Что такое Lightning Network?

Предложенная в белой книге 2016 года, Lightning Network (LN) является решением второго уровня, построенным поверх Биткойна.

В этой статье мы углубимся в историю и текущее состояние Lightning Network Биткойна.

Почему была создана сеть Lightning Network для Биткойна?

Сеть Lightning Network была создана в ответ на проблемы масштабируемости Биткойна, а именно скорость и стоимость транзакций в сети Биткойн.

Текущая теоретическая максимальная пропускная способность транзакций в секунду (TPS) у Биткойна составляет 10, хотя в реальности она находится в диапазоне от 3 до 7. Для сравнения, традиционные платежные процессоры, такие как VISA, обрабатывали в среднем 6000 TPS в 2020 году (на основании заявления VISA о 188 миллиардах транзакций в год).

Комиссии за транзакции в сети Биткойн могут значительно варьироваться в зависимости от текущего спроса на использование сети. Например, 20 апреля 2021 года средняя комиссия за транзакцию превышала $50, в то время как 9 августа 2021 года средняя составляла около $2.50. Для крупных транзакций, таких как банковские переводы или международные переводы, скорость и стоимость Биткойна сопоставимы или превосходят альтернативы. Но если Биткойн будет использоваться для повседневных платежей (так называемые микро-транзакции, например, чашка кофе, бензин), скорость транзакций должна увеличиться, а их стоимость должна значительно снизиться.

Lightning Network в теории

Чтобы понять, как работает LN, и текущие вызовы LN, нам нужно поговорить о Биткойне. Ограничивающим фактором сети Биткойн является то, что каждая транзакция должна быть включена в новый блок в цепочке. Поскольку блоки добавляются в цепочку примерно каждые 10 минут, существует жесткий предел на количество возможных транзакций без значительного изменения протокола Биткойна.

Читать далее: Как работают транзакции Биткойн?

Дебаты о значительных изменениях протокола Биткойн уже проходили и привели к "жестким вилкам", наиболее заметно к созданию Bitcoin Cash. Lightning Network, вместо создания новой блокчейн-цепи, является решением второго уровня. Это означает, что он позволяет протоколу Биткойн оставаться относительно неизменным, но предоставляет преимущества, которые могут принести серьезные изменения — по крайней мере, в теории.

LN работает, устанавливая платежный канал между двумя сторонами, где только первая и последняя транзакции вносятся в блокчейн Биткойна. Любое количество транзакций между первой и последней будет происходить вне цепи, что означает, что эти транзакции не ограничены протоколом Биткойн.

Чтобы открыть платежный канал, обе стороны должны внести определенное количество Биткойнов. Эти Биткойны удерживаются и не могут быть освобождены, пока платежный канал остается открытым. Общая сумма Биткойнов, которую можно перевести через этот канал, равна общей сумме внесенных Биткойнов. Давайте рассмотрим пример для иллюстрации:

Алиса и Боб хотят сформировать платежный канал друг с другом. Алиса вносит 10 BTC, а Боб — 5 BTC в платежный канал. Открывающая транзакция, содержащая 15 BTC Алисы и Боба, заносится в блокчейн Биткойна. После того как эта транзакция была добавлена в блокчейн, что может занять 10 минут или больше, Алиса и Боб могут проводить неограниченное количество транзакций с гораздо большей скоростью и практически без затрат. Ниже приведены транзакции между Алисой и Бобом:

1. Алиса отправляет Бобу 1 BTC Алиса: 9 BTC Боб: 6 BTC
2. Алиса отправляет Бобу 2 BTC Алиса: 7 BTC Боб: 8 BTC
3. Боб отправляет Алисе 3 BTC Алиса: 10 BTC Боб: 5 BTC
4. Боб отправляет Алисе 1 BTC Алиса: 11 BTC Боб: 4 BTC

Когда один или оба хотят закрыть канал, закрывающая транзакция отправляется в блокчейн с конечными балансами Алисы и Боба. В данном случае, конечный баланс Алисы составляет 11 BTC, а Боба — 4 BTC.

Что если Алиса хочет совершить транзакцию с Кэрол? Оказывается, у Боба есть платежный канал с Кэрол, поэтому Алиса совершает транзакцию с Бобом, а Боб передает транзакцию Кэрол. Обратите внимание, что в этом сценарии Боб может взять небольшую плату за передачу транзакции. Со временем, по теории шести рукопожатий, LN позволяет Алисе совершать транзакции с кем угодно.

