Rețeaua fulger: Ce este și poate rezolva problema de scalare a Bitcoin?

Satashi Nakamoto a trimis o propunere pentru „un nou sistem electronic de numerar, complet peer-to-peer, fără terțe părți de încredere”, unei liste de corespondență criptografică vineri, 31 octombrie 2008. Primul răspuns - prima dată pentru oricine public a comentat bitcoin - a venit duminica următoare: „Avem foarte multă nevoie de un astfel de sistem”, a scris James A. Donald, „dar modul în care înțeleg propunerea dvs., nu pare să se adapteze la dimensiunea dorită”.

Continuând 10 ani mai târziu, această critică sună încă adevărată. Chiar și cei mai arși evangheliști ai Bitcoin recunosc că nu are valoare să faci cumpărături mici, zilnice. Însă Lightning Network, unul dintre cele mai promițătoare proiecte de scalare bitcoin în curs de desfășurare, ar putea schimba acest lucru.

Rețeaua de fulgere

Vorbind la Summit-ul Blockstack din iulie 2017, CEO-ul Lightning Labs, Elizabeth Stark, a menționat această critică a numerarului electronic al lui Nakamoto, dar și-a exprimat încrederea că bitcoin poate, de fapt, să se extindă. "Suntem practic în 1995, din nou, când vine vorba de blockchains și tehnologii descentralizate", a spus ea, referindu-se la perioada înainte ca internetul să achiziționeze HTTP și celelalte straturi de transport și aplicații ale TCP / IP.

Printre cele mai discutate aplicații „strat 2” pentru blockchainul bitcoin se află rețeaua fulger. Propuse pentru prima dată de Joseph Poon și Tadge, numit Thaddeus Dryja în 2015 (cea mai recentă versiune a whitepaper-ului lor este disponibil aici), fulgerul a fost elaborat într-o specificație de funcționare numită fulger-rfc sau "BOLTS" de către trei companii, fiecare dintre acestea având propria sa implementare: Lightning Labs are lnd, Blockstream are c-fulger și ACINQ are eclair. Există, de asemenea, implementări non-BOTLS, cum ar fi tunetul.

Rețeaua de trăsnet este deja în funcțiune, dar este încă de la început. Bitcoin-ul real a fost trimis și aproape întotdeauna primit cu ajutorul implementărilor Lightning Labs, Blockstream și ACINQ și toate trei sunt interoperabile. Videoclipul de mai jos arată un inginer ACINQ care trimite 0, 000001 bitcoin (aproximativ 0, 01 USD) aproape instantaneu de la un nod eclair la un nod lnd printr-un nod c-fulger:

Pentru a vedea cât de mult reprezintă o îmbunătățire, am încercat o tranzacție similară pe blockchainul bitcoin folosind GreenAddress, o aplicație portofel mobil. Aplicația a sugerat să plătească minerilor 0, 00001907 BTC (0, 19 USD): o taxă de 1, 907%. Deși nu este clar câte blocuri a fost destinată să confirme în interior (am ajuns la GreenAddress pentru a afla), răspunsul este probabil șase blocuri, sau aproximativ o oră.

Nu vom afla niciodată cât timp ar fi durat acea tranzacție anume: un mesaj de eroare ne-a informat că „rezultatele sub 546 satoshis [0, 05 USD] sunt considerate praf neeconomic de Bitcoin. Vă rugăm să creșteți valoarea."

Lightning Labs a testat, de asemenea, schimburi atomice cu lanțuri încrucișate folosind rețeaua; acestea sunt transferuri de valoare între diferite blockchain-uri, în acest caz bitcoin și litecoin, care pot marca un prim pas către construirea de schimburi descentralizate.

Lightning permite micropagamente pe care bitcoin nu le poate de la sine, dar implementările existente sunt încă buggy. Stark solicită utilizatorilor să învețe despre fulger folosind „testnetul” bitcoinului (adică să utilizeze bani falsi), mai degrabă decât „rețeaua principală”. Tranzacții în valoare de aproximativ 50.000 de dolari au fost efectuate pe rețeaua electronică la momentul scrierii, însă unii au pierdut bani pentru o eroare c-fulger. (Christian Decker, inginer de tehnologie de bază la Blockstream, mi-a spus prin e-mail că fondurile au fost în cele din urmă recuperate în majoritatea cazurilor.)

Deci, cum funcționează fulgerul?

Cum funcționează fulgerul

Soluția Lightning se bazează pe două căi de plată off-chain. Spuneți că Alice și Bob se tranzacționează frecvent între ei în cantități mici. Plățile on-line nu sunt practice în acest caz din cauza comisioanelor și a timpilor lungi de confirmare, deci decid să deschidă un canal care să le permită să trimită bitcoin înainte și înapoi, instantaneu și fără taxe.

