Predlagano v Bela knjiga iz leta 2016, Lightning Network (LN) je rešitev drugega sloja, zgrajena na podlagi Bitcoina.
V tem članku se bomo poglobili v zgodovino in sedanje stanje omrežja Lightning Network bitcoina.
Zakaj je bilo ustvarjeno omrežje Lightning Network za Bitcoin?
Omrežje Lightning Network je bilo ustvarjeno kot odgovor na težave s skalabilnostjo bitcoina, in sicer na hitrost in stroške bitcoin transakcij.
Trenutna teoretična največja število transakcij na sekundo (TPS) za Bitcoin je 10, čeprav v resnici znaša med 3 in 7. To je v nasprotju s tradicionalnimi plačilnimi sistemi, kot je VISA, ki so leta 2020 obdelali povprečno 6.000 TPS (na podlagi Trditev podjetja VISA (188 milijard transakcij na leto).
Transakcijske provizije za Bitcoin se lahko močno razlikujejo glede na trenutno povpraševanje po uporabi omrežja. Na primer, 20. aprila 2021 so povprečne transakcijske provizije presegle 50 dolarjev, medtem ko je 9. avgusta 2021 povprečje znašalo okoli 2,50 dolarja. Pri večjih transakcijah, kot so bančni prenosi ali mednarodna nakazila, sta hitrost in stroški bitcoina primerljivi z alternativami ali celo boljši od njih. Če pa naj bi se bitcoin uporabljal za vsakdanje plačila (t. i. mikrotransakcije, npr. skodelica kave, bencin), se mora hitrost transakcij povečati, stroški transakcij pa drastično zmanjšati.
Lightning Network v teoriji
Da bi razumeli, kako deluje LN, in kakšni so trenutni izzivi LN, moramo spregovoriti o Bitcoinu. Omejujoč dejavnik omrežja Bitcoin je, da mora biti vsaka transakcija vključena v nov blok v verigi. Ker se bloki dodajajo v verigo približno vsakih 10 minut, obstaja stroga omejitev števila transakcij, ki so mogoče, ne da bi pri tem bistveno spremenili protokol Bitcoin.
Več o tem: Kako delujejo transakcije z bitcoini?
Razprave o obsežnih spremembah protokola Bitcoin so potekale že prej in so privedle do »hard forkov«, med katerimi je najbolj znana nastanek Bitcoin Casha. Mreža Lightning Network ni nova veriga blokov, temveč rešitev na ravni 2. To pomeni, da omogoča, da protokol bitcoina ostane relativno nespremenjen, hkrati pa prinaša prednosti, ki bi jih lahko prinesle večje spremembe – vsaj v teoriji.
LN deluje tako, da vzpostavi plačilni kanal med dvema stranema, pri čemer se v verigo blokov bitcoina vpišeta le prva in zadnja transakcija. Vse transakcije med prvo in zadnjo potekajo zunaj verige, kar pomeni, da te transakcije niso omejene s protokolom bitcoina.
Za vzpostavitev plačilnega kanala morata obe stranki zavezati določen znesek bitcoina. Ta bitcoin je zadržan in ga ni mogoče sprostiti, dokler plačilni kanal ostaja odprt. Skupni znesek bitcoina, ki ga je mogoče prenesti prek tega kanala, je enak skupnemu znesku zavezanega bitcoina. To si poglejmo na primeru:
Alice in Bob želita med seboj vzpostaviti plačilni kanal. Alice v plačilni kanal vloži 10 BTC, Bob pa 5 BTC. Na Bitcoinovo verigo blokov se vpiše začetna transakcija, ki vsebuje skupno 15 BTC Alice in Boba. Ko je ta transakcija dodana v verigo blokov, kar lahko traja 10 minut ali več, lahko Alice in Bob opravljata neomejeno število transakcij veliko hitreje in praktično brez stroškov. Spodaj so prikazane transakcije med Alice in Bobom:
- Alice pošlje Bobu 1 BTC Alice: 9 BTC Bob: 6 BTC
- Alice pošlje Bobu 2 BTC Alice: 7 BTC Bob: 8 BTC
- Bob pošlje Alici 3 BTC Alice: 10 BTC Bob: 5 BTC
- Bob pošlje Alici 1 BTC Alice: 11 BTC Bob: 4 BTC
Ko ena ali obe strani želita zapreti kanal, se v verigo blokov pošlje transakcija zaprtja s končnimi stanji na računih Alice in Boba. V tem primeru je končno stanje na računu Alice 11 BTC, na računu Boba pa 4 BTC.
Kaj pa, če želi Alice opraviti transakcijo s Carol? No, tako se je zgodilo, da ima Bob plačilni kanal s Carol, zato Alice opravi transakcijo z Bobom, Bob pa transakcijo posreduje Carol. Upoštevajte, da lahko v tem scenariju Bob za posredovanje transakcije zahteva majhno plačilo. Sčasoma, v skladu s teorijo šest stopenj ločenosti, LN omogoča Alici, da opravlja transakcije s komer koli.
