Lightning Network: Čo to je a ako môže vyriešiť problém škálovania bitcoínov?

Satashi Nakamoto v piatok 31. októbra 2008 zaslal do poštového zoznamu kryptografie návrh „nového elektronického hotovostného systému, ktorý je plne rovnocenný bez dôveryhodnej tretej strany“, v piatok 31. októbra 2008. Prvá reakcia - prvýkrát, kto verejne komentoval bitcoín - prišla nasledujúcu nedeľu: „Veľmi veľmi potrebujeme taký systém, “ napísal James A. Donald, „ale podľa toho, ako chápem váš návrh, sa nezdá byť mierka na požadovanú veľkosť.“

Až o 10 rokov neskôr táto kritika ostáva pravdivá. Aj najhorúcejší evanjelisti bitcoinu pripúšťajú, že pre malé a každodenné nákupy je to zbytočné. Sieť Lightning Network, jeden z najsľubnejších projektov škálovania bitcoínov, ktorý sa v súčasnosti pripravuje, by to mohla zmeniť.

Blesková sieť

Na summite Blockstack v júli 2017, generálna riaditeľka spoločnosti Lightning Labs Elizabeth Stark uviedla prvú kritiku elektronických peňazí Nakamota, vyjadrila však istotu, že bitcoíny sa v skutočnosti môžu zväčšiť. „V zásade sme v roku 1995 znova, pokiaľ ide o blockchainy a decentralizované technológie, “ uviedla s odkazom na čas, ktorý internet získal HTTP a ďalšie transportné a aplikačné vrstvy TCP / IP.

Medzi najviac hovorené aplikácie „vrstvy 2“ pre bitcoínový blockchain patrí blesková sieť. Najprv navrhli Joseph Poon a Tadge, známy ako Thaddeus Dryja v roku 2015 (najnovšia verzia ich whitepaper je k dispozícii tu), blesk bol prepracovaný do funkčnej špecifikácie nazvanej lightning-rfc alebo „BOLTS“ tromi spoločnosťami, z ktorých každá má jeho vlastná implementácia: Lightning Labs má lnd, Blockstream má c-blesk a ACINQ má eclair. Vyvíjajú sa aj iné ako BOTLS implementácie, ako napríklad hrom.

Sieť blesku je už v prevádzke, ale je v extrémnom detstve. Skutočný bitcoín bol odoslaný a takmer vždy prijatý pomocou implementácií Lightning Labs, Blockstream a ACINQ a všetky tri sú interoperabilné. Nižšie uvedené video ukazuje technika ACINQ, ktorý takmer okamžite posiela 0, 000001 bitcoínu (približne 0, 01 USD) z uzla eclair do uzla lnd prostredníctvom uzla c-blesk:

Aby sme videli, aké zlepšenie to predstavuje, vyskúšali sme podobnú transakciu na bitcoínovom blockchainu pomocou aplikácie GreenAddress, mobilnej peňaženky. Aplikácia navrhla zaplatiť baníkom 0, 00001907 BTC (0, 19 USD): poplatok 1 907%. Aj keď nie je jasné, koľko blokov mal tento poplatok potvrdiť (v rámci toho sme sa obrátili na adresu GreenAddress), odpoveď je pravdepodobne šesť blokov alebo približne hodinu.

Nikdy sa však nedozvieme, ako dlho by táto transakcia skutočne trvala. Chybové hlásenie nás informovalo, že „výstupy pod 546 satoshi [0, 05 $] sú bitcoínmi považované za nehospodárny prach. Zvýšte hodnotu.“

Lightning Labs tiež testoval atómové swapy s krížovým reťazcom pomocou siete; sú to prevody hodnoty medzi rôznymi blockchainmi, v tomto prípade bitcoínom a litecoínom, ktoré potenciálne znamenajú prvý krok k budovaniu decentralizovaných výmen.