Deschiderea unui canal

Pentru a deschide un canal, Alice, Bob sau ambii contribuie cu o anumită cantitate de bitcoin la o adresă specială prin ceea ce se numește tranzacție de finanțare (caseta verde din diagrama de mai jos). Spuneți că Alice contribuie cu 1 BTC. Ea trimite fondurile către ceea ce se numește o adresă multisig 2 din 2, care necesită atât Alice cât și Bob să „semneze” criptografic orice tranzacție de trimitere cu cheile lor private. O tranzacție normală necesită numai semnătura cheii private (unice) corespunzătoare cheii publice a adresei de expediere.

Important este că tranzacția de finanțare nu este încă semnată sau difuzată în rețea.

Toate imaginile provenite de la Poon și Dryja.

În continuare, Alice și Bob creează o „tranzacție de angajament” folosind tranzacția de finanțare ca „părinte”: utilizează ieșirea ei neconfirmată de 1 BTC ca intrare pentru o tranzacție „copil” care trimite 0, 5 BTC către Alice (ieșire 0) și 0, 5 BTC către Bob (ieșire 1). Dacă protestați că protocolul bitcoin nu permite utilizatorilor să semneze o cheltuială fără să știe semnăturile de intrare, această capacitate a fost acordată printr-o furculiță soft.

Alice apoi semnează ieșirea trimitând 0, 5 BTC către Bob; Bob semnează ieșirea trimitând 0, 5 BTC către Alice. Ambele semnează și difuzează tranzacția de finanțare, care este angajată în blockchain-ul bitcoin (și este supusă taxelor de rețea și a timpilor de așteptare).

Acum au un canal de plată deschis prin care pot transfera bitcoin înainte și înapoi instantaneu și fără taxe. Fie Alice sau Bob îl pot închide în orice moment și își pot revendica 0, 5 BTC fiecare sau orice alt sold este actualizat.

Deschiderea unui canal ... În engleză

Cu excepția cazului în care știți deja un lucru corect despre prăbușirile rețelei de trăsnet, este probabil greu să digerați „semnul aici, inițial aici, petreceți acest lucru, difuzați asta - nu chiar asta ” .

Iată o descriere mai conceptuală. Tranzacția de finanțare este cum sună: furnizează fondurile pentru canal. De asemenea, acționează ca o limită pentru canal: niciuna dintre părți nu poate ajunge cu mai mult decât suma inițială de finanțare, iar soldurile ambelor părți trebuie să se ridice la această sumă. Motivul pentru care tranzacția de finanțare este creată mai întâi, dar difuzată ultima dată, este că, dacă ar fi fost postată pur și simplu pe blockchain într-o singură etapă, nimic nu s-ar fi realizat în afară de o singură tranzacție simplă. Fulgerul nu face ca acestea să fie mai rapide sau mai ieftine.

Lăsând deschis tranzacția de finanțare, introducând o tranzacție de angajament - care, așa cum este descris mai jos, funcționează ca un fel de contract inteligent - și apoi închiderea tranzacției de finanțare, prizele fulger deschid un fel de gaură de vierme în rețea. Vă permite să mutați bitcoin înainte și înapoi pe o singură cale definită. Utilizați protocolul bitcoin, dar ocolind întârzierile și cheltuielile impuse de mineri.

Păstrând fulgerul fără încredere

Spune că Bob vrea acum să plătească Alice 0.1 BTC folosind canalul lor deschis. Cele două părți pur și simplu actualizează tranzacția de angajament - nu este nevoie să apeleze la mineri. Soldul, anterior 0, 5 BTC fiecare, este acum 0, 6 BTC față de Alice, 0, 4 BTC față de Bob.

Singura problemă este, cum să faci asta în siguranță ">

Găsirea unei soluții criptografice la această dilemă se reduce la un singur obiectiv: face imposibilă semnarea unei tranzacții vechi și închiderea canalului într-un mod care să reflecte o stare anterioară. Atâta timp cât acest lucru este o opțiune, fulgerul are o problemă cu cheltuieli duble.

Amintiți-vă că Bob semnează o jumătate din tranzacția de angajament (Angajamentul Tx 1a mai jos), pe care numai Alice o poate transmite, deoarece semnătura ei lipsă. Alice semnează celălalt (angajamentul Tx 1b), pe care numai Bob îl poate transmite apoi. Oricine poate face acest lucru și închide canalul, dar folosind capacitățile inteligente (limitate) de scriere a contractelor bitcoin, rezultatele celor două jumătăți ale tranzacției de angajament pot fi supuse unor restricții diferite. Mai exact, o ieșire poate permite destinatarului să cheltuiască imediat fondurile, în timp ce cealaltă poate fi supusă anulării de către oricare dintre părți - printr-un Contract de Maturitate Revocabilă de Scadență (RSMC) - pentru o perioadă determinată, cum ar fi 1000 de blocuri, sau aproximativ o săptămână.

