Сеть Lightning - это второй уровень, добавленный к цепочке блоков биткойнов (BTC), который позволяет проводить транзакции вне сети, то есть транзакции между сторонами, не входящими в сеть цепочки блоков. Множественные платежные каналы между сторонами или пользователями биткойнов составляют второй уровень. Канал Lightning Network - это метод двусторонней транзакции, при котором стороны могут совершать или получать платежи друг от друга. Второй уровень повышает масштабируемость приложений блокчейна за счет управления транзакциями за пределами основной сети блокчейна (уровень один), при этом используя мощную парадигму децентрализованной безопасности основной сети.

Масштабируемость - серьезный барьер, ограничивающий широкое распространение криптовалют. При правильном масштабировании сеть блокчейнов может обрабатывать от миллионов до миллиардов транзакций в секунду (TPS). В этом контексте Lightning Network взимает низкие комиссии за транзакции и расчеты вне сети, что позволяет использовать новые варианты использования, такие как мгновенные микроплатежи, которые могут решить традиционную головоломку «можно ли купить кофе за криптовалюту», ускоряя время обработки и сокращая расходы. (затраты на электроэнергию), связанные с блокчейном Биткойна.

Однако, хотя намерение существует, Lightning Network все еще пытается решить проблему и даже создает различные проблемы, такие как низкая плата за маршрутизацию и злонамеренные атаки. Например, за открытие и закрытие платежного канала взимается небольшая комиссия. К этим небольшим комиссиям добавляются комиссии за маршрутизацию, которые идут узлам, подтверждающим транзакции.

Теперь возникает вопрос:если плата за маршрутизацию настолько низкая, зачем узлу подтверждать указанную транзакцию?

Ясный ответ заключается в том, что майнеры не часто проверяют более мелкие транзакции, поскольку они будут получать меньшую комиссию за проверку незначительных транзакций. В результате трейдеры платят комиссию за маршрутизацию и, возможно, придется долго ждать, прежде чем транзакция будет подтверждена. Что касается злонамеренных атак, злоумышленник может запустить несколько каналов оплаты и закрыть их все сразу. Затем необходимо проверить те каналы, которые мешают законным каналам, перегружая сеть. Во время перегрузки злоумышленник может вывести средства до того, как законные стороны узнают о ситуации.

История Lightning Network

Lightning Network была предложена в 2015 году двумя исследователями, Таддеусом Дрийей и Джозефом Пун, в статье под названием «Биткойн-сеть Lightning». Их работы были основаны на предыдущих обсуждениях каналов оплаты, сделанных Сатоши Накамото, анонимным создателем биткойнов. Накамото описал каналы оплаты своему коллеге-разработчику Майку Хирну, который опубликовал беседы в 2013 году.

В резюме статьи описывается протокол вне сети, состоящий из каналов оплаты. Внутри платежных каналов две ненадежные стороны могут передавать стоимость, не перегружая основную сеть, поскольку каналы существуют вне сети. Каналы вне сети предназначены для решения проблемы масштабируемости Биткойна. Затем Дриджа и Пун подробно рассказали, что Visa достигла пика в 47 000 TPS во время праздников в 2013 году. Чтобы Биткойн приблизился к TPS Visa, ему необходимо было бы управлять транзакциями объемом восемь гигабайт на блок, что далеко от возможностей нынешней цепочки блоков. . Первоначально Биткойн мог обрабатывать только семь транзакций в секунду, если предположить, что каждая из этих транзакций составляла около 300 байт. Кроме того, в то время блоки Биткойна имели лимит транзакций всего в один мегабайт, поэтому определенно не было места для где-то около 47 000 транзакций Биткойна, которые поместились бы в один блок. Платежные каналы вне сети Lightning Network были созданы для решения проблемы недостаточной масштабируемости Биткойна, поскольку каналы позволяют проводить различные, более мелкие транзакции, не перегружая сеть.

