Запропоновано в Біла книга за 2016 рік, Lightning Network (LN) — це рішення другого рівня, побудоване на базі Bitcoin.
У цій статті ми детально розглянемо історію та сучасний стан мережі Lightning Network для біткойна.
Чому була створена мережа Lightning Network для біткойна?
Мережа Lightning Network була створена у відповідь на проблеми з масштабованістю біткойна, а саме на швидкість і вартість біткойн-транзакцій.
Наразі теоретична максимальна кількість транзакцій за секунду (TPS) у мережі біткойн становить 10, хоча насправді цей показник коливається в межах від 3 до 7. Для порівняння: традиційні платіжні системи, такі як VISA, у 2020 році обробляли в середньому 6 000 TPS (за даними Заява компанії VISA (188 мільярдів транзакцій на рік).
Комісії за транзакції з біткойнами можуть сильно коливатися залежно від поточного навантаження на мережу. Наприклад, 20 квітня 2021 року середні комісії за транзакції перевищували 50 доларів, тоді як 9 серпня 2021 року середній показник становив близько 2,50 долара. Для великих транзакцій, таких як банківські перекази або міжнародні грошові перекази, швидкість і вартість біткойна порівнянні з альтернативами або навіть перевершують їх. Але якщо біткойн буде використовуватися для повсякденних платежі (так звані мікротранзакції, наприклад, чашка кави, бензин), швидкість транзакцій має зрости, а транзакційні витрати — різко знизитися.
Мережа Lightning у теорії
Щоб зрозуміти, як працює LN, а також які виклики стоять перед нею сьогодні, нам потрібно поговорити про біткойн. Обмежуючим фактором мережі біткойн є те, що кожна транзакція має бути включена до нового блоку в ланцюжку. Оскільки блоки додаються до ланцюжка приблизно кожні 10 хвилин, існує жорстке обмеження на кількість транзакцій, які можна здійснити без суттєвих змін у протоколі біткойн.
Читати далі: Як працюють транзакції з біткойнами?
Дебати щодо кардинальних змін у протоколі біткойна вже відбувалися раніше і призводили до «хард-форків», найвідомішим прикладом чого є створення Bitcoin Cash. Мережа Lightning Network, на відміну від створення нового блокчейну, є рішенням другого рівня (layer-2). Це означає, що вона дозволяє протоколу Bitcoin залишатися відносно незмінним, але водночас забезпечує переваги, які могли б принести кардинальні переробки — принаймні, теоретично.
LN працює шляхом створення платіжного каналу між двома сторонами, причому в блокчейні Bitcoin фіксуються лише перша та остання транзакції. Будь-яка кількість транзакцій між першою та останньою відбуватиметься поза ланцюгом, що означає, що ці транзакції не обмежуються протоколом Bitcoin.
Щоб відкрити платіжний канал, обидві сторони повинні заблокувати певну суму біткойнів. Ці біткойни залишаються заблокованими і не можуть бути вивільнені, доки платіжний канал залишається відкритим. Загальна сума біткойнів, яку можна переказати через цей канал, дорівнює загальній сумі заблокованих біткойнів. Розглянемо приклад, щоб проілюструвати це:
Аліса та Боб хочуть створити між собою платіжний канал. Аліса вносить у платіжний канал 10 BTC, а Боб — 5 BTC. У блокчейн біткойна заноситься початкова транзакція, що містить сукупні 15 BTC Аліси та Боба. Після того як ця транзакція буде додана до блокчейну (що може зайняти 10 хвилин або більше), Аліса та Боб зможуть здійснювати необмежену кількість транзакцій набагато швидше та фактично без жодних витрат. Нижче наведено транзакції між Алісою та Бобом:
- Аліса надсилає Бобу 1 BTC Аліса: 9 BTC Боб: 6 BTC
- Аліса надсилає Бобу 2 BTC Аліса: 7 BTC Боб: 8 BTC
- Боб надсилає Алісі 3 BTC Аліса: 10 BTC Боб: 5 BTC
- Боб надсилає Алісі 1 BTC Аліса: 11 BTC Боб: 4 BTC
Коли одна зі сторін або обидві бажають закрити канал, до блокчейну надсилається транзакція закриття з кінцевими залишками на рахунках Аліси та Боба. У цьому випадку кінцевий залишок Аліси становить 11 BTC, а Боба — 4 BTC.
А що, якщо Аліса захоче здійснити транзакцію з Керол? Виявляється, у Боба є платіжний канал з Керол, тож Аліса здійснює транзакцію з Бобом, а Боб передає її Керол. Зауважте, що в цьому сценарії Боб може взяти невелику комісію за передачу транзакції. Згодом, згідно з теорією шість ступенів віддаленості, LN дає Алісі можливість здійснювати транзакції з будь-ким іншим.
