bitcoin Lightning Network, maar is net even anders. Een sidechain is een afzonderlijke blockchain die op zichzelf staat, maar wel verbonden is met de bovenliggende blockchain (de hoofdchain). 
Het verschil met een betalingskanaal van het Lightning network is dat bij een niet-correcte transactie bij sidechains dit door de eigen blockchain wordt gecontroleerd en bij het Lightning Network wordt dit nog steeds door de hoofdchain gedaan (in het geval dat het betalingskanaal wordt gesloten). Sidechains zijn dus minder afhankelijk van de hoofdchain dan betalingskanalen binnen het Lightning network.

Hoe werken sidechains?

Sidechains werken dus grotendeels hetzelfde als betalingskanalen bij het Bitcoin Lightning Network. Je kan via de main chain je eigen sidechain oprichten. Je doet dit door een bepaald bedrag van de desbetreffende cryptocurrency naar een speciaal ‘uitgangsadres’ te sturen. Hier worden deze coins vervolgens vastgezet, waardoor je ze niet meer uit kan geven. Dit wordt allemaal geregistreerd op de main chain (hoofdchain). Op deze manier heb jij je eigen sidechain opgericht met alle voordelen van de main chain, maar zonder het nadeel van veel te veel gebruikers! Je kan deze sidechain gebruiken als een soort betalingskanaal voor microtransacties, maar ook om een dApp op te lanceren. Zie onderstaande afbeelding voor een wat duidelijker beeld van sidechains.

Image
Voorbeeld sidechains schaalbaarheid

Voordelen sidechains

  • Mogelijke oplossing voor het schaalbaarheidsprobleem.
  • Snelle en goedkope transacties.
  • Mogelijkheid om andere sidechains te gebruiken.
  • Meerdere cryptocurrency’s kunnen ontstaan met eigen specialiteit.
  • Cryptocurrency’s kunnen met elkaar communiceren.

Nadelen sidechains

  • Sidechains hebben dezelfde beveiliging nodig als ‘normale’ blockchains
  • De oplossing is niet groot genoeg om het wereldwijde betaalverkeer aan te kunnen

Voorbeelden cryptocurrency’s die sidechains gebruiken:

  • Cardano
  • Lisk
  • Stratis
  • Nxt
  • Elastos

>> Lees hier ons uitgebreide artikel over het sidechains

3.  Directed Acyclic Graph (DAG)

Wat is DAG?

DAG staat voor Directed Acyclic Graph. Het is een technologie die vooral bekend is geworden dankzij IOTA, maar ook Nano is een bekende cryptocurrency die gebruikmaakt van de technologie. Het wordt gekenmerkt door voordelen zoals ongelooflijk snelle transacties tegen transactiekosten die volledig gratis zijn of hier heel dicht tegenaan zitten. Het wordt gezien als een van de meeste revolutionaire en innovatieve ontwikkelingen binnen de cryptowereld.

Hoe werkt DAG?

DAG verschilt significant van hoe blockchains werken. Het wordt daarom ook niet meer als blockchain gezien, maar als een eigen technologie. Bij de blockchain die wij gewend zijn, worden transacties als ‘blokken’ op chronologische en lineaire wijze toegevoegd aan de blockchain. Dit betekent dat elk blok gekoppeld is aan het volgende en voorgaande blok.

Met DAG werkt dit volledig anders. De beste manier waarop dit uit te leggen is, is dat alle transacties als een soort web met elkaar gelinkt zijn. Dus alle transacties kunnen betrokken zijn bij het valideren van andere transacties. In plaats van een chronologische volgorde, is een DAG dus een topologische volgorde. Dit zorgt ervoor dat niet álle transacties door álle nodes nagekeken hoeven te worden, maar slechts door een gedeelte. Een afbeelding zal meer duidelijkheid hierover verschaffen:

Image
Tangle Blockchain Verschil Schaalbaarheid

Voordelen DAG

  • Mogelijke oplossing voor probleem van schaalbaarheid
  • Snelle en goedkope (vaak gratis) transacties
  • In potentie volledig decentraal
  • Oneindig schaalbaar

Nadelen DAG

  • Technologie is nog niet bewezen
  • Het is de vraag of IOTA ooit decentraal kan worden
  • Mogelijk geen motivatie om blockchain te controleren (Nano)
  • Mogelijk geen oplossing voor dApps.

Coins die gebruikmaken van DAG:

  • IOTA
  • NANO
  • Obyte (was Bytball)

4. Holochain

Wat is Holochain?

Holochain is een new kid on the block als het gaat om het oplossen van het probleem van schaalbaarheid. Veel mensen zijn ervan overtuigd dat het de potentie heeft om blockchain overbodig te maken. De munt Holo die erbij hoort is dan ook razend populair en verwacht wordt dat het een serieuze uitdager kan worden voor de top 3.

