Lightning Network - это внецепочечный протокол, призванный решить проблему биткойна (BTC) - проблему масштабируемости. Внецепочечные решения, иногда называемые решениями второго уровня, позволяют пользователям создавать одноранговые платежные каналы друг с другом.
Как правило, внецепочечные платежные каналы предназначены для небольших транзакций в биткоинах, таких как покупка кофе. В платежном канале транзакции не засоряют главную сеть, и валидаторы могут сосредоточиться на более значимых транзакциях.
Сосредоточение сети Bitcoin на значительных транзакциях жизненно важно, учитывая, что блокчейн может подтвердить только жалкие семь транзакций в секунду (TPS). Для сравнения, Visa может проводить более 47 000 транзакций в секунду. Сеть Lightning Network потенциально может приблизить TPS Биткойна к TPS Визы.
Lightning Network имеет свои проблемы, такие как необходимость использования специальных кошельков или случайное внедрение ошибки мошенничества с транзакциями. Однако даже несмотря на такие недостатки Lightning Network, нельзя отрицать пользу протокола. Lightning Network - это дополнительный слой блокчейна биткоина, который использует двусторонние платежные каналы, позволяющие пользователям совершать сделки друг с другом за небольшую плату, при этом в блокчейн биткоина записываются только первая и последняя транзакции после того, как стороны закрывают канал. Пользователи платежного канала могут совершать столько транзакций, сколько захотят, причем делать это быстро и по низкой цене.
Цель Lightning Network - снизить перегруженность блокчейна Bitcoin и обеспечить быстрое проведение транзакций, избавив пользователей от необходимости ждать завершения транзакций. Участники Lightning Network могут проводить транзакции, не зная друг друга и не доверяя друг другу.
Сохранение мелких транзакций за пределами основной сети обеспечивает более высокое количество TPS и избавляет пользователей от необходимости платить непомерные комиссии за небольшую транзакцию Bitcoin.
Хотя сеть Lightning Network была создана для решения проблемы масштабируемости Биткойна, ее рассматривают и некоторые другие криптовалюты и альткоины для улучшения собственной масштабируемости. Некоторые проекты, такие как Litecoin (LTC) имеет специализированную версию Lightning Network от Bitcoin. Другие криптовалюты, например Ethereum, имеют уникальные решения, вдохновленные Lightning Network, с несколькими ключевыми отличиями.
Краткая история сети Lightning Network
Таддеус Дриджа и Джозеф Пун, два исследователя, стремящиеся решить проблемы масштабируемости биткоина, предложили Lightning Network в 2015 году. В работе под названием "The Bitcoin Lightning Network" исследователи углубились в концепцию, называемую платежными каналами, о которой изначально говорил анонимный основатель Bitcoin Сатоши Накамото.
Платежные каналы - это внецепочечные пиринговые (P2P) туннели, позволяющие двум ненадежным сторонам пересылать деньги туда и обратно, не перегружая основной цепочки. Каналы предназначены для небольших транзакций, таких как оплата кофе с помощью биткойна. Открыв канал, например, между покупателем и супермаркетом, обе стороны могут мгновенно пересылать друг другу неограниченное количество биткоинов с минимальной комиссией за транзакцию.
Проведение небольших транзакций вне цепи оставляет место для более значимых транзакций в основной цепи, поскольку майнеры биткоина склонны подтверждать более важные транзакции, чтобы получить большее вознаграждение. До появления платежных каналов на подтверждение небольших транзакций уходили часы, поскольку они не представляли особой ценности для майнеров.
Открытие канала представляет собой одну транзакцию на мейнчейне. Все транзакции в канале хранятся вне цепи до тех пор, пока одна из сторон не решит закрыть канал, объединив все свои транзакции в одну и зафиксировав их на главной цепи.
Хотя Lightning Network казалась идеальной реализацией после ее предложения в 2015 году, сеть Биткойна не могла справиться с обновлением до внедрения Segregated Witness (SegWit) через мягкий форк, который произошел только в 2017 году. SegWit - это обновление сети Биткойн, которое обеспечило больше места для транзакций в каждом блоке Биткойна и устранило ошибку, позволявшую пользователям подделывать транзакции.
Чтобы продвинуть развитие Lightning Network, Дрыджа и Пун основали Lightning Labs в 2016 году. Однако только в 2018 году Lightning Labs запустила бета-версию Lightning Network на основной цепи Биткойна. Другие энтузиасты биткоина, такие как основатель Twitter Джек Дорси, также выделили ресурсы для Lightning Network.
