Мережа Lightning (LN), запропонована в офіційному документі 2016 року, є рішенням рівня 2, побудованим на основі біткойнів. LN було створено у відповідь на проблеми масштабованості біткойнів, а саме швидкість і вартість транзакцій біткойн.
Поточна теоретична максимальна кількість транзакцій за секунду (TPS) у біткойнах становить 10, хоча насправді вона становить від 3 до 7. Порівняйте це з традиційними платіжними процесорами, такими як VISA, які обробляли в середньому 6000 TPS у 2020 році (на основі заяв VISA про 188 мільярдів транзакцій за рік рік).
Комісії за транзакції Bitcoin можуть значно відрізнятися залежно від поточного попиту на використання мережі. Наприклад, 20 квітня 2021 року середні комісії за транзакції перевищували 50 доларів США, тоді як 9 серпня 2021 року середній розмір становив близько 2,50 доларів США. Для великих транзакцій, таких як банківські перекази або міжнародні грошові перекази, швидкість і вартість Bitcoin порівнянні або перевищують аналогічні варіанти. Але якщо Bitcoin використовуватиметься для щоденних платежів (так званих мікротранзакцій, наприклад, чашка кави, бензин), швидкість транзакцій має зрости, а витрати на транзакції мають різко зменшитися.
Мережа блискавок у теорії
Щоб зрозуміти, як працює мережа біткойнів (LN), та які виклики вона має перед собою, нам потрібно поговорити про біткойн. Обмежувальним фактором мережі біткойн є те, що кожну транзакцію необхідно розміщувати в новому блоці ланцюжка. Оскільки блоки додаються до ланцюжка приблизно кожні 10 хвилин, існує жорстке обмеження на кількість можливих транзакцій без суттєвої зміни протоколу біткойна.
Дебати щодо суттєвих переробок протоколу Bitcoin відбувалися й раніше та призводили до «хардфорків», зокрема до створення Bitcoin Cash. Lightning Network, замість створення нового блокчейну, є рішенням другого рівня. Це означає, що вона дозволяє протоколу Bitcoin залишатися відносно незмінним, але забезпечує переваги, які можуть принести суттєві переробки — принаймні теоретично.
LN працює, встановлюючи платіжний канал між двома сторонами, де лише перша та остання транзакції розміщуються в блокчейні Bitcoin. Будь-яка кількість транзакцій між першою та останньою сторонами відбуватиметься поза блокчейном, що означає, що ці транзакції не обмежені протоколом Bitcoin.
Щоб запустити платіжний канал, обидві сторони повинні виділити певну суму біткойнів. Цей біткойн зберігається і не може бути вивільнений, поки платіжний канал залишається відкритим. Загальна сума біткойнів, яку можна переказати через цей канал, є загальною сумою виділених біткойнів. Розглянемо приклад для ілюстрації:
Аліса та Боб хочуть створити платіжний канал один з одним. Аліса вносить 10 BTC, а Боб – 5 BTC у платіжний канал. Початкова транзакція, що містить 15 BTC Аліси та Боба, розміщується в блокчейні Bitcoin. Після додавання цієї транзакції до блокчейну, що може зайняти 10 хвилин або більше, Аліса та Боб можуть здійснювати транзакції необмежену кількість разів на набагато швидшій швидкості та фактично без витрат. Нижче наведено транзакції між Алісою та Бобом:
Аліса надсилає Бобу 1 BTC. Аліса: 9 BTC. Боб: 6 BTC.
Аліса надсилає Бобу 2 BTC. Аліса: 7 BTC. Боб: 8 BTC.
Боб надсилає Алісі 3 BTC, Аліса: 10 BTC, Боб: 5 BTC
Боб надсилає Алісі 1 BTC, Аліса: 11 BTC, Боб: 4 BTC
Коли один або обидва бажають закрити канал, до блокчейну надсилається транзакція закриття з кінцевими балансами Аліси та Боба. У цьому випадку кінцевий баланс Аліси становить 11 BTC, а Боба – 4 BTC.
Що робити, якщо Аліса хоче провести транзакцію з Керол? Ну, так сталося, що Боб має платіжний канал з Керол, тому Аліса проводить транзакцію з Бобом, а Боб передає транзакцію Керол. Зауважте, що в цьому сценарії Боб може взяти невелику плату за передачу транзакції. З часом, згідно з теорією шести ступенів розділення, LN дозволяє Алісі проводити транзакції з будь-ким іншим.
Мережа блискавок на практиці
LN – це новий протокол, який все ще перебуває на стадії тестування. Як такий, він стикається з багатьма проблемами, починаючи від зручності використання і закінчуючи безпекою.
Існують занепокоєння щодо того, наскільки легко запустити вузол LN. Для успішного використання LN потрібна потужна мережа вузлів Bitcoin, що працюють за протоколом LN. Запуск вузла LN може бути досить складним, і можливо, що виникнуть проблеми зі стимулюванням оплати за запуск менших вузлів. Можна стверджувати, що запуск LN не набагато складніший, ніж запуск повноцінного вузла Bitcoin. Однак, оскільки LN здебільшого орієнтований на мікротранзакції, щоденний досвід роботи з LN здійснюватиметься через гаманці з підтримкою LN. Гаманці з підтримкою LN не дуже зручні для користувача, і більшість цих гаманців попереджають, що оскільки вони все ще перебувають на стадії публічного тестування, бажано не вносити забагато коштів. На відміну від деяких більш усталених гаманців Bitcoin, новизна цих гаманців з підтримкою LN означає, що існують компроміси між версіями з підтримкою зберігання та без неї. Гаманці LN без зберігання дещо складні у використанні — вони більш заплутані та менш прості. Варіанти зберігання простіші у використанні, але вам доведеться покладатися на третю сторону зі своїми біткойнами.
Зрештою, і це викликає найбільше занепокоєння, LN зіткнулася з низкою вразливостей. До них належать:
Атаки грифінгу: Кошти не втрачаються, але це призводить до блокування коштів жертви на рахунку Lightning, тому платіжний канал не може обробляти жодні транзакції.
Флуд та мародерство: Зловмисник змушує багатьох жертв одночасно вимагати свої кошти з блокчейну (флуд). Зловмисник використовує це перевантаження для крадіжки коштів, які не вдалося вимагати до встановленого терміну (мародерство).
Атаки з уповільненням часу: Зловмисник подовжує час, протягом якого жертва дізнається про нові блоки, затримуючи доставку блоків.
Атаки закріплення: Зловмисник обманом змушує жертву неналежним чином закрити свій LN-канал та викрадає окремі транзакції.