Blesk umožňuje mikroplatby, ktoré bitcoín sám o sebe nemôže, ale existujúce implementácie sú stále buggy. Stark nalieha na používateľov, aby sa dozvedeli viac o bleskoch pomocou bitnetovej testovacej siete (tj používať falošné peniaze), a nie pomocou „mainnetovej siete“. Približne 50 000 dolárov sa však v čase písania na hlavnom počítači vykonalo niekoľko transakcií a niektorí ľudia prišli o chybu na blesku typu c-lightning. (Christian Decker, hlavný technický inžinier spoločnosti Blockstream, mi prostredníctvom e-mailu povedal, že finančné prostriedky sa vo väčšine prípadov nakoniec získali späť.)

Ako teda funguje blesk?

Ako funguje blesk

Riešenie spoločnosti Lightning je založené na dvojsmerných platobných kanáloch mimo reťazca. Povedzme, že Alice a Bob často spolu navzájom obchodujú v malom množstve. Platby za reťazec nie sú v tomto prípade praktické z dôvodu poplatkov a dlhých časov potvrdenia, a preto sa rozhodnú otvoriť kanál, ktorý im umožní posielať bitcoiny tam a späť, okamžite a bez poplatkov.

Otvorenie kanála

Alice, Bob alebo obaja prispejú určitým množstvom bitcoínov na otvorenie kanála na špeciálnu adresu prostredníctvom takzvanej transakcie financovania (zelené pole v diagrame nižšie). Povedzme, že Alice prispieva 1 BTC. Prostriedky pošle na takzvanú multisigovú adresu 2 z 2, čo vyžaduje, aby Alice aj Bob kryptograficky „podpísali“ každú odoslanú transakciu svojimi súkromnými kľúčmi. Normálna transakcia vyžaduje iba podpis (jedného) súkromného kľúča zodpovedajúceho verejnému kľúču odosielajúcej adresy.

Dôležité je, že transakcia financovania ešte nie je podpísaná alebo vysielaná do siete.

Všetky obrázky pochádzajú z Poon a Dryja.

Ďalej Alice a Bob vytvoria „transakciu so záväzkom“, pričom ako svoju „nadradenú“ použijú transakciu financovania: ako vstup pre „podradenú“ transakciu, ktorá odosiela Alice 0, 5 (výstup 0) a 0, 5, používajú nepotvrdený výstup 1 BTC. BTC na Bob (výstup 1). Ak protestujete, že bitcoinový protokol neumožňuje používateľom podpísať útratu bez znalosti podpisov vstupu, táto schopnosť bola poskytnutá prostredníctvom mäkkej vidlice.

Alice potom podpíše výstup odoslaním 0, 5 BTC Bobovi; Bob podpíše výstup a pošle Alici 0, 5 BTC. Potom podpíšu aj vysielajú transakciu financovania, ktorá je viazaná na bitcoinový blockchain (a podlieha sieťovým poplatkom a čakacím dobám).

Teraz majú otvorený platobný kanál, prostredníctvom ktorého môžu okamžite prenášať bitcoíny tam a späť a bez poplatkov. Alice alebo Bob ju môžu kedykoľvek zatvoriť a uplatniť si nárok na 0, 5 BTC, alebo čokoľvek je aktualizovaný zostatok.

Otvorenie kanála ... V angličtine

Pokiaľ už neviete dosť o vnútorných priestoroch bleskovej siete, je pravdepodobne ťažké stráviť „znamenie tu, začiatočné tu, minúť to, vysielať to - nie to nie“.

Tu je viac koncepčný popis. Finančná transakcia je taká, ako to vyzerá: poskytuje finančné prostriedky pre kanál. Funguje tiež ako horná hranica kanálu: žiadna strana nemôže skončiť s vyššou ako pôvodnou sumou financovania a zostatky obidvoch strán sa musia k tejto sume pripočítať. Dôvodom, prečo bola transakcia financovania vytvorená ako prvá, ale vysielaná ako posledná, je to, že ak by sa jednoducho uverejnili v blockchainu v jednom kroku, nič by sa nedosiahlo okrem jedinej jednoduchej vanilkovej transakcie. Blesky ich nezrýchľujú alebo znižujú.

