Що таке Lightning Network?

Запропонована в білій книзі 2016 року, Lightning Network (LN) є рішенням другого рівня, побудованим на базі Bitcoin.

У цій статті ми заглибимося в історію та сучасний стан Lightning Network Bitcoin.

Чому було створено Lightning Network для Bitcoin?

Lightning Network було створено у відповідь на проблеми масштабованості Bitcoin, а саме швидкість і вартість транзакцій Bitcoin.

Теоретично максимальна кількість транзакцій в секунду (TPS) для Bitcoin — 10, хоча насправді це від 3 до 7. Для порівняння, традиційні платіжні процесори, такі як VISA, в середньому обробляли 6000 TPS у 2020 році (за даними VISA, 188 мільярдів транзакцій на рік).

Комісії за транзакції Bitcoin можуть змінюватися в залежності від поточного попиту на використання мережі. Наприклад, 20 квітня 2021 року середні комісії за транзакції перевищували $50, тоді як 9 серпня 2021 року середня вартість становила близько $2.50. Для великих транзакцій, таких як банківські перекази або міжнародні грошові перекази, швидкість і вартість Bitcoin порівнянні або перевершують альтернативи. Але якщо Bitcoin має використовуватися для повсякденних платежів (так звані мікротранзакції, наприклад, чашка кави, бензин), швидкість транзакцій має збільшитися, а витрати на транзакції повинні значно зменшитися.

Lightning Network в теорії

Щоб зрозуміти, як працює LN, і поточні виклики LN, нам потрібно поговорити про Bitcoin. Обмежуючий фактор мережі Bitcoin полягає в тому, що кожна транзакція повинна бути записана в новий блок у ланцюзі. Оскільки блоки додаються до ланцюга приблизно кожні 10 хвилин, існує жорстке обмеження на кількість можливих транзакцій без значних змін до протоколу Bitcoin.

Читати далі: Як працюють транзакції Bitcoin?

Дебати щодо значних змін до протоколу Bitcoin вже відбувалися раніше і призвели до "жорстких вилок", найвідоміша з яких — створення Bitcoin Cash. Lightning Network, замість створення нової блокчейн, є рішенням другого рівня. Це означає, що воно дозволяє протоколу Bitcoin залишатися відносно незмінним, але забезпечує переваги, які можуть принести значні зміни — принаймні в теорії.

LN працює шляхом налаштування платіжного каналу між двома сторонами, де лише перша і остання транзакції записуються на блокчейн Bitcoin. Будь-яка кількість транзакцій між першою і останньою відбуватиметься поза ланцюгом, що означає, що ці транзакції не обмежені протоколом Bitcoin.

Щоб відкрити платіжний канал, обидві сторони повинні внести певну кількість Bitcoin. Цей Bitcoin зберігається і не може бути вивільнений доти, поки платіжний канал залишається відкритим. Загальна кількість Bitcoin, яку можна передати через цей канал, дорівнює загальній кількості Bitcoin, внесеній обома сторонами. Давайте розглянемо приклад, щоб проілюструвати це:

Аліса та Боб хочуть створити платіжний канал один з одним. Аліса вносить 10 BTC, а Боб вносить 5 BTC у платіжний канал. Відкриваюча транзакція, що утримує 15 BTC Аліси та Боба, записується на блокчейн Bitcoin. Після додавання цієї транзакції до блокчейну, що може зайняти 10 хвилин або більше, Аліса та Боб можуть здійснювати необмежену кількість транзакцій з набагато більшою швидкістю та практично без витрат. Нижче наведені транзакції між Алісою та Бобом:

1. Аліса надсилає Бобу 1 BTC Аліса: 9 BTC Боб: 6 BTC
2. Аліса надсилає Бобу 2 BTC Аліса: 7 BTC Боб: 8 BTC
3. Боб надсилає Алісі 3 BTC Аліса: 10 BTC Боб: 5 BTC
4. Боб надсилає Алісі 1 BTC Аліса: 11 BTC Боб: 4 BTC

Коли одна або обидві сторони бажають закрити канал, до блокчейну надсилається завершуюча транзакція з остаточними балансами Аліси та Боба. У цьому випадку остаточний баланс Аліси становить 11 BTC, а Боба — 4 BTC.

Що, якщо Аліса хоче здійснити транзакцію з Керол? Виявляється, у Боба є платіжний канал з Керол, тому Аліса здійснює транзакцію з Бобом, а Боб передає транзакцію Керол. Варто зазначити, що в цій ситуації Боб може взяти невелику плату за передачу транзакції. З часом, за теорією шести ступенів віддаленості, LN дозволяє Алісі здійснювати транзакції з будь-ким іншим.

