Lightning Network: Решение за мащабиране на биткойни

Биткойн (BTC) е вид цифрова валута, чиято технология peer-to-peer (P2P) позволява на потребителите да извършват транзакции с по-голяма скорост и ефективност. Постепенното възприемане на биткойн и криптовалута като цяло от финансовите институции - и платежни гиганти като напр PayPal и Square - сигнализира за по-голямо приемане на финансовите услуги, което тласка еволюцията на криптовалутата за по-добра поддръжка на своите мрежи.

По същество това ни отвежда до Lightning Network, протокол от ниво XNUMX, който работи заедно с биткойн за подобряване на скоростта, гъвкавостта, поверителността и по-ниските разходи.

Основни изводи:

• Стартирала през 2018 г., Lightning Network е протокол от ниво XNUMX, който намалява разходите и задръстванията в биткойн мрежата, насърчавайки скалируемостта.
• Мрежата Lightning предлага светкавично бързи скорости на обработка без нужда от посредници, което позволява евтини, бързи, децентрализирани микроплащания по целия свят.
• Последната актуализация на Lightning Network, Taproot Assets, превръща биткойн в мрежа с множество активи, позволявайки на разработчиците да издават стабилни монети и активи от реалния свят, като фиатни валути и злато в блокчейна на биткойн.

Какво представлява Lightning Network?

Lightning Network е протокол от ниво XNUMX, който работи върху биткойн блокчейна за мащабиране на проверката на транзакциите. Намалява разходите и задръстванията на основния слой на биткойн мрежата. Със своята незабавна скорост на обработка, Lightning Network може да улесни децентрализираните микроплащания в глобален мащаб, елиминирайки необходимостта от посредници.

Lightning Network беше предложена за първи път през 2015 г. от Тадеус Дриджа и Джоузеф Пун. В своята работа, озаглавена The Bitcoin Lightning Network, тези изследователи описаха протокол извън веригата, предназначен да работи с помощта на канали за плащане. Използвайки тези канали, ненадеждните страни биха могли да извършват малки транзакции неограничен брой пъти, без да увеличават трафика в основната мрежа. Година по-късно Drja и Poon, заедно с други специалисти, основават компанията Lightning Labs, която продължава да развива концепцията и в крайна сметка въвежда Светкавична мрежа през януари 2018 г. след меката вилица на SegWit през август 2017 г.

Както подсказва името, Lightning Network е проектирана да обработва транзакции практически безплатно и мигновено, като ги извежда извън веригата. Той съществува отделно от основната биткойн мрежа, като използва своя софтуер и възли за комуникация с мрежата и обмени за извършване на транзакции.

Мрежата Lightning е проектирана да намали натоварването на основния слой на блокчейн мрежата, да намали разходите за блокчейн и да създаде частни канали за плащане между страните. От създаването си Lightning Network бележи постоянен растеж и е призната за способността си да намалява таксите и да ускорява времето за обработка на транзакциите. Lightning Network се разпространи и в други блокчейн мрежи, включително Litecoin.

Дори в сегашния мечи пазар, тези компании Река, която е специализирана в биткойн технологията и финансовите услуги, са свидетели на изненадващия ръст в популярността на Lightning Network. От август 2021 г. капацитетът му се е увеличил с 1200%. Към септември 2023 г. броят на активните потребители на Lightning Network е 279 000 и 1,116 милиона души на месец.

Lightning Network наскоро пусна нова актуализация, протокола Taproot Assets, който не само подобрява скалируемостта на мрежата, но също така превръща биткойн в мрежа с множество активи.

По същество Taproot Assets ви позволява да издавате стабилни монети и активи от реалния свят, като фиатни валути, злато и държавни облигации директно в блокчейна на биткойн. Тъй като тези транзакции се извършват извън веригата чрез Lightning Network, Bitcoin е защитен от възможно задръстване в резултат на такава дейност.

Как работи Lightning Network?

Подобно на биткойн мрежата, Lightning Network се състои от възли. Той обаче използва интелигентни договори, които позволяват извършването на транзакции, без да се записват в блокчейна. Всяка транзакция е частно достъпна само за участващите в транзакцията и всеки възел използва канали за плащане на Lightning, за да извършва плащания. Каналът за плащане Lightning се отваря чрез създаване на адреси с множество подписи между две страни, извършващи транзакция. Вградените функции предотвратяват измами или промяна на данните, съдържащи се в канала, а скоростта на плащанията е ограничена само от скоростта на интернет връзката.

