Bitcoinin skaalautuvuusratkaisut

Skaalautuvuusratkaisuista puhuttaessa esiin nousevat usein ensimmäisenä Ethereumin skaalautuvuusratkaisut, joiden määrä ja suosio ovat kasvaneet viime vuosien aikana merkittävästi. Myös markkinoiden suurimman kryptovaluutan, eli Bitcoinin, skaalautuvuusratkaisut ovat lisääntyneet ja kehittyneet merkittävästi aivan viime vuosien aikana. Bitcoinin turvallisuus ja toimintahistoria ovat kryptovaluutoista parhaalla tasolla, mistä syystä monet kryptovaluutta-asiantuntijat uskovat Bitcoinin skaalautuvuusratkaisuiden suosion merkittävään kasvuun tulevaisuudessa.

              
Bitcoinin skaalautuvuuteen liittyvä historia
Skaalautuvuudella tarkoitetaan lohkoketjun yhteydessä lohkoketjun kykyä käsitellä kasvavaa transaktiovolyymiä säilyttäen samalla kohtuulliset transaktioiden käsittelyajat ja transaktiokustannukset. Bitcoinin skaalautuvuutta on pyritty parantamaan Bitcoinin historian aikana usein eri keinoin. Bitcoinin historian merkittävimpiin tapahtumiin kuuluvat vuosien 2017–2018 aikana käydyt kiivaat keskustelut Bitcoinin lohkokoon suurentamista. Suurempi lohkokoko mahdollistaisi nimittäin suuremman transaktiokapasiteetin. Kääntöpuolena suurempi lohkokoko asettaisi kovemmat vaatimukset Bitcoinia ylläpitäville nodeille, mikä todennäköisesti vähentäisi nodejen määrää, sillä kustannukset nousisivat useiden yksityishenkilöiden kannalta liian suuriksi. 
Edellä kuvattu ongelma on hyvä käytännön esimerkki lohkoketjutrilemmasta, josta voi lukea lisää aihetta käsittelevästä blogitekstistä. Tiivistetysti lohkoketjutrilemman pääajatus on, että niin sanottuja yksinkertaisia keinoja käyttämällä lohkoketju ei voi olla hajautettu, turvallinen ja skaalautuva samaan aikaan. Käytännössä tämä tarkoittaa siis, että lohkoketjun on uhrattava yksi näistä kolmesta ominaisuudesta, jotta se voi saavuttaa kaksi muuta ominaisuutta.
Lohkokoon suurentaminen synnytti Bitcoin-yhteisössä vuosina 2017–2018 suuria erimielisyyksiä, joiden seurauksena Bitcoinista luotiin kaksi suuremman lohkokoon hard forkkia, eli vaihtoehtoista versiota: Bitcoin Cash ja Bitcoin SV. Näiden kryptovaluuttojen suosio ja hintakehitys ovat jäänyt selkeästi jälkeen Bitcoinista. Esimerkiksi vuoden 2020 loppupuolella molemmat kryptovaluutat kuuluivat vielä markkina-arvoltaan 10 suurimman kryptovaluutan joukkoon, kun taas vuoden 2024 alkupuolella Bitcoin Cash oli pudonnut 15 suurimman kryptovaluutan joukosta ja Bitcoin SV 70 suurimman kryptovaluutan joukosta.
Koska Bitcoinin lohkokoko päädyttiin säilyttämään samana, on Bitcoinin skaalautuvuutta päädytty parantamaan Bitcoinin päälle ja rinnalle rakennettavien skaalautuvuusratkaisuiden avulla. Bitcoinin skaalautuvuusratkaisuiden tarkoituksena on tarjota Bitcoinia nopeammat ja halvemmat transaktiot sekä mahdollistaa esimerkiksi älysopimusten tapaiset ratkaisut, jotka eivät ole lähtökohtaisesti mahdollisia Bitcoinin lohkoketjussa. Käsitellään seuraavaksi neljää lupaavaa Bitcoinin skaalautuvuusratkaisua, jotka ovat keskenään varsin erilaisia.
