Что такое сеть Lightning и как она работает?

Lightning Network — это платежный протокол «уровня 2», предназначенный для работы поверх различных криптовалют на основе блокчейна. Его цель — обеспечить быстрые, масштабируемые и недорогие транзакции, тем самым решая многие проблемы масштабируемости, с которыми сегодня сталкивается рынок цифровых активов. Наиболее примечательная из этих базовых сетей является самой популярной из всех – Bitcoin (BTC).

Масштабируемость.  Блокчейн Биткоина может обрабатывать лишь ограниченное количество транзакций в секунду (tps). Это ограничение обусловлено размером блока и временем, необходимым для его подтверждения. По мере роста сети иногда возникают трудности с быстрой обработкой транзакций, что приводит к задержкам и задержкам в обработке транзакций.

Lightning Network решает эту проблему, позволяя проводить транзакции вне блокчейна. Это позволяет пользователям проводить множество транзакций вне основного блокчейна, требуя всего двух транзакций в блокчейне: одну для открытия канала и одну для его закрытия. Такой подход значительно увеличивает пропускную способность сети, потенциально масштабируясь до миллионов транзакций в секунду, что значительно превосходит возможности традиционных платёжных систем, таких как Visa или Mastercard.

Скорость транзакции: Подтверждение транзакций в сети Биткойн может занять от нескольких минут до нескольких часов, в зависимости от перегрузки сети и комиссии за транзакцию, уплачиваемой пользователем. Этот тип задержки делает основную сеть непригодной для повседневных транзакций, таких как покупка топлива или продуктов, где ожидается немедленный расчет.

Однако транзакции в сети Lightning осуществляются почти мгновенно. Это связано с тем, что они происходят вне сети и не требуют подтверждения майнера для каждой транзакции. Вместо этого платежи производятся, как только обе стороны подписывают транзакцию, обеспечивая беспрепятственный процесс оплаты, аналогичный традиционным электронным платежным системам.

Операционные издержки: Известно также, что комиссии за транзакции в сети Биткойн становятся непомерно высокими в периоды высокого спроса. Это происходит из-за того, что пользователи повышают комиссию, чтобы майнеры включили свои транзакции в следующий блок. В результате высокие комиссии делают небольшие повседневные транзакции непрактичными.

Lightning Network решает эту проблему, предлагая радикальное снижение комиссий за транзакции. Это снова стало возможным благодаря переносу транзакций за пределы цепочки. В результате эти транзакции не потребляют пространство или ресурсы блокчейна, что сокращает войны торгов, а связанные с ними комиссии обычно снижаются до долей цента. Это делает микротранзакции и регулярные транзакции на небольшие суммы экономически жизнеспособными.

Обеспечивая транзакции с исключительно низкими комиссиями и быстрыми расчетами, сеть Lightning Network открывает возможность для микроплатежей. Это может произвести революцию в том, как создатели контента и поставщики услуг монетизируют свои предложения, позволяя использовать инновационные бизнес-модели, такие как новостные сайты с оплатой за статью или чаевые за онлайн-контент.

Конфиденциальность: Транзакции в блокчейне Биткойн являются общедоступными и могут быть просмотрены кем угодно. Хотя эта прозрачность является особенностью блокчейна, она также может привести к проблемам конфиденциальности, поскольку транзакции потенциально могут быть отслежены до отдельных лиц.

Сеть Lightning обеспечивает повышенную конфиденциальность транзакций, поскольку в блокчейне записывается только открытие и закрытие каналов. Каждая из промежуточных транзакций остается конфиденциальной между участвующими сторонами. Это обеспечивает уровень конфиденциальности, недоступный в основном блокчейне.

Таким образом, в своем подходе к перемещению транзакций за пределы цепочки Lightning Network одновременно решает различные проблемы (например, комиссии, окончательность и масштабируемость), которые делают микротранзакции в основной сети непрактичными.

Соответственно, если посмотреть на проблемы, которые Lightning Network готова решить, становится ясно, что решение второго уровня представляет собой значительный шаг вперед в решении проблем, присущих оригинальному блокчейну Биткойн. Стоит отметить, что Lightning Network по-прежнему является новой технологией, и для полной реализации ее потенциала необходимо решить текущие проблемы разработки и внедрения.