Да приемем, че Алекс иска да плати на Ким в BTC чрез Lightning Network. Те могат първо да заключат своите BTC в уникален 2of-2 мултисигма адрес, отваряйки директен Lightning канал, което им позволява да инициират транзакция, като същевременно поддържат частна книга извън основната верига. В извънверижния канал Lightning средствата в пула са разделени на две страни – средствата на Алекс и средствата на Ким.

Първоначалният баланс на пула е 2 BTC (1 BTC всеки). Алекс плаща на Ким 0,5 BTC в Lightning Network, оставяйки го с 0,5 BTC. След това Ким получава 0,5 BTC и текущият й баланс е 1,5 BTC. След като каналът бъде затворен, микротранзакциите се комбинират в една транзакция, която след това се проверява, обработва и добавя към блокчейна, като техните баланси се актуализират съответно.

Въпреки това, ако Ким или Алекс нямат директен канал, транзакцията се насочва към Джак с помощта на един от видовете интелигентни договори - хеширани заключени във времето договори (HTLC). Договорът се използва, за да обещае на Ким, че ще получи своите BTC, а Джак трябва да докаже, че е платил на Ким договорената сума. В замяна Джак ще получи малка награда за изпълнение на поръчката.

Ограничения за биткойн

Въпреки удобството и лекотата на използване на биткойн, неговите недостатъци породиха някои опасения относно приемането му като валута. По този начин BTC не се приема за плащане навсякъде и стойността му варира в зависимост от търсенето, което е изпълнено с дефлация. Ако файл се загуби или твърдият диск се повреди, портфейлът, съдържащ се в него, изчезва и е невъзможно възстановяването на изгубените средства. Също така няма защита на купувача при закупуване на стоки с BTC.
Въпреки това може би най-големите ограничения на биткойн са свързани с неговата скорост, цена и мащабируемост.

Скорост

Биткойн транзакциите се проверяват и записват на блокове. Нов биткойн блок се създава на всеки десет минути и всеки блок съдържа определен брой транзакции. Копачите приоритизират транзакциите въз основа на таксите за транзакции, което означава, че може да се окажете, че се конкурирате с други потребители, за да гарантирате, че транзакциите ви се обработват бързо. Това означава, че колкото по-висока е таксата, толкова по-бързо ще бъде обработена транзакцията.

По време на спокойни периоди можете да разчитате, че вашата транзакция ще бъде обработена навреме, но в по-натоварени дни или часове може да чакате дълго време или да се сблъскате с високи такси, тъй като миньорите преследват множество транзакции в пула от памети.

Цена

Таксите за биткойн транзакции са необходими за поддържане на мрежата, но те обикновено са високи, особено за малки транзакции. Всеки, който иска транзакциите му да бъдат обработени, трябва да очаква да плаща по-високи такси по време на претоварване на мрежата, тъй като само ограничен брой транзакции могат да бъдат включени във всеки блок. Традиционно в биткойн мрежата миньорите получават субсидия при копаене на нов биткойн и такса за транзакция при добавяне на транзакции към блок.

Таксите за използване на Bitcoin Lightning Network обаче се изискват само за следното:

• Отваряне на канал за плащане
• Затваряне на канала за плащане

Докато каналът е отворен, можете да правите много транзакции, като единствената такса, която плащате, е таксата за отваряне и затваряне на канала. Мрежата Lightning използва блоковото пространство по-ефективно, увеличава пропускателната способност на биткойн и намалява транзакционните разходи.

Цялостна мащабируемост
Потенциалът за растеж на биткойн е ограничен, с други думи, има проблем с мащабируемостта. Биткойн блоковете са с размер около 1 MB и се генерират приблизително веднъж на всеки 10 минути със скорост на обработка от около седем транзакции в секунда (TPS). Сравнете с Ethereum, който обработва почти два пъти повече транзакции (преди предстоящия преход към ETH 2.0 ПОС-консенсус), а VisaNet може да обработва до 24 000 TPS.

Това означава, че ограничената производителност ограничава броя на транзакциите, които могат да бъдат обработени по веригата, като по този начин ограничава растежа на базата данни. След като броят на транзакциите надхвърли зададения лимит, възлите няма да могат да се справят. По същество мрежата се задръства с чакащи транзакции, което може да доведе до война за наддаване.

