Как работает технология Lightning Network

Основная техническая проблема биткойна — масштабируемость. Этот изъян особенно дал о себе знать в конце 2017 года, когда размер комиссий на биткойн из-за этого достигал $50. Пропускная способность нормализовалась в 2018 году. Считается, что поспособствовали этому падение курса BTC, а также внедрение в биткойн Lightning Network (LN) и SegWit.

Проблема масштабирования сети биткойн
При большом потоке транзакций блок заполняется ими очень быстро. Создается же блок один раз в 10 минут. Следовательно, транзакции, которые не попали в блок, загружаются в мемпул биткойна и ждут валидации.

Решение проблемы транзакций в биткойне пошло по двум путям — хардфорки с изменением размера блока и внедрение вспомогательных p2p-сетей. Увеличение размера блока осуществил Bitcoin Cash (BCH) и SegWit2x (B2X). Сторонники старого размера блока решили искать выход в дополнительных пиринговых сетях. В 2016 году появилось первое описание Lightning Network, предлагающей проводить часть транзакций без использования блокчейна.

Алгоритм работы Lightning Network
Транзакция содержит поля входов и выходов. Во входах находится информация о пришедших на адрес средствах, выходы соответствуют тратам.

Главным инструментом технологии Lightning Network является платежный канал. Он открывается, когда два пользователя сети создают транзакции, отправляющие депозиты на один и тот же адрес. Эти транзакции не записываются в блокчейн, управление же данным адресом является совместным.

Так, одновременно создаются две транзакции, выходы которых настроены на возврат депозитов по адресам пользователей. Входы при этом получают средства с адреса совместного депозита. После того как пользователь_1 подписывает транзакцию_1 и отправляет ее пользователю_2, а пользователь_2, в свою очередь, подписывает транзакцию_2 и отправляет ее пользователю_1, эти транзакции записываются в блокчейн. Таким образом организован механизм исключения фактора доверия: клиенты всегда могут вернуть свой депозит.

Когда возникает необходимость произвести платеж от пользователя_1 пользователю_2, пользователь_1 соглашается на уменьшение депозита, а пользователь_2 — на увеличение депозита. Проверка согласия реализована с помощью смарт-контрактов. Транзакция_3 и транзакция_4 копируют транзакцию_1 и транзакцию_2, но имеют другие суммы и не попадают в блокчейн, так как являются промежуточными. Такой метод не позволяет обмениваться средствами, размер которых больше изначального депозита.

Для того чтобы пользователь_1 не мог записать в блокчейн неокончательную транзакцию_1, вместо промежуточной транзакции_3 используется проверка ключей. В случае попытки произвести подобную махинацию пользователь_2 получит возможность забрать все средства пользователя_1.

Закрытие канала происходит, когда пользователи отправляют итоговые последние транзакции, которые записываются в блокчейн. В них указан размер депозитов пользователей с учетом всех проведенных операций внутри платежного канала. Включение финальных транзакций в блок произойдет не ранее чем через 48 блоков. Это время отводится на проверку верности транзакций и оспаривание их. Все промежуточные транзакции, кроме первых и последних двух, в блокчейн не попадают. Таким образом, биткойн не загружается лишними транзакциями.

Особенности использования Lightning Network
Для взаимного использования Lightning Network с другими участниками сети создание нового канала может не потребоваться, так как пиринговая сеть растет и масштабируется с каждым новым каналом.

Если пользователь_1 создал канал с пользователем_2, а пользователь_3 создал канал с пользователем_4, но между собой эти пары не генерировали связи, пользователь_1 не сможет провести операции с пользователем_3 или 4, как и наоборот.

Как работает технология Lightning Network


Если пользователь_1 открыл канал с пользователем_3, у пользователей_2 и 3 автоматически появляется возможность осуществления операций между собой через каналы пользователей_1–3 и 1–2. При этом пользователь_1 будет получать комиссию за транзакции между пользователем_2 и 3.

Для того чтобы пользователь_1 не смог забрать средства, передающиеся от пользователя_2 к пользователю_3, используется защита средств с помощью ключа и хеш-функции от ключа. У пользователя_1 есть только ключ, у пользователей_2 и 3 есть ключ и возможность вычисления хеша. По такому же принципу могут быть произведены платежи между пользователем_2 и 4, 1 и 4. Для изъятия средств необходимо наличие обоих параметров, однако передача средств возможна при наличии одного ключа. Проверка наличия у пользователя_1 подходящего ключа осуществляется с помощью смарт-контракта.

Смарт-контракты биткойна и Lightning Network
Проверка условий, при которых выходы транзакций могут быть потрачены, производится с помощью умного контракта, написанного на языке Script. Без специального поля, отведенного под проверку условий смарт-контракта, использование Lightning Network было бы невозможно.

Смарт-контракты в сети биткойн не обладают возможностью использования переменных и циклов, как это возможно в умных контрактах эфириума, но это не лишает их возможности проверки сроков, авторизации и кооперации.

Проверка сроков позволяет заморозить средства до генерации определенного количества блоков. Авторизация служит для проверки наличия ключа. Кооперация же проверяет наличие нескольких ключей для возможности израсходования выходов транзакций.

Комиссии Lightning Network
Технология LN не может существовать без комиссий, которые делятся на три вида:

комиссия за открытие канала;
комиссия за закрытие канала;
комиссия за использование других каналов. Ее размер небольшой (? 1 сатоши) и зависит от суммы перевода.
Цена за открытие канала может достигать $10, что делает его невыгодным для одноразового использования. Для многоразового использования больше подходит создание канала с большой суммой депозита. Цены будут меняться с ростом популярности сети.

Доступность Lightning Network сегодня
Уже более 200 нод поддерживают основную сеть биткойна. Подробная инструкция для запуска ноды Lightning Network довольно объемна — она не вместится в данный материал.

Сейчас этот метод активно тестируется, обсуждается и находит практическое применение не только у отдельных энтузиастов, но и сервисов.

Дополнительные peer-to-peer сети будут применяться в качестве решения проблемы масштабируемости и в других криптовалютных системах. Так, Ethereum тестирует протокол Plasma, Neo использует Trinity, ZCash предложил концепцию BOLT. В то же время Stellar будет внедрять Lightning Network.

На данный момент технология Lightning Network еще не владеет существенными мощностями для влияния на пропускную способность биткойна, но с ростом p2p-сети LN может оказаться рабочим решением проблемы масштабирования криптовалют.

Источник / https://bitcryptonews.ru/blogs/cryptocurrency/kak-rabotaet-texnologiya-lightning-network
При копировании ссылка http://elitetrader.ru/index.php?newsid=389704 обязательна
Условия использования материалов