Сегодня Lightning Network является самой известной сетью второго уровня Bitcoin, и ее давно считают ключевым элементом масштабируемости самого ценного блокчейна в мире.
Хотя Lightning Network не является решением всех проблем, с которыми сталкивается Bitcoin, она может настроить уравнение масштабирования сети криптовалюты от транзакций в секунду до количества новых пользователей в секунду, не слишком жертвуя при этом с точки зрения децентрализации и устойчивости к цензуре. Кроме того, это может быть важной технологией для объединения большого количества различных Биткоинов L2, которые могут появиться в ближайшие годы.
Но что такое Lightning Network и как она работает? Давайте углубимся в этот биткойн L2, ориентированный на платежи.
Хотя изначально Bitcoin задумывался как одноранговая система цифровых денег с дешевыми платежами на основе блокчейна, реальность такова, что эта система никогда не сможет масштабироваться на большое количество пользователей, публикуя все транзакции в базовом блокчейне. В прошлом Bitcoin достигал пика, обрабатывая чуть менее девяти транзакций в сети в секунду. И хотя в первые годы развития сети транзакции в сети были практически бесплатными, ограничения системы были достигнуты в 2016 году, когда впервые был достигнут предел емкости в один мегабайт на блок.
По мере роста популярности сети дефицитное пространство блоков в сети заполнялось, и в конечном итоге наступил кризис, когда внутрисетевые транзакции стали исторически дорогими и непредсказуемыми с точки зрения того, когда они будут подтверждены в блоке.
Эта ситуация стала краеугольным камнем войны за размер блока, в которой пользователи обсуждали различные предложения по устранению ограничений емкости Биткоина и его долгосрочной масштабируемости. Некоторые считали, что самое простое решение в ближайшем будущем - это просто увеличить ограничение размера блока Биткоина. Однако проблема заключалась в том, что многие из самых известных предложений, связанных с этим методом масштабирования, использовали жесткий форк - тип изменений, который фактически требовал бы от всех пользователей перейти на новую, несовместимую с предыдущими версиями сеть Bitcoin. Это значительно затрудняло достижение консенсуса по такому изменению.
Дополнительно, многие участники разработки протокола Биткоина до этого момента отдавали предпочтение многоуровневому подходу к масштабированию, при котором ограниченное пространство блока в блокчейне могло использоваться более эффективно. Считалось, что простое увеличение объема данных, которые может хранить блокчейн, также приведет к росту затрат на эксплуатацию полного узла, что еще больше централизует сеть и поставит под сомнение свойства, делающие Bitcoin ценным. Позволяя пользователям подключаться к решениям второго уровня (L2) Биткоина, мелкие платежи, например, за чашку кофе, можно было бы совершать вне основной блокчейна, при этом сохраняя высокую степень децентрализации. Также существовал ряд изменений, которые крупные централизованные структуры могли бы внести для более эффективного использования пространства блока, например, пакетная обработка транзакций.
В конце концов, обновление, которое было выбрано консенсусом как лучший путь вперед, стало софт-форком (обратно совместимым) изменением, известным как Segregated Witness (SegWit). Это изменение позволило как увеличить размер блока, так и исправить проблему гибкости транзакций, что позволило бы обеспечить более эффективные и безопасные механизмы масштабирования вне цепочки для платежей в биткойнах, такие как Lightning Network.
Сеть Lightning Network можно представить как сеть взаимозачетов с использованием смарт-контрактов, которая позволяет совершать мгновенные платежи между участниками с минимальным уровнем доверия. Вместо того, чтобы создавать транзакцию в блокчейне для каждого перевода, пользователи отправляют друг другу подписанные криптографические доказательства платежа, не транслируя их во всей сети Bitcoin. После совершения большого количества платежей участники Lightning Network могут в любой момент вывести средства на основной блокчейн Bitcoin.
Ключевое новшество здесь заключается в том, что для каждого платежа не требуется отметка в цепочке. Вместо этого пользователи могут воспользоваться блокчейном в ситуациях, когда кто-то пытается солгать об истории платежей, совершенных в сети Lightning Network. В таком сценарии жертва попытки кражи просто публикует в блокчейне криптографическое доказательство истории совершенных офф-чейн платежей.
В каком-то смысле, Lightning Network меняет фокус масштабирования Биткоина с транзакций в секунду на количество входов и выходов пользователей в секунду. После того, как пользователь присоединяется к Lightning Network с помощью транзакции в блокчейне, он может совершать неограниченное количество платежей, при условии достаточной ликвидности.
С технической точки зрения, Сеть Lightning (Lightning Network) представляет собой сеть платежных каналов. Платежный канал создается, когда два пользователя Bitcoin совместно владеют определенной суммой Bitcoin с помощью адреса мультиподписи 2-из-2 (то есть, для совершения транзакции требуется подпись каждой стороны).Эти два пользователя затем могут отправлять биткоины друг другу туда и обратно, не прибегая к блокчейну Bitcoin. Это достигается за счет того, что пользователи подписывают транзакции, которые позволяют им выводить биткоины обратно на свои собственные адреса, не транслируя транзакцию в сеть для майнинга.
Например, Алиса и Боб могут каждый отправить по 2 биткоина на мультиподписной адрес 2-из-2, в общей сложности 4 биткоина. Если Алиса захочет отправить 1 биткоин Бобу, они вдвоем подпишут две транзакции с мультиподписного адреса 2-из-2, не публикуя их в сети. Первая транзакция отправит 3 из 4 биткоинов на личный адрес Боба, а вторая - 1 биткоин на личный адрес Алисы. Несмотря на то, что в блокчейне ничего не происходит, обе стороны теперь имеют возможность опубликовать эти транзакции, когда захотят. Таким образом, по сути, Алиса теперь владеет 1 биткоином на мультиподписном адресе 2-из-2, а Боб - 3 биткоинами.