Rede Lightning: solução de escalonamento de Bitcoin

Bitcoin (BTC) é um tipo de moeda digital cuja tecnologia peer-to-peer (P2P) permite aos usuários fazer transações com maior velocidade e eficiência. A adoção gradual do Bitcoin e da criptomoeda em geral pelas instituições financeiras – e gigantes de pagamentos como PayPal e Square – sinalizando uma maior aceitação dos serviços financeiros, o que está impulsionando a evolução da criptomoeda para melhor apoiar as suas redes.

Essencialmente, isso nos leva à Lightning Network, um protocolo de camada XNUMX que funciona junto com o Bitcoin para melhorar a velocidade, versatilidade, privacidade e reduzir custos.

Principais descobertas:

• Lançado em 2018, o Lightning Network é um protocolo de camada XNUMX que reduz custos e congestionamento de tráfego na rede Bitcoin, promovendo escalabilidade.
• A Lightning Network apresenta velocidades de processamento extremamente rápidas, sem a necessidade de intermediários, permitindo micropagamentos descentralizados, rápidos e de baixo custo em todo o mundo.
• A atualização mais recente da Lightning Network, Taproot Assets, transforma o Bitcoin em uma rede multiativos, permitindo que os desenvolvedores emitam stablecoins e ativos do mundo real, como moedas fiduciárias e ouro no blockchain do Bitcoin.

O que é a Rede Lightning?

A Lightning Network é um protocolo de camada XNUMX executado no blockchain Bitcoin para dimensionar a verificação de transações. Reduz custos e reduz o congestionamento na camada subjacente da rede Bitcoin. Com a sua velocidade de processamento instantânea, a Lightning Network pode facilitar micropagamentos descentralizados em escala global, eliminando a necessidade de intermediários.

A Lightning Network foi proposta pela primeira vez em 2015 por Thaddeus Dridja e Joseph Poon. Em seu trabalho intitulado The Bitcoin Lightning Network, esses pesquisadores descreveram um protocolo fora da cadeia projetado para operar usando canais de pagamento. Usando esses canais, partes não confiáveis ​​poderiam fazer pequenas transações um número ilimitado de vezes sem aumentar o tráfego na rede principal. Um ano depois, Drja e Poon, juntamente com outros especialistas, fundaram a empresa Lightning Labs, que continuou a desenvolver o conceito e acabou introduzindo Lightning Network em janeiro de 2018, após o soft fork do SegWit em agosto de 2017.

Como o nome sugere, a Lightning Network foi projetada para processar transações de forma praticamente gratuita e instantânea, retirando-as da rede. Ele existe separadamente da rede Bitcoin principal, usando seu software e nós para se comunicar com a rede e trocar para concluir transações.

A Lightning Network foi projetada para reduzir a carga na camada subjacente da rede blockchain, reduzir os custos da blockchain e criar canais de pagamento privados entre as partes. Desde a sua criação, a Lightning Network tem experimentado um crescimento constante e é reconhecida pela sua capacidade de reduzir taxas e acelerar os tempos de processamento de transações. A Lightning Network também se espalhou para outras redes blockchain, incluindo Litecoin.

Mesmo no actual mercado baixista, estas empresas Rio, especializada em tecnologia Bitcoin e serviços financeiros, está testemunhando o surpreendente aumento na popularidade da Lightning Network. Desde agosto de 2021, sua capacidade aumentou 1200%. Em setembro de 2023, o número de usuários ativos da Lightning Network era de 279 e 000 milhão de pessoas por mês.

A Lightning Network lançou recentemente uma nova atualização, o protocolo Taproot Assets, que não apenas melhora a escalabilidade da rede, mas também transforma o Bitcoin em uma rede multiativos.

Essencialmente, o Taproot Assets permite emitir stablecoins e ativos do mundo real, como moedas fiduciárias, ouro e títulos do governo diretamente no blockchain Bitcoin. Como essas transações são realizadas fora da cadeia por meio da Lightning Network, o Bitcoin fica protegido de possíveis congestionamentos resultantes de tal atividade.

Como funciona a Rede Lightning?

Assim como a rede Bitcoin, a Lightning Network é composta de nós. No entanto, utiliza contratos inteligentes que permitem a realização de transações sem serem registradas no blockchain. Cada transação é acessível de forma privada apenas aos envolvidos na transação, e cada nó usa canais de pagamento Lightning para efetuar pagamentos. O canal de pagamento Lightning é aberto através da criação de endereços com múltiplas assinaturas entre duas partes que fazem uma transação. As funções integradas evitam fraudes ou alterações dos dados contidos no canal, e a velocidade dos pagamentos é limitada apenas pela velocidade da conexão à Internet.