Важность сети Lightning Network для биткойна
Биткойн задумывался как глобальный механизм мгновенных платежей, однако сеть испытывает проблемы с медленным временем транзакций и высокими комиссиями. Сеть Lightning Network, хотя и не является идеальным решением проблемы, представляет собой шаг к первоначальному видению Bitcoin.
Реализация Lightning Network компанией Lightning Labs прокладывает путь к миру, в котором каждый сможет легко использовать биткоин для повседневных транзакций. Несмотря на внецепочечное существование, Lightning Network может использовать протоколы безопасности Биткойна, поэтому пользователям не придется жертвовать защитой ради удобства.
С момента запуска Lightning Network разработчики выпустили приложения для азартных игр и кошельки, которые специально используют возможности более быстрых и дешевых транзакций. Криптовалютные биржи интегрировали поддержку Lightning Network, обеспечив пользователям возможность снимать и переводить небольшие суммы биткоина без уплаты непомерных комиссий. Более того, по данным DappRadar, в Lightning Network заблокировано биткоинов на 110 миллионов долларов, что означает, что люди активно используют эту сеть. По мере развития технологии пользователи будут вкладывать в Lightning Network еще больше денег.
Возможно, самым интересным элементом является использование разработчиками реализации Lightning Network в биткоине и интеграция ее в другие блокчейн-проекты, известные как альткоины. Криптоэксперты утверждают, что внедрение Lightning Network в альткоины не нужно, поскольку многие из них изначально разработаны так, чтобы быть быстрее и дешевле биткоина. С другой стороны, биткоин с Lightning Network может сделать различные альткоины устаревшими. Ведь если биткоин вдруг станет быстрее и дешевле конкурирующих активов, добавление Lightning Network в альткоины может оказаться бесполезным. Как бы то ни было, альткоиновые проекты прилагают все усилия для внедрения Lightning Network или ее разновидности.
Расширение сети Lightning Network на другие сети блокчейн
Альткоины - это любая другая криптовалюта, которая не является биткоином. В целом, альткоины - это заменители биткоина, которые скрывают недостатки или ограничения блокчейна биткоина. Ethereum, Litecoin, Dogecoin и любая другая криптовалюта - это альткоины. Многие альткоины адаптировали технологию Lightning Network от Bitcoin в свои собственные сети, а компания Lightning Labs сама внедрила Lightning Network в некоторые проекты.
Когда Lightning Labs запустила Lightning Network на биткоине, группа также запустила ее на Litecoin. Запуск Lightning Network на Litecoin был относительно простым расширением для Lightning Labs, учитывая, что Litecoin является форком Bitcoin, что означает, что они имеют схожую инфраструктуру. Litecoin интегрировал SegWit в 2017 году, что позволило увеличить размер блоков. Большие размеры блоков Биткойна означают, что в каждом блоке может поместиться больше транзакций. Большее количество транзакций в каждом блоке Биткойна приводит к тому, что большее количество транзакций подтверждается одновременно и в целом повышает TPS.
Криптоэнтузиасты утверждали, что внедрение Lightning Network в Litecoin было бесполезным, учитывая, что блокчейн и так обеспечивает более дешевые и быстрые транзакции, чем Bitcoin.
Однако расширение Lightning Network не ограничилось Litecoin. Внецепочечные платежные каналы Lightning Network оказались невероятно полезными, и многие другие блокчейны по-своему переняли этот протокол.
Альткоины с поддержкой Lightning Network
Прежде чем обсуждать реализацию Lightning Network с альткоинами, необходимо понять, насколько криптоиндустрия ориентирована на альтернативные активы по сравнению с биткоином.
На криптовалютном рынке существуют тысячи альткоинов. Многие альтернативы направлены на решение проблем масштабируемости Биткойна за счет увеличения размера блока или использования другого метода консенсуса, например proof-of-stake (PoS). Другие альткоины позволяют экспериментировать с блокчейном, не изменяя основной код биткоина.