Iată de ce este util. Dacă Bob se dovedește a fi scârbos și nepriceput, el poate semna și transmite doar Angajamentul Tx 1b (mai sus), care plătește Alice imediat (Livrare 1b) și își păstrează fondurile în limbo revocabil timp de o săptămână (Revocare livrare 1b). Alice, văzând că Bob a încercat să o scurteze, poate declanșa revocarea și nu poate pretinde doar 0.1 BTC Bob a încercat să fure, ci și 0.4 BTC la care altfel ar fi avut dreptul.

Cu alte cuvinte, întregul canal merge la Alice dacă îl prinde pe Bob înșelând. Acest lucru este posibil, deoarece atunci când părțile creează o nouă tranzacție de angajament (C2a și C2b mai jos), promițând de fapt să nu difuzeze o veche tranzacție de angajament (C1a sau C1b), își pun banii acolo unde sunt. Împreună cu noua tranzacție de angajament, creează o tranzacție de remediere a încălcărilor cu două rezultate (BR1a și BR1b) care se aplică la angajamentul anterior. Alice îi oferă lui Bob cheia privată pentru jumătatea sa din tranzacția de remediere a încălcării și invers. În prezent, dacă încearcă să difuzeze vechea tranzacție, contrapartida poate profita de perioada de așteptare de 1000 de blocuri și poate depăși înaintea acelei tranzacții, luând întregul sold al părții infractoare.

Problema este că Alice trebuie să acorde o atenție semi-constantă canalelor sale, ca nu cumva Bob să o prindă pentru 1000 de blocuri. Poon și Dryja sugerează desemnarea unui terț al cărui loc de muncă este acela de a declanșa tranzacții de remediere a încălcării - cele care recompensează toate fondurile canalului părții nedreptățite - atunci când o contrapartidă încearcă să înșele. Acestea ar putea fi plătite o taxă din penalizare.

Olaoluwa Osuntokun, co-fondator al Lightning Labs și CTO, dezvoltă „turnuri de veghe” pentru a servi ca acești executori terți. În timp ce s-au ridicat îngrijorari cu privire la faptul că aceste noduri ar putea acționa ca părți de încredere și să introducă nesiguranța în rețea, Osuntokun îi spune lui CoinDesk că o singură putere de veghe cinstită ar fi necesară pentru un canal dat.

De asemenea, după cum subliniază într-un e-mail Christian Decker, inginerul de bază al tehnologiei Blockstream, frauda este riscantă. Este un joc semnificativ să presupunem că petrecerea pe care încercați să o jefuiți nu se va verifica cel puțin o dată pe săptămână și riscul de a pierde toți banii din canalul dvs. poate fi suficient de descurajant.

Conectarea canalelor

În lumea reală, Alice nu vrea să tranzacționeze exclusiv cu Bob, și nici Bob exclusiv cu Alice. Ambele au orice număr de contrapartide pe care trebuie să le plătească și să le plătească. Deschiderea canalelor cu fiecare dintre aceste părți nu ar fi practic. Chiar dacă interfața de utilizator ar fi simplificată la perfecțiune, puțini utilizatori ar avea lichiditatea necesară pentru a lega bitcoin într-o duzină sau mai multe canale deschise.

Din fericire nu trebuie. După cum arată videoclipul de mai sus, utilizatorii pot ruta plățile prin canalele utilizatorilor intermediari, astfel încât plata cu oricine cu un canal deschis sau două ar trebui să fie posibilă prin principiul de șase grade de separare. Spre deosebire de tranzacțiile din cadrul unui singur canal, aceste tranzacții cu mai multe canale vor presupune probabil taxe mici pentru a stimula nodurile să finanțeze canalele și să le mențină deschise. Rutarea cepei, tehnica folosită pentru a deghiza utilizatorii browserului TOR, împiedică nodurile intermediare să vadă calea completă realizată de o tranzacție, atenuând problemele de confidențialitate.

Cât de bine funcționează această rețea de canale în practică și este de conceput că, dacă plățile trebuie să ia prea mult o rută - cu prea multe „hamei” prin canale intermediare - taxele percepute de acei utilizatori ar putea adăuga.

Poate fulgerul să rămână descentralizat ">

Aceste griji sunt legate de unul care, pentru critici, reprezintă un defect insurmontabil în rețeaua de trăsnet. În implementările de astăzi, un canal vine cu un plafon: suma de bitcoin din tranzacția de finanțare inițială limitează suma totală de bani din canal.