Digamos que Alex queira pagar Kim em BTC por meio da Lightning Network. Eles podem primeiro bloquear seu BTC em um endereço multi-sigma 2of-2 exclusivo, abrindo um canal Lightning direto, permitindo-lhes iniciar uma transação enquanto mantêm um livro-razão privado fora da cadeia principal. No canal Lightning fora da rede, os fundos do pool são divididos em dois lados - os fundos de Alex e Kim.

O saldo inicial do pool é de 2 BTC (1 BTC cada). Alex paga a Kim 0,5 BTC na Lightning Network, deixando-o com 0,5 BTC. Kim então recebe 0,5 BTC e seu saldo atual é de 1,5 BTC. Assim que um canal é fechado, as microtransações são combinadas em uma única transação, que é então verificada, processada e adicionada ao blockchain, com seus saldos atualizados de acordo.

No entanto, se Kim ou Alex não tiverem um canal direto, a transação será encaminhada para Jack usando um dos tipos de contratos inteligentes - contratos hashed time-locked (HTLC). O contrato é usado para prometer a Kim que ela receberá seu BTC, e Jack deve provar que pagou a Kim o valor acordado. Em troca, Jack receberá uma pequena recompensa pela conclusão do pedido.

Limitações do Bitcoin

Apesar da conveniência e facilidade de uso do Bitcoin, suas desvantagens levantaram algumas preocupações sobre sua adoção como moeda. Assim, o BTC não é aceito para pagamento em todos os lugares e seu valor varia de acordo com a demanda, que está repleta de deflação. Se um arquivo for perdido ou o disco rígido falhar, a carteira nele contida desaparece e é impossível recuperar os fundos perdidos. Também não há proteção ao comprador na compra de mercadorias com BTC.
No entanto, talvez as maiores limitações do Bitcoin estejam relacionadas à sua velocidade, custo e escalabilidade.

velocidade

As transações Bitcoin são verificadas e registradas em blocos. Um novo bloco Bitcoin é criado a cada dez minutos e cada bloco contém um certo número de transações. Os mineiros priorizam as transações com base nas taxas de transação, o que significa que você pode competir com outros usuários para garantir que suas transações sejam processadas rapidamente. Isso significa que quanto maior a taxa, mais rápido a transação será processada.

Durante períodos de silêncio, você pode contar com o processamento de sua transação no prazo, mas em dias ou horários mais movimentados, você pode esperar muito tempo – ou enfrentar taxas altas, pois os mineradores perseguem múltiplas transações no pool de memória.

de custo

As taxas de transação de Bitcoin são necessárias para dar suporte à rede, mas tendem a ser altas, especialmente para pequenas transações. Qualquer pessoa que queira que suas transações sejam processadas deverá pagar taxas mais altas durante o congestionamento da rede, uma vez que apenas um número limitado de transações pode ser incluído em cada bloco. Tradicionalmente, na rede Bitcoin, os mineradores recebiam um subsídio ao minerar novos Bitcoins e uma taxa de transação ao adicionar transações a um bloco.

No entanto, as taxas de utilização da Bitcoin Lightning Network são exigidas apenas para o seguinte:

• Abrindo um canal de pagamento
• Fechando o canal de pagamento

Enquanto o canal estiver aberto, você poderá fazer muitas transações, e a única taxa que você paga é a taxa de abertura e fechamento do canal. A Lightning Network usa o espaço do bloco com mais eficiência, aumentando o rendimento do Bitcoin e reduzindo os custos de transação.

Escalabilidade geral
O potencial de crescimento do Bitcoin é limitado, ou seja, tem um problema de escalabilidade. Os blocos Bitcoin têm cerca de 1 MB e são gerados aproximadamente uma vez a cada 10 minutos, com uma velocidade de processamento de cerca de sete transações por segundo (TPS). Compare com o Ethereum, que processa quase o dobro de transações (antes da próxima transição do ETH 2.0 para PoS-consenso), e a VisaNet pode lidar com até 24 TPS.

Isto significa que o rendimento limitado limita o número de transações que podem ser processadas na cadeia, limitando assim o crescimento do banco de dados. Quando o número de transações exceder o limite definido, os nós não conseguirão acompanhar. Essencialmente, a rede fica obstruída com transações pendentes, o que pode levar a uma guerra de licitações.

