Lightning Network – главная надежда биткоина

В последнее время сеть биткоин захлебывается от огромного числа неподтвержденных транзакций, переводы идут удручающее долго, а высокие комиссии заставляют многих и вовсе отказаться от использования BTC, переходя на другие криптовалюты. И после отказа от SegWit2x многие как прихода Мессии ждут, когда же заработает Lightning Network – главная надежда биткоина.

Это своего рода надстройка над сетью биткоин, она позволяет создавать двусторонние каналы платежей без их записи в основной блокчейн. При этом надежность и безопасность транзакций обеспечивается даже при отсутствии взаимного доверия сторон, плюс можно гарантировано пересылать деньги через посредников, которому ни один из участников опять же не доверяет.

Чтобы понять, за счет чего это достигается, рассмотрим механику осуществления транзакций в Lightning Network.

Платежный канал между двумя пользователями

Открытие двустороннего канала начинается с того, что обе стороны (назовем их Алена и Борис) формируют базовый адрес с мультиподписью, на который каждый вносит некоторую сумму в качестве депозита (предположим, это будет по 1 ВТС). Также при открытии канала каждый формирует секретный код для следующего состояния канала, хеш которого отправляет второму.

Если Алена должна переслать 0.5 ВТС Борису, она формирует транзакцию с двумя адресами – на один отправляет 0.5 ВТС, на другой 1.5 ВТС. Второй адрес не обычный, а с относительной блокировкой по времени (CSV) и содержит хеш секретного кода, который ей прислал Борис. Подписав транзакцию, она отсылает ее Борису. Если он подпишет ее и отправить в блокчейн, Алена сразу получит свои 0.5 ВТС, Борис же сможет использовать 1.5 ВТС лишь спустя какое-то время (например, 1000 блоков). Теоретически Алена также может забрать эти полтора биткоина, причем сразу, но лишь если будет знать код Бориса (а она его не знает).

Он также формирует и подписывает свою транзакцию, где с исходного адреса 1.5 ВТС отправляет на свой адрес, и 0.5 ВТС – на CSV-адрес Алены. Таким образом, формируется новое состояние канала, где средства распределены как 0.5 и 1.5. Каждый может подписать транзакцию, и тогда второй сразу получит свою часть, первый же вынужден ждать 1000 блоков, прежде чем потратить.

Пусть теперь уже Борис должен выплатить 0.3 ВТС Алене. Для этого каждый формирует новую пару подписанных транзакций (из базового адреса, потому что именно он записан в сети биткоин), согласно которому теперь у Алены 0.8 ВТС, а у Бориса 1.2, и пересылают друг другу вместе с секретными кодами от предыдущего состояния канала.

Теперь у Бориса есть две подписанные Аленой транзакции, и согласно первой он имеет 1.5 ВТС, а по второй 1.2 ВТС. Теоретически он может отправить в блокчейн ту, где у него больше средств, тем самым обокрав Алену на 0.3 ВТС. Но в таком случае она сразу получит 0.5 ВТС, он же может забрать свои 1.5 ВТС, лишь когда сеть намайнит 1000 блоков.

А поскольку Алена теперь обладает секретным кодом Бориса от данного состояния, она, увидев, что пришли всего 0.5 биткоина вместо 0.8, поймет, что ее пытаются обмануть и может сразу забрать оставшиеся 1.5 ВТС.

Таким образом, используя временную блокировку адресов и пересылку секретных кодов для предыдущих транзакций, можно гарантировать, что при отсутствии доверия обе стороны будут вести себя честно и пошлют в блокчейн биткоина лишь последнее (истинное) состояние.

При этом через канал можно проводить тысячи обменов, записаны будут лишь начальное и конечное распределения средств.

Проведение платежей через узлы-посредники

Осуществление платежей по двухстороннему каналу лишь часть той разгрузки, которую обеспечивает Lightning Network, ведь протокол позволяет использовать промежуточные узлы. Предположим, что Алена должна заплатить 0.2 ВТС Виктору. Они могут открыть свой канал, но это требует двух дополнительных записей в блокчейн.

Однако если у них уже открыты каналы с Борисом, они могут переслать биткоины через него, при этом Lightning Network гарантирует, что средства придут.

Для этого Виктор создает секретный код, хеш которого пересылает Алене. Она, в свою очередь, формирует транзакцию на 0.2 ВТС с мультиподписью и абсолютной временной задержкой CLVT (то есть забрать средства можно через какое-то определенное время, например сутки), куда вставляет полученный хеш, и отправляет Борису.

Последний, в свою очередь, пересылает 0.2 биткоина Виктору в обмен на секретный код, используя который получает средства от Алены. Если же Борис не отправит обещанную сумму Виктору, то по истечении суток 0.2 ВТС с созданного Аленой адреса вернутся к ней.

