Lynnetværk: Hvad er det, og kan det løse Bitcoin's skaleringsproblem?

Satashi Nakamoto sendte et forslag til "et nyt elektronisk kontantsystem, der er fuldstændig peer-to-peer, uden nogen betroet tredjepart, " til en kryptografisk postliste fredag ​​31. oktober 2008. Den første reaktion - første gang nogen offentligt kommenterede bitcoin - kom den følgende søndag: "Vi har meget, meget brug for et sådant system, " skrev James A. Donald, "men som jeg forstår dit forslag, ser det ikke ud til at skalere til den krævede størrelse."

Efter 10 år senere ringer kritikken stadig. Selv bitcoins ivrigste evangelister indrømmer, at det er værdiløst til at foretage små hverdagskøb. Men Lightning Network, et af de mest lovende bitcoin-skaleringsprojekter, der i øjeblikket er i gang, kunne ændre det.

Lynnetværket

Når han talte på Blockstack-topmødet i juli 2017, citerede Lightning Labs CEO Elizabeth Stark den første kritik af Nakamotos elektroniske kontanter, men udtrykte tillid til, at bitcoin faktisk kan skalere. ”Vi er dybest set i 1995 igen, når det kommer til blockchains og decentrale teknologier, ” sagde hun og henviste til tiden, før internettet købte HTTP og de andre transport- og applikationslag af TCP / IP.

Blandt de mest omtalte "lag 2" applikationer til bitcoin blockchain er lynnetværket. Først foreslået af Joseph Poon og Tadge, alias Thaddeus Dryja i 2015 (den seneste version af deres whitepaper findes her), lynet er blevet bearbejdet til en fungerende specifikation kaldet lightning-rfc eller "BOLTS" af tre virksomheder, som hver har sin egen implementering: Lightning Labs har lnd, Blockstream har c-lightning, og ACINQ har eclair. Der udvikles også ikke-BOTLS-implementeringer, såsom torden.

Lynnetværket er allerede i gang, men det er i sit ekstreme spædbarn. Rigtig bitcoin er blevet sendt og næsten altid modtaget ved hjælp af Lightning Labs ', Blockstream's og ACINQ's implementeringer, og alle tre er interoperable. Videoen herunder viser en ACINQ-ingeniør, der sender 0.000001 bitcoin (ca. $ 0, 01) næsten øjeblikkeligt fra en eclair-knude til en lnd-knude gennem en c-lyn-knude:

For at se, hvor meget af en forbedring dette repræsenterer, prøvede vi en lignende transaktion på bitcoin blockchain ved hjælp af GreenAddress, en mobil tegnebog-app. Appen foreslog at betale minearbejdere 0, 00001907 BTC ($ 0, 19): et gebyr på 1, 907%. Selvom det ikke er klart, hvor mange blokke dette gebyr var beregnet til at bekræfte inden for (vi har nået til GreenAddress for at finde ud af det), er svaret sandsynligvis seks blokke, eller omkring en time.

Vi vil dog aldrig finde ud af, hvor lang tid den bestemte transaktion faktisk ville have taget: En fejlmeddelelse informerede os om, at "output under 546 satoshier [$ 0, 05] betragtes som uøkonomisk støv af Bitcoin. Forøg værdien."

Lightning Labs har også testet atomkæder med tværkæder ved hjælp af netværket; dette er værdioverførsler mellem forskellige blockchains, i dette tilfælde bitcoin og litecoin, der potentielt markerer et første skridt mod opbygning af decentraliserede udvekslinger.

Lyn muliggør mikrobetalinger, som bitcoin ikke kan på egen hånd, men eksisterende implementeringer er stadig buggy. Stark opfordrer brugerne til at lære om lyn ved hjælp af bitcoin's "testnet" (det vil sige at bruge falske penge) snarere end live-ilden "mainnet." Omkring $ 50.000 af transaktioner er blevet udført på mainnet i skrivende stund, og nogle mennesker har mistet penge til en c-lynfejl. (Christian Decker, kernetekniker hos Blockstream, fortalte mig via e-mail, at midlerne i sidste ende blev inddrevet i de fleste tilfælde.)

Så hvordan fungerer lynet?

Sådan fungerer lynet

Lyns løsning er baseret på to-vejs, off-chain betalingskanaler. Sig, at Alice og Bob ofte handler med hinanden i små mængder. On-chain betalinger er ikke praktiske i dette tilfælde på grund af de involverede gebyrer og lange bekræftelsestider, så de beslutter at åbne en kanal, der giver dem mulighed for at sende bitcoin frem og tilbage, øjeblikkeligt og gebyrfrit.