Игры на основе блокчейна, игорные платформы, системы управления и платформы цепочек поставок существуют благодаря альткоинам, в том числе и для других случаев использования. В Ethereum, например, тысячи разработчиков экспериментируют с альткоинами, создавая децентрализованные приложения (DApps), которые заменяют традиционную финансовую деятельность, например использование банка для предоставления денег в долг. Одалживание денег банкам означает, что учреждение будет получать долю от любых заработанных процентов. DApps исключают банк, а значит, заемщики получают больше процентов на свои деньги.
Многие DApps невозможны на Bitcoin из-за ограничений масштабируемости и отсутствия современных криптотехнологий, таких как смарт-контракты. Разработчики представили такие сети, как Ethereum, чтобы компенсировать отсутствие у Биткойна возможностей смарт-контрактов.
Теперь альтернативные сети также заимствуют концепцию Lightning Network от Bitcoin. Каждый альткоин в этом списке имеет либо реализацию Lightning Network от Lightning Labs, либо свою собственную итерацию подобной технологии.
Litecoin
Обновление SegWit в Litecoin в 2017 году открыло путь к внедрению Lightning Network. С тех пор как Lightning Labs запустила протокол в Litecoin, сеть блокчейна стала еще быстрее проводить транзакции и получать меньшие комиссии, чем раньше.
Внедрение Lightning Network в Bitcoin и Litecoin также позволяет обменивать криптовалюты между двумя сетями. Внедрение Lightning Network в Litecoin происходит по той же схеме, что и в Bitcoin. Litecoin и Bitcoin имеют идентичную архитектуру, поскольку первая является форком второй.
Реализация Lightning Network также ввела атомарные свопы, позволяющие трейдерам обменивать свои Bitcoin на эквивалентное количество Litecoin. Такое взаимодействие двух блокчейн-сетей называется совместимостью. В Lightning Network модифицированная версия атомарных свопов позволяет пользователям обменивать криптовалюты между внецепочечными платежными каналами, а не в основной сети. Обмен между платежными каналами происходит быстрее и дешевле, чем традиционный атомарный обмен, что улучшает концепцию криптовалютной совместимости.
Zcash and Bolt
Zcash - это криптовалюта, ориентированная на конфиденциальность, позволяющая пользователям анонимно торговать криптовалютами. Анонимность в сети обеспечивается благодаря уникальной функции Zcash zk-SNARKS, которая облегчает транзакции между пользователями без необходимости раскрывать адреса кошельков.
Однако если бы Zcash принял Lightning Network в ее традиционной форме, сеть разрушила бы аспект анонимности из-за того, как Lightning Network публично подтверждает платежные каналы. Тогда компания Bolt Labs создала Blind Off-chain Lightweight Transactions (BOLT), протокол внецепочечных платежей, ориентированный на конфиденциальность и вдохновленный Lightning Network. Bolt внедряет zk-SNARKS в каждый платежный канал, гарантируя, что пользователи смогут передавать ценности, не видя адреса кошельков друг друга.
Кроме того, Bolt гарантирует, что платежи, совершенные по одному и тому же платежному каналу, не могут быть связаны даже между участниками сделки, благодаря использованию двух технологий: слепых подписей и обязательств. Пользователи могут скрывать стоимость транзакций с помощью обязательств. Подписи требуют от пользователей подписываться за неизвестную транзакцию, поэтому отследить ее по адресу кошелька невозможно.
Однако критическая проблема Zcash переносится и на Bolt. Благодаря анонимности Zcash получатель не знает, законно ли он приобрел получаемые деньги. В сети Lightning Network биткоина, если одна из сторон увидит адрес кошелька другой стороны и просмотрит его, она может обнаружить связанную с этим преступную деятельность и немедленно закрыть канал. В случае с Bolt одна сторона не может узнать личность другой стороны.
Raiden Network
Raiden Network - это ответ Ethereum на Lightning Network Биткойна. Хотя Raiden Network не является той же технологией, что и Lightning Network, она довольно близка к ней.
Raiden Network - это внецепочечный протокол второго уровня, позволяющий двум сторонам создать платежный канал. Однако в настоящее время Raiden Network находится в стадии разработки и еще не так далеко продвинулась, как Lightning Network.
Тем не менее, разработчики могут легко подключиться к Raiden Network через интерфейс прикладного программирования (API). API используются для легкой интеграции одного проекта в другой. Разработчики могут легко интегрировать Raiden Network благодаря ее API, поскольку протокол поддерживает все токены ERC-20, разработанные на блокчейне Ethereum. Кроме того, Raiden Network может облегчить платежи между двумя сторонами, даже если у них нет установленного канала. Если две стороны соединяет набор каналов, они могут совершать сделки друг с другом. Например, если два человека потратили деньги в одной и той же кофейне, они могут совершать сделки без прямого канала оплаты.