Lightning Network
Lightning Network on jo vuonna 2015 julkaistun whitepaperin, eli vapaasti suomennettuna projektisuunnitelman, myötä alkunsa saanut Bitcoinin päällä toimiva layer 2 -skaalautuvuusratkaisu. Lightning Networkia voidaan pitää yleisesti tunnetuimpana Bitcoinin skaalautuvuusratkaisuna. Siinä missä useat muut Bitcoinin skaalautuvuusratkaisut pyrkivät mahdollistamaan älysopimusalustoilta tuttujen hajautettujen sovellusten toiminnan Bitcoinin päällä, Lightning Networkin päätarkoituksena voidaan pitää nopeiden ja edullisten transaktioiden tarjoamista.
Käydään seuraavaksi läpi Lightning Networkin toimintaperiaate. Bitcoinin lohkoketjussa uusi lohko ilmestyy keskimäärin noin kymmenen minuutin välein, ja näin ollen transaktiot toteutuvat suhteellisen hitaasti. Lightning Networkissa transaktiot toteutuvat käytännössä sekunneissa. Lightning Networkissa suoritetut transaktiot vahvistuvat Lightning Networkissa siis lähes välittömästi, mutta Bitcoinin lohkoketjuun transaktiot viedään nipuissa. Käytännössä lähes välittömät ja kuluttomat transaktiot mahdollistetaan vertaisverkkokanavien (engl. peer-to-peer channels) avulla. Lightning Networkin natiivivaluuttana toimii bitcoin, jota käytetään siis esimerkiksi verkon transaktiokulujen maksamiseen.
Stacks
Stacks on aiemmin Blockstack-nimellä tunnettu Bitcoinin päällä toimiva layer 2 -skaalautuvuusratkaisu, jonka juuret johtavat jo vuoteen 2013. Stacks mahdollistaa muun muassa älysopimukset, NFT:t ja hajautetut sovellukset Bitcoinin päällä. Skaalautuvuusratkaisuna Stacks hyödyntää Proof of Transfer (PoX) -konsensusalgoritmia. PoX:ssa Stacks käyttää bitcoinia lohkoketjunsa turvaamiseen. Käytännössä tämä tapahtuu niin, että Stacksin STX-tokenia steikkaavat Stacksin ylläpitäjät siirtävät bitcoinia verkon muille käyttäjille, mistä tulee myös konsensusalgoritmin nimi. Stacks sai historiansa kenties merkittävimmän päivityksensä juuri ennen Bitcoinin huhtikuun 2024 lohkopalkkion puoliintumista. Nakamoto-nimisen päivityksen myötä Stacksin lohkoaika nopeutui merkittävästi ja Stacksin transaktioiden peruuttamisesta tuli yhtä mahdotonta kuin Bitcoinin transaktioiden peruuttamisesta.
Stacksissä ei käytetään suoraan bitcoinia, vaan käytössä on Stacksin oma sBTC-versio. sBTC on sidottu hajautetusti hallitulla ja luottamuksettomalla (engl. trustless) tavalla älysopimusten avulla bitcoiniin, jolloin käyttäjien ei tarvitse luottaa tässä prosessissa mihinkään kolmanteen osapuoleen. Stacksillä on lisäksi oma STX-token, jota käytetään muun muassa transaktioiden prosessointiin, älysopimusten toteuttamiseen ja uusien kryptovaluuttojen rekisteröintiin.
