Red Lightning của Bitcoin: Cách giải pháp mở rộng đầy hứa hẹn hoạt động như thế nào

Vấn đề cần giải quyết

Bitcoin đã cách mạng hóa cách chúng ta nghĩ về tiền tệ kỹ thuật số. Tuy nhiên, nó có một điểm yếu: tốc độ. Các khối được tạo ra khoảng mỗi mười phút, và mỗi khối chỉ có thể chứa một số lượng giao dịch nhất định. Khi mạng bị tắc nghẽn — như đã xảy ra vào năm 2017 và một lần nữa vào năm 2021 — các khoản phí tăng vọt. Vào tháng 4 năm 2021, việc thanh toán một giao dịch trên chuỗi chính của Bitcoin có giá trung bình hơn 60 đô la. Bạn có thể tưởng tượng việc trả tiền cho một cốc cà phê 3 đô la với một khoản phí 10 đô la không? Điều đó là không bền vững.

Red Lightning: Câu trả lời off-chain

Để giải quyết nút thắt này, các giải pháp Lớp 2 đã được phát triển. Đây là các mạng hoạt động trên Bitcoin mà không hoàn toàn là Bitcoin. Mạng nổi bật nhất là mạng Lightning Network.

Mạng Lightning cho phép người dùng thực hiện các giao dịch peer-to-peer nhanh chóng mà không cần chờ đợi xác nhận từ khối. Bạn không cần phải ghi lại mỗi giao dịch trên blockchain. Thay vào đó, hãy mở một “kênh thanh toán” với người khác, và cả hai có thể trao đổi quỹ ngay lập tức hàng ngàn lần. Chỉ khi họ đóng kênh, giao dịch cuối cùng đó mới được công bố trên chuỗi chính.

Hiểu về các kênh thanh toán

Hãy tưởng tượng rằng Alice và Bob đang lên kế hoạch mua sắm nhiều cùng nhau. Thay vì thực hiện nhiều giao dịch on-chain, họ đồng ý mở một kênh. Cả hai đều khóa, giả sử, 5 BTC mỗi người vào một địa chỉ đa chữ ký (multisig) — một loại địa chỉ đặc biệt yêu cầu chữ ký của cả hai bên để chi tiêu quỹ.

Trong kênh riêng này, họ tạo ra một “sổ cái mini” chung. Khi Alice muốn thanh toán cho Bob, cô ấy chỉ cần cập nhật số dư: cô ấy mất 1 BTC, Bob nhận 1 BTC. Sau đó, Bob có thể trả lại 2 BTC cho Alice. Những thay đổi này xảy ra ngay lập tức, không cần đến thợ đào. Bất cứ lúc nào, họ có thể công bố trạng thái cuối cùng trên blockchain và rút tiền với số dư tương ứng của mình.

Bảo mật thông qua mật mã: Đa chữ ký và HTLC

Ở đây nảy sinh một câu hỏi rõ ràng: cái gì ngăn cản Alice cố gắng lừa đảo, bằng cách công bố một trạng thái cũ nơi cô ấy có nhiều tiền hơn?

Hệ thống sử dụng hai cơ chế an ninh:

1. Địa chỉ Đa chữ ký (Multisig)

Một địa chỉ multisig yêu cầu nhiều chữ ký để chi tiêu quỹ. Trong một kênh Lightning, sử dụng một sơ đồ 2 trên 2: cả hai bên đều phải ký để di chuyển tiền. Điều này có nghĩa là không bên nào có thể hành động đơn phương trong khi cả hai hợp tác.

2. Hợp đồng khóa thời gian băm (HTLC)

Đây là thiên tài thực sự của Lightning. Nó kết hợp hai công nghệ:

• Hashlock: Một điều kiện mật mã, nơi chỉ những ai biết một bí mật cụ thể mới có thể chi tiêu quỹ.
• Timelock: Một ràng buộc tạm thời ngăn không cho chi tiêu trước một thời điểm nhất định.

Khi Alice và Bob mở một kênh, họ trao đổi các bí mật đã được băm. Nếu Bob cố gắng công bố một trạng thái cũ mà ở đó anh ta có nhiều quỹ hơn, Alice ngay lập tức truy cập vào toàn bộ số dư của mình vì giờ đây cô ấy biết bí mật của Bob ( mà được tiết lộ khi họ tạo ra trạng thái mới ). Trong khi đó, Bob phải chờ đến khi hết thời hạn để truy cập vào quỹ của mình. Điều này trừng phạt anh ta vì đã cố gắng gian lận.

Định tuyến: Kết nối các kênh

Sức mạnh thực sự của Lightning xuất hiện khi các kênh được kết nối với nhau. Nếu Alice có một kênh với Bob, và Bob có một kênh khác với Carol, Alice có thể gửi tiền cho Carol thông qua Bob. Bob đóng vai trò như một “bộ định tuyến” và có thể thu phí nhỏ để tạo điều kiện cho giao dịch.