Această situație impune compromisuri utilizatorilor cu resurse rezonabil limitate. Pot finanța canale cu cantități mari de bitcoin pentru a se asigura că au fonduri pentru a face orice plată de care ar avea nevoie, sau pot finanța canale mai mici și au bitcoin disponibil pentru alte utilizări. (Deoarece plățile pot fi dirijate prin canale conectate, probabil că un utilizator dat nu trebuie să deschidă mai mult decât o mână de canale și poate doar un cuplu.)

Alegerea se reduce până la lichiditate în canalele fulger sau lichiditate în afara lor, pe lanț. Alegerea finanțării canalelor de plată lichidă ar putea fi riscantă dacă turnurile de veghe sau o altă soluție nu împiedică pierderea de fonduri prin neatenție. Pe de altă parte, dacă canalele de plată sunt securizate și fulgerele devin principala metodă de utilizare a bitcoin-ului zilnic, nu ar fi prea mică problema lăsării fondurilor în canale. Acestea ar servi drept „card de debit reîncărcabil sau în numerar”, după cum declară Decker, în timp ce lanțul principal acționează ca un cont de economii.

Stark face un argument similar: finanțarea unui canal fulger vă împiedică să utilizați acel bitcoin pentru orice altceva, cu excepția „unei rețele de potențial numeroase noduri care pe întregul magazin vor accepta bitcoin instantaneu”, a scris ea prin e-mail. "Învățăm ca fondurile de pe canalele Lightning să fie mai utile decât bitcoin-ul în lanț pentru tranzacționare din cauza vitezei instantanee și a taxelor reduse", a adăugat ea.

Huburi?

Dar cu cine ai seta aceste canale? Alegerea Bobului pentru Alice dvs. este o decizie economică, nu una criptografică, iar pentru criticii rețelei fulgere, răspunsul evident ar fi un fel de „hub”, un nod cu mult capital, oferindu-i capacitatea de a menține canale deschise bine finanțate cu un număr de partide simultan.

Ideea că ceea ce se bazează pe o industrie bancară bitcoin off-chain ar putea deranja pasionații de bitcoin, care consideră că este o centralizare a rețelei.

Stark contestă acest argument. „Mii de utilizatori rulează noduri complete pentru bitcoin”, scrie ea, „și credem că aceia și alții vor rula și noduri pe Lightning (este mai ușor pentru că nu ai nevoie de un nod complet bitcoin împreună cu acesta și spre deosebire de nodurile complete bitcoin poate face taxe mici din rutare). " De asemenea, ea subliniază că echipa ei lucrează la „splicing”, ceea ce ar permite reîncărcare canalelor folosind bitcoin din lanțul principal. Această abilitate ar putea atenua compromisul dintre introducerea bitcoinului într-un canal sau lăsarea acestuia pe lanțul principal, ceea ce ar putea reduce, în schimb, tendința formării huburilor.

Decker consideră că este posibil să se formeze o „rețea cu două niveluri, cu un număr mare de noduri care sunt fiabile și care acționează ca coloana vertebrală a rețelei”. El se așteaptă ca aceștia să fie comercianți, mai degrabă decât hub-uri care există doar pentru a oferi canale lichide. Furnizarea acestor canale către mai mulți utilizatori, susține el, ar fi costisitoare, necesitând hub-urile să perceapă taxe mari și să le facă necompetitive în comparație cu alte noduri.

CEO-ul ACINQ, Pierre-Marie Padiou, nu afirmă că se poate dezvolta rețeaua de trăsnet. "Este foarte dificil de a prezice care va fi echilibrul dintre centralizare și descentralizare", a scris el prin e-mail. "Desigur, vor exista noduri mai mari și noduri mai mici, dar în ce măsură este dificil de spus în prealabil."

Calea corectă la scară?

Poon și Dryja afirmă că „folosind o rețea a acestor canale de micropagament, Bitcoin se poate extinde la miliarde de tranzacții pe zi cu puterea de calcul disponibilă pe un computer desktop modern în prezent”. Poate, dar cu siguranță nu este cazul astăzi. Mai puțin de 1.000 de noduri fulger de rețea principală sunt deschise la momentul scrierii.

Nici fulgerul nu este singura propunere de extindere. Un concurent major este cash bitcoin, o furcă tare controversată de bitcoin care permite blocuri mai mari. Dezbaterea dintre susținătorii de bani bitcoin, susținătorii fulgerului și susținătorii diferitelor a treia căi - chiar și ocazional anti-scaler - este plină de viață, dacă este acrimonios. S-ar putea ca unul sau altul să iasă deasupra, că vor continua să coexiste sau că toate vor eșua.

În orice caz, rețeaua fulger este o încercare promițătoare de a depăși dilema scalabilității care a bântuit bitcoin de la primul week-end bitcoin din 2008.