Как работает сеть Lightning: простое объяснение

Сеть Lightning Network возникла как дополнительный слой поверх блокчейна Биткойна, чтобы обеспечить возможность быстрых, дешевых и масштабируемых транзакций. Эта технология работает за счет создания каналов между различными пользователями сети, а благодаря общим связям и общим каналам создается децентрализованная и эффективная сеть. В этой статье мы рассмотрим историю сети и ее сложные механизмы наименее сложным способом.

Биткоин: большие блоки или Lightning Network?

Жарким летом 2017 года Bitcoin (BTC) достиг астрономической отметки в $3 000. Популярность сети росла с каждым днем, вместе с листингом, и сообщество столкнулось с давней дилеммой: ограничением размера блока в блокчейне биткоина.

Сатоши Накамото фактически установил размер блока в 1 МБ, что было слишком мало для объема транзакций, которые сеть должна и может гарантировать в случае более широкого распространения. Сообщество, столкнувшись с необходимостью масштабирования Биткойна, разделилось на два пути:

- Первый путь предлагал увеличить размер блока. Первоначально до 8 МБ, затем до 32.

- Второй путь предложил более сложное решение, включающее модификацию протокола для реализации сегрегированных свидетелей (SegWit). Эта модификация немного увеличивала размер блока, но вводила революционную технологию Lightning Network

В действительности оба решения были правильными, однако увеличение размера блока отсекло бы все эти отдельные полные узлы, работающие на устройствах с недостаточно производительным оборудованием, что подорвало бы децентрализацию Сети.

На самом деле, вы должны знать, что полный узел Биткойна требует низких аппаратных требований и может поддерживаться на любом компьютере с подключением к Интернету, что и делает Биткойн самой безопасной и распределенной сетью в мире.

Два только что упомянутых пути привели к настоящему раздвоению "пути Биткойна". Фактически, технический жаргон "форк" происходит именно от этого разделения цепи на два отдельных пути. На одной стороне были крупные блоки, на другой - технология SegWit. В этот момент возник вопрос: какая цепочка должна продолжать называться Bitcoin? Эту дилемму решили непосредственно централизованные биржи, продолжая называть Bitcoin сеть, использующую технологию SegWit, а Bitcoin Cash - сеть с самыми крупными блоками.

Навигация по техникам Lightning Network

Сеть Lightning Network появилась как решение проблем, связанных с ограничением размера блока Bitcoin. Она работает через каналы, которые технически соответствуют адресам с несколькими подписями в блокчейне Биткойна. Таким образом, для перемещения BTC внутри канала требуется две подписи - отправителя и получателя.

При помощи технических механизмов, которые мы рассмотрим в ближайшее время, канал ведет своего рода учет, определяя баланс BTC для каждой из участвующих сторон путем обмена подписанными транзакциями.

При этом важно знать, что подписанные транзакции остаются таковыми: они не записываются в блокчейн до тех пор, пока канал не будет закрыт. Мы должны представить себе транзакции как просто листки бумаги, подписанные обеими сторонами, где написано: "Из этого канала, содержащего 10 BTC, Марко имеет право на 6 BTC, а Сара - на 4 BTC". В реальности канал закрывается очень редко, и биткойны циркулируют благодаря обмену этими метафорическими листками бумаги. Lightning Network отслеживает дебеты и кредиты всех участников, производя расчеты при закрытии канала путем записи транзакции в блокчейн Биткойна.

Теория шести степеней разделения в Биткойне

Сеть Lightning Network напоминает о концепции теории шести степеней разделения в семиотике и социологии. Согласно этой теории, любой человек может быть связан с любым другим человеком через цепочку знаний и отношений, имея не более пяти посредников. Используя эту теорию, можно легко связать весь мир. В практическом плане Lightning Network работает на основе косвенных связей. Пользователям не обязательно устанавливать прямые каналы связи со всеми, они могут использовать каналы с общими контактами. Так, Сара, хотя у нее и нет открытого канала напрямую с Клаудией, все же сможет легко, быстро и безопасно отправить свои BTC через Марко, общего друга, с которым у них обоих есть открытый прямой канал. 

Сохранение-безопасность: Роль антистимулов в сети Lightning

Для смелых, давайте перейдем к техническим вопросам.

Как открывается канал Lightning Network? Как ни парадоксально, но для открытия канала необходимо подготовить закрывающую транзакцию. Поэтому еще до открытия канала сеть и оба пользователя уже знают, как его закрыть. Это исключает возможные мошеннические действия или неудобства, связанные с необходимостью многократного подписания (исчезновение подписанта или угроза неподписания транзакции), которые сделали бы невозможным безопасное закрытие канала.

Если подписавшиеся решили внести в криптовалюты по 5 BTC, они подпишут закрывающую транзакцию, которая распределит 10 BTC в канале поровну. Как только стороны обменяются этой транзакцией, они откроют канал.