Liquid Network
Liquid Network on lohkoketjuteknologiaan erikoistuneen Blockstreamin vuonna 2018 julkaisema skaalautuvuusratkaisu, joka toimii Bitcoinin rinnalla ja tästä syystä siitä käytetään englanniksi termiä sidechain. Keskeisin toimija Liquid Networkin toiminnan kannalta on Liquid Federation, joka koostuu johtavista kryptovaluuttapörsseistä, lompakkopalveluiden tarjoajista, maksujenkäsittelylaitoksista, rahoituslaitoksista ja muista Bitcoiniin keskittyvistä yrityksistä. Liquid Federationin vastuulla on verkon ylläpitäminen ja näin ollen näiden toimijoiden vastuulla on verkon minuutin välein ilmestyvien lohkojen luominen. Yksi Liquidin merkittävimmistä ominaisuuksista on transaction confidentiality, eli transaktioiden luottamuksellisuus, joka piilottaa transaktioissa käytetyt valuutat ja määrät kolmansilta osapuolilta. Toisena merkittävänä ominaisuutena voidaan pitää yksinkertaista ja helppoa uusien kryptovaluuttojen luomista.
Liquidissa ei käytetä suoraan bitcoinia, sillä käytössä on Liquid Networkin oma Liquid Bitcoin (L-BTC), jota käytetään muun muassa verkon transaktiokulujen maksamiseen. Jokaista L-BTC:tä on takaamassa aina Bitcoinin verkkoon lukittu bitcoin. Näin ollen L-BTC:tä luodaan ja poltetaan, eli poistetaan kierrosta, aina sen mukaan, miten paljon bitcoinia on lukittu Bitcoin-verkkoon Liquidia varten.
Rootstock
Rootstock on vuonna 2015 esitelty Bitcoinin rinnalla toimiva sidechain-skaalautuvuusratkaisu. Rootstock mahdollistaa älysopimusalustoista tutut älysopimukset Bitcoinin ekosysteemissä. Älysopimuksissa Rootstock hyödyntää Ethereum Virtual Machine (EVM) -ratkaisua. EVM on tuhansista tietokoneista koostuva virtuaalikone, joka on vastuussa Ethereumin verkossa toteutettavasta laskennasta. Rootstock hyödyntää yhdistettyä Proof of Work -louhintaa Bitcoinin kanssa, mikä antaa louhijoille mahdollisuuden louhia molempia kryptovaluuttoja samalla ilman ylimääräistä laskentatehoa. Rootstockin louhinta eroaa kuitenkin Bitcoinin louhinnasta siten, että uusi lohko louhitaan 30 sekunnin välein. 
Rootstockissa ei käytetä suoraan bitcoinia, vaan Rootstockin omaa RBTC-versiota bitcoinista. Rootstock käyttää Powpeg-nimistä metodia, jossa bitcoinit lukitaan Bitcoinin lohkoketjuun, minkä jälkeen saa käyttöön vastaavaan määrän RBTC:tä Rootstockissa. Tämä metodi ylläpitää 1:1-suhteen RBTC:n ja bitcoinin välillä, mikä mahdollistaa turvallisen arvonsiirron Bitcoinin ja Rootstockin välillä.
Yhteenveto
Tässä tekstissä käsiteltiin Bitcoinin skaalautuvuuteen liittyvää historiaa sekä neljä lupaavaa Bitcoinin skaalautuvuusratkaisua. Nämä skaalautuvuusratkaisut ovat jatkuvan kehitystyön kohteena, minkä lisäksi markkinoille on ilmestynyt viime aikoina kiihtyvällä tahdilla myös täysin uudenlaisia skaalautuvuusratkaisuita. Näin ollen voidaan pitää todennäköisenä, että tulevaisuudessa tullaan käyttämään rinnakkain useampaa erilaista skaalautuvuusratkaisua. Bitcoinin skaalautuvuusratkaisuiden suosio on vielä tällä hetkellä suhteellisen kaukana Ethereumin skaalautuvuusratkaisuiden suosiosta, joten on mielenkiintoista seurata, kasvattavatko Bitcoinin skaalautuvuusratkaisut lähitulevaisuudessa osuuttaan skaalautuvuusratkaisuiden markkinassa.

Ville Viitaharju
Kryptovaluutta-asiantuntija