Ponechaním transakcie s financovaním otvorenou, vložením transakcie so záväzkom - ktorá, ako je opísané nižšie, funguje ako druh inteligentnej zmluvy - a následným ukončením transakcie s financovaním, bleskotvorné lúče otvoria druh červej dierky v sieti. Umožňuje vám pohybovať bitcoinmi tam a späť po jednej definovanej ceste. Používate bitcoinový protokol, ale obchádzajúte oneskorenia a náklady, ktoré kladú baníci.

Udržiavanie blesku v nedôveru

Povedzme, že Bob chce teraz zaplatiť Alice 0, 1 BTC pomocou svojho otvoreného kanála. Obe strany jednoducho aktualizujú záväzkovú transakciu - netreba sa báť na baníkov. Zostatok, predtým 0, 5 BTC, je teraz 0, 6 BTC Alice, 0, 4 BTC Bobovi.

Jediným problémom je, ako to bezpečne urobiť ">

Nájdenie kryptografického riešenia tejto dilemy sa zredukuje na jeden cieľ: znemožní podpísať starú transakciu a uzavrieť kanál spôsobom, ktorý odráža predchádzajúci stav. Pokiaľ je to možnosť, blesk má problém s dvojnásobnými výdavkami.

Pamätajte, že Bob podpisuje jednu polovicu záväznej transakcie (záväzok Tx 1a nižšie), ktorú môže vysielať iba Alice, pretože jej chýba podpis. Alice podpíše druhého (Záväzok Tx 1b), ktorý potom môže vysielať iba Bob. Buď to môže urobiť a uzavrieť kanál, ale použitím bitcoinových (obmedzených) inteligentných schopností písania zmlúv môžu byť výstupy oboch polovíc transakcie potvrdenia viazané rôznymi obmedzeniami. Konkrétne jeden výstup môže príjemcovi umožniť okamžité vynaloženie finančných prostriedkov, zatiaľ čo druhý výstup môže byť predmetom zrušenia ktoroukoľvek stranou - prostredníctvom zmluvy s reverzibilnou sekvenčnou splatnosťou (RSMC) - na vymedzené časové obdobie, napríklad 1000 blokov alebo približne týždeň.

Preto je to užitočné. Ak sa ukáže, že Bob je nevychovaný a nepripravený, môže iba podpísať a vysielať záväzok Tx 1b (vyššie), ktorý okamžite vyplatí Alice (doručenie 1b) a drží svoje prostriedky v odvolateľnom limbu na týždeň (vrátiteľné doručenie 1b). Alice, vidiac, že ​​sa ju Bob pokúsil skrátiť, môže vyvolať odvolanie a tvrdiť, že sa nielen pokúsil ukradnúť 0, 1 BTC, ale inak by mal nárok na 0, 4 BTC.

Inými slovami, celý kanál pôjde do Alice, ak chytí Bob podvádzanie. Je to možné, pretože keď strany vytvoria novú transakciu so záväzkami (C2a a C2b nižšie), ktorá sľubuje, že v skutočnosti nevysielajú staré transakcie so záväzkami (C1a alebo C1b), vložili svoje peniaze tam, kde sú ich ústa. Spolu s novou transakciou so záväzkom vytvárajú transakciu na nápravu porušenia s dvoma výstupmi (BR1a a BR1b), ktoré sa vzťahujú na predchádzajúci záväzok. Alice dáva Bobovi súkromný kľúč pre jeho polovicu transakcie nápravy pri porušení a naopak. Ak sa teraz niektorý z účastníkov pokúsi vysielať starú transakciu, protistrana môže využiť čakaciu lehotu 1 000 blokov a pred touto transakciou swoop, pričom získa celú zostatok strany, ktorá sa dopustila trestného činu.

Problém je v tom, že Alice musí venovať svojim kanálom polostálu pozornosť, aby ju Bob nezachytil na 1000 blokov. Poon a Dryja navrhujú, aby sa v prípade, že sa protistrana pokúsi podvádzať, vymenovali niektoré tretie strany, ktorých úlohou je spúšťať nápravné transakcie pri porušení predpisov - tie, ktoré odmeňujú všetky prostriedky kanála poškodenej strane. Tieto pokuty by mohli byť zaplatené z pokuty.