Разумеется, тут надо гарантировать, что сам Борис получит секретный код, но это достигается созданием CLVT-адреса между ним и Виктором.

В итоге для того, чтобы пересылать платежи через Lightning Network на сотни и даже тысячи адресов, не нужно создавать каналы с каждым, достаточно сформировать через посредников путь до нужного адреса. Ученые утверждают, что любых двух людей на планете можно связать самое большее через цепь из 7 знакомых, так что, имея небольшое число открытых платежных каналов, можно осуществлять переводы практически на любой адрес.

Преимущества Lightning Network

1 Наиболее важным сейчас преимуществом использования Lightning Network является значительное увеличение пропускной способности сети биткоин за счет того, что большое число мелких транзакций будет проходить по двусторонним каналам без записи в блокчейн. А поскольку для их функционирования нужны лишь компьютеры самих пользователей, система легко масштабируется, ведь каждый новый юзер работает со своего устройства.

2 Второе важное преимущество – быстрота транзакций. Как только Алена отправит платеж Борису, он сразу его получит, ждать подтверждения 10 минут, а тем более час не нужно. Так что Lightning Network подходит для быстрых платежей здесь и сейчас.

3 Третье – нулевые комиссии. Поскольку канал создается между двумя пользователями без записи в блокчейн, то и платить майнерам не нужно. Комиссия берется лишь за открывающую и закрывающую транзакции.

4 Четвертое достоинство – эта технология подходит практически для любой криптовалюты. То, что упоминается Lightning Network преимущественно в связи с биткоином, отражает лишь тот факт, что для биткоина проблема масштабируемости и недостаточной пропускной способности актуальна уже сейчас, тогда как другие криптовалюты в силу меньшего распространения пока и так справляются.

Однако о внедрении Lightning Network уже говорит создатель Litecoin Чарльз Ли, и в будущем технологию наверняка будут использовать другие криптовалюты.

А поскольку LN может работать с любой валютой, ничто не мешает использовать ее для осуществления так называемых атомарных свопов – прямых обменов между разными блокчейнами. Разница будет лишь в том, что депозиты для создания канала будут вноситься в разных цифровых монетах.

Наконец, Lightning Network прекрасно подходит для создания децентрализованных бирж и других приложений, где пользователи смогут легко обмениваться разными валютами либо совершать иные операции.

Недостатки

При всех своих достоинствах нельзя сказать, что Lightning Network является идеальным и окончательным решением всех стоящих перед биткоином проблем, у технологии есть как минимум два значимых ограничения.

1 LN плохо подходит для больших переводов. Ведь открытие канала требует внесения определенной суммы, а если каналов несколько – вносить средства придется на каждый. Учитывая, что пока канал открыт, биткоины как бы заморожены и не могут использоваться для других операций, вносить большие суммы нецелесообразно. Именно поэтому Lightning Network называют каналом для микроплатежей.

2 LN не решит проблему масштабируемости окончательно, если исходить из того, что биткоин станет платежным средством в рамках всей планеты. Потому что пропускная способность сети останется ограниченной, и даже если каждому пользователю потребуется лишь одна открывающая и одна закрывающая канал транзакция в месяц, сеть сможет обслуживать не более 5 миллионов человек, т.е. меньше тысячной доли растущего населения Земли.

Так что технология Lightning Network является, безусловно, очень важным, но далеко не окончательным обновлением сети биткоин. Ее внедрение позволит временно разгрузить блокчейн, избавив его от мелких платежей, позволит проводить их быстро и без комиссии. Это значительно расширит возможности биткоина по использованию в качестве удобного повседневного платежного средства, что вызовет очередной рост числа пользователей, а вместе с тем и курса.

Прогресс в разработке

В настоящее время ведущими командами по реализации Lightning Network являются Lightning Lab, Blockstream и ACINQ. В декабре 2017 года они объявили, что добились совместимости своих приложений и опубликовали общую спецификацию, призванную стать стандартом для применения LN в основной сети биткоин.

В декабре же платежный сервис Bitrefill использовал LN для осуществления реальной транзакции, а 17 января Blockstream запустила онлайн-магазин, где можно оплатить покупки через Lightning Network. В то же время компания предупреждает, что пока это альфа-версия протокола, в нем возможны ошибки, а потому перечень доступных для заказа товаров очень скуден.

Однако то, что Lightning Network уже используется в реальных приложениях, демонстрирует, что работа над протоколом вышла на финишную прямую, и можно надеяться, что полноценная рабочая версия Lightning Network появится уже в первой половине 2018 года.