Как функционирует сеть Lightning?

Итак, вышеизложенное рисует картину того, чего может достичь сеть Lightning. Однако как именно работает процесс перемещения транзакций за пределы цепочки?

Создание платежного канала: Процесс начинается, когда две стороны решают совершить транзакцию друг с другом и открыть канал оплаты. Это предполагает, что обе стороны вносят начальную сумму криптовалюты (например, биткойнов) в кошелек с несколькими подписями, который требует более одной подписи для авторизации транзакций.

Эта первоначальная транзакция пополнения — единственная часть процесса создания канала, зафиксированная в блокчейне. Средства в этом кошельке заблокированы, то есть их нельзя потратить без согласия обеих сторон, а сумма, вложенная в кошельке, определяет пропускную способность канала.

Проведение сделок: Как только канал откроется, обе стороны смогут проводить между собой неограниченное количество транзакций. Эти транзакции не передаются в блокчейн и поэтому являются мгновенными. Каждая транзакция предполагает обновление сторонами баланса, который отражает их текущие активы в кошельке с мультиподписью. Каждый раз, когда баланс обновляется, обе стороны подписывают его для подтверждения новых балансов. Эти подписи гарантируют, что последний балансовый отчет является единственным действительным, предотвращая попытки любой из сторон обмануть, сообщив устаревший баланс.

Закрытие канала: Любая из сторон может закрыть канал в любой момент. Закрытие канала предполагает трансляцию последнего, взаимно согласованного баланса в базовый блокчейн. Это вторая транзакция, связанная с платежным каналом, которая появляется в блокчейне. После подтверждения этой закрывающей транзакции средства в кошельке с мультиподписью распределяются между каждой стороной в соответствии с окончательным балансом.

Маршрутизация платежей через сеть: Реальная мощь сети Lightning заключается в ее способности маршрутизировать платежи между сторонами, между которыми нет открытого прямого канала. Это делается через сеть взаимосвязанных платежных каналов, что позволяет пользователям отправлять платежи по сети через промежуточные узлы. Эти посредники обновляют балансы своих каналов для пересылки платежа до тех пор, пока он не достигнет конечного пункта назначения.

Для обеспечения безопасности и атомарности (принципа «всё или ничего») многоадресных платежей сеть использует контракты с временной блокировкой хэша (HTLC). HTLC используют криптографические хэши и временные блокировки, чтобы посредники могли затребовать средства для пересылки платежа только в том случае, если платеж поступит получателю в течение определённого времени. Если платёж не поступит получателю до истечения срока блокировки, средства возвращаются отправителю. Этот механизм предотвращает кражу средств посредниками и гарантирует, что платежи будут либо полностью завершены, либо отменены.

Как видите, Lightning Network предлагает продуманное решение проблем, препятствующих полноценному использованию сетей, подобных Bitcoin, в качестве валюты. Однако сложность сети, включая управление каналами и ликвидностью, создаёт проблемы, которые необходимо решать по мере развития технологии.

Разработка

Говоря о развитии, Lightning Network продолжает представлять собой ключевое развитие в криптовалютном пространстве, основанное на инновациях и потенциале.

Возвращаясь к истокам, концепция Lightning Network была описана в документе «The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments», опубликованном в 2016 году. Авторами документа были Джозеф Пун и Таддеус Дрийя, которые предложили Lightning Network как решение проблем масштабируемости Bitcoin. Их идея заключалась в реализации второго уровня поверх блокчейна Bitcoin для обеспечения мгновенных и низкозатратных транзакций.

После публикации официального документа эта идея быстро завоевала популярность в криптовалютном сообществе. Несколько команд и организаций начали работать над внедрением Lightning Network. Примечательно, что три основные реализации были созданы организациями, которые по сей день остаются ведущими разработчиками Lightning Network.