Điều này nhanh chóng mở rộng. Với đủ kênh, Alice có thể lý thuyết gửi tiền cho hầu hết mọi người trên mạng mà không cần có kênh trực tiếp.

Ví dụ thực tế:

• Alice và Bob: khả năng 1 BTC, Alice có 0.7 BTC tại địa phương
• Bob và Carol: khả năng 1 BTC, Bob có 0.6 BTC tại địa phương

Nếu Alice gửi 0,3 BTC cho Carol, thì chuyển những khoản tiền đó cho Bob, người sẽ chuyển cho Carol. Số dư của Bob vẫn không thay đổi (+0,3 từ Alice, -0,3 cho Carol), nhưng tính linh hoạt của anh ấy giảm xuống. Bây giờ anh ấy có thể chi tiêu 0,6 BTC với Alice nhưng chỉ 0,3 BTC với Carol. Các bộ định tuyến có thể tính phí cho điều này, tạo ra một thị trường thanh khoản.

Lợi ích rõ ràng của mạng Lightning

Khả năng mở rộng không giới hạn: Người dùng có thể thực hiện hàng triệu giao dịch ngoài chuỗi chỉ với hai giao dịch on-chain (mở và đóng kênh).

Thanh toán vi mô khả thi: Bitcoin có thể gửi tối thiểu khoảng 0.00000546 BTC. Lightning giảm xuống còn 0.00000001 BTC (1 satoshi). Phí giao dịch biến mất trong các kênh đã đóng, cho phép các khoản thanh toán vài xu mà không trở nên không khả thi về mặt kinh tế.

Bảo mật được cải thiện: Các kênh có thể là riêng tư. Không ai biết điều gì xảy ra bên trong. Họ chỉ thấy rằng một kênh đã được mở, nhưng không biết chi tiết về các giao dịch.

Tốc độ tức thì: Quên việc chờ đợi 10 phút. Trong Lightning, các khoản thanh toán được xử lý nhanh như kết nối internet của bạn.

Những thách thức thực sự

Tính khả dụng phức tạp: Việc cấu hình một nút Lightning và mở các kênh yêu cầu một số kiến thức kỹ thuật nhất định. Đối với người mới bắt đầu, các khái niệm về tính thanh khoản địa phương/xa và quản lý kênh có thể gây choáng ngợp.

Vấn đề thanh khoản: Bạn chỉ có thể chi tiêu số tiền bạn đã khóa trong một kênh. Nếu cả hai bên đều có toàn bộ số dư của một bên, thì không thể gửi thêm tiền trừ khi có ai đó trả cho bạn trước. Điều này giới hạn dòng chảy và có thể làm frustrar người dùng mới.

Rủi ro tập trung: Các trung gian có thanh khoản cao (các “hubs”) trở thành điểm nóng. Nếu các bộ định tuyến lớn bị ngắt kết nối, mạng sẽ bị phân mảnh. Hơn nữa, có nguy cơ kiểm duyệt nếu một vài tác nhân kiểm soát các tuyến đường.

Hệ thống Lightning hiện nay như thế nào

Đến tháng 3 năm 2024, mạng Lightning trông khỏe mạnh:

• Hơn 13.000 nút hoạt động đang hoạt động toàn cầu
• Hơn 52,000 kênh kết nối mạng
• Khoảng 4,570 BTC tổng công suất bị khóa

Có nhiều triển khai khác nhau: c-lightning của Blockstream, LND của Lightning Labs và Eclair của ACINQ là những cái chính. Đối với người dùng ít kỹ thuật, các công ty cung cấp các nút cắm và chạy mà chỉ cần bật lên là hoạt động.

Tương lai: Một Bitcoin dễ tiếp cận hơn

Kể từ khi ra mắt trên mainnet vào năm 2018, Lightning đã tiến hóa một cách đáng kể. Các rào cản kỹ thuật đang dần được giảm bớt nhờ vào sự phát triển liên tục. Những gì bắt đầu như một giải pháp thử nghiệm đã trở thành một lựa chọn khả thi cho các khoản thanh toán có giá trị thấp và tần suất cao.

Lightning Network không phải là giải pháp cho tất cả các vấn đề của Bitcoin, nhưng nó giải quyết vấn đề cấp bách nhất: làm thế nào để Bitcoin trở nên thực tiễn cho các giao dịch hàng ngày mà không mất đi các đặc tính bảo mật và phi tập trung của nó. Khi ngày càng nhiều nhà phát triển xây dựng trên nền tảng này, mạng lưới sẽ trở nên mạnh mẽ hơn, dễ sử dụng hơn và được tích hợp tốt hơn vào hệ sinh thái tiền điện tử.