С момента своего создания Биткойн всегда предназначался для денежного использования. Сатоши Накамото также ясно объяснил это в ставшей культовой официальной документации. В этом документе Сатоши определяет Биткойн как одноранговую систему электронных денег.
Однако, «король криптовалют» сталкивается с серьёзной проблемой: ограничением в 7 транзакций в секунду. Именно здесь на помощь приходит Lightning Network – версия Биткойна, обеспечивающая почти мгновенные одноранговые платежи и чрезвычайно низкие комиссии за транзакции.
Проблемы масштабируемости Биткойна
Проблема с пропускной способностью
С момента создания первого блока, составляющего блокчейн Биткойна, в 2011 году многое изменилось. Со временем возможности масштабируемости последнего начали показывать свои пределы. Действительно, технические характеристики Биткойна показывают, что его будет сложно использовать в качестве крупномасштабной платежной сети.
Прежде чем понять, насколько ограничивают эти характеристики, полезно вспомнить, как работает Биткойн с точки зрения транзакций. Говоря просто, Биткойн состоит из блоков, содержащих транзакции, происходящие в его сети. Производительность обработки этих транзакций ограничена двумя вещами: средним временем создания блока (10 минут) и максимальным размером блока, который составляет 1 мегабайт. Таким образом, эти два элемента влияют на пропускную способность сети.
В результате, сеть Биткойн ограничена 7 транзакциями в секунду.
Вопрос высоких издержек
Давайте быстро вернемся к концепции создания блоков. Как уже упоминалось, среднее время создания блока в Биткойне составляет около 10 минут. Однако, это среднее время зависит от использования сети. Когда использование сети остаётся достаточно низким, это не представляет проблемы. Транзакции проверяются майнерами (Proof of Work) и поэтому попадают в следующий блок. Но, что будет, если произойдет значительное увеличение использования сети?
Когда сеть Биткойн переживает неспокойный период, количество происходящих в ней транзакций может значительно увеличиться. В результате упомянутый предел блоков достигается быстрее, и блоки становятся «насыщенными». Напомним, каждая проведенная транзакция сопровождается её издержками.
Поэтому в интенсивно используемой сетевой структуре майнеры, чья цель – максимизировать свою прибыль, будут отдавать предпочтение самым высоким комиссиям.
Таким образом, благодаря простому механизму спроса и предложения транзакционные издержки значительно возрастут. Лица, у которых меньше средств для оплаты высоких комиссий, также увидят, что время подтверждения их транзакций значительно увеличится.
Как вы уже поняли, Биткойн не может адаптироваться к чрезмерному росту транзакций, действующих в его сети. Эта проблема регулирования спроса относится к масштабируемости сети.
Происхождение сети Lightning
Эти проблемы масштабируемости были предметом многочисленных дискуссий в сообществе Биткойн. Различные члены последнего предлагали множество решений. Среди них случай обновления SegWit.
SegWit, или Segregated Witness, – это обновление протокола Биткойн, которое отделяет подписи транзакций от данных транзакций, чтобы увеличить емкость блокчейна и улучшить некоторые аспекты его работы, включая гибкость транзакций.
Другие предпринятые инициативы были гораздо более радикальными: включая Bitcoin Cash (BCH). После проблем с масштабируемостью некоторые люди заявили, что проблема просто в мощности самих блоков. Именно после этого наблюдения родился форк Bitcoin Cash, увеличивший размер блоков с 1 Мегабайта до 8 МБ. Сегодня размер даже увеличился до 32 Мб.
История показывает, что сторонники обновления SegWit выиграли битву. Внедрение SegWit, в частности, позволило разработать Lightning Network, наиболее жизнеспособное решение масштабируемости в настоящее время для Биткойна.
Запуск сети Lightning
Сеть Lightning была предложена в 2015 году двумя исследователями, Таддеусом Дрийей и Джозефом Пуном, в статье под названием «Сеть Bitcoin Lightning». В аннотации статьи описывается оффчейн-протокол, состоящий из платежных каналов. В этих платежных каналах две разные стороны могут обмениваться активами, не обременяя основную сеть, поскольку эти каналы существуют вне блокчейна. Таким образом, сеть Lightning Network является оверлеем Биткойна, также называемым уровнем 2.
В 2016 году Дрия и Пун основали Lightning Labs, компанию, занимающуюся разработкой Lightning Network. Lightning Labs сделала протокол совместимым с Биткойном, в частности, благодаря применению упомянутого чуть выше обновления SegWit, проведенному в августе 2017 года.
В 2018 году Lightning Labs наконец запустила бета-версию своей реализации Lightning Network в основной сети Биткойн, и с тех пор сеть полностью работоспособна.
Как работает сеть Lightning
Двусторонние каналы оплаты
Вы, наверное, слышали эту фразу от противников Биткойна: «Всё это здорово, но я не могу заплатить за кофе биткойнами!». Благодаря Lightning Network это становится возможным! Давайте разберемся: как работает эта знаменитая сеть.
