Il protocollo Bitcoin presenta limitazioni tecniche. Nel Un articolo precedente, hai potuto scoprire che limitare l'intervallo, così come limitare la dimensione dei blocchi, sono compromessi essenziali per il corretto funzionamento di Bitcoin.
Per gli utenti che desiderano effettuare piccoli pagamenti su base giornaliera, queste limitazioni possono essere fastidiose. Ad esempio, non è ottimale dover attendere 6 conferme quando si paga il caffè. Inoltre, la limitazione della dimensione del blocco fa sì che, a volte, le commissioni per effettuare una piccola transazione siano troppo elevate.
Con l'adozione di Bitcoin, la scalabilità è diventata rapidamente un tema centrale. Questo è l'argomento che ha causato la maggiore divisione tra gli utenti di Bitcoin, nel 2017, durante la «Block Size War». Una parte della community propone di aumentare il limite di dimensione dei blocchi. Un'altra parte si rifiuta di farsi prendere dal panico e si offre di effettuare transazioni al di fuori della catena principale per sbloccarla. Questa seconda proposta è il Lightning Network.
Cos'è il Lightning Network?
Il Lightning Network è un protocollo di pagamento che consente di inviare e ricevere bitcoin senza passare direttamente dalla rete principale. Ha lo scopo di aumentare la capacità e la velocità delle transazioni, con commissioni contenute, mantenendo i principi originali di Bitcoin (decentralizzazione, autocustodia...).
Lightning è un cosiddetto overlay, o protocollo di secondo livello. Vale a dire, si basa sul sistema Bitcoin di base, ma non esegue tutti i pagamenti. Tutte le transazioni Lightning vengono eseguite off-chain e solo i risultati di queste transazioni vengono pubblicati on-chain.
Poiché le capacità di transazione sul sistema Bitcoin di base sono limitate da compromessi tecnici, Lightning sta cercando di fornire una soluzione per aumentare i pagamenti. Potrebbe essere interessante utilizzarlo per effettuare micropagamenti a un costo inferiore, per trarre vantaggio dalla sua liquidazione istantanea o anche per evitare la congestione del Bitcoin nei periodi di elevato utilizzo.
A differenza della maggior parte delle altcoin, che hanno cercato di aumentare la loro capacità di transazione modificando direttamente le loro reti principali, lo scale-up di Bitcoin avviene quindi off-chain. Ciò rende possibile non dover scendere a compromessi sulla sicurezza e sulla distribuzione del protocollo principale.
Il Lightning Network è costruito attorno a canali di pagamento bidirezionali, che consentono a due parti di inviare bitcoin dall'una all'altra. Le parti interessate sono generalmente denominate «nodi Lightning» (da non confondere con i nodi Bitcoin).
Ad esempio, supponiamo che Alice e Bob vogliano effettuare pagamenti off-chain tra di loro, utilizzando il Lightning Network. Per farlo, dovranno aprire un canale di pagamento tra i loro nodi Lightning. L'apertura di un canale è caratterizzata dal deposito di bitcoin on-chain, su un indirizzo 2/2 con più firme. In altre parole, per spendere i bitcoin bloccati in questo indirizzo, è necessario produrre 2 firme: una con la chiave di Alice e l'altra con la chiave di Bob.
Se Alice è all'origine di questa apertura del canale, chiederà a Bob la sua chiave pubblica, quindi effettuerà una transazione di deposito per bloccare i bitcoin sull'indirizzo multi-firma. Chiede inoltre a Bob la firma di una transazione di prelievo per eliminare il più possibile la necessità di fidarsi di lui. Una volta effettuate le comunicazioni tra i protagonisti, Alice può trasmettere la sua transazione di deposito sulla rete Bitcoin.
Quando la transazione viene confermata sulla catena, viene aperto il canale di pagamento Lightning tra Alice e Bob. Dal punto di vista di Lightning, puoi pensare a questo canale come a un abaco. I bitcoin possono essere spostati liberamente sul lato che appartiene a Bob o sul lato che appartiene ad Alice. D'altra parte, i bitcoin non lasciano mai il canale stesso.
Nel nostro esempio, immaginiamo che Alice sia responsabile della creazione del canale e che vi abbia depositato 500.000 SATS. Questi satoshi sono attualmente dalla sua parte del canale, poiché è stata lei a posarli.
Alice può ora inviare Bitcoin tramite Lightning a Bob. Ad esempio, supponiamo che lei gli invii 200.000 sats.
Come risultato di questa transazione Lightning, Bob ha 200.000 Sat dalla sua parte del canale e ad Alice sono rimasti solo 300.000 Sat. La capacità totale del canale rimane invariata. Ci sono ancora 500.000 SAT bloccati sulla catena sull'indirizzo multi-firma che non sono stati spostati. Tuttavia, è stato effettuato un pagamento Lightning off-chain.
Bob può ora inviare satoshi ad Alice. Ad esempio, supponiamo che lui gliene mandi 25.000.
Il saldo di questo canale è ora di 325.000 SATS per Alice e 175.000 SATS per Bob.
Quando Alice e Bob non hanno più bisogno che questo canale sia aperto, possono scegliere di chiuderlo. Questa chiusura assume la forma di una transazione on-chain, che spenderà i bitcoin bloccati sull'indirizzo con più firme e li invierà ai normali indirizzi di Alice e Bob. Se tutto procede normalmente, questa chiusura dovrebbe distribuire i fondi in base allo stato più recente del canale.
