Создание поверх Биткойна Биткойн, уровень 2 и сеть Lightning

　　Если вы внимательно следили за этим разделом «Основы криптографии», вы знаете, что биткойн — это новая форма интернет-денег, которая редко встречается в цифровом виде. Этот дефицит делает его отличным средством сбережения. Все идет нормально, но чтобы они стали широко используемой формой денег, используемой для повседневных покупок, они также должны быть такими же быстрыми и удобными, как бесконтактные варианты, к которым мы привыкли.

　　К сожалению, Биткойн из коробки не может этого сделать из-за того, что называется биткойн-трилеммой, которая уже введена.

　　Трилемма подчеркивает сложность сочетания трех идеальных аспектов денежной системы на основе блокчейна:

　　1. Безопасность

　　2. Масштабируемость

　　3. Децентрализация.

　　Фиатные валюты традиционно жертвовали децентрализацией, чтобы обеспечить безопасность и масштабируемость высоко централизованным образом; что создает проблемы подотчетности и доверия (см. Финансовый кризис 2008 г.).

　　Биткойн может обеспечить безопасность и децентрализацию, но за счет масштабируемости. Биткойн-блокчейн в настоящее время может обрабатывать только около пяти транзакций в секунду, тогда как Visa обрабатывает тысячи транзакций в секунду.

　　Термин «уровень 2» (layer 2) просто относится к идее создания функциональности поверх блокчейна Биткойн, чтобы решить часть трилеммы, связанную с масштабируемостью; Lighting Network — это специальное решение уровня 2 (layer 2), ориентированное на ускорение платежей и конкуренцию с аналогами Visa.

　　Давайте приблизимся, чтобы понять, как именно вы можете строить поверх Биткойна — через уровень 2 (layer 2) — и изучить основы сети Lightning.

　　Разделение уровней

　　Идея уровня 2 (layer 2) заключается в создании протоколов или вторичной инфраструктуры (например, сети Lightning), которые могут взаимодействовать с фундаментальной базовой цепочкой блоков (уровень 1, например, биткойн), но не ограничены ограничениями масштаба. Здесь мы проводим четкое различие между ончейн (уровень 1) и офчейн (уровень 2).

　　Транзакции, описанные как находящиеся в цепочке, полностью обрабатываются с помощью механизма консенсуса соответствующего блокчейна и публично записываются в цепочку.

　　Биткойн требует Proof-of-Work, что занимает примерно 10 минут для подтверждения транзакции, из которых рекомендуется шесть для окончательности, поэтому вы можете понять, почему транзакции в сети не могут конкурировать со скоростью Visa.

　　Транзакции, описанные как офчейн, обрабатываются за пределами данной сети блокчейна и ее механизма консенсуса, но позже объединяются вместе, и совокупная активность записывается как транзакция в цепочке.

　　Прелесть решений уровня 2 заключается в том, что основной цепочке не нужно претерпевать какие-либо структурные изменения или жертвовать безопасностью или децентрализацией для повышения масштабируемости.

　　Для Биткойна соответствующее приложение уровня 2, которое может это сделать, называется сетью Lightning.

　　Сеть Lightning: Каналы и счета

　　Lightning Network — это пример биткойн-сервиса уровня 2. Это подход вне сети, впервые официально предложенный в статье Джозефа Пуна и Таддеуса Дрии в 2015 году.

　　Технология использует каналы микроплатежей для масштабирования возможностей блокчейна биткойнов за счет более эффективной обработки транзакций.

　　Каналы микроплатежей открываются между двумя сторонами, желающими провести транзакцию. Этот канал открыт вне цепочки и без накладных расходов на механизм консенсуса может обрабатывать транзакции намного эффективнее, чем те, которые происходят в цепочке.

　　Транзакции добавляются в цепочку после того, как обе стороны закрыли канал, т.е. согласились с действительностью транзакции.

　　Думайте об этом как о кредите в вашем местном магазине, оговоренном до фиксированной суммы, скажем, 50 евро. Как только этот лимит будет достигнут, вы получите счет и рассчитаетесь.

　　В сети Lightning каналы оплаты открываются между двумя сторонами через адреса с мультиподписью. Они действуют как взаимные хранилища, в которые обе стороны могут вносить средства; мультиподпись означает, что для высвобождения средств требуется более одной подписи, а отказоустойчивость гарантирует, что одна сторона не сможет уйти со средствами внутри канала.

　　Когда средства депонируются, открывается канал, создающий баланс между двумя сторонами; затем это добавляется к основной цепочке.

　　Операции между двумя сторонами записываются путем обновления этого баланса, чтобы включить новый баланс между двумя сторонами. Эти обновления приходят в виде счетов-фактур.

