Ehdotettu Vuoden 2016 raportti, Lightning Network (LN) on Bitcoinin päälle rakennettu layer-2-ratkaisu.
Tässä artikkelissa perehdymme Bitcoinin Lightning Networkin historiaan ja nykytilanteeseen.
Miksi Bitcoinin Lightning Network luotiin?
Lightning Network luotiin vastaamaan Bitcoinin skaalautuvuusongelmiin, eli erityisesti Bitcoin-maksujen nopeuteen ja kustannuksiin.
Bitcoinin nykyinen teoreettinen enimmäistransaktiomäärä sekunnissa (TPS) on 10, vaikka todellisuudessa se on 3–7. Vertailun vuoksi perinteiset maksupalveluntarjoajat, kuten VISA, käsittelivät vuonna 2020 keskimäärin 6 000 TPS (perustuen VISA:n väite (188 miljardia tapahtumaa vuodessa).
Bitcoinin transaktiomaksut voivat vaihdella huomattavasti riippuen verkoston senhetkisestä kuormituksesta. Esimerkiksi 20. huhtikuuta 2021 keskimääräiset transaktiomaksut olivat yli 50 dollaria, kun taas 9. elokuuta 2021 keskiarvo oli noin 2,50 dollaria. Suurten maksutapahtumien, kuten pankkisiirtojen tai kansainvälisten rahalähetysten, osalta Bitcoinin nopeus ja kustannukset ovat verrattavissa vaihtoehtoihin tai jopa parempia kuin niissä. Mutta jos Bitcoinia aiotaan käyttää päivittäisissä maksut (ns. mikromaksut, esim. kuppi kahvia, bensiini), maksujen käsittelynopeuden on kasvatettava ja maksukustannusten on alennuttava huomattavasti.
Lightning Network teoriassa
Jotta voimme ymmärtää, miten LN toimii ja mitkä ovat sen nykyiset haasteet, meidän on puhuttava Bitcoinista. Bitcoin-verkon rajoittava tekijä on se, että jokainen tapahtuma on lisättävä uuteen lohkoon ketjussa. Koska lohkoja lisätään ketjuun noin 10 minuutin välein, tapahtumien määrälle on asetettu tiukka raja ilman, että Bitcoin-protokollaa muutettaisiin merkittävästi.
Lue lisää: Miten Bitcoin-maksut toimivat?
Bitcoin-protokollan merkittävistä uudistuksista on keskusteltu jo aiemminkin, ja ne ovat johtaneet ”hard forkeihin”, joista tunnetuin on Bitcoin Cashin synty. Lightning Network ei luo uutta lohkoketjua, vaan se on layer-2-ratkaisu. Tämä tarkoittaa, että se mahdollistaa Bitcoin-protokollan pysymisen suhteellisen muuttumattomana, mutta tarjoaa samalla edut, joita suuret uudistukset voisivat tuoda – ainakin teoriassa.
LN toimii luomalla maksukanavan kahden osapuolen välille, jossa vain ensimmäinen ja viimeinen tapahtuma kirjataan Bitcoin-lohkoketjuun. Ensimmäisen ja viimeisen tapahtuman väliset tapahtumat tapahtuvat ketjun ulkopuolella, mikä tarkoittaa, että Bitcoin-protokolla ei aseta niille rajoituksia.
Maksukanavan avaamiseksi molempien osapuolten on sitoutettava tietty määrä bitcoineja. Nämä bitcoinit pidetään talteen, eikä niitä voida vapauttaa niin kauan kuin maksukanava on auki. Tämän kanavan kautta siirrettävissä oleva bitcoinien kokonaismäärä on sitoutettujen bitcoinien kokonaismäärä. Tarkastellaan esimerkkiä tämän havainnollistamiseksi:
Alice ja Bob haluavat perustaa keskenään maksukanavan. Alice sijoittaa maksukanavaan 10 BTC:tä ja Bob 5 BTC:tä. Bitcoin-lohkoketjuun lisätään avaustapahtuma, joka sisältää Alicen ja Bobin yhteensä 15 BTC:tä. Kun tapahtuma on lisätty lohkoketjuun – mikä voi kestää 10 minuuttia tai enemmän – Alice ja Bob voivat suorittaa rajattoman määrän tapahtumia huomattavasti nopeammin ja käytännössä ilman kustannuksia. Alla on esitetty Alicen ja Bobin välisiä tapahtumia:
- Alice lähettää Bobille 1 BTC Alice: 9 BTC Bob: 6 BTC
- Alice lähettää Bobille 2 BTC:tä Alice: 7 BTC Bob: 8 BTC
- Bob lähettää Alicelle 3 BTC:tä Alice: 10 BTC Bob: 5 BTC
- Bob lähettää Alicelle 1 BTC Alice: 11 BTC Bob: 4 BTC
Kun toinen tai molemmat osapuolet haluavat sulkea kanavan, lohkoketjuun lähetetään sulkemistapahtuma, jossa ilmoitetaan Alicen ja Bobin lopulliset saldot. Tässä tapauksessa Alicen lopullinen saldo on 11 BTC ja Bobin 4 BTC.
Entä jos Alice haluaa tehdä transaktion Carolin kanssa? No, sattumalta Bobilla on maksukanava Carolin kanssa, joten Alice tekee transaktion Bobin kanssa, ja Bob välittää transaktion edelleen Carolille. Huomaa, että tässä tilanteessa Bob saattaa periä pienen maksun transaktion välittämisestä. Ajan myötä, teorian mukaan kuusi erottavaa astetta, LN:n avulla Alice voi tehdä liiketoimia kenen tahansa kanssa.