Åbning af en kanal

For at åbne en kanal bidrager Alice, Bob eller begge med en vis mængde bitcoin til en speciel adresse gennem det, der kaldes en finansieringstransaktion (den grønne boks i nedenstående diagram). Sig, at Alice bidrager med 1 BTC. Hun sender midlerne til den, der kaldes en 2-af-2 multisig-adresse, som kræver, at både Alice og Bob skal kryptografisk "underskrive" enhver sendetransaktion med deres private nøgler. En normal transaktion kræver kun underskrift af den (enkelt) private nøgle, der svarer til den sendende adresse 'offentlige nøgle.

Det er vigtigt, at finansieringstransaktionen endnu ikke er underskrevet eller sendt til netværket.

Alle billeder hentet fra Poon og Dryja.

Dernæst opretter Alice og Bob en "forpligtelsestransaktion", der bruger finansieringstransaktionen som sin "forælder": de bruger dets ubekræftede output på 1 BTC som input til en "barn" -transaktion, der sender 0, 5 BTC til Alice (output 0) og 0, 5 BTC til Bob (output 1). Hvis du protesterer over, at bitcoin's protokol ikke tillader brugere at underskrive et forbrug uden at kende inputens underskrifter, blev denne mulighed givet gennem en blød gaffel.

Alice underskriver derefter output, der sender 0, 5 BTC til Bob; Bob underskriver output og sender 0, 5 BTC til Alice. Begge signerer og udsender derefter finansieringstransaktionen, som er forpligtet til bitcoin blockchain (og er underlagt netværksgebyrer og ventetider).

De har nu en åben betalingskanal, gennem hvilken de kan skifte bitcoin frem og tilbage øjeblikkeligt og gebyrfrit. Enten Alice eller Bob kan lukke det når som helst og kræve deres 0, 5 BTC hver, eller hvad den opdaterede saldo er.

Åbning af en kanal… på engelsk

Medmindre du allerede ved noget om lynets netværks indre, er det sandsynligvis svært at fordøje "skiltet her, start her, tilbring dette, send det ud - nej ikke det. "

Her er en mere konceptuel beskrivelse. Finansieringstransaktionen er sådan, det lyder: den giver midler til kanalen. Det fungerer også som et loft for kanalen: Ingen af ​​parterne kan ende med mere end det oprindelige finansieringsbeløb, og begge parters saldo skal tilføje dette beløb. Årsagen til, at finansieringstransaktionen oprettes først, men sendes sidst, er, at hvis den simpelthen blev sendt til blockchain i et trin, ville der ikke være opnået noget bortset fra en enkelt, vaniljetransaktion. Lyn gør dem ikke hurtigere eller billigere.

Ved at lade finansieringstransaktionen være åben, indsætte en forpligtelsestransaktion - som, som beskrevet nedenfor, fungerer som en slags smart kontrakt - og derefter lukke finansieringstransaktionen, åbner lynrederne en slags ormhul i netværket. Det giver dig mulighed for at bevæge bitcoin frem og tilbage langs en enkelt, defineret sti. Du bruger bitcoin-protokollen, men omgår de forsinkelser og udgifter, som minearbejdere pålægger.

At holde Lynet tillidløst

Sig Bob nu vil betale Alice 0, 1 BTC ved hjælp af deres åbne kanal. De to parter opdaterer simpelthen forpligtelsestransaktionen - ingen grund til at appellere til minearbejdere. Saldoen, der tidligere var 0, 5 BTC hver, er nu 0, 6 BTC til Alice, 0, 4 BTC for Bob.

Det eneste problem er, hvordan man gør det sikkert ”>

At finde en kryptografisk løsning på dette dilemma koges ned til et mål: at gøre det umuligt at underskrive en gammel transaktion og lukke kanalen på en måde, der reflekterer en tidligere tilstand. Så længe det er en mulighed, har lynet et dobbeltforbrugsproblem.

Husk, at Bob underskriver halvdelen af ​​forpligtelsestransaktionen (Forpligtelse Tx 1a nedenfor), som kun Alice kan udsende, fordi hendes er den manglende underskrift. Alice underskriver den anden (Forpligtelse Tx 1b), som kun Bob derefter kan udsende. Enten kan man gøre det og lukke kanalen, men ved hjælp af bitcoin (begrænsede) smarte kontraktskrivningsmuligheder kan output af de to halvdele af forpligtelsestransaktionen være underlagt forskellige begrænsninger. Specifikt kan den ene output give modtageren mulighed for at bruge pengene omgående, mens den anden kan blive genstand for aflysning af en af ​​parterne - via en Revocable Sequence Maturity Contract (RSMC) - i en defineret periode, såsom 1000 blokke, eller ca. en uge.

