Красное молния Биткойна: Как работает самое перспективное решение для масштабируемости

Проблема, которая нуждалась в решении

Биткойн революционизировал наш подход к цифровым деньгам. Однако у него есть ахиллесова пята: скорость. Блоки генерируются примерно каждые десять минут, и каждый из них может содержать только определенное количество транзакций. Когда сеть перегружена — как это происходило в 2017 и снова в 2021 годах — комиссии взлетают. В апреле 2021 года оплата перевода в основной цепочке Биткойн в среднем стоила более 60 долларов. Ты можешь представить себе, что платишь за кофе за 3 доллара комиссию в 10 долларов? Это неустойчиво.

Красная молния: ответ вне цепи

Чтобы решить эту проблему, были разработаны решения 2-го уровня. Это сети, которые работают поверх Bitcoin, не будучи при этом именно Bitcoin. Наиболее выдающейся является сеть Lightning Network.

Сеть Lightning позволяет пользователям выполнять быстрые транзакции peer-to-peer без ожидания подтверждений блока. Вам не нужно, чтобы каждая транзакция регистрировалась в блокчейне. Вместо этого откройте “платежный канал” с другим человеком, и оба могут мгновенно обменивать средства тысячи раз. Только когда они закроют канал, эта окончательная транзакция публикуется в основной цепи.

Понимание платежных каналов

Представь, что Алиса и Боб планируют совершить много покупок вместе. Вместо того чтобы проводить множество транзакций в цепочке, они соглашаются открыть канал. Каждый из них блокирует, скажем, 5 BTC на многоподписном адресе (multisig) — специальном типе адреса, который требует подписи обеих сторон для расходования средств.

Внутри этого частного канала создается “мини-блокчейн”. Когда Алиса хочет заплатить Бобу, она просто обновляет балансы: она теряет 1 BTC, Боб получает 1 BTC. Затем Боб может вернуть Алисе 2 BTC. Эти изменения происходят мгновенно, без участия майнеров. В любой момент они могут опубликовать окончательное состояние в блокчейне и выйти с соответствующими балансами.

Безопасность с помощью криптографии: Мультиподписи и HTLC

Здесь возникает очевидный вопрос: что мешает Элис попытаться обмануть, опубликовав старое состояние, где у нее было больше денег?

Система использует два механизма безопасности:

1. Мультиподписи (Multisig)

Мультиподписный адрес требует нескольких подписей для расходования средств. В Lightning-канале используется схема 2 из 2: обе стороны должны подписать, чтобы переместить деньги. Это означает, что никто не может действовать односторонне, пока оба сотрудничают.

2. Контракты с хеш-таймлоком (HTLC)

Это истинный гений Lightning. Он сочетает в себе две технологии:

• Hashlock: Криптографическое условие, при котором только тот, кто знает конкретный секрет, может расходовать средства.
• Таймлок: Временное ограничение, которое не позволяет тратить средства до определенного момента.

Когда Алиса и Боб открывают канал, они обмениваются зашифрованными секретами. Если Боб пытается опубликовать старое состояние, где у него больше средств, Алиса немедленно получает весь свой баланс, потому что теперь знает секрет Боба (, раскрытый, когда они создали новое состояние ). Тем временем Боб должен дождаться истечения времени, чтобы получить доступ к своим средствам. Это наказывает его за попытку обмануть.

Маршрутизация: Подключение каналов

Истинная сила Lightning проявляется, когда каналы взаимосвязаны. Если у Алисы есть канал с Бобом, а у Боба есть другой с Кэрол, Алиса может отправить деньги Кэрол через Боба. Боб выступает в роли “маршрутизатора” и может взимать небольшую комиссию за содействие транзакции.

Это быстро масштабируется. С достаточным количеством каналов Алиса теоретически могла бы отправлять средства почти любому человеку в сети, не имея прямого канала.

Практический пример:

• Алиса и Боб: емкость 1 BTC, у Алисы локально 0.7 BTC
• Боб и Кэрол: вместимость 1 BTC, у Боба локально 0.6 BTC

Если Алиса отправляет 0.3 BTC Карол, то эти средства передаются Бобу, который передает их Карол. Баланс Боба остается прежним ( + 0.3 от Алисы, -0.3 к Карол ), но его гибкость уменьшается. Теперь он может потратить 0.6 BTC с Алисой, но только 0.3 BTC с Карол. Маршрутизаторы могут взимать комиссии за это, создавая рынок ликвидности.

Ясные преимущества сети Lightning

Безлимитная масштабируемость: Пользователи могут выполнять миллионы транзакций вне цепи всего с двумя транзакциями в цепи (открыть и закрыть канал).

Жизнеспособные микроплатежи: Биткойн может отправить минимум примерно 0.00000546 BTC. Lightning снижает это до 0.00000001 BTC (1 сатоши). Комиссии исчезают в закрытых каналах, что делает возможными платежи в копейки, не делая их экономически нецелесообразными.

Улучшенная конфиденциальность: Каналы могут быть частными. Никто не знает, что происходит внутри. Они просто видят, что канал открыт, но не знают деталей транзакций.

Мгновенная скорость: Забудьте о 10-минутном ожидании. В Lightning платежи обрабатываются так же быстро, как ваше интернет-соединение.

Реальные вызовы

Сложная удобство использования: Настройка узла Lightning и открытие каналов требует определенных технических знаний. Для новичков концепции локальной/удаленной ликвидности и управления каналами могут быть подавляющими.

Проблема ликвидности: Вы можете тратить только то, что у вас заблокировано в канале. Если обе стороны имеют весь баланс одной стороны, невозможно отправить больше денег, если кто-то сначала не заплатит вам. Это ограничивает поток и может разочаровать новых пользователей.

Риск централизации: Посредники с высокой ликвидностью (“хабы”) становятся критическими точками. Если крупные маршрутизаторы отключаются, сеть фрагментируется. Кроме того, существует риск цензуры, если несколько игроков контролируют маршруты.

Как сегодня сеть Lightning

На март 2024 года сеть Lightning выглядит здоровой:

• Более 13 000 активных узлов работающих по всему миру
• Более 52 000 каналов соединяющих сеть
• Около 4,570 BTC общей заблокированной емкости

Существует множество реализаций: c-lightning от Blockstream, LND от Lightning Labs и Eclair от ACINQ являются основными. Для менее технических пользователей компании предлагают узлы plug-and-play, которые начинают работать, как только вы их включите.

Будущее: Более доступный Bitcoin

С момента своего запуска в основной сети в 2018 году Lightning значительно развился. Технические барьеры медленно снижаются благодаря постоянному развитию. То, что начиналось как экспериментальное решение, стало жизнеспособной альтернативой для низкочастотных и низковалютных платежей.

Сеть Lightning не является решением всех проблем Биткойна, но она решает самую срочную: как сделать Биткойн практичным для повседневных транзакций, не теряя его характеристики безопасности и децентрализации. По мере того как все больше разработчиков будут строить на основе этой сети, она станет более надежной, удобной в использовании и более интегрированной в экосистему криптовалют.