Hoe werkt Holochain?

Holochain werkt in veel opzichten hetzelfde als blockchain. Het belangrijkste verschil, is de manier waarop consensus (overeenstemming) wordt bereikt. Dit is een van de belangrijkste onderdelen van een cryptocurrency, want hiermee wordt gecontroleerd of alles goed en veilig verloopt. 

Bij blockchain werkt de consensus op een “globale” manier. Dit houdt in dat alle informatie verspreid en op gedistribueerde wijze wordt opgeslagen. In simpel Nederlands: elke deelnemer heeft een kopie van de gehele blockchain op zijn computer staan.

Bij Holochain vinden ze dit veel te lastig en ingewikkeld en werkt de consensus op een “agent-centrale” manier. Dit betekent dat je niet de gehele blockchain op je computer opgeslagen hoeft te hebben, maar alleen je ‘eigen’ chain. Je kan dit het best vergelijken met een enorme rivier die door de bergen stroomt (de main chain). Deze rivier is ontstaan vanuit allerlei kleinere riviertjes (de deelnemers hun eigen chains) die de rivier van water voorzien. Onderstaand filmpje geeft een wat meer uitgebreide en technische uitleg hierover.

Voordelen Holochain

  • Mogelijke oplossing voor het probleem van schaalbaarheid.
  • Snelle en goedkope (vaak gratis) transacties.
  • In potentie oneindig schaalbaar / er is geen maximum.
  • Al erg veel ‘werkende’ producten.
  • Gaat niet ten kosten van decentraliteit.

Nadelen Holochain

  • Geen privacy / anonimiteit.
  • Het project is nog niet ‘af’ / in de testfase.
  • Nog onbekend dus of dit dé oplossing is.

Cryptocurrency’s die gebruikmaken van Holochain:

  • HOLO (nu nog ERC20-token)

>> Lees hier ons uitgebreide artikel over Holochain

5. Hashgraph

Wat is Hashgraph?

Ook Hashgraph is een relatief nieuwe oplossing voor het probleem van schaalbaarheid. Het beweert 250.000 transacties per seconde aan te kunnen, terwijl het netwerk volledig decentraal blijft. Een groot nadeel aan de technologie is dat het in handen is van het bedrijf Swirlds en ze zijn voorlopig nog niet van plan dit toegankelijk te maken voor het grote publiek. Het is dus nog niet bekend of en wanneer je erin kan investeren.

Hoe werkt Hashgraph?

Hashgraph maakt gebruik van twee protocollen: het  "Gossip-over-Gossip-Protocol" en het "Voting-Protocol". De drie grootste verschillen tussen Hashgraph en blockchain zijn:

  1. De manier waarop data worden opgeslagen.
  2. De datastructuur.
  3. Het protocol.

De werking van de chain van Hashgrap is door het gossip-over-gossip-protocol vergelijkbaar met de werking van DAG. In plaats van een chronologische lineaire blockchain, kunnen alle nodes met elkaar communiceren (gossiping of roddelen in het Nederlands). 
De manier waarop Hashgraph werkt is dusdanig ingewikkeld, dat het niet valt samen te vatten in dit artikel. Mocht je hier het fijne van willen weten, dan raden we je aan ons volledige artikel over Hashgraph te lezen. 

Voordelen Hashgraph

  • Mogelijke oplossing voor het probleem van schaalbaarheid.
  • Snelle en goedkope transacties.
  • In potentie 250.000 tp/s.
  • Zeer veilig.

Nadelen Hashgraph

  • In handen van centrale partij: Swirlds.
  • (Nog) geen mogelijkheden om in te investeren.
  • Niet oneindig schaalbaar.

>> Lees hier ons uitgebreide artikel over Hashgraph

6. Sharding

Wat is sharding?

Sharding is onze favoriete oplossing voor het schaalbaarheidsprobleem en we hebben deze daarom tot het einde voor je bewaart. Vitalik Butherin, het wonderkind dat Ethereum heeft ontworpen, is ook overtuigd van deze technologie en wil het gaan toepassen op Ethereum. In onze optiek is sharding dé technologie om de komende jaren in de gaten te houden. Het kan ervoor zorgen dat crypto-projecten oneindig schaalbaar zijn zonder dat dit ten kosten gaat van de decentraliteit en veiligheid.

Sharding kan het kortst uitgelegd worden door de term “verdeel en heers”. Het werk hoeft dankzij sharding niet meer door álle nodes/deelnemers gedaan te worden, maar wordt eerlijk en geheel willekeurig verdeeld over de verschillende nodes binnen het netwerk. 