Her er hvorfor det er nyttigt. Hvis Bob viser sig at være uærlig og uprincippet, kan han kun underskrive og udsende Forpligtelse Tx 1b (ovenfor), som udbetaler Alice straks (levering 1b) og holder sine penge i tilbagekaldelig limbo i en uge (genkaldelig levering 1b). Alice kan se, at Bob har forsøgt at skifte hende, kan udløse tilbagekaldelse og hævde ikke kun 0, 1 BTC, som Bob forsøgte at stjæle, men den 0, 4 BTC, som han ellers ville have haft ret til.

Med andre ord går hele kanalen til Alice, hvis hun fanger Bob snyder. Det er muligt, når parterne opretter en ny forpligtelsestransaktion (C2a og C2b nedenfor), hvor de faktisk lover ikke at udsende en gammel forpligtelsestransaktion (C1a eller C1b), lægger de deres penge, hvor deres mund er. Sammen med den nye forpligtelsestransaktion opretter de en overtrædelseshjælpetransaktion med to output (BR1a og BR1b), der gælder for den forrige forpligtelse. Alice giver Bob hendes private nøgle til hans halvdel af transaktionen med krænkelse og omvendt. Hvis nu en af ​​dem forsøger at sende den gamle transaktion, kan modparten drage fordel af 1000-blokers ventetid og svæve ind foran den transaktion og tage den krænkende parts samlede balance.

Problemet er, at Alice skal være halvkonstant opmærksom på sine kanaler, for ikke at Bob griber hende væk fra 1000 blokke. Poon og Dryja foreslår, at der udpeges en tredjepart, hvis job det er at udløse overtrædelsestiltagstransaktioner - dem, der belønner alle kanalens midler til den forurettede part - når en modpart forsøger at snyde. Disse kunne betales et gebyr ud af straffen.

Olaoluwa Osuntokun, Lightning Labs 'medstifter og CTO, udvikler "vagttårne" til at fungere som disse tredjeparts håndhævende myndigheder. Mens der er rejst bekymring for, at disse knudepunkter kunne fungere som betroede parter og indføre usikkerhed i netværket, fortæller Osuntokun CoinDesk, at kun en ærlig vagttårn ville være nødvendig for en given kanal.

Som Christian Decker, kernetekniker hos Blockstream, påpeger i en e-mail, er svig risikabelt. Det er en betydelig gamble at antage, at den fest, du prøver at rane, ikke tjekker ind mindst en gang om ugen, og risikoen for at miste alle pengene i din kanal kan være nok til at afskrække.

Tilslutning af kanaler

I den virkelige verden vil Alice ikke udelukkende handle med Bob eller Bob udelukkende med Alice. Begge har et hvilket som helst antal modparter, de har brug for at betale og få betalt af. Åbning af kanaler med alle disse parter ville være upraktisk. Selv hvis brugergrænsefladen blev forenklet til perfektion, ville få brugere have den nødvendige likviditet til at binde bitcoin op i et dusin eller flere åbne kanaler.

Heldigvis behøver de ikke. Som videoen ovenfor viser, kan brugerne dirigere betalinger gennem mellemliggende brugeres kanaler, så det er muligt at betale enhver med en åben kanal eller to gennem princippet om seks graders adskillelse. I modsætning til transaktioner inden for en enkelt kanal, vil disse flerkanalstransaktioner sandsynligvis involvere små gebyrer for at stimulere noder til at finansiere kanaler og holde dem åbne. Onion routing, den teknik, der bruges til at skjule TOR-browserbrugere, forhindrer mellemliggende noder i at se den fulde sti, der er taget af en transaktion, og mindske bekymringer om privatlivets fred.

Hvor godt denne web af kanaler fungerer i praksis gjenstår at se, og det kan tænkes, at hvis betalinger skal tage en forviklet rute - med for mange "humle" gennem mellemkanaler - kan gebyrer, som disse brugere opkræver, tilføje.

Kan lyn blive decentral ">

Disse bekymringer er relateret til en, der for kritikere repræsenterer en uovervindelig fejl i lynnetværket. I dagens implementeringer kommer en kanal med et loft: mængden af ​​bitcoin i den indledende finansieringstransaktion begrænser det samlede beløb i kanalen.

Denne situation pålægger brugere med rimeligt begrænsede ressourcer en afvejning. De kan enten finansiere kanaler med store mængder bitcoin for at sikre, at de har midler til at foretage enhver betaling, de har brug for, eller de kan finansiere mindre kanaler og have bitcoin til rådighed til anden anvendelse. (Da betalinger kan dirigeres gennem sammenkoblede kanaler, behøver en given bruger sandsynligvis ikke at åbne mere end en håndfuld kanaler, og måske kun et par.)

