Lightning Network: Kaj je to in ali lahko reši Bitcoin težavo s skaliranjem?

Satashi Nakamoto je v petek, 31. oktobra 2008, na kriptografski poštni seznam poslal predlog za "nov elektronski sistem gotovine, ki je popolnoma enakovreden, brez zaupanja vrednih tretjih oseb". Prvi odziv - prvič kdo javno komentiral bitcoin - prišel je naslednjo nedeljo: "Zelo, zelo potrebujemo takšen sistem, " je zapisal James A. Donald, "vendar se, kot razumem vaš predlog, zdi, da ne dosega zahtevane velikosti."

Če gre za 10 let pozneje, ta kritika še vedno velja. Tudi najbolj goreči evangeličani bitcoina priznavajo, da je za nakupe majhnih vsakodnevnih nakupov ničvredno. Toda Lightning Network, eden najbolj obetavnih projektov za skaliranje bitcoin, ki trenutno poteka, bi to lahko spremenil.

Mreža strele

Izvršna direktorica Lightning Labs Elizabeth Stark je na vrhu na vrhu Blockstacka julija 2017 navedla prvo kritiko elektronske gotovine Nakamoto, vendar je izrazila prepričanje, da lahko bitcoin v resnici obsega. "V bistvu smo spet v letu 1995, ko gre za blockchains in decentralizirane tehnologije, " je dejala, navajajoč čas pred internetom, ki je kupil HTTP, in druge transportne in aplikacijske plasti TCP / IP.

Med najbolj pogostimi aplikacijami za "plast 2" za bitcoin blockchain je strelovodno omrežje. Prva leta, ki sta jo leta 2015 predlagala Joseph Poon in Tadge, aka Thaddeus Dryja (najnovejša različica njihovega belega papirja je na voljo tukaj), so strele razvile v delujočo specifikacijo, ki so jo tri družbe imenovale strele-rfc ali "BOLTS", od katerih ima vsako lastna izvedba: Lightning Labs ima lnd, Blockstream ima c-strelo, ACINQ pa eclair. Razvijajo se tudi ne-BOTLS implementacije, na primer grom.

Strelovodno omrežje že deluje, vendar je v skrajni povojih. Pravi bitcoin je bil poslan in skoraj vedno prejet z uporabo Lightning Labs, Blockstream-jevih in ACINQ-jevih izvedb, vsi trije pa so interoperabilni. Spodnji video prikazuje inženirja ACINQ, ki s pomočjo vozlišča c-strele skoraj v trenutku pošlje 0, 000001 bitcoin (približno 0, 01 $) skoraj iz vozlišča eclair v lnd vozlišče:

Da bi videli, koliko izboljšanja to predstavlja, smo poskusili s podobno transakcijo v bitcoin blockchainu z uporabo GreenAddress, aplikacije za mobilno denarnico. Aplikacija predlaga rudarjem plačilo 0, 00001907 BTC (0, 19 USD): 1.907% pristojbine. Medtem ko ni jasno, koliko blokov naj bi ta pristojbina potrdila (na GreenAddress smo izvedeli to), je odgovor verjetno šest blokov ali približno eno uro.

Nikoli ne bomo izvedeli, kako dolgo bi dejansko trajala določena transakcija: sporočilo o napaki nas je obvestilo, da "izhodi pod 546 satošijev [0, 05] Bitcoin veljajo za neekonomičen prah. Prosimo, da povečate vrednost."

Lightning Labs je preizkusil tudi verižne atomske zamenjave z uporabo omrežja; gre za prenose vrednosti med različnimi blockchaini, v tem primeru bitcoin in litecoin, ki potencialno pomenijo prvi korak k izgradnji decentraliziranih izmenjav.

Lightning omogoča mikroplačila, ki jih bitcoin ne more sam, vendar so obstoječe izvedbe še vedno hrupne. Stark uporabnike poziva, naj se naučijo o streli z uporabo bitcoin-ovega "testneta" (torej, da uporabljajo ponarejen denar), namesto "mainneta v živo". V času pisanja pa je bilo v mreži poslanih približno 50.000 dolarjev transakcij, nekateri pa so izgubili denar zaradi hroščev c. (Christian Decker, glavni tehnični inženir v Blockstreamu, mi je po e-pošti povedal, da so sredstva v večini primerov na koncu povrnjena.)

Kako torej deluje strela?

Kako deluje strela

Lightningova rešitev temelji na dvosmernih plačilnih kanalih zunaj verige. Povejte, da sta Alice in Bob pogosto v majhnih količinah. Plačila prek verige v tem primeru zaradi praktičnih pristojbin in dolgih potrditvenih časov niso praktična, zato se odločijo, da bodo odprli kanal, ki jim omogoča, da nemudoma in brezplačno pošiljajo bitcoin.