1. Лаборатории молнии – Lightning Labs вносит значительный вклад в развитие сети Lightning, уделяя особое внимание созданию LND (Lightning Network Daemon), одной из наиболее широко используемых реализаций протокола Lightning. LND спроектирован как масштабируемый, безопасный и легкий уровень для обеспечения быстрых транзакций в сети Биткойн. Lightning Labs находится в авангарде внедрения и развития сети Lightning Network, предлагая различные инструменты и услуги для повышения ее удобства использования и доступности.
2. Blockstream – Другим ведущим разработчиком Lightning Network является компания Blockstream, работающая над c-lightning (теперь известной как Core Lightning) – реализацией Lightning Network, ориентированной на производительность и расширяемость. Вклад Blockstream в Lightning Network является частью её более широкого подхода к развитию технологий Bitcoin и блокчейна. Core Lightning известна своей ориентацией на обслуживание корпоративных пользователей и разработчиков, создающих приложения на базе Lightning Network.
3. АЦИНК – Эта компания активно участвует в исследованиях, разработках и продвижении стандартов в сообществе Lightning Network. Его работа была сосредоточена на повышении масштабируемости, безопасности и удобства использования сети Lightning, что делает ее более доступной для более широкой аудитории.

Каждая из этих организаций продолжает активно участвовать в исследованиях, разработках и внедрении, направленных на повышение эффективности, безопасности и удобства использования сети Lightning Network, внося значительный вклад в её растущее внедрение и расширенную функциональность. Более того, каждая из них активно участвует в жизни более широкого сообщества Bitcoin и других криптовалют, внося свой вклад в обсуждения, предложения и стандарты, которые помогают формировать будущее сети Lightning Network.

Рост и принятие:

Усилия ведущих разработчиков Lightning Network не остались незамеченными. Это становится очевидным, если взглянуть на быстрое внедрение их разработок. От количества узлов и каналов до общей пропускной способности сети Bitcoin, которая постоянно растёт, очевиден растущий интерес и доверие к возможностям Lightning Network. В настоящее время существует множество способов взаимодействия с Lightning Network.

• Поддержка через централизованные биржи, такие как Kraken
• Программное обеспечение кошельки такие как Бриз, Зап и другие.
• Общественные мероприятия, такие как хакатоны, встречи и проекты, направленные на изучение и расширение возможностей сети.

Несмотря на рост, сеть Lightning Network столкнулась с рядом проблем, включая централизацию, безопасность средств в платёжных каналах и техническую сложность для обычных пользователей. Сообщество и разработчики активно работают над решением этих проблем, стремясь повысить надёжность и удобство использования сети.

По мере развития сети Lightning Network такие инновации, как многоканальные платежи, позволяющие распределять крупные платежи по нескольким каналам, а также повышение эффективности маршрутизации и управления каналами, становятся заметными областями развития. Кроме того, потенциал сети Lightning Network исследуется не только в сфере платежей, но и в сфере приложений децентрализованного финансирования (DeFi) и токенизированных активов.

Известные события

Хотя в истории Lightning Network было много примечательных событий, одно из них привлекло внимание широкой публики — «Lightning Torch» или «#LNTrustChain».

Lightning Torch стартовал в январе 2019 года как социальный эксперимент внутри криптовалютного сообщества. Он был основан на простой идее: платеж передавался от человека к человеку по сети, причем каждый получатель добавлял небольшое количество биткойнов перед его передачей.

К концу кампании первоначальная транзакция была передана в ряд стран по всему миру при содействии множества энтузиастов. Тем самым Lightning Torch продемонстрировал потенциал сети для небольших быстрых транзакций и привлёк значительное внимание в социальных сетях, в том числе видных деятелей в сфере технологий и криптовалют.

Lightning Network — ведущее решение уровня 2 для биткойнов.

История сети Lightning Network свидетельствует о постоянных усилиях по масштабированию биткоина и повышению его функциональности как цифровой валюты. С момента создания концепции Пуном и Дрийей до широкого участия сообщества и её принятия сеть Lightning Network добилась значительных успехов на пути к реализации мгновенных и недорогих криптовалютных транзакций. По мере развития сети её роль в более широкой экосистеме криптовалют и блокчейн-технологий, вероятно, будет расширяться, отражая её потенциал трансформации цифровых платежей.