Solmu A suorittaa transaktion solmun Q kanssa, vaikka sillä on suorat maksukanavat vain solmujen C ja B kanssa.
Lightning Network käytännössä
LN on suhteellisen uusi protokolla. Se kohtaa monia haasteita, jotka ulottuvat käytettävyydestä tietoturvaan.
On herännyt huolta siitä, kuinka helppoa LN-solmun ylläpitäminen on. Jotta LN menestyisi, se edellyttää vankkaa verkostoa Bitcoin-solmuja, joissa LN-protokolla on käytössä. LN-solmun ylläpitäminen voi olla melko vaikeaa ja voi olla, että maksukannustimiin liittyy ongelmia pienempien solmujen käyttämiseksi. Voidaan kuitenkin väittää, että LN:n käyttäminen ei ole kovin paljon vaikeampaa kuin täysimittaisen bitcoin-solmun käyttäminen. Koska LN on kuitenkin suunnattu pääasiassa mikromaksuille, LN:n päivittäinen käyttö tapahtuu LN-yhteensopivien lompakoiden kautta. Toisin kuin joissakin vakiintuneemmissa Bitcoin-lompakoissa, näiden uusien LN-yhteensopivien lompakoiden uutuus tarkoittaa, että säilytyspalveluiden ja ei-säilytysvelvollinen versiot. LN-lompakot, joissa ei ole säilytyspalvelua, ovat vaikeampia käyttää – ne ovat sekavampia ja vähemmän suoraviivaisia. Säilytyspalvelua tarjoavat vaihtoehdot ovat helppokäyttöisempiä, mutta joudut luottamaan bitcoineidesi hallintaan kolmannelle osapuolelle.
Lue lisää: Ymmärrä säilytyslompakoiden ja muiden lompakoiden välinen ero, ja miten se liittyy taloudelliseen vapauteen.
LN:n on myös kohdattava kilpailijoita. Helmikuussa 2024 LN oli varmistanut noin 5 000 BTC. Tämä saattaa kuulostaa paljolta, mutta vertailun vuoksi: helmikuussa 2024 Ethereum-verkossa oli lukittuna yli 150 000 Bitcoinia (WBTC, wrapped Bitcoin). Koska Ethereumin lohkojen muodostumisaika on noin 14 sekuntia, kun taas Bitcoinin se on 10 minuuttia, on jo nyt paljon nopeampaa suorittaa Bitcoin-transaktioita WBTC:n kautta Ethereum-verkossa. Lisäksi on ajateltavissa, että Ethereum-projektit, kuten ETH 2.0 ja Ethereum Plasma alentaa transaktiomaksuja niin paljon, että Lightning Networkista tulee tarpeeton ja vanhentunut. On myös tärkeää muistaa, että WBTC:n käyttö tuo mukanaan kaikki ne valtavat edut, joita pääsy DeFi, mitä LN ei tee.
Viimeiseksi, ja mikä huolestuttavinta, LN:ssä on havaittu useita haavoittuvuuksia. Näitä ovat muun muassa:
- Häirintähyökkäykset: Varoja ei menetetä, mutta se johtaa siihen, että uhrin Lightning-varat jäädytetään, jolloin maksukanava ei voi käsitellä mitään tapahtumia.
- Tulva ja ryöstö: Hyökkääjä pakottaa suuren joukon uhreja nostamaan varojaan lohkoketjusta samanaikaisesti (flood). Hyökkääjä hyödyntää tätä ruuhkaa varastaakseen varat, joita ei ehditty nostaa määräaikaan mennessä (loot).
- Ajanlaajenemiseen perustuvat hyökkäykset: Hyökkääjä pidentää aikaa, jonka kuluessa uhri saa tietää uusista lohkoista, viivästyttämällä lohkojen toimittamista.
- Pinning-hyökkäykset: Hyökkääjä huijaa uhrin sulkemaan LN-kanavansa virheellisesti ja varastaa yksittäisiä transaktioita.
Bitcoin Lightning Networkin kehittämisessä on vielä paljon tehtävää
Vaikka LN:ssä on haavoittuvuuksia, kukaan ei ole vielä onnistunut hyödyntämään niitä. On todennäköistä, että koska näiden haavoittuvuuksien hyödyntäminen vaatii niin suurta asiantuntemusta, kukaan ei ole vielä onnistunut siinä. LN:n kehittäjät ovat vakuuttuneita siitä, että näiden haavoittuvuuksien löytäminen vain vahvistaa verkkoa – että se on välttämätön osa kasvua. Kehittäjät suhtautuvat optimistisesti siihen, että he pystyvät luomaan erilaisia korjauksia tähän mennessä löydettyihin haavoittuvuuksiin, vaikka pinning-hyökkäysten ja aikaviivehyökkäysten torjuminen vaatii muutoksia sekä LN-toteutuksiin että Bitcoin Coreen samanaikaisesti.
Nykyinen Lightning Network kohtaa monia haasteita, mutta protokolla on vielä suhteellisen nuori, joten tällaisia ongelmia on odotettavissa. Lightning-kehittäjät jatkavat protokollan kehittämistä ja saattavat pystyä ratkaisemaan nämä ongelmat, mikä auttaa Bitcoinin skaalautumista layer-2-tasolla.
Jos haluat lukea objektiivisen, 10 000 jalan korkeudelta tehdyn arvion Lightning Networkistä – jonka on kuitenkin kirjoittanut Bitcoin Core -projektin päätoiminen kehittäjä – tutustu Antoine Riardin loistava viesti.
