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 com o Bitcoin, nomeadamente a velocidade e o custo das transações de Bitcoin.

O atual máximo teórico de transações por segundo (TPS) do Bitcoin é 10, embora na realidade seja entre 3 e 7. Compare isso com processadores de pagamento tradicionais como a VISA, que gerenciou em média 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 enormemente dependendo da demanda atual para usar a rede. Por exemplo, em 20 de abril de 2021, as taxas médias de transação estavam acima de $50, enquanto em 9 de agosto de 2021, a média era em torno de $2,50. Para transações grandes, 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 diários (as chamadas microtransações, por exemplo, uma xícara de café, gasolina), a velocidade da transação deve aumentar e os custos de transação 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 Bitcoin.

Leia mais: Como funcionam as transações de Bitcoin?

Debates sobre grandes reestruturações do protocolo 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 reestruturações poderiam trazer -- pelo menos na teoria.

A LN funciona estabelecendo 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 ocorrerá fora da cadeia, o que significa que essas transações não são limitadas pelo protocolo Bitcoin.

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

Alice e Bob querem formar um canal de pagamento entre si. 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 tenha sido 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 com custo efetivamente 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 uma ou ambas desejam fechar o canal, uma transação de fechamento é enviada à 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.

Nó A transaciona com nó Q, apesar de ter apenas canais de pagamento diretos com nós C e B.

Lightning Network na Prática

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

Existem preocupações sobre o quão fácil é operar um nó LN. Para que a LN tenha sucesso, é necessário uma rede robusta de nós Bitcoin rodando o protocolo LN. Operar um nó LN pode ser bastante difícil e pode ser que haja 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 completo de bitcoin, no entanto. Contudo, como a LN é principalmente voltada para microtransações, a experiência do dia a dia com a LN será através de carteiras habilitadas para LN. Ao contrário de algumas das carteiras de Bitcoin mais estabelecidas, a novidade dessas carteiras habilitadas para LN significa que há compensações entre as versões custodiais e não custodiais. As carteiras LN não custodiais são mais difíceis de usar -- mais confusas, menos diretas. As opções custodiais são mais fáceis de usar, mas você deve confiar em um terceiro com seu Bitcoin.

Leia mais: Entenda a diferença entre carteiras custodiais e não custodiais e como isso se relaciona com a liberdade econômica.

A LN também deve lidar com concorrentes. Em fevereiro de 2024, a LN bloqueou aproximadamente 5.000 BTC. Isso pode parecer muito, mas em comparação, mais de 150.000 Bitcoin estão bloqueados na Ethereum (WBTC, Bitcoin envolto) em fevereiro de 2024. Como os tempos de bloco na 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 da 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 benefícios massivos 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 causa o congelamento dos fundos Lightning da vítima para que o canal de pagamento não possa processar nenhuma transação.
• Inundar e saquear: Um invasor força muitas vítimas a reivindicar seus fundos da blockchain ao mesmo tempo (inundação). O invasor usa essa congestão para roubar fundos que não puderam ser reivindicados antes do prazo (saque).
• Ataques de dilatação de tempo: Um invasor prolonga o tempo que uma vítima leva para se tornar ciente de novos blocos, atrasando a entrega de blocos.
• Ataques de fixação: Um invasor engana uma vítima para fechar seu canal LN de forma inadequada e rouba transações individuais.

Trabalho 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 as tenha feito. Os desenvolvedores da LN estão confiantes de que encontrar essas vulnerabilidades apenas tornará a rede mais forte - que é uma fase necessária de crescimento. Os desenvolvedores estão otimistas em criar várias soluções para as vulnerabilidades que encontraram até agora, embora ataques de fixação 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 esse tipo de problema é esperado. Os desenvolvedores do 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 amplamente atendendo 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.