Czym jest Lightning Network?

5 min

Bitcoin [BTC]

Koncept Lightning Network (w skrócie LN), został opisany w white paper w lutym 2015 roku przez Josepha Poona i Thaddeusa Dryja – duet, który z technologią blockchain jest związany od wczesnych lat jej istnienia. Nad rozwojem sieci LN głównie pracują trzy startupy: Blockstream, Lightning Labs i ACINQ, oczywiście przy udziale innych członków społeczności (deweloperów) bitcoin. Każdy ze startupów pracuje nad własną implementacją protokołu LN napisanego w różnych językach programowania.
Pierwsza transakcja za pomocą Lightning Network została dokonana 6 grudnia 2017 roku na głównej sieci bitcoin, co wcześniej miało miejsce jedynie na sieci testowej.

LN określa się jako rodzaj nakładki na sieć bitcoina, którą można porównać do mempoola (ang. memory pool – pula pamięci) – rodzaju pamięci, gdzie transakcje oczekują, aż zostaną zapisane na blockchainie bitcoin.

Z Lightning Network możemy się spotkać nie tylko na sieci bitcoin, ale również na sieciach takich jak: Litecoin czy Ethereum. Na innych blockchainach nie ma takiego problemu ze skalowalnością, jak w przypadku bitcoina. Przykładem może być zapchana sieć w grudniu 2017 roku, gdy transakcje szły nawet kilka dni, a prowizje zaczynały się od kilku dolarów. W przypadku litecoina i etera tego problemu nie ma, lecz ich wykorzystanie jest znacznie mniejsze od bitcoina.

Czym jest transfer w Lightning Network?

Transfer w sieci bitcoin nie musi odbywać się wyłącznie za pomocą adresów z ‘1’ na początku, udowodniły nam to soft forki, które zaimplementowały różnego rodzaju udogodnienia jak SegWitt czy “nakładki” na sieć takie jak tytułowy Lightning Network.

Lightning Network to nowy wymiar mikrotransakcji w obrębie sieci bitcoin. Umożliwia błyskawiczne przelewy bitcoina (oraz innych kryptowalut) przy znikomej prowizji oraz quasi-anonimowości, gdyż zależy to od wielkości kanałów, ich powiązań z innymi oraz osób uczestniczących w transferach. Całość transakcji LN odbywa się przy zastosowaniu inteligentnych kontraktów (ang. smart contract).

Lightning Network często nazywany jest nakładką na sieć bitcoin z tego względu, że całość transakcji nie odbywa się na głównym łańcuchu, a między otwartymi kanałami, które dopiero po zamknięciu pojawiają się na blockchainie.

LN można porównać do kart płatniczych z tego względu, że cała sieć może istnieć bez tej technologii, lecz nie może istnieć bez bitcoina (banki również mogą istnieć bez kart płatniczych, natomiast karty płatnicze bez banków już nie), a bitcoin może dalej funkcjonować bez Lightning Network. Płatność odbywa się w czasie rzeczywistym (bez oczekiwania na potwierdzenie w bloku), dzięki czemu technologia świetnie sprawdza się do tzw. mikropłatności czyli do określonej kwoty. Analogicznie jak z kartami płatniczymi (istnieją pewne limity). Limitami w Lightning Network są wielkości kanałów. Podobnie jak w płatnościach kartami – nasze pieniądze nie trafiają od razu do danego podmiotu, lecz są blokowane na naszym koncie. W Lightning Network odbywa się to tak samo tyle, że wszystko dzieje się w kanałach, które dopiero są księgowane, gdy zamykają się – wtedy całość trafia na blockchain. W LN można na transakcję przesłać maksymalnie 0.16777216~ BTC (2^24 satoshi) – jest to zapisane w protokole funkcjonowania całej sieci, która ma służyć do mikrotransakcji. Jeśli użytkownik chce przesłać więcej niż ww. kwota będzie musiał użyć do tego głównego łańcucha bitcoina, nie LN.

Gdy technologia LN stanie się już powszechna i swoje kanały będzie miała większość podmiotów lub użytkowników, bez problemu będzie można dokonywać mikropłatności. Nie trzeba będzie dokonywać konfiguracji kanału do konkretnego węzła. Zamiast tego będzie można wysyłać płatności do osób korzystających z kanałów z osobami, z którymi już się jest połączonym – system automatycznie znajdzie najkrótszą trasę.