　　Счет-фактура или инвойс — это запрос на оплату через Lightning Network. Так же, как традиционный счет-фактура, скажем, от вашего застройщика, включает инструкции о том, куда перевести оплату за оказанные услуги, счет-фактура Lightning представляет собой структурированный набор инструкций.

　　• Сумма платежа

　　• К какой цепочке блоков относится счет-фактура

　　• Дата истечения срока действия

　　• Публичный ключ получателя

　　Вместо использования адресов в биткойн-стиле, Lightning Invoices обычно генерируются в виде QR-кодов, чтобы упростить взаимодействие с пользователем, хотя они могут быть представлены в виде буквенно-цифровых строк.

　　Иллюстрация освещения на примере

　　Мы можем проиллюстрировать Lightning Network на простом примере. Боб хочет купить кофе в кафе. Боб открывает платежный канал с Cafe и вносит немного BTC, чтобы создать баланс между ними.

　　Когда Боб покупает кофе, кафе выставляет счет-фактуру с помощью QR-кода, который Боб оплачивает через этот кошелек Lightning на своем телефоне.

　　Баланс между Бобом и Кафе обновляется; с каждым кофе, который Боб покупает, соответствующее количество BTC вычитается из баланса Боба и добавляется к балансу кофейни.

　　Обе стороны подписывают каждый обновленный балансовый отчет своим уникальным ключом подписи. Все это происходит мгновенно, что решает проблему медленных подтверждений в сети.

　　Чтобы закрыть платежный канал и высвободить средства, любая из сторон может передать последний согласованный балансовый отчет в основную сеть Биткойн и получить транзакции, проверенные механизмом консенсуса Биткойн.

　　• Кафе получит выручку от покупок кофе Боба.

　　• Боб сохранит любой неизрасходованный остаток

　　Таким образом, мы видим, как Lightning Network значительно снижает транзакционную нагрузку на блокчейн биткойнов. Тысячи транзакций могут происходить в каналах микроплатежей между двумя сторонами.

　　Блокчейн должен обрабатывать только две транзакции — открытие и закрытие канала микроплатежей (балансового отчета).

　　Структура Lightning Network предназначена для максимально эффективного подключения отдельных пользователей через каналы микроплатежей. Поэтому нет необходимости открывать платежный канал для каждого отдельного актера, которого вы хотите использовать.

　　A может знать только B, но если B знает C, то A может подключиться к C через B, действующий как своего рода маршрутизатор или концентратор.

　　Все это означает не только более быстрые транзакции (по некоторым оценкам, верхний предел пропускной способности сети Lightning составляет почти 1 миллион транзакций в секунду), но и более низкие транзакционные издержки. Чем меньше транзакций должно быть обработано консенсусными механизмами биткойна, тем меньше комиссий придется заплатить.

　　Есть надежда, что по мере расширения сети Lightning и улучшения UX кошельков вы сможете купить кофе всего за несколько нажатий, открыв канал с кофейней и отсканировав QR-код.

　　Сеть Lightning — Приложение-убийца Биткойна？

　　Позволяя транзакциям выполняться через платежные каналы, а не внутри сети, сеть Lightning предлагает Биткойну потенциальный способ решить проблему масштабируемости. Люди сравнивали это с тем, что фиатная валюта сделала с золотом, утверждая, что сеть Lightning может быть «убийственным приложением» биткойнов.

　　Аналогия работает, когда вы думаете об этом, фиатная валюта была способом масштабирования золота, точно так же, как сеть Lightning — это способ масштабирования биткойнов. В некотором смысле фиат «убил» золото как валюту и превратил его в средство сбережения. Еще неизвестно, сможет ли сеть Lightning сделать это для биткойнов.

　　Каковы же потенциальные недостатки сети Lightning и чем отличаются другие попытки масштабирования блокчейнов？

　　Lightning по-прежнему обрабатывает лишь небольшую часть транзакций в сети. Узлы растут вместе с количеством кошельков, поддерживающих Lightning, но предстоит еще многое сделать, чтобы упростить пользовательский опыт создания/управления каналами и счетами.

　　Другая, возможно, более существенная проблема — это риск развития в сети мощных хабов.

　　Хабы — это большие пулы капитала, которые могут облегчить большую часть транзакций в сети. Это поставило бы под угрозу безопасность сети и, конечно же, риск повторного введения централизации в систему.

　　Другая важная известная попытка масштабировать технологию блокчейна происходит на Ethereum. Эти обновления известны как ETH 2.0 и включают изменения в механизм консенсуса и технологию, известную как сегментирование. Они более подробно описаны в статье базы знаний по Ethereum.

　　Сеть Lightning находится в стадии разработки, но в случае успеха она может, наконец, решить трилемму Биткойна, позволяя масштабировать транзакции без ущерба для его основных функций. В этот момент он становится больше, чем просто средством сбережения, и может конкурировать с фиатными валютами в качестве эффективного средства обмена.