Czym jest Lightning Network?

Zaproponowana w białej księdze z 2016 roku, Lightning Network (LN) jest rozwiązaniem warstwy drugiej zbudowanym na szczycie Bitcoina.

W tym artykule zagłębimy się w historię i obecny stan Sieci Lightning Bitcoina.

Dlaczego stworzono Lightning Network dla Bitcoin?

Lightning Network zostało stworzone w odpowiedzi na problemy ze skalowalnością Bitcoina, a mianowicie prędkość i koszt transakcji Bitcoin.

Obecne teoretyczne maksimum transakcji Bitcoina na sekundę (TPS) wynosi 10, choć w rzeczywistości jest to między 3 a 7. W przeciwieństwie do tego, tradycyjni operatorzy płatności jak VISA obsługiwali średnio 6000 TPS w 2020 roku (na podstawie danych VISA o 188 miliardach transakcji rocznie).

Opłaty transakcyjne Bitcoina mogą się znacznie różnić w zależności od bieżącego popytu na korzystanie z sieci. Na przykład 20 kwietnia 2021 średnie opłaty transakcyjne przekraczały 50 USD, podczas gdy 9 sierpnia 2021 średnia wynosiła około 2,50 USD. Dla dużych transakcji, takich jak przelewy bankowe czy międzynarodowe przekazy pieniężne, prędkość i koszt Bitcoina są porównywalne lub lepsze niż alternatywy. Jednak jeśli Bitcoin ma być używany do codziennych płatności (tak zwanych mikro-transakcji, np. filiżanka kawy, benzyna), prędkość transakcji musi wzrosnąć, a koszty transakcji muszą znacznie spaść.

Lightning Network w teorii

Aby zrozumieć, jak działa LN i obecne wyzwania LN, musimy porozmawiać o Bitcoinie. Czynnikiem ograniczającym sieć Bitcoina jest to, że każda transakcja musi być umieszczona w nowym bloku w łańcuchu. Ponieważ bloki są dodawane do łańcucha co około 10 minut, istnieje twardy limit liczby możliwych transakcji bez znaczącej zmiany protokołu Bitcoina.

Czytaj więcej: Jak działają transakcje Bitcoin?

Debaty na temat większych zmian w protokole Bitcoina miały miejsce wcześniej i skutkowały "twardymi forkiem", najbardziej znanym z nich jest powstanie Bitcoin Cash. Lightning Network, zamiast tworzenia nowego blockchaina, jest rozwiązaniem warstwy 2. Oznacza to, że pozwala protokołowi Bitcoina pozostać stosunkowo niezmienionym, ale zapewnia korzyści, jakie mogłyby przynieść większe zmiany - przynajmniej w teorii.

LN działa poprzez utworzenie kanału płatności między dwiema stronami, gdzie tylko pierwsza i ostatnia transakcja są umieszczane na blockchainie Bitcoina. Dowolna liczba transakcji pomiędzy pierwszą a ostatnią będzie odbywać się poza łańcuchem, co oznacza, że te transakcje nie są ograniczone przez protokół Bitcoina.

Aby otworzyć kanał płatności, obie strony muszą zadeklarować pewną ilość Bitcoina. Ten Bitcoin jest przechowywany i nie może być wydany, dopóki kanał płatności pozostaje otwarty. Całkowita ilość Bitcoina, którą można przesłać przez ten kanał, to całkowita ilość zadeklarowanego Bitcoina. Przyjrzyjmy się przykład, aby to zilustrować:

Alicja i Bob chcą utworzyć kanał płatności ze sobą. Alicja zadeklaruje 10 BTC, a Bob zadeklaruje 5 BTC do kanału płatności. Transakcja otwierająca, zawierająca łączną kwotę 15 BTC Alicji i Boba, jest umieszczana na blockchainie Bitcoina. Gdy ta transakcja zostanie dodana do blockchaina, co może zająć 10 minut lub więcej, Alicja i Bob mogą dokonywać nieograniczonej liczby transakcji z dużo większą prędkością i praktycznie bez kosztów. Poniżej znajdują się transakcje między Alicją a Bobem:

1. Alicja wysyła Bobowi 1 BTC Alicja: 9 BTC Bob: 6 BTC
2. Alicja wysyła Bobowi 2 BTC Alicja: 7 BTC Bob: 8 BTC
3. Bob wysyła Alicji 3 BTC Alicja: 10 BTC Bob: 5 BTC
4. Bob wysyła Alicji 1 BTC Alicja: 11 BTC Bob: 4 BTC

Gdy jedna lub obie strony chcą zamknąć kanał, transakcja zamykająca jest wysyłana do blockchaina z ostatecznymi saldami Alicji i Boba. W tym przypadku, końcowe saldo Alicji wynosi 11 BTC, a Boba 4 BTC.

A co jeśli Alicja chce dokonać transakcji z Carol? Zdarza się, że Bob ma kanał płatności z Carol, więc Alicja dokonuje transakcji z Bobem, a Bob przekazuje transakcję Carol. Zauważ, że w tym scenariuszu Bob może pobrać niewielką opłatę za przekazanie transakcji. Z biegiem czasu, zgodnie z teorią sześciu stopni oddzielenia, LN umożliwia Alicji dokonywanie transakcji z każdym innym.