O problema de escalabilidade tornou-se aparente pela primeira vez em 2015, altura em que foram propostas várias soluções, incluindo o aumento do tamanho do bloco. O Bitcoin Cash (BCH) fez um hard fork em agosto de 2017 e, no mesmo ano, a testemunha segregada (SegWit) foi introduzida como uma solução potencial para o problema geral de escalabilidade do Bitcoin.

Compreendendo os protocolos da camada XNUMX

A camada base da rede Bitcoin é caracterizada pela estrutura tecnológica que suporta a rede, bem como pela aplicação monetária. É usado para validar e concluir transações, mas, conforme discutido, tem suas limitações, principalmente a capacidade e o custo do Bitcoin. O protocolo de segunda camada visa eliminar essas limitações.

O protocolo de segunda camada (ou Camada 2) também é conhecido como solução fora da cadeia. É descentralizado como o blockchain principal e oferece os mesmos protocolos de segurança, mas seu principal objetivo é resolver os problemas de escalabilidade da tecnologia blockchain convencional.

Numa rede descentralizada, é necessário um consenso global e todos os nós participantes têm uma cópia completa das transações para verificar. Isto ajuda a evitar a duplicação de gastos sem depender de uma autoridade central ou regulador.

O nível base é o nível primário (ou nível 1) de segurança, que cria um registro imutável de dados. A camada base é o blockchain. O protocolo de segunda camada reduz a quantidade de dados na blockchain, permitindo transações fora da cadeia.

Com um protocolo de Camada XNUMX, os cálculos principais podem ser feitos fora da cadeia enquanto as transações ainda estão vinculadas ao blockchain. Isto minimiza a quantidade de dados armazenados no nível central e libera recursos críticos sem comprometer a segurança. Em outras palavras, blockchains com protocolos de camada XNUMX são mais fáceis de usar e escaláveis, o que significa que podem competir com sistemas maiores e mais centralizados.

Bitcoin vs Ethereum: protocolos de camada XNUMX

Tanto Bitcoin quanto Ethereum introduziram protocolos de camada XNUMX para melhorar a velocidade e escalabilidade. Enquanto o Bitcoin usa a Lightning Network, o Ethereum oferece várias soluções de escalonamento de segunda camada, como dobras otimistas, dobras de conhecimento zero e cadeias de plasma. Os protocolos Layer XNUMX da Ethereum, incluindo Polygon e Arbitrum, visam resolver problemas de escalabilidade e custos, permitindo a computação fora da cadeia.

A solução de camada dois do Bitcoin é a Lightning Network, que usa contratos inteligentes para permitir transações quase instantâneas e de baixo custo, bem como “trocas atômicas” multiplataforma onde os usuários podem trocar uma moeda por outra sem usar uma troca.

Solução SegWit vs segunda camada

Segregated Witness, ou SegWit, é a modernização mais notável do protocolo Bitcoin até hoje. Ele permite separar efetivamente os dados de transação dos dados de testemunha, resultando em cada transação no blockchain consistindo em duas partes:

• Dados básicos: Referem-se à movimentação de bitcoins e aos dados relacionados a essa movimentação.
• Detalhes da testemunha: Atua como uma assinatura, provando essencialmente que o proprietário do BTC autorizou a transação.

SegWit é um soft fork, ou alteração de código compatível com versões anteriores, que divide as transações em dois segmentos. Isso transfere os dados testemunha (ou assinatura) do segmento original para o segmento testemunha.

A implementação do SegWit essencialmente duplica o tamanho do bloco, aumentando-o de 1 MB para 2 MB, sem exigir grandes alterações no código existente. Embora o SegWit não resolva necessariamente o problema de escalabilidade, ele fornece suporte para soluções de camada XNUMX, como a Lightning Network.

Como a Lightning Network ajuda a combater os problemas do Bitcoin

Ao consolidar múltiplas microtransações em uma, a Lightning Network reduz o tráfego de rede. Ao mover essas microtransações para fora da rede principal, você pode liberar espaço para transações maiores e de maior prioridade e aumentar a velocidade de processamento.

A Lightning Network também melhora a escalabilidade ao permitir transações e liquidações fora da cadeia.

Como um usuário pode se beneficiar da Lightning Network do Bitcoin?

As principais vantagens da Lightning Network são a velocidade e a disponibilidade. Conforme discutido acima, no nível básico da rede Bitcoin, as taxas e os períodos de espera podem ser proibitivos. Porém, com a Lightning Network é possível enviar e receber pequenos pagamentos de uma forma que simplesmente não é possível na rede Bitcoin. Você pode trocar pagamentos várias vezes antes de fechar o canal e concluir uma transação, tudo por uma taxa.