Valget koger sammen med at have likviditet i lynkanaler eller likviditet uden for dem, på kæden. At vælge at finansiere likvide betalingskanaler kan være risikabelt, hvis vakttårne ​​eller en anden løsning ikke forhindrer tab af midler gennem uopmærksomhed. På den anden side, hvis betalingskanaler gøres sikre, og lyn bliver den vigtigste metode til brug af bitcoin dagligt, ville der være lidt problemer med at efterlade midler i kanaler. De ville tjene som "et genopladeligt betalingskort eller kontanter", som Decker udtrykker det, mens hovedkæden fungerer som en opsparingskonto.

Stark fremsætter et lignende argument: at finansiere en lynkanal forhindrer dig i at bruge denne bitcoin til noget andet, undtagen "et netværk af potentielt mange noder, der på tværs af multihop vil acceptere bitcoin øjeblikkeligt, " skrev hun via e-mail. "Vi ser for os, at midler på Lightning-kanaler er mere nyttige end bitcoin-kæder til transaktion på grund af den øjeblikkelige hastighed og lave gebyrer, " tilføjede hun.

Hubs?

Men hvem ville du indstille disse kanaler med? At vælge Bob til din Alice er en økonomisk beslutning, ikke en kryptografisk, og for kritikere af lynnetværket ville det åbenlyse svar være en slags "hub", en knude med meget kapital, hvilket giver det mulighed for at opretholde velfinansierede åbne kanaler med et antal partier på én gang.

Ideen om, at hvad der svarer til en off-chain bitcoin-banksektor kan udvikle forstyrrer bitcoin-entusiaster, der ser det som en centralisering af netværket.

Stark bestrider denne argumentation. "Tusinder af brugere kører fulde noder for bitcoin, " skriver hun, "og vi tror, ​​at disse og andre også vil køre knudepunkter på Lightning (det er lettere, fordi du ikke har brug for en bitcoin fuld knudepunkt sammen med det, og i modsætning til bitcoin-fulde noder du kan lave små gebyrer ved routing). " Hun påpeger også, at hendes team arbejder på "splejsning", som ville give mulighed for at udfylde kanaler ved hjælp af bitcoin fra hovedkæden. Denne evne kan lindre udvekslingen mellem at sætte bitcoin i en kanal eller lade den ligge på hovedkæden, hvilket igen kan reducere tendensen for dannelse af hubs.

Decker ser det som sandsynligt, at der dannes et "to-lags netværk med et stort antal noder, der er pålidelige og fungerer som rygraden i netværket." Han forventer imidlertid, at disse skal være købmænd snarere end hubs, der udelukkende findes for at levere flydende kanaler. At give disse kanaler til flere brugere, hævder han, ville være dyrt, hvilket kræver, at knudepunkterne opkræver høje gebyrer og gør dem ukompetitive sammenlignet med andre noder.

ACINQ-administrerende direktør Pierre-Marie Padiou bekender sig ikke, at vide, hvordan lynnetværket kan udvikle sig. "Det er meget vanskeligt at forudsige, hvad ligevægten vil være mellem centralisering og decentralisering, " skrev han via e-mail. "Selvfølgelig vil der være større noder og mindre noder, men i hvor høj grad det er vanskeligt at fortælle på forhånd."

Den rigtige måde at skalere på?

Poon og Dryja hævder, at "ved hjælp af et netværk af disse mikropaymentkanaler kan Bitcoin skalere til milliarder af transaktioner pr. Dag med den computerkraft, der er tilgængelig på en moderne stationær computer i dag." Måske, men det er bestemt ikke tilfældet i dag. Færre end 1.000 mainnet lynknudepunkter er åbne i skrivende stund.

Lyn er heller ikke det eneste skaleringsforslag derude. En stor konkurrent er bitcoin kontanter, en omstridt hård gaffel af bitcoin, der giver mulighed for større blokke. Debatten mellem bitcoin-kontante tilhængere, lynsupportere og fortalere for forskellige tredje måder - endda den lejlighedsvise anti-scaler - er livlig, hvis grov. Det kan være, at den ene eller den anden vil komme ud på toppen, at de fortsætter med at eksistere, eller at alle vil mislykkes.

Under alle omstændigheder er lynnetværket et lovende forsøg på at overvinde skalerbarhedsdilemmaet, der har hjemsøgt bitcoin siden bitcoin første weekend i 2008.