Проблемът с мащабируемостта за първи път стана очевиден през 2015 г., когато бяха предложени различни решения, включително увеличаване на размера на блока. Bitcoin Cash (BCH) беше хардфоркнат през август 2017 г., а през същата година сегрегираният свидетел (SegWit) беше въведен като потенциално решение на цялостния проблем с мащабируемостта на биткойн.

Разбиране на протоколите от слой XNUMX

Базовият слой на биткойн мрежата се характеризира с технологичната структура, която поддържа мрежата, както и с паричното приложение. Използва се за валидиране и завършване на транзакции, но както беше обсъдено, има своите ограничения, особено капацитета и цената на биткойн. Протоколът на втория слой има за цел да премахне тези ограничения.

Протоколът на втория слой (или слой 2) е известен също като решение извън веригата. Той е децентрализиран като основния блокчейн и предлага същите протоколи за сигурност, но основната му цел е да реши проблемите с мащабируемостта на конвенционалната блокчейн технология.

В децентрализирана мрежа се изисква глобален консенсус и всички участващи възли имат пълно копие на транзакциите за проверка. Това помага да се предотврати двойното харчене, без да се разчита на централен орган или регулатор.

Базовото ниво е основното (или ниво 1) ниво на сигурност, което създава неизменен запис на данни. Базовият слой е блокчейн. Протоколът от втория слой намалява количеството данни в блокчейна, позволявайки транзакции извън веригата.

С протокол от слой XNUMX основните изчисления могат да се извършват извън веригата, докато транзакциите все още са обвързани с блокчейна. Това минимизира количеството данни, съхранявани на ниво ядро, и освобождава критични ресурси, без да компрометира сигурността. С други думи, блоковите вериги с протоколи от ниво XNUMX са по-лесни за използване и мащабируеми, което означава, че могат да се конкурират с по-големи, по-централизирани системи.

Биткойн срещу Етериум: Протоколи от слой XNUMX

И Bitcoin, и Ethereum въведоха протоколи от слой XNUMX за подобряване на скоростта и скалируемостта. Докато Bitcoin използва Lightning Network, Ethereum предлага няколко решения за мащабиране на втория слой, като оптимистични сгъвания, сгъвания с нулево знание и плазмени вериги. Протоколите на Layer XNUMX на Ethereum, включително Polygon и Arbitrum, имат за цел да решат проблемите с мащабируемостта и разходите, като позволяват изчисления извън веригата.

Второто решение на биткойн е Lightning Network, което използва интелигентни договори, за да даде възможност за почти незабавни и евтини транзакции, както и междуплатформени „атомни борси“, където потребителите могат да търгуват една монета за друга, без да използват борса.

SegWit срещу решение от втори слой

Segregated Witness или SegWit е най-забележителната модернизация на протокола Bitcoin до момента. Тя ви позволява ефективно да разделяте данните за транзакциите от данните за свидетели, което води до всяка транзакция в блокчейна, състояща се от две части:

• Основни данни: Това се отнася до движението на биткойни и данните, свързани с това движение.
• Подробности за свидетеля: Действа като подпис, като по същество доказва, че собственикът на BTC е разрешил транзакцията.

SegWit е мек форк или обратно съвместима промяна на кода, която разделя транзакциите на два сегмента. Това прехвърля свидетелските данни (или подпис) от оригиналния сегмент към свидетелския сегмент.

Внедряването на SegWit по същество удвоява размера на блока, увеличавайки го от 1 MB на 2 MB, без да изисква големи промени в съществуващия код. Въпреки че SegWit не решава непременно проблема с мащабируемостта, той предоставя поддръжка за решения от слой XNUMX, като Lightning Network.

Как Lightning Network помага в борбата с проблемите на биткойн

Чрез консолидиране на множество микротранзакции в една, Lightning Network намалява мрежовия трафик. Като преместите тези микротранзакции извън основната мрежа, можете да освободите място за по-големи транзакции с по-висок приоритет и да увеличите скоростта на обработка.

Мрежата Lightning също така подобрява скалируемостта, като позволява транзакции и сетълменти извън веригата.

Как може потребителят да се възползва от Lightning Network на Bitcoin?

Основните предимства на Lightning Network са нейната скорост и достъпност. Както беше обсъдено по-горе, на базовото ниво на биткойн мрежата таксите и периодите на изчакване могат да бъдат непосилни. С Lightning Network обаче е възможно да изпращате и получавате малки плащания по начин, който просто не е възможен в биткойн мрежата. Можете да обменяте плащания няколко пъти, преди да затворите канала и да завършите една транзакция, всичко това срещу една такса.