Usando ancora il nostro esempio, Alice ha un saldo di 325.000 satelliti nel canale Lightning e Bob ne ha 175.000. La chiusura del canale spenderà quindi i 500.000 SAT disponibili in catena sull'indirizzo multi-sig. I risultati di questa transazione saranno 325.000 sat a un indirizzo classico appartenente ad Alice e 175.000 sat a un indirizzo appartenente a Bob.
Esistono vari modi per chiudere un canale. La cosa migliore è farlo in collaborazione con i tuoi colleghi. Ciò consente di recuperare rapidamente i fondi on-chain e di risparmiare sulle commissioni di Bitcoin spese durante la chiusura.
Se il peer non risponde, è possibile effettuare una chiusura unilaterale. Questo metodo richiede tempi di attesa aggiuntivi. Infine, se il peer tenta di imbrogliare lo stato del canale durante la chiusura, l'altra parte può utilizzare una transazione a pagamento. Questa transazione fornisce tutti i bitcoin presenti nel canale alla parte onesta come penalità per il tentativo di imbrogliamento dell'altra parte.
L'utilizzo del Lightning Network richiede quindi l'effettuazione di due transazioni on-chain: una per l'apertura di un canale e una per la chiusura di un canale. Nel frattempo, gli utenti possono effettuare un gran numero di pagamenti Lightning, senza dover utilizzare ogni volta il protocollo base di Bitcoin.
Tuttavia, può essere piuttosto noioso dover aprire un nuovo canale non appena si desidera effettuare un pagamento Lightning a una nuova persona. Ecco perché esiste un sistema per instradare i pagamenti attraverso la rete Lightning.
Tutti i canali descritti nella sezione precedente possono essere collegati per indirizzare i pagamenti tra parti che non dispongono di un canale diretto. Per fare ciò, è sufficiente che sia possibile un percorso tra i due protagonisti e che ci sia sufficiente liquidità nei canali di questo percorso.
Torniamo al nostro esempio tra Alice e Bob, che hanno aperto insieme un canale diretto. Immaginiamo che d'ora in poi Alice voglia effettuare un pagamento di 50.000 sats a Frank, senza dover aprire un canale con lui.
Alcuni partecipanti hanno già aperto canali tra loro e c'è una strada tra Alice e Frank.
Alice potrà effettuare il suo pagamento Lightning passando attraverso i nodi di Bob, poi quelli di Charles, poi quelli di David, per arrivare finalmente da Frank. Gli importi nei canali bidirezionali verranno tutti spostati per indirizzare il pagamento da Alice a Frank.
Se guardi ogni canale singolarmente, i relativi importi non sono cambiati. È importante capire che la capacità di un solo canale è costante, nonostante il routing dei pagamenti. Cioè, c'è sempre esattamente lo stesso numero di bitcoin in ogni canale.
Se si considera ogni nodo intermedio singolarmente, l'instradamento del pagamento da Alice a Frank non ha alcun impatto finanziario. Ad esempio, il nodo di Charles ha ricevuto 50.000 visualizzazioni nel suo canale con Bob. Ha quindi inviato 50.000 messaggi satellitari nel suo canale con David. Quindi è un segno di spunta vuoto per ogni nodo intermedio, come Charles. Nessuno di loro ha vinto o perso bitcoin. Hanno semplicemente trasferito valore attraverso i loro canali Lightning. Questo metodo di trasmissione del pagamento tra i nodi è una forma di Instradamento delle cipolle.
Per semplificare, ho intenzionalmente trascurato le tariffe Lightning nella mia divulgazione. In realtà, ogni nodo intermediario può richiedere commissioni di transazione Lightning per indirizzare il pagamento da Alice a Frank.
Naturalmente, ci sono molti altri meccanismi utilizzati nel Lightning Network. Tra questi, ci sono gli HTLC (Contratti TimeLock con hash) che svolgono un ruolo chiave nell'evitare la necessità di fiducia tra ciascun nodo durante l'instradamento di un pagamento. Il loro funzionamento è piuttosto complesso, quindi ve ne parlerò in un prossimo articolo dedicato.
Il Lightning Network è un protocollo elegante che consente di effettuare numerosi pagamenti in Bitcoin off-chain. Consente di effettuare pagamenti e transazioni istantanei a un costo inferiore.
Sebbene Lightning si sia evoluto enormemente in pochi anni, il suo modello principale non è perfetto. Come hai potuto capire con questo articolo, l'utente deve disporre di contanti in entrata prima di poter ricevere i pagamenti. È molto fastidioso per l'esperienza dell'utente. Inoltre, la struttura stessa del Lightning Network rende molto complesso mantenere la riservatezza su determinati pagamenti.
Infine, il sistema di canali di liquidità significa che c'è necessariamente un incentivo per l'utente a connettersi solo a pochi nodi di grandi entità. A differenza di Bitcoin, c'è quindi una naturale tendenza alla centralizzazione nel modo in cui funziona Lightning.
Di recente, stiamo iniziando a vedere l'arrivo di altri protocolli di secondo livello su Bitcoin con casi d'uso simili a Lightning. È il caso, ad esempio, del promettente protocollo Arca, annunciato a maggio 2023 dallo sviluppatore Burak. Anche se lo sviluppatore di questo protocollo lo presenta come un sistema complementare a Lightning, non possiamo fare a meno di pensare che sia in parte il concorrente. Ciò dimostra che è assolutamente possibile che nuovi sistemi di secondo livello più efficienti emergano e abbiano la precedenza sul Lightning Network.
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