Подробно разберем как работает технология Lightning Network и какова ее роль для развития сети биткоин.
В части 1 посмотрим, зачем это надо. В части 2 обсудим поверхностно общую идею платежных каналов, Lightning Network и проблемы. В части 3 введем необходимые строительные блоки. В части 4 наконец-то опишем более строго детали работы платежного канала. В части 5 по-быстрому построим Lightning из платежных каналов, расскажем про критику и комиссии. В части 6 немного подытожим.
Навигация по материалу:
- 1 Зачем нужен Lightning Network?
- 2 Идея лежащая в основе технологии
- 2.1 Платежный канал
- 2.2 Сеть платежных каналов
- 2.3 Проблема доверия
- 3 Смарт-контракты в сети биткоин
- 3.1 Авторизация
- 3.2 Кооперация
- 3.3 Сроки
- 4 Реализация платежного канала
- 4.1 Открытие канала
- 4.2 Использование канала
- 5 Как работает Lightning Network
- 5.1 Маршрутизация сети
- 5.2 Экономика комиссий
- 5.3 Критика технологии
- 6 Развитие и интеграция Lightning Network сегодня
- 6.1 Соонователь Lightning Labs пока не рекомендует поднимать узлы на мейннете.
Зачем нужен Lightning Network?
Блокчейн биткоина — это своего рода децентрализованная база данных, в которой сохраняются все транзакции сети. При этом “все транзакции” — это довольно фундаментальная часть определения протокола. Чтобы система была по-настоящему децентрализованной и чтобы при этом не допустить ни одной ошибки, нужно, чтобы тысячи узлов сети перепроверяли и сохраняли все транзакции.
Это, разумеется, совсем не способствует масштабируемости: блокчейн занимает десятки гигабайт на диске, майнеры сжигают электричества больше, чем некоторые страны, блоки переполнены, комиссии растут, люди ругаются и форкают биткоин. Поэтому в данный момент активно разрабатываются альтернативные решения. Одним из таких решений являются Lightning Network (далее LN).
Q: When will the Lightning Network be rolled out?
A: The rollout has already begun. This is an iterative distributed learning process; it’s unlikely there will be a single point in time at which we say LN is «deployed» because it will grow organically. Software is never finished.
— Jameson Lopp (@lopp) 1 января 2018 г.
Идея лежащая в основе технологии
Идея решений второго уровня (second layer solutions), к которым и относится LN, звучит довольно просто.
Вместо того, чтобы записывать и верифицировать все транзакции на блокчейне, давайте будем проводить большую часть платежей вне сети (off-chain), а на главный блокчейн будем время от времени по желанию синхронизировать балансы и разрешать на нем конфликты. А работать это будет как всегда с помощью криптомагии.
Звучит интригующе, но совсем непонятно как…
Платежный канал
Начнем с того, как можно упростить жизнь двум людям, Алисе и Бобу, которые часто расплачиваются между собой. Предлагается следующая схема.
Пункты 1–3 в этой схеме называются открытием платежного канала (payment channel, канал микроплатежей). Пункты 4 и 5 — использованием канала. Пункт 6—закрытием платежного канала.
В блокчейн записывается всего две транзакции: перечисление депозитов для открытия канала и финальная транзакция (закрытие канала). Все промежуточные платежи осуществляются без синхронизации с блокчейном, поэтому проходят они бесплатно и мгновенно.
Сеть платежных каналов
Сами по себе платежные каналы между двумя людьми — вещь не особо полезная. В конце концов, с большинством людей мы не проводим частых регулярных транзакций. Но…
Когда платежные каналы выстраиваются в сеть, появляется возможность проводить платежи между любыми участниками, между которыми есть путь в графе этой сети (даже если они не связаны напрямую). Это и есть основная идея Lightning Network.
Так выглядел график платежных каналов на 22.01.2018 (https://lnmainnet.gaben.win).
В принципе, аналогично протоколу TCP, простому человеку достаточно иметь всего один открытый канал, чтобы проводить транзакции с кем угодно.
Конечно, нужно еще искать оптимальные пути между двумя людьми, и еще нужно как-то мотивировать участников обрабатывать чужие платежи. Но начнем с основной проблемы: с проблемы доверия.
Проблема доверия
Как часто бывает в криптографии, систему платежных каналов легко себе представить, если все стороны доверяют друг другу. Нет необходимости городить огород с депозитами, ключами, специальными транзакциями. Можно просто записывать, кто кому сколько должен.
Дело за малым: понять, как можно реализовать канал платежей и сеть этих каналов без доверия. Основных проблем будет три.
Назовем эти проблемы соответственно: “проблема общего депозита”, “проблема последней транзакции” и “проблема посредника”.
Все перечисленные выше проблемы решаются с помощью буквально парочки трюков. Но обо всем по порядку: для начала введем несколько необходимых строительных блоков…
Смарт-контракты в сети биткоин
Биткоин поддерживает простейший язык смарт-контрактов Script. В каждой биткоин-транзакции есть специальное поле, которое содержит скрипт на этом языке. Этот скрипт проверяет, при выполнении каких условий выход транзакции может быть потрачен.
“Потратить выход транзакции A” — это на самом деле более технически корректный способ сказать “потратить деньги с адреса/кошелька K, на который они были зачислены с помощью транзакции A”.
В отличии, например, от эфириума, возможности смарт-контрактов биткоина намного более ограничены. Связано это с тем, что Script не является полным по Тьюрингу. Например, в нем нельзя использовать циклы/рекурсию и нельзя создавать переменные (отсутствует память).
Про устройство транзакций и использование скриптов можно почитать по ссылке ниже.
Рассмотрим несколько важных операций этого языка.
Авторизация
Пожалуй, самая стандартная часть любой транзакции — это проверка подписи. Пусть транзакция A зачисляет средства на некий адрес K. Чтобы дальше потратить деньги с K, нужно доказать...
