Wat is het Lightning Network?

Voorgesteld in een whitepaper uit 2016, is het Lightning Network (LN) een layer-2 oplossing gebouwd bovenop Bitcoin.

In dit artikel zullen we de geschiedenis en huidige staat van het Bitcoin Lightning Network onderzoeken.

Waarom werd het Lightning Network van Bitcoin gecreëerd?

Het Lightning Network werd gecreëerd als reactie op schaalbaarheidsproblemen met Bitcoin, namelijk de snelheid en kosten van Bitcoin-transacties.

Het huidige theoretische maximum aantal transacties per seconde (TPS) voor Bitcoin is 10, hoewel het in werkelijkheid tussen de 3 en 7 ligt. Vergelijk dit met traditionele betalingsverwerkers zoals VISA, die in 2020 gemiddeld 6.000 TPS verwerkten (gebaseerd op VISA's claim van 188 miljard transacties per jaar).

De transactiekosten van Bitcoin kunnen sterk variëren afhankelijk van de huidige vraag naar het netwerk. Op 20 april 2021 waren de gemiddelde transactiekosten bijvoorbeeld meer dan $50, terwijl op 9 augustus 2021 het gemiddelde rond de $2,50 lag. Voor grote transacties, zoals bankoverschrijvingen of internationale overboekingen, zijn de snelheid en kosten van Bitcoin vergelijkbaar of superieur aan alternatieven. Maar als Bitcoin gebruikt moet worden voor dagelijkse betalingen (zogenaamde micro-transacties, bijvoorbeeld een kop koffie, benzine), moet de transactiesnelheid toenemen en de transactiekosten drastisch verminderen.

Lightning Network in Theorie

Om te begrijpen hoe LN werkt, en de huidige uitdagingen van LN, moeten we praten over Bitcoin. De beperkende factor van het Bitcoin-netwerk is dat elke transactie in een nieuw blok op de keten moet worden geplaatst. Aangezien blokken ongeveer elke 10 minuten aan de keten worden toegevoegd, is er een harde limiet aan het aantal transacties dat mogelijk is zonder het Bitcoin-protocol aanzienlijk te wijzigen.

Lees meer: Hoe werken Bitcoin-transacties?

Debatten over grote herzieningen van het Bitcoin-protocol hebben eerder plaatsgevonden en hebben geleid tot 'hard forks', met name de creatie van Bitcoin Cash. Het Lightning Network, in plaats van een nieuwe blockchain te creëren, is een layer-2 oplossing. Dit betekent dat het het Bitcoin-protocol relatief onveranderd laat, maar de voordelen biedt die grote herzieningen zouden kunnen brengen -- althans in theorie.

LN werkt door een betalingskanaal op te zetten tussen twee partijen, waarbij alleen de eerste en laatste transactie op de Bitcoin-blockchain worden geplaatst. Elk aantal transacties tussen de eerste en laatste zal off-chain plaatsvinden, wat betekent dat die transacties niet beperkt zijn door het Bitcoin-protocol.

Om een betalingskanaal te starten, moeten beide partijen een hoeveelheid Bitcoin inzetten. Die Bitcoin wordt vastgehouden en kan niet worden vrijgegeven zolang het betalingskanaal open blijft. Het totale bedrag aan Bitcoin dat via dit kanaal kan worden overgedragen, is het totale bedrag aan ingezette Bitcoin. Laten we een voorbeeld bekijken om dit te illustreren:

Alice en Bob willen een betalingskanaal met elkaar vormen. Alice zet 10 BTC in en Bob zet 5 BTC in het betalingskanaal. Een openingstransactie met de gecombineerde 15 BTC van Alice en Bob wordt op de Bitcoin-blockchain geplaatst. Zodra die transactie aan de blockchain is toegevoegd, wat 10 minuten of langer kan duren, kunnen Alice en Bob een onbeperkt aantal keren transacties uitvoeren tegen veel hogere snelheden en vrijwel zonder kosten. Hieronder staan ​​transacties tussen Alice en Bob:

1. Alice stuurt Bob 1 BTC Alice: 9 BTC Bob: 6 BTC
2. Alice stuurt Bob 2 BTC Alice: 7 BTC Bob: 8 BTC
3. Bob stuurt Alice 3 BTC Alice: 10 BTC Bob: 5 BTC
4. Bob stuurt Alice 1 BTC Alice: 11 BTC Bob: 4 BTC

Wanneer een van beiden of beiden het kanaal willen sluiten, wordt een sluitingstransactie naar de blockchain gestuurd met de eindbalansen van Alice en Bob. In dit geval is de eindbalans van Alice 11 BTC en die van Bob 4 BTC.

Wat als Alice met Carol wil handelen? Wel, het blijkt dat Bob een betalingskanaal heeft met Carol, dus Alice handelt met Bob, en Bob geeft de transactie door aan Carol. Merk op dat Bob in dit scenario een kleine betaling kan vragen voor het doorgeven van de transactie. Na verloop van tijd, door de theorie van zes graden van scheiding, stelt LN Alice in staat om met iedereen anders te handelen.