Как упоминалось ранее, сеть Lightning Network основана на двусторонних каналах оплаты. Чтобы создать платёжный канал, обе стороны вносят определенное количество биткойнов на общий счет. Когда этот канал откроется, они опубликуют транзакцию в блокчейне, указав, сколько биткойнов было депонировано и кем. Таким образом, упомянутые средства размещаются на условном депонировании в основной сети. Для перевода средств необходима подпись обеих сторон, обеспечивающая совместный контроль.
Продавец и покупатель теперь могут обменивать товары и услуги в биткойнах благодаря сети Lightning Network! Поскольку платежи не происходят в основном блокчейне, они могут обменивать свои биткойны с минимальной комиссией. Однако, они не могут обменять больше, чем хранится на общем счете, а именно 0,02 BTC в нашем примере.
Продавец и покупатель могут решить закрыть счет в любой момент. В этом случае они закроют учетную запись по взаимному согласию, опубликовав окончательную транзакцию в сети Биткойн. Эта транзакция называется закрывающей транзакцией. Таким образом, они вернут свои первоначальные средства, внесенные на общий счет.
Сеть платежных каналов
Для Продавца было бы излишним и утомительным создавать платежный канал для каждого человека, с которым он хочет торговать. Поэтому была реализована идея сети платежных каналов. Эта сеть позволяет осуществлять оплату между двумя людьми, у которых нет прямого двустороннего канала оплаты. Вместо этого происходит взаимосвязь через существующий платежный канал с другим человеком.
Предположим, Артем хочет заплатить Серафиме. Однако, с последней он не создал никакого платежного канала. Тем не менее, у Серафимы есть канал оплаты с Максимом. Таким образом, Артем осуществит платеж Максиму, который затем переведёт его Серафиме.
Как вы можете видеть здесь, Максим выступает в роли посредника. Он мог бы стать узлом Lightning, упрощая маршрутизацию транзакций. Маршрутизация – это просто маршрут, по которому транзакции проходят в сети. Владея узлом, Максим будет взимать комиссию, зарабатывая сатоши за каждую совершенную транзакцию. Это также внесёт вклад в сеть Lightning, упрощая транзакции. Обратите внимание, что это никоим образом не подразумевает какого-либо контроля со стороны Максима в сети.
Преимущества сети Lightning
Первое и очевидное преимущество Lightning Network находится на уровне транзакций. Благодаря сети Lightning транзакции выполняются быстрее и дешевле, что позволяет совершать микроплатежи, которые раньше было невозможно осуществить. Без сети Lightning пользователям пришлось бы платить высокую комиссию за простую транзакцию и ждать час или больше для её подтверждения.
Транзакции также становятся гораздо более конфиденциальными благодаря сети. Как уже говорилось выше, транзакции осуществляются оффчейн. Поэтому невозможно отслеживать транзакции в основной цепочке.
Lightning Network также извлекает выгоду из безопасности Биткойна. Фактически сеть представляет собой второй уровень Биткойна, поэтому всегда связана с ним. Таким образом, пользователи могут выбирать основной блокчейн для более крупных транзакций и переключаться на сеть Lightning для более мелких, не беспокоясь о безопасности.
Lightning Network может стать вашим маленьким ежедневным кошельком, а Биткойн – сейфом, в котором будут храниться все ваши сбережения.
Недостатки сети Lightning
Для того, чтобы взаимодействовать с сетью, вам необходимо сначала иметь Lightning-кошелек. Этот кошелек, естественно, должен быть снабжен средствами, и для этого вам необходимо сначала провести внутрисетевую транзакцию. Такое поступление средств должно осуществляться регулярно по мере возникновения расходов. Таким образом, эти внутрисетевые транзакции подвержены проблемам, упомянутым в начале статьи. Кроме того, для получения платежа необходимо подключение к сети в целях безопасности.
Высказывались также сомнения по поводу централизации сети. Помните о понятии маршрутизации, упомянутом в разделе, посвященном сети платежных каналов. Предположим, несколько человек решают открыть множество собственных платежных каналов, поддерживая там большую ликвидность. Логично, что через них будет проходить множество транзакций по всей сети, учитывая доступную ликвидность. Эта группа людей может начать контролировать транзакции или взимать необычные комиссии.
Станет ли Lightning Network будущим для Биткоина
Lightning Network является чрезвычайно многообещающей технологией, вносящей значительный вклад в будущее Биткоина. Биткоин стремится стать демократизированным и принести реальную пользу большому количеству людей. Поэтому было крайне важно решить эту проблему масштабируемости, чтобы использовать весь потенциал Биткоина.
Жители ряда развивающихся стран, таких как Сальвадор и Нигерия, регулярно пользуются сетью, что свидетельствует о её хорошей реализации на практике.
Развитие сети Lightning может, как и Биткоин, произвести революцию в финансовом мире завтрашнего дня.