Odpiranje kanala

Če želite odpreti kanal, Alice, Bob ali oba prispevata določeno količino bitcoina na poseben naslov prek tako imenovane transakcije financiranja (zeleni okvir na spodnjem diagramu). Recimo, da Alice prispeva 1 BTC. Sredstva pošlje na tako imenovani večtisemski naslov 2-of-2, ki od Alice in Boba zahteva, da kriptografsko "podpišejo" vsako poslano transakcijo s svojimi zasebnimi ključi. Običajna transakcija zahteva samo podpis (enojnega) zasebnega ključa, ki ustreza javnemu ključu pošiljalnega naslova.

Pomembno je, da transakcija financiranja še ni podpisana ali oddana v omrežje.

Vse slike so pridobljene iz Poon in Dryja.

Nato Alice in Bob ustvarijo "transakcijo z obveznostmi", pri čemer uporabijo transakcijo financiranja kot svojega "nadrejenega": uporabijo nepotrjen izhod 1 BTC kot vhod za "otroško" transakcijo, ki pošlje 0, 5 BTC v Alice (izhod 0) in 0, 5 BTC do Boba (izhod 1). Če protestirate zaradi tega, da protokol bitcoin ne dovoli uporabnikom, da bi podpisovali porabo, ne da bi vedeli, da so vpisi podpisani, je bila ta sposobnost odobrena z mehko vilico.

Nato Alice podpiše izhod, ki pošlje Bobu 0, 5 BTC; Bob podpiše izhod, ki pošlje Alice 0, 5 BTC. Oba nato podpišeta in oddajata transakcijo financiranja, ki je zavezana k bitcoin verigi bitcoin (in ob upoštevanju omrežnine in čakalnih dob).

Zdaj imajo odprt plačilni kanal, preko katerega lahko takoj in brez plačila prenesejo bitcoin. Ali ga Alice ali Bob lahko kadar koli zapreta in zahtevata 0, 5 BTC, ne glede na posodobljeno stanje.

Odpiranje kanala ... V angleščini

Razen če že veste kar nekaj o notranjosti strelovodne mreže, je verjetno težko prebaviti "znak tukaj, najprej tukaj, preživite to, oddajajte to - ne pa to. "

Tu je bolj konceptualni opis. Transakcija financiranja se sliši tako: zagotavlja sredstva za kanal. Deluje tudi kot zgornja meja za kanal: nobena od strank ne more doseči več kot prvotni znesek financiranja, preostali znesek obeh strani pa mora do tega zneska. Razlog za financiranje transakcije je bil ustvarjen prvi, vendar oddaja zadnji, je, da če bi bil preprosto postavljen v blockchain v enem koraku, nič ne bi bilo izvedeno razen ene same navadne transakcije. Strele teh ne naredijo hitrejšega ali cenejšega.

Če pustite transakcijo financiranja odprto, vstavite transakcijo za prevzem obveznosti - ki je, kot je opisano spodaj, deluje kot nekakšna pametna pogodba - in nato zaprete transakcijo financiranja, strele odprejo neke vrste črvičnico v omrežju. Omogoča vam premikanje bitcoina naprej in nazaj po eni, določeni poti. Uporabljate protokol bitcoin, vendar zaobidete zamude in stroške, ki jih naložijo rudarji.

Ohranjanje strele brez truda

Recimo, da Bob zdaj želi plačati Alice 0, 1 BTC po svojem odprtem kanalu. Obe stranki preprosto posodobita transakcijo obveznosti - rudarjem ni treba pritožiti. Tehtnica, prej 0, 5 BTC, je zdaj 0, 6 BTC za Alice, 0, 4 BTC za Boba.

Edina težava je, kako to varno storiti ">

Iskanje kriptografske rešitve te dileme se sesuje v en cilj: onemogočiti podpisovanje stare transakcije in zapiranje kanala na način, ki odraža prejšnje stanje. Dokler je to možnost, imajo strele težave z dvojno porabo.

Ne pozabite, da Bob podpiše polovico transakcije zaveze (zaveza Tx 1a spodaj), ki jo lahko predvaja samo Alice, ker je njen manjkajoči podpis. Alice podpiše drugo (Predanost Tx 1b), ki jo lahko nato oddaja le Bob. Kateri koli lahko to stori in zapre kanal, toda z uporabo (omejenih) zmogljivosti za pisanje pogodb o bitcoin-u lahko za izhode obeh polovic transakcijske zaveze veljajo različne omejitve. Zlasti en izhod lahko prejemniku omogoči, da takoj porabi sredstva, drugi pa lahko prekliče katero koli stranko - prek pogodbe o odpoklicu zapadlosti (RSMC) - za določeno časovno obdobje, na primer 1000 blokov ali približno teden.