Vozlišče A izvaja transakcije z vozliščem Q, čeprav ima neposredne plačilne kanale le z vozlišči C in B.
Lightning Network v praksi
LN je razmeroma nov protokol. Sooča se z mnogimi izzivi, od uporabnosti do varnosti.
Obstajajo pomisleki glede tega, kako enostavno je upravljati vozlišče LN. Da bi bil LN uspešen, potrebuje zanesljivo omrežje bitcoinovskih vozlišč, na katerih teče protokol LN. Upravljanje vozlišča LN je lahko precej težko in morda obstajajo težave v zvezi s plačilnimi spodbudami za zagon manjših vozlišč. Vendar pa bi lahko trdili, da upravljanje LN ni veliko težje od upravljanja polnega bitcoinovega vozlišča. Ker pa je LN namenjen predvsem mikrotransakcijam, bo vsakodnevna uporaba LN potekala prek denarnic, ki podpirajo LN. Za razliko od nekaterih bolj uveljavljenih bitcoin denarnic pa novost teh denarnic, ki podpirajo LN, pomeni, da obstajajo kompromisi med skrbništvom in brez pripora različice. Denarnice LN brez skrbništva so težje za uporabo – bolj zapletene in manj pregledne. Možnosti s skrbništvom so lažje za uporabo, vendar morate svoje bitcoine zaupati tretji stranki.
Več o tem: Razumevanje razlika med denarnicami s hrambo in denarnicami brez hrambe, in kako je to povezano z gospodarsko svobodo.
LN se mora spoprijeti tudi s konkurenti. Do februarja 2024 je LN pridobil približno 5.000 BTC. To se morda zdi veliko, a za primerjavo: februarja 2024 je na omrežju Ethereum (WBTC, »wrapped« bitcoin) blokiranih več kot 150.000 bitcoinov. Ker je čas med posameznimi bloki na Ethereumu približno 14 sekund, v nasprotju z 10 minutami pri bitcoinu, je transakcije z bitcoini prek WBTC v omrežju Ethereum že zdaj precej hitrejše. Poleg tega je mogoče, da bodo projekti na Ethereumu, kot so ETH 2.0 Ethereum Plasma pa bo stroške transakcij znižala v takšni meri, da bo omrežje Lightning Network postalo nepotrebno in zastarelo. Prav tako je pomembno upoštevati, da uporaba WBTC prinaša vse ogromne prednosti dostopa do DeFi, kar pa LN ne počne.
Nazadnje, kar je najbolj zaskrbljujoče, se je LN soočal z vrsto ranljivosti. Mednje spadajo:
- Napadi z namenom povzročanja težav: Sredstva niso izgubljena, vendar se zaradi tega zamrznejo sredstva žrtve v sistemu Lightning, tako da plačilni kanal ne more obdelati nobenih transakcij.
- Poplave in plenjenje: Napadalec prisili veliko žrtev, da hkrati zahtevajo izplačilo sredstev iz verige blokov (preobremenitev). Napadalec to preobremenitev izkoristi za krajo sredstev, ki jih ni bilo mogoče izplačati pred iztekom roka (plen).
- Napadi s časovnim raztezanjem: Napadalec podaljša čas, v katerem žrtev opazi nove bloke, tako da upočasni njihovo dostavo.
- Napadi s fiksiranjem: Napadalec žrtev prepriča, naj svoj LN-kanal nepravilno zapre, in ukrade posamezne transakcije.
Na omrežju Bitcoin Lightning je še veliko dela
Čeprav ima LN ranljivosti, jih doslej še nihče ni izkoristil. Verjetno je, da tega še nihče ni storil, ker je za izkoriščanje teh ranljivosti potrebno izjemno visoko strokovno znanje. Razvijalci LN so prepričani, da bo odkritje teh ranljivosti omrežje le okrepilo – da gre za nujno fazo rasti. Razvijalci so optimistični glede priprave različnih popravkov za ranljivosti, ki so jih doslej odkrili, čeprav bodo napadi »pinning« in napadi z zamikom časa zahtevali hkratne prilagoditve tako implementacij LN kot tudi Bitcoin Core.
Današnja mreža Lightning Network se sooča z mnogimi izzivi, vendar je protokol še vedno relativno mlad in takšne težave so pričakovane. Razvijalci Lightninga bodo še naprej izboljševali protokol in morda bodo uspeli rešiti te težave, da bi omogočili širitev Bitcoina na drugi plasti.
Če vas zanima trezna ocena omrežja Lightning Network z višine 10.000 čevljev, ki jo je napisal pravzaprav polnočasni sodelavec projekta Bitcoin Core, si oglejte članek Antoina Riarda odličen prispevek.