Тъй като Lightning Network работи като вторичен слой върху основната мрежа, той все още предлага на потребителите всички стандартни протоколи за сигурност на Bitcoin. Потребителите могат също да превключват между мрежи в зависимост от нуждите си, като се обръщат към биткойн мрежата за големи транзакции и превключват обратно към Lightning Network за микро-транзакции. Транзакциите, свързани с Lightning Network, са частни, извършват се извън веригата и записват само общите резултати.

И накрая, най-новата актуализация на Taproot Assets разширява възможностите на биткойн технологията до по-широк кръг от потребители, тъй като активи от реалния свят, като фиатни валути и злато, могат да бъдат емитирани с помощта на протокола Taproot Assets.

Въздействие на Lightning Network върху приемането на биткойн

Възли на Lightning Network от януари 2018 г. до октомври 2023 г.
Източник: Bitcoin Visuals

Увеличаването на броя на възлите и каналите в биткойн мрежата й позволява да увеличи пропускателната способност за биткойн транзакциите. Тъй като пропускателната способност продължава да се увеличава всяка седмица, все повече хора възприемат технологията, което я прави критичен актив в екосистемата на Биткойн. Мрежата Lightning може да бъде ключовият метод, който ще реши проблема с мащабируемостта на Биткойн.

Производителност на Lightning Network от януари 2018 г. до октомври 2023 г.
Източник: theblock.co

Ако през 2021 г. пропускателната способност на Lightning Network беше повече от 1 биткойна, то към 000 октомври 22 г. тя се е увеличила до повече от 2023 BTC. Това също демонстрира по-високата скалируемост на биткойн мрежата като платежна система.

Lightning Network и Bitcoin работят заедно, за да насърчат повече хора да използват и двете технологии. Тези, които вече използват биткойни, естествено ще се обърнат към Lightning Network, за да извършват бързи, малки или евтини плащания. Тази гъвкавост и ефективност, предоставена от Lightning Network, ще продължи да привлича повече потребители да използват Bitcoin и Lightning. Тъй като повече хора използват Lightning Network и биткойн, те ще станат разпознати в основните борси и ще бъдат приети като по-традиционни форми на плащане.

Недостатъци на Lightning Network

Докато Lightning Network има потенциала да реши някои от проблемите на биткойн, тя има и недостатъци.

Първо, Lightning Network може да не винаги е евтина за използване. Това е така, защото преди да може да се направи микроплащане между страните, потребителят трябва първо да депозира във веригата. В допълнение, крайната сума за затваряне на транзакцията също трябва да бъде записана във веригата Bitcoin.

Второ, като блокчейн, Lightning Network е обект на различни рискове за сигурността. Една от тях се дължи на факта, че атакуващите създават много канали, които изтичат по едно и също време, което води до претоварване на блокчейна и потенциална кражба на средства от потребители, които не могат да ги изтеглят поради претоварването.

И накрая, интегрирането на Lightning Network в съществуващите платежни системи също е сложен процес. Търговците може да не се интересуват от преминаване към Lightning Network, особено предвид нестабилността на биткойн.

Бъдещето на Lightning Network

Обща заключена стойност (TVL) в Lightning Network от април 2022 г. до октомври 2023 г.
Източник: DefiLlama

В момента има над 160 милиона долара, заключени в Lightning Network, като хората използват решението на втория слой, за да плащат за стоки, услуги, приложения и др.

Въпреки някои ограничения, той предоставя на потребителите повече възможности и гъвкавост. Тъй като хората все повече го използват, за да правят светкавично бързи микроплащания, разработчиците ще продължат да създават оперативно съвместими портфейли и системи за поддръжка за развитие и укрепване на мрежата.

Общо

Стартирала през 2018 г., Lightning Network бързо променя лицето на Bitcoin. Разработчиците са работили неуморно, за да създадат надеждна технология, необходима за поддържане и популяризиране на мрежата, както и за създаване на удобна за потребителя платформа. Всеки може да получи достъп и да използва Lightning Network, използвайки само своя смартфон, отваряйки изобилие от възможности за безпроблемни плащания. Скорошната интеграция на протокола Taproot Assets допълнително разширява възможностите на Lightning както за Bitcoin, така и за неговите потребители. С нарастващия брой потребители на Lightning Network, визията за по-бърза и по-мащабируема биткойн екосистема става все по-реалистична.