Navrženo v Bílá kniha z roku 2016, Lightning Network (LN) je řešení druhé vrstvy postavené na bitcoinu.
V tomto článku se budeme zabývat historií a současným stavem sítě Lightning Network pro bitcoiny.
Proč byla vytvořena síť Lightning Network pro bitcoin?
Síť Lightning Network vznikla jako reakce na problémy s škálovatelností bitcoinu, konkrétně na rychlost a náklady bitcoinových transakcí.
Současný teoretický maximální počet transakcí za sekundu (TPS) u bitcoinu je 10, i když ve skutečnosti se pohybuje mezi 3 a 7. Pro srovnání: tradiční platební systémy, jako je VISA, v roce 2020 zpracovávaly v průměru 6 000 TPS (podle Tvrzení společnosti VISA (188 miliard transakcí ročně).
Transakční poplatky u bitcoinu se mohou výrazně lišit v závislosti na aktuálním zatížení sítě. Například 20. dubna 2021 přesáhly průměrné transakční poplatky 50 dolarů, zatímco 9. srpna 2021 se průměr pohyboval kolem 2,50 dolarů. U velkých transakcí, jako jsou bankovní převody nebo mezinárodní platby, je rychlost a cena bitcoinu srovnatelná s alternativami nebo je dokonce převyšuje. Pokud však má být bitcoin používán pro každodenní platby (tzv. mikrotransakce, např. šálek kávy, benzín), musí se zvýšit rychlost transakcí a výrazně snížit transakční náklady.
Lightning Network v teorii
Abychom pochopili, jak LN funguje a jaké výzvy v současné době čelí, musíme se zabývat bitcoiny. Omezujícím faktorem bitcoinové sítě je to, že každá transakce musí být zařazena do nového bloku v řetězci. Jelikož se bloky do řetězce přidávají přibližně každých 10 minut, existuje pevný limit počtu transakcí, které lze provést, aniž by došlo k významné změně bitcoinového protokolu.
Více informací: Jak fungují bitcoinové transakce?
Debaty o zásadních úpravách protokolu bitcoinu se vedly již dříve a vyústily v „hard forky“, z nichž nejznámější je vznik Bitcoin Cash. Lightning Network není novým blockchainem, ale řešením druhé vrstvy (layer-2). To znamená, že umožňuje, aby protokol bitcoinu zůstal relativně beze změn, ale přináší výhody, které by mohly přinést zásadní úpravy – alespoň teoreticky.
LN funguje tak, že mezi dvěma stranami vytvoří platební kanál, přičemž do blockchainu bitcoinu se zaznamenají pouze první a poslední transakce. Jakýkoli počet transakcí mezi první a poslední se uskuteční mimo blockchain, což znamená, že tyto transakce nejsou omezeny protokolem bitcoinu.
K založení platebního kanálu musí obě strany vázat určitou částku v bitcoinech. Tyto bitcoiny jsou zablokovány a nelze je uvolnit, dokud zůstává platební kanál otevřený. Celková částka v bitcoinech, kterou lze prostřednictvím tohoto kanálu převést, se rovná celkové částce v bitcoinech, která byla vázána. Podívejme se na příklad, který to ilustruje:
Alice a Bob chtějí mezi sebou vytvořit platební kanál. Alice vloží do platebního kanálu 10 BTC a Bob 5 BTC. Do blockchainu bitcoinu se zapíše úvodní transakce obsahující celkových 15 BTC od Alice a Boba. Jakmile je tato transakce přidána do blockchainu, což může trvat 10 minut nebo déle, mohou Alice a Bob provádět neomezený počet transakcí mnohem rychleji a prakticky bez nákladů. Níže jsou uvedeny transakce mezi Alice a Bobem:
- Alice posílá Bobovi 1 BTC Alice: 9 BTC Bob: 6 BTC
- Alice posílá Bobovi 2 BTC Alice: 7 BTC Bob: 8 BTC
- Bob posílá Alici 3 BTC Alice: 10 BTC Bob: 5 BTC
- Bob posílá Alici 1 BTC Alice: 11 BTC Bob: 4 BTC
Pokud jeden z účastníků nebo oba chtějí kanál uzavřít, odešle se do blockchainu transakce k uzavření s konečnými zůstatky Alice a Boba. V tomto případě činí konečný zůstatek Alice 11 BTC a Bobův 4 BTC.
Co když chce Alice provést transakci s Carol? Náhodou má Bob s Carol platební kanál, takže Alice provede transakci s Bobem a Bob ji předá Carol. Upozorňujeme, že v tomto scénáři si Bob může za předání transakce účtovat malý poplatek. V průběhu času, podle teorie šest stupňů odloučení, LN umožňuje Alici provádět transakce s kýmkoli jiným.