Olaoluwa Osuntokun, spoluzakladateľ spoločnosti Lightning Labs a CTO, vyvíja „strážne veže“, ktoré slúžia ako exekútori tretích strán. Hoci boli vyjadrené obavy, že tieto uzly by mohli fungovať ako dôveryhodné strany a zavádzať neistotu do siete, Osuntokun hovorí spoločnosti CoinDesk, že pre daný kanál bude potrebná iba jedna čestná strážna veža.

Ako upozorňuje Christian Decker, hlavný technický inžinier spoločnosti Blockstream, podvod je riskantný. Je to významná hazardná hra, ktorá predpokladá, že strana, ktorú sa snažíte okradnúť, sa nebude kontrolovať aspoň raz týždenne a riziko straty všetkých peňazí vo vašom kanáli môže byť dosť odstrašujúce.

Prepojenie kanálov

V skutočnom svete Alice nechce obchodovať výlučne s Bobom, ani s Bobom výlučne s Alice. Obaja majú ľubovoľný počet protistrán, ktoré musia zaplatiť a dostať zaplatené. Otváranie kanálov s každou z týchto strán by bolo nepraktické. Aj keby sa používateľské rozhranie zjednodušilo k dokonalosti, len málo používateľov by malo likviditu potrebnú na spojenie bitcoínov v tucte alebo viacerých otvorených kanáloch.

Našťastie to nemusia. Ako vidno z vyššie uvedeného videa, používatelia môžu smerovať platby prostredníctvom kanálov sprostredkovateľských používateľov, takže platenie kohokoľvek s otvoreným kanálom alebo dvoma by malo byť možné prostredníctvom zásady šesťstupňového oddelenia. Na rozdiel od transakcií v rámci jedného kanála budú tieto viackanálové transakcie pravdepodobne vyžadovať malé poplatky, aby sa stimulovali uzly, aby financovali kanály a udržiavali ich otvorené. Smerovanie cibule, technika používaná na maskovanie používateľov prehliadača TOR, zabraňuje sprostredkovateľským uzlom vidieť celú cestu, ktorú transakcia vedie, čím sa zmierňujú obavy o ochranu súkromia.

Ako dobre táto sieť kanálov funguje v praxi, je potrebné vidieť a je možné si predstaviť, že ak platby musia prejsť príliš spletitou cestou - s príliš veľkým množstvom „chmeľu“ prostrednými kanálmi - poplatky, ktoré títo používatelia účtujú, by sa mohli spočítať.

Môže blesk zostať decentralizovaný ">

Tieto obavy súvisia s problémom, ktorý pre kritikov predstavuje neprekonateľnú chybu v bleskovej sieti. V dnešných implementáciách je kanál obmedzený: množstvo bitcoínov v počiatočnej transakcii financovania obmedzuje celkovú sumu peňazí v kanáli.

Táto situácia spôsobuje kompromis používateľom s primerane obmedzenými zdrojmi. Môžu buď financovať kanály s veľkým množstvom bitcoínov, aby sa ubezpečili, že majú prostriedky na vykonanie akejkoľvek platby, ktorú potrebujú, alebo môžu financovať menšie kanály a mať bitcoín k dispozícii na iné použitie. (Keďže platby je možné smerovať prostredníctvom prepojených kanálov, daný používateľ pravdepodobne nebude musieť otvoriť viac ako niekoľko kanálov, možno iba pár.)

Táto možnosť sa scvrkáva na likviditu v bleskových kanáloch alebo likviditu mimo nich v reťazci. Výber financovania likvidných platobných kanálov by mohol byť riskantný, ak strážne veže alebo nejaké iné riešenie nezabránia strate prostriedkov v dôsledku nepozornosti. Na druhej strane, ak sú platobné kanály zabezpečené a blesk sa stáva hlavnou metódou každodenného používania bitcoínov, s ponechaním prostriedkov v kanáloch by bolo málo problémov. Slúžili by ako „nabíjateľná debetná karta alebo hotovosť“, ako to uvádza Decker, zatiaľ čo hlavný reťazec slúži ako sporiaci účet.

