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O que é a Lightning Network?

Proposto em um white paper de 2016, o Lightning Network (LN) é uma solução de camada 2 construída sobre o Bitcoin.

Neste artigo, vamos nos aprofundar na história e no estado atual da Lightning Network do Bitcoin.

Por que a Lightning Network do Bitcoin foi criada?

A Lightning Network foi criada em resposta a problemas de escalabilidade do Bitcoin, principalmente a velocidade e o custo das transações de Bitcoin.

O máximo teórico atual de transações por segundo (TPS) do Bitcoin é 10, embora na realidade esteja entre 3 e 7. Compare isso com processadores de pagamento tradicionais como a VISA, que lidou em média com 6.000 TPS em 2020 (com base na afirmação da VISA de 188 bilhões de transações por ano).

As taxas de transação do Bitcoin podem variar muito dependendo da demanda atual pelo uso da rede. Por exemplo, em 20 de abril de 2021, as taxas médias de transação ultrapassaram $50, enquanto em 9 de agosto de 2021, a média era em torno de $2,50. Para grandes transações, como transferências bancárias ou remessas internacionais, a velocidade e o custo do Bitcoin são comparáveis ou superiores às alternativas. Mas se o Bitcoin for usado para pagamentos do dia a dia (as chamadas microtransações, por exemplo, uma xícara de café, gasolina), a velocidade das transações deve aumentar e os custos das transações devem diminuir drasticamente.

Lightning Network na Teoria

Para entender como a LN funciona e os desafios atuais da LN, precisamos falar sobre o Bitcoin. O fator limitante da rede Bitcoin é que toda transação deve ser colocada em um novo bloco na cadeia. Como os blocos são adicionados à cadeia aproximadamente a cada 10 minutos, há um limite rígido para o número de transações possíveis sem alterar significativamente o protocolo do Bitcoin.

Leia mais: Como funcionam as transações de Bitcoin?

Debates sobre grandes reformulações do protocolo do Bitcoin já aconteceram antes e resultaram em 'hard forks', mais notavelmente a criação do Bitcoin Cash. A Lightning Network, em vez de criar uma nova blockchain, é uma solução de camada-2. Isso significa que permite que o protocolo Bitcoin permaneça relativamente inalterado, mas fornece os benefícios que grandes reformulações poderiam trazer -- em teoria, pelo menos.

A LN funciona configurando um canal de pagamento entre duas partes, onde apenas a primeira e a última transação são colocadas na blockchain do Bitcoin. Qualquer número de transações entre a primeira e a última acontecerá fora da cadeia, o que significa que essas transações não são limitadas pelo protocolo do Bitcoin.

Para iniciar um canal de pagamento, ambas as partes devem comprometer uma quantidade de Bitcoin. Esse Bitcoin é mantido e não pode ser liberado enquanto o canal de pagamento permanecer aberto. A quantidade total de Bitcoin que pode ser transferida através deste canal é a quantidade total de Bitcoin comprometida. Vamos ver um exemplo para ilustrar isso:

Alice e Bob querem formar um canal de pagamento um com o outro. Alice compromete 10 BTC e Bob compromete 5 BTC no canal de pagamento. Uma transação de abertura mantendo os 15 BTC combinados de Alice e Bob é colocada na blockchain do Bitcoin. Uma vez que essa transação foi adicionada à blockchain, o que pode levar 10 minutos ou mais, Alice e Bob podem transacionar um número ilimitado de vezes a velocidades muito mais rápidas e a custo praticamente zero. Abaixo estão as transações entre Alice e Bob:

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

Quando um ou ambos desejarem fechar o canal, uma transação de fechamento é enviada para a blockchain com os saldos finais de Alice e Bob. Neste caso, o saldo final de Alice é 11 BTC e o de Bob é 4 BTC.

E se Alice quiser transacionar com Carol? Bem, acontece que Bob tem um canal de pagamento com Carol, então Alice transaciona com Bob, e Bob passa a transação para Carol. Note que neste cenário, Bob pode cobrar um pequeno pagamento por passar a transação. Com o tempo, pela teoria dos seis graus de separação, a LN permite que Alice transacione com qualquer outra pessoa.