Вузол A здійснює транзакцію з вузлом Q, незважаючи на те, що має прямі платіжні канали лише з вузлами C та B.

Lightning Network на практиці

LN є відносно новим протоколом. Він стикається з багатьма викликами, від зручності використання до безпеки.

Існують занепокоєння щодо того, наскільки легко керувати вузлом LN. Для того щоб LN був успішним, потрібна надійна мережа вузлів Bitcoin, що працюють за протоколом LN. Керування вузлом LN може бути досить складним і може виявитися, що існують проблеми зі стимулюванням для керування меншими вузлами. Можна стверджувати, що керування LN не набагато складніше, ніж керування повним вузлом Bitcoin. Однак, оскільки LN в основному спрямований на мікротранзакції, щоденний досвід роботи з LN буде здійснюватися через гаманці з підтримкою LN. На відміну від деяких більш усталених гаманців Bitcoin, новизна цих гаманців з підтримкою LN означає компроміси між кастодіальними та некостодіальними версіями. Некостодіальні гаманці LN складніші у використанні — більш заплутані, менш зрозумілі. Кастодіальні опції легші у використанні, але ви повинні покладатися на третю сторону зі своїм Bitcoin.

Читати далі: Зрозумійте різницю між кастодіальними та некостодіальними гаманцями та як це пов'язано з економічною свободою.

LN також повинен боротися з конкурентами. Станом на лютий 2024 року LN заблокував близько 5,000 BTC. Це може здатися багато, але порівняно, більше 150,000 Bitcoin заблоковано на Ethereum (WBTC, обгорнутий Bitcoin) станом на лютий 2024 року. Оскільки час блокування на Ethereum становить приблизно кожні 14 секунд, на відміну від 10 хвилин для Bitcoin, вже значно швидше здійснювати транзакції Bitcoin через WBTC у мережі Ethereum. Крім того, можливо, що проекти Ethereum, такі як ETH 2.0 та Ethereum Plasma, зменшать комісії за транзакції настільки, що Lightning Network стане непотрібним і застарілим. Також важливо пам'ятати, що використання WBTC приносить із собою всі величезні переваги доступу до DeFi, яких LN не має.

Нарешті, і це найбільше занепокоєння, LN зіткнувся з низкою вразливостей. До них відносяться:

• Атаки на обурення: Фонди не втрачаються, але це призводить до заморожування Lightning-фондів жертви, тому платіжний канал не може обробляти жодних транзакцій.
• Атаки "затоплення та грабежі": Атакуючий змушує багатьох жертв вимагати свої кошти з блокчейну одночасно (затоплення). Атакуючий використовує це перевантаження, щоб вкрасти кошти, які не вдалося витребувати до закінчення терміну (грабежі).
• Атаки на затримку часу: Атакуючий подовжує час, коли жертва отримує інформацію про нові блоки, затримуючи їх доставку.
• Атаки на прикріплення: Атакуючий обманює жертву, змушуючи неправильно закрити їхній канал LN та краде окремі транзакції.

Робота, яку ще потрібно виконати над Bitcoin Lightning Network

Хоча LN має вразливості, поки що ніхто не скористався ними. Ймовірно, що оскільки експертиза, необхідна для здійснення цих вразливостей, настільки висока, ніхто цього не зробив. Розробники LN впевнені, що виявлення цих вразливостей лише зробить мережу сильнішою — це необхідний етап зростання. Розробники оптимістичні щодо створення різних виправлень для вразливостей, які вони виявили досі, хоча атаки на прикріплення та атаки на затримку часу потребуватимуть змін у реалізаціях LN та Bitcoin Core одночасно.

Сьогодні Lightning Network стикається з багатьма викликами, але протокол все ще відносно молодий, і такі види проблем є очікуваними. Розробники Lightning продовжуватимуть покращувати протокол і можуть бути здатними вирішити ці проблеми, щоб допомогти масштабувати Bitcoin на другому рівні.

Читати далі: Зрозумійте відмінності між Bitcoin і Bitcoin Cash та чому Bitcoin Cash в основному обслуговує інший випадок використання.

Для тверезої оцінки Lightning Network з висоти пташиного польоту, написаної повним учасником Bitcoin Core, обов'язково ознайомтеся з відмінним постом Антуана Ріара.