Node A handelt met node Q ondanks dat hij alleen directe betalingskanalen heeft met nodes C en B.

Lightning Network in de Praktijk

LN is een relatief nieuw protocol. Het wordt geconfronteerd met veel uitdagingen variërend van bruikbaarheid tot veiligheid.

Er zijn zorgen over hoe gemakkelijk het is om een LN-node te draaien. Voor het succes van LN is een robuust netwerk van Bitcoin-nodes vereist die het LN-protocol draaien. Het draaien van een LN-node kan best moeilijk zijn en het kan zijn dat er betalingsprikkelproblemen zijn voor het draaien van kleinere nodes. Men kan stellen dat het draaien van LN niet veel moeilijker is dan het draaien van een volledige bitcoin-node. Echter, aangezien LN vooral gericht is op micro-transacties, zal de dagelijkse ervaring met LN plaatsvinden via LN-ingeschakelde wallets. In tegenstelling tot enkele van de meer gevestigde Bitcoin-wallets, betekent de nieuwigheid van deze LN-ingeschakelde wallets dat er afwegingen zijn tussen custodial en niet-custodial versies. De niet-custodial LN-wallets zijn moeilijker te gebruiken -- verwarrender, minder eenvoudig. De custodial opties zijn gemakkelijker te gebruiken, maar je moet vertrouwen op een derde partij met je Bitcoin.

Lees meer: Begrijp het verschil tussen custodial en niet-custodial wallets, en hoe het zich verhoudt tot economische vrijheid.

LN moet ook concurreren met concurrenten. Vanaf februari 2024 heeft LN ongeveer 5.000 BTC vastgezet. Dit klinkt misschien als veel, maar ter vergelijking, meer dan 150.000 Bitcoin is vastgezet op Ethereum (WBTC, wrapped Bitcoin) per februari 2024. Aangezien bloktijden op Ethereum ongeveer elke 14 seconden zijn in tegenstelling tot de 10 minuten van Bitcoin, is het al veel sneller om Bitcoin te verhandelen via WBTC op het Ethereum-netwerk. Verder is het denkbaar dat Ethereum-projecten zoals ETH 2.0 en Ethereum Plasma de transactiekosten voldoende zullen verlagen om het Lightning Network overbodig en verouderd te maken. Het is ook belangrijk om te onthouden dat het gebruik van WBTC alle enorme voordelen van toegang tot DeFi met zich meebrengt, wat LN niet doet.

Tenslotte, en het meest zorgwekkend, is LN geconfronteerd met een aantal kwetsbaarheden. Deze omvatten:

• Griefing aanvallen: Er gaan geen fondsen verloren, maar het zorgt ervoor dat de Lightning-fondsen van het slachtoffer worden bevroren zodat het betalingskanaal geen transacties kan verwerken.
• Flood and loot: Een aanvaller dwingt veel slachtoffers om hun fondsen tegelijkertijd van de blockchain te claimen (flood). De aanvaller gebruikt deze congestie om fondsen te stelen die niet voor de deadline konden worden geclaimd (loot).
• Time-dilation aanvallen: Een aanvaller verlengt de tijd die een slachtoffer nodig heeft om zich bewust te worden van nieuwe blokken door de bloklevering te vertragen.
• Pinning aanvallen: Een aanvaller misleidt een slachtoffer om hun LN-kanaal onjuist te sluiten en steelt individuele transacties.

Werk dat nog moet worden gedaan aan Bitcoin Lightning Network

Hoewel LN kwetsbaarheden heeft, heeft nog niemand ze uitgebuit. Het is waarschijnlijk dat aangezien de expertise die nodig is om deze kwetsbaarheden uit te voeren zo hoog is, niemand het heeft gedaan. LN-ontwikkelaars zijn ervan overtuigd dat het vinden van deze kwetsbaarheden het netwerk alleen maar sterker zal maken - dat het een noodzakelijke groeifase is. De ontwikkelaars zijn optimistisch over het creëren van verschillende oplossingen voor de kwetsbaarheden die ze tot nu toe hebben gevonden, hoewel pinning aanvallen en time-dilation aanvallen aanpassingen aan zowel LN-implementaties als Bitcoin Core tegelijk zullen vereisen.

Het Lightning Network van vandaag staat voor veel uitdagingen, maar het protocol is nog relatief jong en deze soorten problemen zijn te verwachten. Lightning-ontwikkelaars zullen het protocol blijven verbeteren en mogelijk in staat zijn om de problemen op te lossen om Bitcoin op layer-2 te helpen schalen.

Lees meer: Begrijp de verschillen tussen Bitcoin en Bitcoin Cash, en waarom Bitcoin Cash grotendeels een ander gebruiksgeval bedient.

Voor een nuchtere beoordeling van het Lightning Network, geschreven door een fulltime Bitcoin Core-bijdrager, bekijk Antoine Riard's uitstekende post.