В 2016 году Дриджа и Пун основали Lightning Labs (с несколькими другими участниками), компанию, занимающуюся развитием Lightning Network. Несмотря на различные изменения в составе команды с течением времени, Lightning Labs работала над тем, чтобы сделать протокол совместимым с базовой сетью Биткойн. Прорыв стал возможен после софт-форка Биткойна на основе SegWit в 2017 году, который освободил место для большего количества транзакций, помещаемых в каждый блок, и устранил давнюю ошибку Биткойна, называемую гибкостью транзакций. Ошибка позволяла пользователям подделывать транзакции, лгать сети и хранить биткойны в своих кошельках.

Благодаря тестированию перед запуском разработчики могли сразу же создавать приложения в сети Lightning. Приложения включали простые варианты использования, такие как кошельки и игровые платформы, которые использовали возможности микротранзакций Lightning Network.

В 2018 году Lightning Labs наконец-то запустила бета-версию своей реализации Lightning Network в основной сети Биткойн. В это время к проекту начали подключаться такие общественные деятели, как основатель Twitter Джек Дорси. Например, Дорси нанял группу разработчиков, чтобы они сосредоточились исключительно на разработке Lightning Network, заплатив им в биткойнах. Он также планирует в будущем внедрить Lightning Network в Twitter.

Как работает Lightning Network?

Этот протокол позволяет создать одноранговый платежный канал между двумя сторонами, например между покупателем и кафе. После создания канал позволяет им отправлять неограниченное количество транзакций, которые являются почти мгновенными и недорогими. Он действует как небольшая бухгалтерская книга, в которой пользователи могут оплачивать даже небольшие товары и услуги, такие как кофе, не затрагивая сеть Биткойн.

Чтобы создать канал оплаты, плательщик должен заблокировать определенное количество биткойнов в сети. Как только биткойн заблокирован, получатель может выставить счет на его сумму по своему усмотрению. Если клиент хочет, чтобы канал оставался открытым, он может последовательно добавлять биткойны.

Используя канал Lightning Network, обе стороны могут совершать сделки друг с другом. По сравнению с обычными транзакциями в цепочке блоков Биткойн, некоторые транзакции обрабатываются по-другому. Например, когда две стороны открывают и закрывают канал, они обновляются только в основной цепочке блоков.

Обе стороны могут переводить средства между собой на неопределенный срок, не сообщая об этом основному блокчейну. Поскольку все транзакции в цепочке блоков не требуют утверждения всеми узлами, эта стратегия существенно сокращает время транзакций. Узлы Lightning Network, способные маршрутизировать транзакции, образуются путем объединения отдельных платежных каналов между заинтересованными сторонами. Таким образом, Lightning Network - это результат объединения многих платежных систем.

В конце концов, когда две стороны решат завершить транзакцию, они могут закрыть канал. Затем вся информация канала объединяется в одну транзакцию, которая отправляется в основную сеть Биткойн для записи. Консолидация гарантирует, что десятки небольших транзакций спамят сеть одновременно, упрощая их в одну транзакцию, которая требует меньше времени и усилий для проверки узлов. Без каналов оплаты более мелкие транзакции мешают более крупным, перегружая сеть и добавляя новые узлы для проверки.

Например, допустим, Майк ходит в местную кофейню каждый день и хочет расплачиваться биткойнами. Он мог выбрать совершать небольшую транзакцию для каждой чашки кофе, но из-за проблем с масштабируемостью Биткойн проверка транзакции может занять более часа. Майку также придется заплатить высокие комиссии сети Биткойн, даже если он совершает крошечную транзакцию. Небольшие транзакции работают с традиционными способами оплаты, такими как карта, потому что у таких компаний, как Visa, есть инфраструктура для обработки более 24 000 транзакций в секунду. Напротив, Биткойн в обычный день может подтверждать семь TPS.