Stark uvádza podobný argument: financovanie bleskového kanála vám bráni v používaní tohto bitcoínu na čokoľvek iné, s výnimkou „siete potenciálne mnohých uzlov, ktoré naprieč multihopom akceptujú bitcoiny okamžite, “ napísala e-mailom. „Predpokladáme, že prostriedky na kanáloch Lightning budú pre transakcie užitočnejšie ako bitcoíny v reťazci, pretože sa jedná o okamžitú rýchlosť a nízke poplatky, “ dodala.

Huby?

Ale s kým by ste nastavili tieto kanály? Výber Boba pre vašu Alicu je ekonomické rozhodnutie, nie kryptografické a pre kritikov bleskovej siete by očividnou odpoveďou bolo niečo ako „rozbočovač“, uzol s veľkým kapitálom, ktorý by mu umožňoval udržiavať dobre financované otvorené kanály s viacerými stranami naraz.

Myšlienka, že to, čo sa rovná odvetviu off-chain bitcoinového bankovníctva, by sa mohlo vyvíjať, znepokojuje nadšencov bitcoínov, ktorí ho vnímajú ako centralizáciu siete.

Stark spochybňuje túto argumentáciu. „Tisíce používateľov prevádzkujú úplné uzly pre bitcoíny, “ píše, „a veríme, že títo a ďalší budú tiež prevádzkovať uzly na Lightning (je to jednoduchšie, pretože spolu s ním nepotrebujete celý bitcoinový uzol a na rozdiel od úplných uzlov bitcoinov môžu účtovať nízke poplatky za smerovanie). ““ Poukazuje tiež na to, že jej tím pracuje na „zostrihu“, ktorý by umožnil doplnenie kanálov pomocou bitcoínov z hlavného reťazca. Táto schopnosť by mohla zmierniť kompromis medzi umiestnením bitcoínu do kanála alebo jeho ponechaním na hlavnom reťazci, čo by zase mohlo znížiť tendenciu k vytváraniu centier.

Decker považuje za pravdepodobné, že sa vytvorí „dvojvrstvová sieť s veľkým počtom uzlov, ktoré sú spoľahlivé a fungujú ako chrbtica siete“. Očakáva však, že to budú obchodníci, a nie centrá, ktoré existujú výlučne na poskytovanie tekutých kanálov. Poskytovanie týchto kanálov viacerým používateľom, tvrdí, by bolo nákladné, vyžadovalo by od centier, aby účtovali vysoké poplatky a robili by ich konkurencieschopnými v porovnaní s inými uzlami.

Generálny riaditeľ ACINQ Pierre-Marie Padiou netuší, že vie, ako by sa mohla vyvíjať sieť bleskov. „Je veľmi ťažké predpovedať, aká bude rovnováha medzi centralizáciou a decentralizáciou, “ napísal e-mailom. „Samozrejme, že budú existovať väčšie uzly a menšie uzly, ale do akej miery je ťažké vopred to povedať.“

Správny spôsob škálovania?

Poon a Dryja tvrdia, že „pomocou siete týchto kanálov mikroplatieb môže bitcoin škálovať až miliardy transakcií za deň s výpočtovým výkonom, ktorý je dnes k dispozícii v modernom stolnom počítači.“ Možno, ale dnes to určite tak nie je. V čase zápisu je otvorených menej ako 1 000 uzlov blesku siete.

Blesk nie je jediným návrhom na zmenu mierky. Hlavným konkurentom je bitcoinová hotovosť, sporná tvrdá bitcoínová vidlička, ktorá umožňuje väčšie bloky. Diskusia medzi podporovateľmi bitcoinových hotovosti, podporovateľmi blesku a zástancami rôznych tretích spôsobov - dokonca aj príležitostných opatrení proti odstraňovaču zubného kameňa - je živá, ak je obviňujúca. Môže sa stať, že jeden alebo druhý vyjde na vrchol, že budú naďalej žiť alebo že všetky zlyhajú.

V každom prípade je blesková sieť sľubným pokusom prekonať dilemu škálovateľnosti, ktorý prenasleduje bitcoiny od prvého bitcoinového víkendu v roku 2008.