Como a Lightning Network opera como uma camada secundária sobre a rede principal, ela ainda oferece aos usuários todos os protocolos de segurança padrão do Bitcoin. Os usuários também podem alternar entre redes dependendo de suas necessidades, recorrendo à rede Bitcoin para grandes transações e voltando para a Lightning Network para microtransações. As transações associadas à Lightning Network são privadas, realizadas fora da cadeia e registram apenas os resultados gerais.

Finalmente, a última atualização do Taproot Assets expande os recursos da tecnologia Bitcoin para uma gama mais ampla de usuários, já que ativos do mundo real, como moedas fiduciárias e ouro, podem ser emitidos usando o protocolo Taproot Assets.

Impacto da Lightning Network na adoção do Bitcoin

Nós da Lightning Network de janeiro de 2018 a outubro de 2023.
Fonte: Bitcoin Visuais

Aumentar o número de nós e canais na rede Bitcoin permite aumentar o rendimento das transações Bitcoin. À medida que seu rendimento continua a se expandir semanalmente, mais pessoas estão adotando a tecnologia, tornando-a um ativo crítico no ecossistema Bitcoin. A Lightning Network pode ser o método chave que resolverá o problema de escalabilidade do Bitcoin.

Desempenho da Lightning Network de janeiro de 2018 a outubro de 2023.
Fonte: theblock.co

Se em 2021 o rendimento da Lightning Network era superior a 1 Bitcoins, em 000 de outubro de 22, aumentou para mais de 2023 BTC. Isto também demonstra a maior escalabilidade da rede Bitcoin como sistema de pagamento.

A Lightning Network e o Bitcoin trabalham juntos para incentivar mais pessoas a usar ambas as tecnologias. Aqueles que já usam Bitcoin recorrerão naturalmente à Lightning Network para fazer pagamentos rápidos, pequenos ou de baixo custo. Essa flexibilidade e eficiência fornecidas pela Lightning Network continuarão a atrair mais usuários para usar Bitcoin e Lightning. À medida que mais pessoas usarem a Lightning Network e o Bitcoin, eles serão reconhecidos nas principais bolsas e aceitos como formas de pagamento mais tradicionais.

Desvantagens da Rede Lightning

Embora a Lightning Network tenha potencial para resolver alguns dos problemas do Bitcoin, ela também tem desvantagens.

Primeiro, a Lightning Network nem sempre é barata de usar. Isso ocorre porque antes que um micropagamento possa ser feito entre as partes, o usuário deve primeiro depositar na rede. Além disso, o valor final para fechar a transação também deve ser registrado na cadeia do Bitcoin.

Em segundo lugar, como blockchain, a Lightning Network está sujeita a vários riscos de segurança. Um deles se deve ao fato de os invasores criarem muitos canais que expiram ao mesmo tempo, o que leva à sobrecarga do blockchain e ao potencial roubo de fundos de usuários que não conseguem retirá-los devido à sobrecarga.

Finalmente, a integração da Lightning Network nos sistemas de pagamento existentes também é um processo complexo. Os comerciantes podem não estar interessados ​​em mudar para a Lightning Network, especialmente dada a volatilidade do Bitcoin.

O futuro da rede Lightning

Valor total bloqueado (TVL) na Lightning Network de abril de 2022 a outubro de 2023.
Fonte: DefiLlama

Atualmente, há mais de US$ 160 milhões bloqueados na Lightning Network, com pessoas usando a solução de segunda camada para pagar por bens, serviços, aplicativos e muito mais.

Apesar de algumas limitações, oferece aos usuários mais opções e versatilidade. À medida que as pessoas a utilizam cada vez mais para fazer micropagamentos extremamente rápidos, os desenvolvedores continuarão a criar carteiras interoperáveis ​​e sistemas de suporte para desenvolver e fortalecer a rede.

Total

Lançada em 2018, a Lightning Network está mudando rapidamente a face do Bitcoin. Os desenvolvedores trabalharam incansavelmente para criar a tecnologia confiável necessária para apoiar e promover a rede, bem como para criar uma plataforma fácil de usar. Qualquer pessoa pode acessar e usar a Lightning Network usando apenas seu smartphone, abrindo inúmeras possibilidades para pagamentos contínuos. A recente integração do protocolo Taproot Assets expande ainda mais as capacidades do Lightning para Bitcoin e seus usuários. Com o número crescente de usuários da Lightning Network, a visão de um ecossistema Bitcoin mais rápido e escalável está se tornando mais realista.