W ten sposób Lightning Network może ostatecznie udzielić odpowiedzi na niekończącą się debatę na temat zakupu filiżanki kawy lub herbaty za bitcoiny. Wielu przeciwników bitcoina uważa, że nie nadaje się on do mikropłatności ze względu na długość transakcji i wysokość prowizji – LN jest rozwiązaniem tego problemu.

Jak wygląda Lightning Network od strony technicznej?

sprzętowy węzeł w sieci lighting network

Pełny węzeł sieci Lightning Network, zdj. Marco Verch

Każda transakcja jest rozgłaszana między wszystkimi węzłami (nodami) LN, więc w sieci znajduje się informacja o aktualnym stanie kanału. Jeśli jakiś podmiot utrzymujący węzeł lub partycypujący w transakcjach odłączy się na zawsze od sieci, to osoby, które brały udział w kanale dostaną tyle BTC, ile faktycznie było według ostatecznego stanu. W LN domyślna blokada wynosi 48 godzin, jednak po otwarciu kanału można ją modyfikować według własnego uznania. Jeśli kanał zostanie otwarty i jedna strona wyśle część kwoty, a następnie odetnie się od kanału i nie będzie chciała wydać reszty, to po 48 godzinach druga strona i tak dostanie należne środki. Wszystko to jest zapisane w węzłach. Nie jest możliwe otworzenie dwóch kanałów do tego samego węzła, ani węzeł nie może otworzyć do nas drugiego kanału.

Całość transakcji odbywa się poza głównym łańcuchem (tzw. off-blockchain lub off-chain) umożliwia to odciążenie całego blockchaina, przez co rośnie skalowalność sieci oraz maleją prowizje. Gdy transakcja będzie musiała przejść przez dziesiątki kanałów pośrednich, opłaty będą sumowane, lecz są to nadal niewielkie opłaty.

Bitcoin dzieli się do 8 miejsca po przecinku, natomiast w LN do 11, właśnie dlatego, by naliczać opłaty transakcyjne mniejsze niż 1 satoshi.
Śledzenie wszystkich mikropłatności za pośrednictwem kanałów lightning jest prawie niemożliwe, gdyż można dokonywać mnóstwa transakcji poza głównym łańcuchem, a dopiero po zamknięciu kanału widzimy jedną transakcję – mogło ich być tysiące, jak nie miliony.

Jak wygląda transfer LN w praktyce?

Powiedzmy, że dwie strony wiedzą, że często będą ze sobą przeprowadzać transakcje, więc nie chcą ciągle płacić opłat sieciowych ani czekać 10 minut na rozliczenie transakcji. Zamiast rozgłaszać transakcje w węźle, kanał płatności jest tworzony między dwiema stronami (nazwijmy je Natalia i Dominik) przy użyciu adresu multi-signature (w skrócie multisig) w blockchain, który jest podpisany (zabezpieczony) przez klucze prywatne obu stron.
Co najmniej jedna ze stron musi wpłacić bitcoina na adres. Ten adres zasadniczo służy do przechowywania funduszy w depozycie, umożliwiając ich odblokowanie tylko za zgodą obu stron. Działa jako rejestr, który zapisuje przyszłe transakcje.
Od czasu utworzenia kanału płatności Dominik może wysłać Natalii 0.001 BTC bez konieczności sprawdzania przez górnika w głównym łańcuchu. Natalia i Dominik podpisują kryptograficznie każdą transakcję, co działa jak pokwitowanie względem środków w portfelu. Tak długo, jak w portfelu jest wystarczająca ilość środków, Natalia i Dominik mogą niemal natychmiast wysyłać między sobą tysiące transakcji, ponieważ transakcje te występują poza głównym łańcuchem.
Gdy Natalia i Dominik zdecydują się zamknąć kanał, historia płatności jest obliczana jako pojedyncza transakcja i rozliczana w sieci bitcoin. Jeśli transakcja będzie musiała przejść przez dziesiątki kanałów pośrednich, opłaty będą sumowane, lecz będzie to nadal znikomy koszt.

W powyższym przykładzie kanały płatności działają w zasadzie jako węzły w Lightning Network. Ponieważ każda transakcja jest szyfrowana kryptograficznie, Natalia i Dominik nie mogą oszukiwać systemu ani kraść funduszy. Sieć Lightning zezwala również na transakcje między węzłami: jeśli Natalia i Dominik mają kanał płatności, a Natalia i Maurycy mają kanał płatności, wówczas Dominik i Maurycy mogą wysyłać sobie nawzajem transakcje LN.

Schemat transakcji pomiędzy węzłami w sieci Lightning Network: