تم اقتراح شبكة Lightning Network (LN) في ورقة بيضاء في عام 2016، وهي عبارة عن حل من الطبقة 2 مبني على Bitcoin. تم إنشاء LN استجابة لمشاكل قابلية التوسع مع Bitcoin، وهي سرعة وتكلفة معاملات Bitcoin.
الحد الأقصى النظري الحالي للمعاملات في الثانية (TPS) لعملة البيتكوين هو 10، على الرغم من أنه في الواقع يتراوح بين 3 و7. قارن هذا بمعالجات الدفع التقليدية مثل VISA، التي تعاملت في المتوسط مع 6000 معاملة في الثانية في عام 2020 (بناءً على ادعاء VISA بإجراء 188 مليار معاملة سنويًا).
يمكن أن تختلف رسوم معاملات بيتكوين بشكل كبير جدًا اعتمادًا على الطلب الحالي لاستخدام الشبكة. على سبيل المثال، في 20 أبريل 2021 كانت متوسط رسوم المعاملات يزيد عن 50 دولارًا، بينما في 9 أغسطس 2021 كان المتوسط حوالي 2.50 دولار. بالنسبة للمعاملات الكبيرة، مثل التحويلات البنكية أو التحويلات المالية الدولية، فإن سرعة بيتكوين وتكلفتها تكون مماثلة أو أفضل من البدائل. لكن إذا كان من المقرر استخدام بيتكوين للمدفوعات اليومية (ما يسمى بالمعاملات الدقيقة، مثل فنجان قهوة أو الغاز)، فيجب أن تزداد سرعة المعاملة وأن تنخفض تكاليف المعاملة بشكل حاد.
شبكة لايتنينغ (Lightning Network) من الناحية النظرية
لفهم كيفية عمل شبكة لايتنينغ (LN)، والتحديات الحالية التي تواجهها، نحتاج إلى الحديث عن بيتكوين. العامل المحدِّد في شبكة بيتكوين هو أن كل معاملة يجب وضعها في كتلة جديدة على السلسلة. وبما أن الكتل تتم إضافتها إلى السلسلة تقريبًا كل 10 دقائق، فهناك حد صارم لعدد المعاملات الممكنة دون تغيير كبير لبروتوكول بيتكوين.
حصلت مناقشات حول إجراء إعادة عمل كبيرة لبروتوكول بيتكوين من قبل وأدت إلى «انقسامات صلبة» (hard forks)، وأبرزها إنشاء Bitcoin Cash. شبكة لايتنينغ، بدلًا من إنشاء سلسلة كتل جديدة، هي حل من الطبقة الثانية (Layer-2). وهذا يعني أنها تسمح ببقاء بروتوكول بيتكوين دون تغيير نسبي، لكنها تقدم فوائد قد تجلبها إعادة العمل الكبيرة — على الأقل من الناحية النظرية.
تعمل LN من خلال إنشاء قناة دفع بين طرفين، بحيث لا يتم وضع سوى أول وآخر معاملة على سلسلة الكتل الخاصة ببيتكوين. ستحدث أي كمية من المعاملات بين الأولى والأخيرة خارج السلسلة (off chain)، وهذا يعني أن هذه المعاملات لا تكون مقيدة ببروتوكول بيتكوين.
لبدء قناة دفع، يجب على الطرفين الالتزام بمبلغ من بيتكوين. وتُحفظ تلك البيتكوين ولا يمكن تحريرها طالما أن قناة الدفع لا تزال مفتوحة. إجمالي مبلغ بيتكوين الذي يمكن تحويله عبر هذه القناة هو إجمالي مبلغ بيتكوين الملتزم به. لننظر إلى مثال لتوضيح ذلك:
يريد أليس (Alice) وبوب (Bob) إنشاء قناة دفع معًا. يلتزم أليس بـ 10 BTC ويلتزم بوب بـ 5 BTC داخل قناة الدفع. تُدرج معاملة افتتاحية تحمل إجمالي 15 BTC الخاص بأليس وبوب على سلسلة الكتل الخاصة ببيتكوين. بمجرد إضافة تلك المعاملة إلى السلسلة، وهو ما قد يستغرق 10 دقائق أو أكثر، يمكن لأليس وبوب إجراء عدد غير محدود من المعاملات مرات لا حصر لها وبسرعات أعلى بكثير وتكلفة شبه معدومة. فيما يلي معاملات بين أليس وبوب:
يُرسل أليس إلى بوب 1 BTC أليس: 9 BTC بوب: 6 BTC
يُرسل أليس إلى بوب 2 BTC أليس: 7 BTC بوب: 8 BTC
يُرسل بوب إلى أليس 3 BTC أليس: 10 BTC بوب: 5 BTC
يُرسل بوب إلى أليس 1 BTC أليس: 11 BTC بوب: 4 BTC
عندما يرغب أحد الطرفين أو كليهما في إغلاق القناة، تُرسل معاملة إغلاق إلى سلسلة الكتل مع الأرصدة النهائية لكل من أليس وبوب. في هذه الحالة، رصيد أليس النهائي هو 11 BTC ورصيد بوب هو 4 BTC.
ماذا لو أرادت أليس إجراء معاملة مع كارول؟ حسنًا، الأمر أن بوب لديه قناة دفع مع كارول، لذا تجري أليس المعاملة مع بوب، ثم يمرر بوب المعاملة إلى كارول. لاحظ أنه في هذا السيناريو، قد يطلب بوب مبلغًا صغيرًا مقابل تمرير المعاملة. وبمرور الوقت، ووفقًا لنظرية «ست درجات من الانفصال»، تُمكّن LN أليس من إجراء المعاملات مع أي شخص آخر.
شبكة لايتنينغ (Lightning Network) من الناحية العملية
إن LN بروتوكول جديد وما زال في مرحلة الاختبار. ونتيجة لذلك، تواجه تحديات عديدة تتراوح بين سهولة الاستخدام والأمان.
توجد مخاوف حول مدى سهولة تشغيل عقدة LN. ولكي تنجح LN، يلزم وجود شبكة قوية من عقد بيتكوين تعمل بالبروتوكول الخاص بـ LN. وقد يكون تشغيل عقدة LN صعبًا إلى حد كبير، وقد تنشأ مشاكل تتعلق بالحوافز المالية لتشغيل العقد الأصغر. ويمكن القول إن تشغيل LN ليس أكثر صعوبة بكثير من تشغيل عقدة بيتكوين كاملة. ومع ذلك، وبما أن LN تستهدف في الغالب المعاملات الدقيقة، فإن تجربة الاستخدام اليومية مع LN ستكون عبر محافظ مدعومة بـ LN. المحافظ المدعومة بـ LN ليست سهلة الاستخدام للمستخدمين، ومعظم هذه المحافظ تحذر من أنه نظرًا لأنها لا تزال في مرحلة اختبار عامة، فمن المستحسن عدم إيداع مبالغ كبيرة. وبخلاف بعض محافظ بيتكوين الأكثر رسوخًا، فإن حداثة هذه المحافظ المدعومة بـ LN تعني وجود مفاضلات بين الإصدارات التي تعتمد على الحفظ (custodial) وتلك غير المعتمدة على الحفظ (non-custodial). محافظ LN غير المعتمدة على الحفظ صعبة قليلًا في الاستخدام — وأكثر إرباكًا وأقل مباشرة. الخيارات المعتمدة على الحفظ أسهل في الاستخدام، لكن يتعين عليك الاعتماد على طرف ثالث فيما يتعلق ببيتكوين الخاص بك.
وأخيرًا، وبشكل مقلق للغاية، فقد واجهت LN عددًا من أوجه الضعف. وتشمل هذه:
هجمات الإيذاء (Griefing): لا تُفقد الأموال، لكن ذلك يتسبب في تجميد أموال الضحية في شبكة Lightning بحيث لا يمكن لقناة الدفع معالجة أي معاملات.
الفيض والنهب: يقوم مهاجم بإجبار العديد من الضحايا على المطالبة بأموالهم من سلسلة الكتل في الوقت نفسه (فيض). يستخدم المهاجم هذا الازدحام لسرقة الأموال التي تعذّر المطالبة بها قبل الموعد النهائي (نهب).
هجمات إطالة الزمن: يطيل مهاجم المدة التي يستغرقها الضحية حتى يصبح على علم بكتل جديدة من خلال تأخير تسليم الكتل.
هجمات التثبيت: يخدع مهاجم الضحية لإغلاق قناة LN الخاصة بها بطريقة غير سليمة، ثم يسرق معاملات فردية.