Узел A совершает транзакции с узлом Q, несмотря на наличие прямых платежных каналов только с узлами C и B.

Lightning Network на практике

LN — это относительно новый протокол. Он сталкивается со многими вызовами, начиная от удобства использования и заканчивая безопасностью.

Существуют опасения по поводу того, насколько просто запустить узел LN. Для успешной работы LN требуется надежная сеть узлов Биткойн, работающих по протоколу LN. Запуск узла LN может быть довольно сложным и может возникнуть проблема с платежными стимулами для запуска меньших узлов. Можно утверждать, что запуск LN не намного сложнее, чем запуск полного узла Биткойн. Однако, поскольку LN в основном нацелен на микро-транзакции, повседневный опыт работы с LN будет через кошельки, поддерживающие LN. В отличие от некоторых более устоявшихся кошельков Биткойн, новизна этих кошельков, поддерживающих LN, означает, что существуют компромиссы между кастодиальными и некостодиальными версиями. Некостодиальные кошельки LN сложнее в использовании — более запутанные, менее интуитивно понятные. Кастодиальные варианты проще в использовании, но вы должны полагаться на третью сторону для хранения ваших Биткойнов.

Читать далее: Понять разницу между кастодиальными и некостодиальными кошельками и как это связано с экономической свободой.

LN также должен противостоять конкурентам. По состоянию на февраль 2024 года в LN заблокировано примерно 5000 BTC. Это может показаться много, но для сравнения, более 150 000 Биткойнов заблокировано на Ethereum (WBTC, wrapped Bitcoin) по состоянию на февраль 2024 года. Поскольку время блока на Ethereum составляет примерно 14 секунд по сравнению с 10 минутами у Биткойна, уже гораздо быстрее проводить транзакции Биткойн через WBTC в сети Ethereum. Кроме того, можно предположить, что проекты Ethereum, такие как ETH 2.0 и Ethereum Plasma, снизят комиссии за транзакции настолько, что Lightning Network станет ненужной и устаревшей. Также важно помнить, что использование WBTC приносит с собой все огромные преимущества доступа к DeFi, которые LN не предоставляет.

Наконец, и что наиболее тревожно, LN столкнулась с рядом уязвимостей. К ним относятся:

• Атаки Griefing: Средства не теряются, но это вызывает замораживание средств Lightning у жертвы, так что платежный канал не может обработать транзакции.
• Атаки "Затопление и добыча": Злоумышленник заставляет многих жертв одновременно требовать свои средства из блокчейна (затопление). Злоумышленник использует эту перегрузку, чтобы украсть средства, которые не были востребованы до истечения срока (добыча).
• Атаки замедления времени: Злоумышленник увеличивает время, за которое жертва узнает о новых блоках, задерживая их доставку.
• Атаки с фиксацией: Злоумышленник обманывает жертву, заставляя неправильно закрыть свой канал LN, и крадет отдельные транзакции.

Работа, которую еще нужно проделать в сети Lightning Network Биткойн

Хотя LN страдает от уязвимостей, пока никто не смог их использовать. Вероятно, поскольку для реализации этих уязвимостей требуется высокая квалификация, никто их не реализовывал. Разработчики LN уверены, что выявление этих уязвимостей только укрепит сеть - это необходимый этап роста. Разработчики оптимистично настроены на создание различных решений для уязвимостей, которые они обнаружили, хотя атаки с фиксацией и атаки замедления времени потребуют корректировок как в реализациях LN, так и в Bitcoin Core одновременно.

Сеть Lightning Network сегодня сталкивается с множеством вызовов, но протокол все еще относительно молод, и такие проблемы можно ожидать. Разработчики Lightning будут продолжать улучшать протокол и могут решить проблемы, чтобы помочь масштабировать Биткойн на втором уровне.

Читать далее: Понять различия между Биткойном и Bitcoin Cash, и почему Bitcoin Cash в основном обслуживает другой случай использования.

Для объективной оценки Lightning Network с высоты птичьего полета, написанной штатным участником Bitcoin Core, ознакомьтесь с отличной статьей Антуана Риарда.