Uzel A provádí transakci s uzlem Q, přestože má přímé platební kanály pouze s uzly C a B.
Lightning Network v praxi
LN je relativně nový protokol. Čelí mnoha výzvám, od uživatelské přívětivosti až po bezpečnost.
Objevují se obavy ohledně toho, jak snadné je provozovat uzel LN. Aby byla síť LN úspěšná, vyžaduje robustní síť bitcoinových uzlů, na nichž běží protokol LN. Provozování uzlu LN může být docela obtížné a je možné, že se vyskytují problémy s platebními pobídkami pro provoz menších uzlů. Dá se však říci, že provozování LN není o moc složitější než provozování plnohodnotného bitcoinového uzlu. Jelikož je však LN zaměřena především na mikrotransakce, každodenní práce s LN bude probíhat prostřednictvím peněženek podporujících LN. Na rozdíl od některých zavedenějších bitcoinových peněženek znamená novost těchto peněženek podporujících LN, že existují kompromisy mezi úschovou a bez vazby verze. LN peněženky bez úschovy jsou složitější na používání – jsou nepřehlednější a méně intuitivní. Peněženky s úschovou se používají snadněji, ale musíte svá bitcoiny svěřit třetí straně.
Přečtěte si více: Pochopit rozdíl mezi peněženkami s úschovou a bez úschovy, a jak to souvisí s ekonomickou svobodou.
Společnost LN musí čelit také konkurenci. K únoru 2024 si společnost LN zajistila přibližně 5 000 BTC. To se možná může zdát jako hodně, ale pro srovnání: k únoru 2024 je na síti Ethereum uzamčeno přes 150 000 bitcoinů (WBTC, zabalené bitcoiny). Vzhledem k tomu, že doba mezi bloky na Ethereu je přibližně 14 sekund, zatímco u bitcoinu je to 10 minut, je již nyní mnohem rychlejší provádět transakce s bitcoiny prostřednictvím WBTC v síti Ethereum. Dále je možné, že projekty na Ethereu, jako je ETH 2.0 a technologie Ethereum Plasma sníží transakční poplatky natolik, že síť Lightning Network bude zbytečná a zastaralá. Je také důležité mít na paměti, že používání WBTC s sebou přináší všechny obrovské výhody plynoucí z přístupu k DeFi, což LN nedělá.
A konečně, což je nejvíce znepokojující, se LN potýká s řadou zranitelností. Mezi ně patří:
- Útoky s cílem způsobit škodu: Prostředky se neztratí, ale dojde k zablokování prostředků oběti v síti Lightning, takže platební kanál nemůže zpracovávat žádné transakce.
- Povodeň a rabování: Útočník donutí mnoho obětí, aby si své prostředky z blockchainu vybraly současně (flood). Tuto přetíženost pak útočník využije k odcizení prostředků, které se nepodařilo vybrat před uplynutím lhůty (loot).
- Útoky založené na časové dilataci: Útočník prodlužuje dobu, po kterou si oběť nevšimne nových bloků, tím, že zpožďuje doručování bloků.
- Útoky typu „pinning“: Útočník přiměje oběť, aby nesprávně uzavřela svůj kanál LN, a odcizí jednotlivé transakce.
Na síti Bitcoin Lightning Network je ještě třeba zapracovat
Ačkoli LN trpí bezpečnostními zranitelnostmi, zatím je nikdo nezneužil. Je pravděpodobné, že vzhledem k tomu, že k jejich zneužití jsou zapotřebí velmi pokročilé znalosti, se to zatím nikomu nepodařilo. Vývojáři LN jsou přesvědčeni, že odhalení těchto zranitelností síť pouze posílí – že se jedná o nezbytnou fázi jejího růstu. Vývojáři jsou optimističtí ohledně vytvoření různých oprav pro zranitelnosti, které dosud objevili, ačkoli útoky typu „pinning“ a útoky založené na časové dilataci budou vyžadovat úpravy jak v implementacích LN, tak v Bitcoin Core současně.
Současná síť Lightning Network čelí mnoha výzvám, ale protokol je stále relativně mladý a s takovými problémy se dá počítat. Vývojáři sítě Lightning budou i nadále protokol vylepšovat a možná se jim podaří tyto problémy vyřešit, čímž přispějí k škálovatelnosti bitcoinu na vrstvě 2.
Více informací: Pochopte rozdíly mezi Bitcoinem a Bitcoin Cashem a to, proč Bitcoin Cash slouží převážně k jinému účelu.
Pokud vás zajímá objektivní analýza sítě Lightning Network z nadhledu 10 000 stop, kterou navíc sepsal stálý přispěvatel projektu Bitcoin Core, podívejte se na článek Antoina Riarda skvělý příspěvek.