Вузол A здійснює транзакції з вузлом Q, хоча має прямі платіжні канали лише з вузлами C та B.
Lightning Network на практиці
LN — це відносно новий протокол. Він стикається з багатьма проблемами — від зручності використання до безпеки.
Існують побоювання щодо того, наскільки просто запустити вузол LN. Щоб LN стала успішною, необхідна надійна мережа вузлів Bitcoin, на яких працює протокол LN. Запуск вузла LN може бути досить складно і цілком можливо, що існують проблеми, пов’язані зі стимулюванням оплати праці для роботи з меншими вузлами. Однак можна стверджувати, що робота з LN не набагато складніша, ніж робота з повним вузлом біткойна. Проте, оскільки LN в основному орієнтована на мікротранзакції, повсякденне користування LN відбуватиметься через гаманці з підтримкою LN. На відміну від деяких більш відомих біткойн-гаманців, новизна цих гаманців з підтримкою LN означає, що існують компроміси між кастодіальним та без зберігання версії. Некастодіальні гаманці LN складніші у використанні — вони заплутаніші та менш інтуїтивні. Кастодіальні варіанти простіші у використанні, але вам доведеться довірити свої біткойни сторонній організації.
Дізнатися більше: Розуміння різниця між гаманцями з зберіганням і гаманцями без зберігання, і як це пов’язано з економічною свободою.
LN також доводиться конкурувати з іншими компаніями. Станом на лютий 2024 року LN залучила приблизно 5 000 BTC. Це може здатися чималою сумою, але для порівняння: станом на лютий 2024 року на Ethereum заблоковано понад 150 000 біткойнів (WBTC, «обгорнуті» біткойни). Оскільки час формування блоків у мережі Ethereum становить приблизно 14 секунд, на відміну від 10 хвилин у біткойна, здійснювати транзакції з біткойнами через WBTC у мережі Ethereum вже зараз набагато швидше. Крім того, цілком імовірно, що такі проєкти на базі Ethereum, як ETH 2.0 а технологія Ethereum Plasma дозволить настільки знизити комісії за транзакції, що мережа Lightning Network стане непотрібною та застарілою. Також важливо пам’ятати, що використання WBTC дає всі значні переваги доступу до DeFi, чого LN не робить.
І нарешті, що найтривожніше, у LN було виявлено низку вразливостей. До них належать:
- Атаки з метою дошкуляння: Кошти не втрачаються, але це призводить до блокування коштів жертви в мережі Lightning, внаслідок чого платіжний канал не може обробляти жодних транзакцій.
- Повінь і мародерство: Зловмисник змушує велику кількість жертв одночасно вимагати свої кошти з блокчейну (flood). Зловмисник використовує це перевантаження, щоб викрасти кошти, які не вдалося отримати до закінчення терміну (loot).
- Атаки на основі уповільнення часу: Зловмисник збільшує час, за який жертва дізнається про нові блоки, затримуючи їх передачу.
- Атаки з фіксацією: Зловмисник обманом змушує жертву неправильно закрити канал LN і викрадає окремі транзакції.
Ще багато роботи попереду щодо мережі Lightning для біткойна
Хоча LN має вразливості, поки що ніхто ними не скористався. Ймовірно, це пов’язано з тим, що для реалізації атак через ці вразливості потрібні надзвичайно високі технічні знання, тому ніхто цього ще не зробив. Розробники LN впевнені, що виявлення цих вразливостей лише зміцнить мережу — це необхідний етап її розвитку. Розробники з оптимізмом дивляться на створення різних виправлень для виявлених на сьогодні вразливостей, хоча для протидії атакам типу «pinning» та «time-dilation» знадобиться одночасне вдосконалення як реалізацій LN, так і Bitcoin Core.
Сьогодні мережа Lightning стикається з багатьма викликами, але протокол все ще є відносно молодим, і такі проблеми цілком очікувані. Розробники Lightning продовжуватимуть вдосконалювати протокол і, можливо, зможуть вирішити ці проблеми, щоб сприяти масштабуванню біткойна на рівні 2.
Читати далі: З’ясуйте, чим відрізняються Bitcoin і Bitcoin Cash, і чому Bitcoin Cash в основному призначений для інших цілей.
Щоб ознайомитися з об’єктивною оцінкою мережі Lightning Network, написаною, до речі, штатним розробником Bitcoin Core, прочитайте статтю Антуана Ріарда чудовий допис.