Для передачи стоимости будут создаваться новые закрывающие транзакции, в которых одна из сторон изменит начальные значения BTC. Например, если канал состоял из 5 BTC для Марко и 5 BTC для Сары, когда Саре нужно будет заплатить Марко 1 BTC, она создаст закрывающую транзакцию (запись на слипе), которая вернет 6 BTC Марко и 4 Саре. Эта транзакция также будет подписана Марко и будет храниться у обеих сторон.

Теперь задача Марко состоит в том, чтобы убедиться, что Сара отбросила первоначальную транзакцию, ту, которая распределяет 5 BTC между всеми. Если Сара решит списать эту транзакцию, она закроет канал, и Марко потеряет BTC, которые Сара ему заплатила.

Как Марко может сделать так, чтобы Сара уничтожила эту старую транзакцию? Ну, он не может. Транзакция - это простой файл, который пользователи могут хранить бесконечно долго, делать копии, прятать. Поэтому давайте попробуем понять, как Lightning Network гарантирует безопасность.

Необходимо знать, что транзакции Биткойна могут включать условия, как временные, так и практические. Фактически, условие всегда включается в завершающую транзакцию. Если этот вопрос был сложным, то здесь мы усложняем его еще больше.

В первую завершающую транзакцию, проводимую Сарой, где будет распределено по 5 BTC, включены два условия: 5 BTC сразу же передаются Марко, а остальные 5 зависят от двух условий: они либо перейдут к Саре в течение 24 часов, либо перейдут к Марко, если он раскроет ключевое слово, известное им обоим.

Таким образом, если предположить, что после серии транзакций Сара получает 3 BTC, а Марко 7 BTC. Если Сара решит записать старую транзакцию в блокчейн, у Марко будет 24 часа, чтобы защитить себя, раскрыть ключевое слово, активировать условие и забрать оставшиеся 5 BTC без того, чтобы что-то досталось Саре

Очевидно, что у Марко также есть оригинальная транзакция, распределяющая 5 BTC на сторону, но у него нет причин использовать ее, поскольку он имеет право на 7 BTC вместо 5.

Во всем этом сеть действует автономно и самостоятельно активирует меры безопасности. Марко не нужно приклеиваться к компьютеру, чтобы следить за тем, чтобы Сара не записала транзакцию.

По сути, любой, кто пытается обмануть контрагента, теряет все BTC в канале, даже те, на которые он имеет право. Это хитрый трюк, который не стирает старые подписанные транзакции, но препятствует их использованию.

Столкновение с трудностями: Критические моменты и трудности при использовании сети Lightning

Все это здорово, не так ли? Да, но на самом деле есть и критические моменты.

Как мы уже говорили, для обеспечения полной безопасности необходимо постоянное присутствие в сети, чтобы защитить себя от злонамеренных действий другой стороны. В приведенном примере 24-часовое окно служит иллюстрацией, но стороны могут договориться о других временных периодах. Это требует определенной бдительности, так как участники должны быть осторожны в течение оговоренного периода времени, чтобы защитить свои интересы.

Еще один важный аспект касается сохранности закрываемых сделок. Если одна из сторон потеряет ее, то ее средства будут ограничены надеждой на то, что другая сторона сгенерирует новую сделку. Такой сценарий противоречит основополагающему принципу создания блокчейна: создать среду, в которой доверие к другим сведено к минимуму.

Для пользователя, который не намерен доверять свои драгоценные BTC третьим лицам, эти два критических вопроса нельзя игнорировать. Однако, полагаясь на сторонние сервисы, можно проводить транзакции в Lightning Network без каких-либо подобных опасений. Компромисс заключается в использовании кастодиального кошелька, при котором мы не являемся владельцем кошелька, а используем кошелек, управляемый третьей стороной, которая предлагает эту услугу и решает за нас различные упомянутые критические вопросы.

Совет: всегда используйте эти кастодиальные кошельки с осторожностью, загружая в них только то количество BTC, которое вы хотите потратить в краткосрочной перспективе.

Если разница между кастодиальными и некастодиальными кошельками вам непонятна, прочтите это подробное руководство.

Последние мысли о Lightning Network

Поэтому мы попытались кратко рассмотреть, как работает Lightning Network, хотя и опустив многие технические моменты. Понятно, что это не интуитивно понятная технология, но для более увлеченных и любопытных пользователей она заслуживает внимания. 

По мере роста популярности биткоина растут и торговцы, принимающие платежи в BTC через Lightning Network, и я должен признать, что испытать эту технологию на собственном опыте очень интересно. 

Скорость, которая ставит в неловкое положение самые быстрые блокчейны, и беспрецедентная простота использования (с помощью кошельков хранителей) - все это дополняется полной свободой безопасного обмена ценностями из одного конца света в другой. Потратить BTC официально возможно, и эта технология позволяет делать это даже для мизерных сумм.

На сегодняшний день этот дополнительный уровень биткойна, похоже, официально предлагает решение проблемы размера блока без ущерба для стремлений небольших операторов, которые хотят поддерживать полный узел для децентрализации нашего любимого биткойна.