Tu je, zakaj je to koristno. Če se izkaže, da je Bob zloben in neprimeren, lahko le podpiše in predvaja zavezo Tx 1b (zgoraj), ki Alice izplača takoj (Dostava 1b) in zadrži svoja sredstva v preklicanem limbu za en teden (Revocable Delivery 1b). Alice, ker jo je Bob skušal zamenjati, lahko sproži preklic in zatrdi, da ni poskušal ukrasti le 0, 1 BTC, ampak 0, 4 BTC, do katerega bi bil sicer upravičen.

Z drugimi besedami, celoten kanal gre v Alice, če lovi Bob varanja. To je mogoče, ker ko stranke ustvarijo novo transakcijo za prevzem obveznosti (C2a in C2b spodaj), ki dejansko obljubljajo, da ne bo oddala stare transakcije (C1a ali C1b), svoj denar vložijo tam, kjer so njihova usta. Skupaj z novo transakcijo prevzema obveznosti ustvarijo transakcijo odprave kršitev z dvema izhodoma (BR1a in BR1b), ki veljata za prejšnjo obveznost. Alice daje Bobu njen zasebni ključ za njegovo polovico posla s kršitvami kršitev in obratno. Če zdaj skuša predvajati staro transakcijo, lahko nasprotna stranka izkoristi čakalno dobo v 1000 blokih in se pomakne pred to transakcijo, pri čemer prevzame celoten znesek.

Težava je v tem, da mora Alice pozorno spremljati svoje kanale, da jo Bob ne bi ujel za 1000 blokov. Poon in Dryja predlagata, da določita neko tretjo osebo, katere naloga je, da sproži transakcije za odpravo kršitev - tiste, ki nakažejo vsa sredstva kanala napačni stranki - ko nasprotna stranka poskuša varati. Ti bi lahko plačali pristojbino izven kazni.

Olaoluwa Osuntokun, soustanovitelj Lightning Labs in CTO, razvija "stražarske stolpe", ki služijo kot ti tretji izvršitelji. Medtem ko se pojavljajo pomisleki, da bi lahko ta vozlišča delovala kot zaupanja vredne stranke in v omrežje vnesla negotovost, Osuntokun sporoča CoinDesku, da bo za določen kanal potreben samo en pošten stolp.

Kot je v elektronskem sporočilu poudaril Christian Decker, glavni tehnični inženir v Blockstreamu, je goljufija tvegana. Pomembno je predvideti, da se stranka, ki jo poskušate oropati, ne bo prijavila vsaj enkrat na teden in tveganje, da boste izgubili ves denar na svojem kanalu, je morda dovolj odvračilnega.

Povezava kanalov

V resničnem svetu Alice ne želi sklepati stikov izključno z Bobom, niti Bob izključno z Alice. Oba imata poljubno število nasprotnih strank, ki jih morata plačati in plačati. Odpiranje kanalov z vsako od teh strank bi bilo nepraktično. Tudi če bi uporabniški vmesnik poenostavili do popolnosti, bi le malo uporabnikov imelo potrebno likvidnost, da bi povezala bitcoin na ducat ali več odprtih kanalov.

Na srečo jim tega ni treba. Kot je razvidno iz zgornjega videoposnetka, lahko uporabniki plačujejo plačila prek vmesnih uporabniških kanalov, tako da bi bilo treba plačevati vsakogar z odprtim kanalom ali dvema po načelu ločitve šest stopinj. Za razliko od transakcij znotraj enega kanala bodo te večkanalne transakcije verjetno vključevale majhne pristojbine za spodbuditev vozlišč za financiranje kanalov in njihovo ohranjanje odprto. Usmerjanje čebule, tehnika, ki se uporablja za prikrivanje uporabnikov brskalnika TOR, preprečuje, da bi vmesna vozlišča videla celotno pot, opravljeno s transakcijo, kar ublaži težave glede zasebnosti.

Kako dobro deluje ta splet kanalov v praksi, še ni treba videti, in mogoče je zamisliti, da bi se lahko, če bi plačila ponesla preveč prepletena pot - s preveč "skokov" po vmesnih kanalih, zaračunali pristojbine, ki jih zaračunavajo ti uporabniki.

Lahko strela ostane decentralizirana ">

Te skrbi so povezane z eno, ki za kritike predstavlja nepremostljivo napako v strelovodnem omrežju. V današnjih izvedbah je kanal na voljo z zgornjo mejo: količina bitcoina v začetni transakciji financiranja omeji skupni znesek denarja v kanalu.