Węzeł A dokonuje transakcji z węzłem Q, mimo że ma bezpośrednie kanały płatności tylko z węzłami C i B.

Lightning Network w praktyce

LN to stosunkowo nowy protokół. Stoi przed wieloma wyzwaniami, począwszy od użyteczności po bezpieczeństwo.

Istnieją obawy dotyczące tego, jak łatwo jest uruchomić węzeł LN. Aby LN odniosło sukces, wymaga solidnej sieci węzłów Bitcoin uruchamiających protokół LN. Uruchomienie węzła LN może być dość trudne i może się okazać, że istnieją problemy z zachętami płatności dla uruchamiania mniejszych węzłów. Można jednak argumentować, że uruchomienie LN nie jest o wiele trudniejsze niż uruchomienie pełnego węzła bitcoinowego. Jednakże, ponieważ LN jest głównie skierowane do mikro-transakcji, codzienne doświadczenia z LN będą odbywać się przez portfele obsługujące LN. W przeciwieństwie do niektórych bardziej ugruntowanych portfeli Bitcoina, nowość tych portfeli obsługujących LN oznacza, że istnieją kompromisy między wersjami powierniczymi a bezpowierniczymi. Portfele bezpowiernicze LN są trudniejsze w użyciu - bardziej mylące, mniej intuicyjne. Opcje powiernicze są łatwiejsze w użyciu, ale musisz polegać na stronie trzeciej w kwestii swojego Bitcoina.

Czytaj więcej: Zrozum różnicę między portfelami powierniczymi a bezpowierniczymi i jak to się ma do wolności ekonomicznej.

LN musi również stawić czoła konkurentom. Na luty 2024, LN ma zamrożone około 5000 BTC. Może to brzmieć jak dużo, ale dla porównania, ponad 150 000 Bitcoinów jest zamrożonych na Ethereum (WBTC, wrapped Bitcoin) na luty 2024. Ponieważ czasy bloków na Ethereum to około 14 sekund w porównaniu do 10 minut w przypadku Bitcoina, już teraz transakcje Bitcoin za pomocą WBTC na sieci Ethereum są znacznie szybsze. Ponadto można sobie wyobrazić, że projekty Ethereum, takie jak ETH 2.0 i Ethereum Plasma, mogą obniżyć opłaty transakcyjne na tyle, aby Lightning Network stała się zbędna i przestarzała. Ważne jest również, aby pamiętać, że korzystanie z WBTC niesie ze sobą wszystkie ogromne korzyści dostępu do DeFi, których LN nie ma.

Na koniec, co najbardziej niepokojące, LN spotkała się z wieloma podatnościami. Należą do nich:

• Ataki griefing: Środki nie są tracone, ale powoduje to zamrożenie środków ofiary w Lightning, co uniemożliwia przetwarzanie transakcji w kanale płatności.
• Flood and loot: Atakujący zmusza wielu ofiar do jednoczesnego żądania swoich środków z blockchaina (flood). Atakujący wykorzystuje to zatłoczenie, aby ukraść środki, które nie zostały odebrane przed upływem terminu (loot).
• Ataki time-dilation: Atakujący wydłuża czas, w którym ofiara staje się świadoma nowych bloków, opóźniając dostarczenie bloku.
• Ataki pinning: Atakujący oszukuje ofiarę, zmuszając ją do niewłaściwego zamknięcia kanału LN i kradnie pojedyncze transakcje.

Praca do wykonania nad Bitcoin Lightning Network

Chociaż LN cierpi na podatności, nikt jeszcze ich nie wykorzystał. Prawdopodobnie, ponieważ wymagana wiedza specjalistyczna do przeprowadzenia tych podatności jest tak wysoka, nikt tego nie zrobił. Deweloperzy LN są przekonani, że odkrycie tych podatności tylko wzmocni sieć - że jest to konieczna faza rozwoju. Deweloperzy są optymistycznie nastawieni do tworzenia różnych poprawek dla podatności, które dotychczas znaleźli, choć ataki pinning i ataki time-dilation będą wymagały modyfikacji zarówno implementacji LN, jak i Bitcoin Core jednocześnie.

Obecna sieć Lightning Network stoi przed wieloma wyzwaniami, ale protokół jest jeszcze stosunkowo młody, a tego rodzaju problemy są do przewidzenia. Deweloperzy Lightning będą nadal ulepszać protokół i być może będą w stanie rozwiązać problemy, aby pomóc w skalowaniu Bitcoina na warstwie 2.

Czytaj więcej: Zrozum różnice między Bitcoin a Bitcoin Cash i dlaczego Bitcoin Cash w dużej mierze służy innemu celowi.

Aby uzyskać trzeźwą ocenę Lightning Network z perspektywy 10 000 stóp, napisaną mimo to przez pełnoetatowego współtwórcę Bitcoin Core, zajrzyj do doskonałego posta Antoine Riard.