Возможно, сторонние клиенты, управляющие каналом Raiden Network, например кофейни, будут взимать мизерную плату за использование канала. В противном случае перевод денег между одноранговыми платежными каналами не будет платным.
К сожалению, Raiden Network требует от пользователей заблокировать небольшую сумму своих средств для создания платежного канала, что является схожей проблемой с Lightning Network. Эта комиссия, по сути, является пожизненной стоимостью управления платежным каналом.
Decred Network
Как и Litecoin, платформа Decred представляет собой версию протокола Lightning Network, принятого в Bitcoin. Протокол Decred основан на специфическом для Decred коде форка Lightning Network, называемом Decred Lightning Network Daemon, или dcrlnd.
Decred начинался как форк исходного кода btcd, альтернативной полноузловой реализации Bitcoin. Форк кода Decred включал в себя различные изменения традиционного процесса Bitcoin, такие как корректировка правил консенсуса, слой Proof-of-Stake (PoS), позволяющий использовать новый алгоритм хэширования, управление на цепи и многое другое.
Decred - это кодовый форк, а не хард форк, потому что он стартовал с собственного первого блока, блока генезиса, а не копировал состояние сети Биткойн. Запуск с блока genesis означал, что блокчейн Decred стартовал с нулевой высоты блока, поскольку высота блока определяется количеством предшествующих ему блоков. Текущая высота блока блокчейна измеряется исходя из его текущего размера.
Форк Decred получил доступ к Lightning Network только в середине 2019 года, через год после того, как Bitcoin и Litecoin интегрировали этот протокол. Из-за задержки с интеграцией версия Lightning Network от Decred не так развита, как Bitcoin и Litecoin.
В официальной документации Decred говорится, что пока Lightning Network работает в тестовой сети Decred, рекомендуется держать минимальное количество средств в канале Lightning Network, пока сеть не улучшится. В основной сети Decred Lightning Network также недоступна.
Плюсы и минусы внедрения Lightning Network в альткоины
Несмотря на различные реализации внецепочечных протоколов второго уровня в альткоинах, многие из них страдают от тех же проблем, что и Lightning Network в Биткоине.
Например, блокировка средств в платежном канале не является жизнеспособным долгосрочным решением. Платежные каналы предназначены для небольших платежей. Взимание платы за блокировку средств для создания канала может оттолкнуть потенциальных пользователей Lightning Network.
Анонимность - это одновременно и преимущество, и недостаток блокчейнов на базе Lightning Network, особенно Zcash и Bolt. В случае Zcash анонимность означает, что невозможно узнать, поступают ли средства из незаконного источника или нет. Хотя эта анонимность является большим преимуществом Zcash, она может вызвать проблемы с регулированием и помешать широкому распространению, поскольку у правительств не будет возможности отслеживать транзакции.
Как и в других блокчейнах на базе Lightning Network, открытие и закрытие платежного канала - это единственные действия, которые фиксируются в основной сети. Транзакции, совершаемые в платежных каналах, полностью анонимны. Пользователи оценят ограниченную анонимность Lightning Network, поскольку большинство людей хотят, чтобы их транзакции были скрыты от остального мира, как в традиционном финансовом пространстве.
Кроме того, есть и очевидные преимущества внедрения Lightning Network. Внецепочечные платежные каналы не позволяют мелким транзакциям засорять сеть, решая ключевую проблему масштабируемости, с которой сталкиваются большинство сетей. Благодаря одноранговой природе платежных каналов, транзакции также мгновенны и относительно дешевы по сравнению с транзакциями в сети.
В таких случаях, как Raiden Network, платежные каналы также позволяют обменивать различные токены типа ERC-20. Такая совместимость означает, что вся экосистема может использовать преимущества платежных каналов. Пользователи могут брать валюту из одного децентрализованного приложения и конвертировать ее в другую. В рамках платежных каналов конвертация также дешевая и мгновенная.
Тем не менее, разработка протоколов вне цепочки еще впереди. Хотя протоколы второго уровня представляют собой возможное решение проблемы масштабируемости блокчейна, внедрение сетей вне цепочки создает новые проблемы и риски безопасности.