С помощью Lightning Network Майк может открыть платежный канал с кофейней. Каждая покупка кофе регистрируется в этом канале, и магазин все равно получает деньги. Транзакция выполняется дешево или, возможно, даже бесплатно, а также происходит мгновенно. Затем, когда биткойны, которые запустили канал, израсходованы, Майк может закрыть канал или пополнить его. Когда канал закрыт, все его транзакции будут записаны в основной блокчейн Биткойн.

Lightning Network создает смарт-контракт между двумя сторонами. Правила соглашения закодированы в контракт при создании и не могут быть нарушены. Код смарт-контракта также обеспечивает автоматическое выполнение контракта, поскольку контракты изначально заключаются с заранее установленными требованиями, с которыми согласны все участвующие стороны. Как только эти требования выполнены, например, когда клиент платит правильную сумму за кофе, контракт автоматически выполняется без участия третьих лиц. Lightning Network анонимизирует транзакции в платежном канале после подтверждения. Все, что может видеть, - это общий перенос стоимости, а не отдельные транзакции в ней.

Совершенно возможно проводить транзакции без каких-либо ограничений вне блокчейна. Транзакциям вне сети можно доверять для обеспечения соблюдения блокчейна, учитывая, что они попадают в основную сеть после закрытия платежных каналов. Основная сеть является арбитром всех транзакций. В то время как протоколы вне сети имеют свой собственный реестр, этот реестр всегда интегрируется обратно в основную цепочку, что является ядром конструкции Lightning Network. Протоколы вне сети могут существовать только при наличии основной цепи.

Плюсы Lightning Network

Очевидные плюсы Lightning Network - это более быстрые и дешевые транзакции, позволяющие осуществлять микроплатежи так, как это было невозможно раньше. Без Lightning Network пользователям пришлось бы платить высокую комиссию за простую транзакцию, а затем ждать час или больше для ее проверки. Для небольших транзакций требуется более длительное время ожидания, поскольку майнеры предпочитают проверять более крупные транзакции, поскольку за это они получают более крупное вознаграждение.

Lightning Network подключена к блокчейну Биткойн, существуя как слой поверх него. Подключение означает, что Lightning Network по-прежнему использует протоколы безопасности Биткойн. Затем пользователи могут выбрать основной блокчейн для более крупных транзакций и переключиться на автономную сеть Lightning Network для более мелких, не беспокоясь о безопасности. Каналы оплаты Lightning Network также обеспечивают частные транзакции, поскольку наблюдатели не могут взглянуть на каждую отдельную транзакцию, а только на весь пакет.

Энтузиасты криптовалюты также тестировали атомарные свопы, которые представляют собой обмен одной криптовалюты на другую без использования третьей стороны или обмена. Атомарные свопы более полезны, чем обмен, поскольку они предлагают почти мгновенный обмен с минимальными комиссиями или переводом кошелька или вообще без них.

Минусы Lightning Network

Чтобы действительно воспользоваться этим, необходимо приобрести кошелек, совместимый с Lightning Network. Хотя найти кошелек, который работает с Lightning Network, просто, пользователю необходимо пополнить его с помощью традиционного биткойн-кошелька. Первоначальная транзакция из традиционного кошелька в Lightning Network требует комиссии, поэтому пользователи теряют часть биткойнов, чтобы взаимодействовать с протоколом. После того, как средства поступят в кошелек Lightning Network, пользователи должны заблокировать свой биткойн, чтобы создать канал оплаты.

Отправка биткойнов между кошельками может быть раздражающей и дорогой, что отталкивает новых пользователей. Тем не менее, некоторые кошельки могут управлять платежами как внутри, так и вне сети без уплаты комиссий, и со временем удобство, вероятно, улучшится.