Image
Voorbeeld sharding verdeel en heers schaalbaarheid

Hoe werkt sharding?

Stel je hebt een cryptocurrency-netwerk met 2400 deelnemers oftewel nodes. Het is een redelijk bescheiden netwerk, dus er worden maar 9 transacties gedaan op een dag. 

Wanneer er gewerkt zou worden met een traditionele blockchain, dan hadden al deze 2400 deelnemers alle 9 de transacties moeten controleren. Dit is natuurlijk een beetje overdreven.

Met sharding gaat dit werk verdeeld worden over verschillende groepen. Er kan bijvoorbeeld voor gekozen worden dat er 3 groepen van 800 shards worden gemaakt (3 keer 800 is 2400). Eén zo'n groep noemen we een shard. We verdelen vervolgens deze 9 transacties over alle drie de shards. Elke shard kan dus 3 transacties controleren in plaats van 9. Ze zijn hierdoor 3 keer zo snel klaar met werken als bij de traditionele blockchain.

Mocht dit nog niet helemaal duidelijk zijn, dan kan een voorbeeld altijd helpen. Je kan dit vergelijken met een drukke supermarkt. Als er maar één kassa open is, dan duurt het erg lang voordat je aan de beurt bent. Gelukkig wordt er dan vaak een kassa bijgeroepen waardoor het werk in één keer verdeeld wordt. Er kunnen meerdere mensen tegelijk geholpen worden en jij ben hierdoor twee keer zo snel aan de beurt.

In feite zijn er 3 manieren van sharden. Mocht je meer willen weten hierover, dan kan je ons uitgebreide artikel over sharding lezen.

  1. Network sharding (Zilliqa)
  2. Transaction sharding
  3. State sharding (Ethereum)

Voordelen sharding

  • In onze ogen dé oplossing voor het probleem van schaalbaarheid.
  • Snelle en goedkope (mogelijk gratis) transacties.
  • Netwerk blijft decentraal.
  • Oneindige schaalbaarheid.
  • In theorie absoluut mogelijk.
  • Grote jongens als Vitalik Buterin beseffen dat dit dé oplossing is.

Nadelen sharding

  • Zeer lastige oplossing
  • Nog in de testfase

Voorbeelden van coins die sharding gebruiken

  • Zilliqa.
  • Ethereum.
  • QuarkChain.

>> Lees hier ons uitgebreide artikel over sharding

Conclusie

Er zijn al veel manieren bedacht om het probleem van schaalbaarheid op te lossen en elke oplossing is op zijn manier weer uniek. Ze hebben allemaal hun voor- en nadelen, maar wij durven wel te zeggen dat de één beter is dan de ander.

  • Het Bitcoin Lightning Network en sidechains zijn bijvoorbeeld makkelijke oplossingen die op dit moment zeker een deel van het probleem oplossen. Het grootste nadeel is dat het een tijdelijke oplossing is, want als de cryptowereld zo groot wil worden als het internet nu is, dan gaan betalingskanalen en sidechains ons niet uit de brand helpen. 
  • DAG is ook een veelbelovende oplossing en met name bij NANO lijkt dit de goede kant op te gaan. Wanneer er echter dApps op moeten gaan draaien lijkt het tegen limieten aan te gaan lopen.
  • Holochain is een veelbelovend project dat we zeker in de gaten zullen houden, maar het is helaas nog te jong en te weinig getest om echt zeker van te kunnen zeggen dat het veilig en goed werkt. 
  • Hashgraph zijn we minder fan van, omdat het tegen de principes van cryptocurrency’s ingaat. De uitvinder houdt de technologie voorlopig voor zichzelf en het hoogstwaarschijnlijk zoveel mogelijk willen uitmelken.
  • Sharding is in theorie de beste oplossing, omdat het alle voordelen van de huidige blockchains heeft, maar dan met oneindige schaalbaarheid. Het is duidelijk dat de oplossing mogelijk is, het is alleen vrij lastig om in de praktijk te brengen. Desalniettemin zijn we ervan overtuigd dat dit gaat zorgen voor massa-adoptie.

Uiteraard betekent dit niet dat de andere oplossingen voor het probleem van schaalbaarheid het tegendeel kunnen gaan bewijzen. Wij houden ze allemaal nauwlettend in de gaten en hopen verrast te worden door één of het liefst al deze technologieën.

Mocht je dit een interessant artikel vinden, deel hem dan vooral! Je bent daarnaast meer dan welkom in onze Facebookgroep! Hier zetten we veel tips en nieuwe artikelen in en ook andere leden delen hier hun tips & tricks om zoveel mogelijk te kunnen verdienen aan crypto!