Ta položaj uporabnikom prinaša kompromis z razumno omejenimi sredstvi. Lahko bodisi financirajo kanale z velikimi količinami bitcoina, da bi zagotovili, da imajo sredstva za izvedbo kakršnega koli plačila, ali pa lahko financirajo manjše kanale in imajo bitcoin na voljo za druge namene. (Ker se lahko plačila usmerjajo po povezanih kanalih, določenemu uporabniku verjetno ni treba odpreti več kot peščico kanalov in morda le nekaj.)

Izbira se zmanjša na likvidnost znotraj strelovodnih kanalov ali likvidnost zunaj njih na verigi. Izbira za financiranje tekočih plačilnih poti bi bila tvegana, če stražni stolpi ali kakšna druga rešitev ne prepreči izgube sredstev zaradi nepazljivosti. Po drugi strani pa, če bi plačilni kanali bili varni in strela postane glavna metoda za vsakodnevno uporabo bitcoina, bi bilo majhno vprašanje, če bi sredstva zapustili v kanalih. Kot je dejal Decker, bi služili kot "polnilna debetna kartica ali gotovina", medtem ko glavna veriga deluje kot varčevalni račun.

Stark navaja podoben argument: financiranje strelovodnega kanala vam preprečuje uporabo tega bitcoina za kaj drugega, razen za "mrežo potencialno številnih vozlišč, ki bodo prek multihopa takoj sprejela bitcoin", je zapisala po e-pošti. "Predvidevamo, da bodo sredstva na strelih Lightning bolj koristna kot spletna bitcoin za transakcije zaradi trenutne hitrosti in nizkih pristojbin, " je dodala.

Pesta?

Ampak s kom bi postavili te kanale? Izbira Boba za svojo Alice je ekonomska odločitev, ne kriptografska, in kritikom strelovodnega omrežja bi bil očiten odgovor nekakšno "vozlišče", vozlišče z veliko kapitala, ki bi mu omogočilo vzdrževanje dobro financiranih odprtih kanalov z več strankami hkrati.

Zamisel, da bi se lahko zgodilo, da to, kar predstavlja bančno panogo brez verige, vznemirja ljubitelje bitcoin, ki to vidijo kot centralizacijo omrežja.

Stark izpodbija to trditev. "Na tisoče uporabnikov poganja polne vozlišč za bitcoin, " piše, "in verjamemo, da bodo tisti in drugi tudi na Lightning poganjali vozlišča (lažje je, ker skupaj z njim ne potrebujete polnega vozlišča bitcoin, za razliko od bitcoin polnih vozlišč pa vi lahko s poti usmerite majhne pristojbine). " Poudarja tudi, da se njena ekipa ukvarja z "spajanjem", kar bi omogočilo dopolnitev kanalov z bitcoini iz glavne verige. Ta sposobnost bi lahko olajšala kompromis med dajanjem bitcoina v kanal ali ga pustila v glavni verigi, kar bi lahko zmanjšalo težnjo po tem, da se vozlišča oblikujejo.

Decker meni, da bo verjetno nastalo "dvotirno omrežje z velikim številom vozlišč, ki so zanesljiva in delujejo kot hrbtenica omrežja." Vendar pričakuje, da bodo to trgovci, ne pa vozlišča, ki obstajajo izključno za zagotavljanje tekočih kanalov. Zagotavljanje teh kanalov za več uporabnikov bi bilo, po njegovem mnenju, drago, saj bi od vozlišč morali zaračunati visoke pristojbine in jih narediti nekonkurenčne v primerjavi z drugimi vozlišči.

Generalni direktor ACINQ Pierre-Marie Padiou ne ve, kako se lahko razvija strelovod. "Zelo težko je napovedati, kakšno ravnovesje bo med centralizacijo in decentralizacijo, " je zapisal po elektronski pošti. "Seveda bo večjih vozlišč in manjših vozlišč, toda v kolikšni meri je to predhodno težko povedati."

Prava pot do lestvice?

Poon in Dryja zatrjujeta, da "s pomočjo omrežja teh mikroplačilnih kanalov lahko Bitcoin doseže več milijard transakcij na dan z računalniško močjo, ki je danes na voljo v sodobnem namiznem računalniku." Mogoče, vendar to danes zagotovo ni tako. V času pisanja je odprtih manj kot 1000 strelovodnih mrež.

Prav tako ni strela edini predlog za spreminjanje velikosti. Glavni konkurent je bitcoin cash, sporna trda vilica bitcoina, ki omogoča večje bloke. Razprava med podporniki denarja za bitcoin, podporniki strele in zagovorniki različnih tretjih načinov - celo občasnih anti-skalerjev - je živahna, če pa tudi hudobna. Mogoče se bo zgodilo, da bosta eden ali drugi prišli na vrh, da bosta še naprej obstajala, ali da bo vse spodletelo.

Vsekakor je strelovod obetaven poskus premagovanja dileme o skalabilnosti, ki je preganjala bitcoin od prvega vikenda bitcoina leta 2008.