Если какой-либо из участников платежного канала решает вывести средства, он должен активно закрыть канал и получить обратно биткойны, прежде чем использовать средства. Невозможно, например, вытащить немного денег и оставить канал открытым. Даже закрытие или открытие платежного канала требует, чтобы обе участвующие стороны совершили первоначальную транзакцию, называемую комиссией за маршрутизацию. Хотя концепция открытия канала проста, все эти дополнительные платежи делают процесс более дорогостоящим, чем многие потенциальные пользователи могут себе представить.

Однако одна из самых серьезных проблем Lightning Network - это мошенничество с офлайн-транзакциями. Если один участник платежного канала решает закрыть его, пока другой находится в автономном режиме, первый может украсть средства. Когда последняя сторона наконец-то подключается к сети, уже слишком поздно что-либо делать. Мошенник может просто оставаться в автономном режиме, не имея возможности связаться с ним.

Кроме того, Lightning Network страдает такими ошибками, как зависшие платежи, то есть исходящие транзакции, для которых не проводится проверка. Сеть Биткойн вернет застрявший платеж, но для получения может потребоваться несколько дней, поскольку действительные транзакции имеют больший приоритет, чем застрявшие, когда дело доходит до проверки.

Наконец, даже если Lightning Network решит все свои проблемы, регулирующие органы все равно останутся без внимания. Регулирующим органам может быть сложно понять Lightning Network в достаточной степени, чтобы принять надлежащее законодательство. Если регулирующие органы будут бороться, обычные пользователи криптовалюты также могут столкнуться с трудностями при использовании Lightning Network. Даже если регулирующие органы понимают протокол, они могут не разрешить Lightning Network из-за ее анонимности. Анонимные транзакции могут отпугнуть законодателей, учитывая, что они могут видеть только завершенную транзакцию после того, как пользователь закрывает свой платежный канал, а не отдельные транзакции, совершенные внутри канала.

Будущее Lightning Network

К счастью для Lightning Network, тем не менее, ее распространение растет. Согласно DappRadar, в сети Lightning заблокировано более 110 миллионов долларов в биткойнах. Это могут быть люди, которые платят за товары и услуги, используют приложения, играют в азартные игры и т. Д.

Некоторые приложения жизненно важны для использования сети, например кошельки, совместимые с Lightning Network. Учитывая, что Lightning Network является отдельным протоколом от основной сети Биткойна, для него требуется другой тип кошелька, чтобы пользователи могли создавать каналы оплаты. Трейдеры не могут использовать Lightning Network без оптимизированных кошельков. Если распространение Lightning Network продолжит расти, отрасль может ожидать, что больше разработчиков кошельков будут интегрировать поддержку Lightning Network. Выделенные пользователи также могут стать узлом, ускоряя время транзакций Lightning Network.

Также стоит отметить, что разработка Lightning расширилась и теперь работает как решение второго уровня для различных проектов. Криптовалютные биржи также начинают поддерживать протокол, предоставляя Lightning Network как можно большему количеству трейдеров. Биржи, объединяющие сеть Lightning, позволяют трейдерам быстро и дешево снимать меньшие суммы биткойнов (даже когда биткойн перегружен). Без Lightning Network пользователи могут страдать от высоких комиссий за транзакции и времени ожидания из-за традиционной технологии Биткойн.

Сторожевая башня, сторонняя служба защиты, состоящая из различных специализированных узлов, также была представлена ​​в Lightning Network. Некоторые узлы время от времени отключаются, оставляя свои платежные каналы открытыми для мошенничества с офлайн-транзакциями. Вместо того, чтобы оставлять свой канал без присмотра, участник может заплатить небольшую комиссию сторожевой башне и предоставить указатель, связанный с транзакцией канала. Сторожевая башня использует указатель, чтобы идентифицировать канал пользователя среди всего остального, и следит за ним.

Если сторожевая башня обнаруживает злонамеренную активность, например, попытку противоположной стороны закрыть платежный канал, она автоматически замораживает средства и возвращает их обратно офлайн-пользователю. Сторожевая башня также накажет злоумышленников, удалив их средства с канала.