O nó A transaciona com o nó Q apesar de ter apenas canais de pagamento diretos com os nós C e B.

Lightning Network na Prática

A LN é um protocolo relativamente novo. Enfrenta muitos desafios, desde usabilidade até segurança.

Há preocupações sobre a facilidade de operar um nó LN. Para que a LN tenha sucesso, é necessário uma rede robusta de nós Bitcoin executando o protocolo LN. Operar um nó LN pode ser bastante difícil e pode haver problemas de incentivo de pagamento para operar nós menores. Pode-se argumentar que operar a LN não é muito mais difícil do que operar um nó bitcoin completo, no entanto. Porém, como a LN é direcionada principalmente para microtransações, a experiência do dia a dia com a LN será através de carteiras habilitadas para LN. Ao contrário de algumas das carteiras Bitcoin mais estabelecidas, a novidade dessas carteiras habilitadas para LN significa que há compensações entre versões de custódia e não-custódia. As carteiras LN não-custodiais são mais difíceis de usar -- mais confusas, menos diretas. As opções de custódia são mais fáceis de usar, mas você deve confiar em um terceiro com seu Bitcoin.

Leia mais: Entenda a diferença entre carteiras de custódia e não-custódia, e como isso se relaciona com a liberdade econômica.

A LN também deve lidar com concorrentes. Em fevereiro de 2024, a LN trancou aproximadamente 5.000 BTC. Isso pode parecer muito, mas em comparação, mais de 150.000 Bitcoin estão trancados no Ethereum (WBTC, Bitcoin embrulhado) em fevereiro de 2024. Como os tempos de bloco no Ethereum são aproximadamente a cada 14 segundos em oposição aos 10 minutos do Bitcoin, já é muito mais rápido transacionar Bitcoin via WBTC na rede Ethereum. Além disso, é concebível que projetos do Ethereum como ETH 2.0 e Ethereum Plasma reduzirão as taxas de transação o suficiente para tornar a Lightning Network desnecessária e obsoleta. Também é importante lembrar que usar WBTC traz consigo todos os enormes benefícios de acesso ao DeFi, que a LN não oferece.

Por último, e mais preocupante, a LN enfrentou uma série de vulnerabilidades. Estas incluem:

• Ataques de griefing: Os fundos não são perdidos, mas faz com que os fundos da Lightning da vítima sejam congelados para que o canal de pagamento não possa processar nenhuma transação.
• Flood and loot: Um atacante força muitas vítimas a reivindicar seus fundos da blockchain ao mesmo tempo (inundação). O atacante usa essa congestão para roubar fundos que não puderam ser reivindicados antes do prazo (saque).
• Ataques de dilatação de tempo: Um atacante prolonga o tempo que uma vítima leva para se tornar ciente de novos blocos, atrasando a entrega de blocos.
• Ataques de pinning: Um atacante engana uma vítima para fechar seu canal LN de forma inadequada e rouba transações individuais.

Trabalho Ainda a Ser Feito na Lightning Network do Bitcoin

Embora a LN sofra de vulnerabilidades, ninguém ainda as explorou. É provável que, como a expertise necessária para realizar essas vulnerabilidades é tão alta, ninguém tenha feito isso. Os desenvolvedores da LN estão confiantes de que encontrar essas vulnerabilidades apenas tornará a rede mais forte - que é uma fase de crescimento necessária. Os desenvolvedores estão otimistas em criar várias correções para as vulnerabilidades que encontraram até agora, embora ataques de pinning e ataques de dilatação de tempo exijam ajustes tanto nas implementações da LN quanto no Bitcoin Core ao mesmo tempo.

A Lightning Network de hoje enfrenta muitos desafios, mas o protocolo ainda é relativamente jovem e esses tipos de problemas são esperados. Os desenvolvedores da Lightning continuarão a melhorar o protocolo e podem ser capazes de resolver os problemas para ajudar a escalar o Bitcoin na camada-2.

Leia mais: Entenda as diferenças entre Bitcoin e Bitcoin Cash, e por que o Bitcoin Cash está em grande parte servindo a um caso de uso diferente.

Para uma avaliação sóbria de 10.000 pés da Lightning Network, escrita por um colaborador de tempo integral do Bitcoin Core, confira o excelente post de Antoine Riard.