Het Bitcoin-protocol heeft technische beperkingen. In Een vorig artikel, kon je ontdekken dat het beperken van het interval, evenals het beperken van de grootte van de blokken, compromissen zijn die essentieel zijn voor de goede werking van Bitcoin.
Voor gebruikers die dagelijks kleine betalingen willen doen, kunnen deze beperkingen vervelend zijn. Het is niet optimaal om bijvoorbeeld bij het betalen voor koffie op 6 bevestigingen te moeten wachten. Bovendien betekent de beperking van de blokgrootte dat de kosten voor het uitvoeren van een kleine transactie soms te hoog zijn.
Toen Bitcoin werd ingevoerd, werd schaalbaarheid al snel een centraal thema. Dit is het onderwerp dat de grootste verdeeldheid onder Bitcoin-gebruikers veroorzaakte, in 2017, tijdens de „Block Size War”. Een deel van de community stelt voor om de limiet voor de blokgrootte te verhogen. Een andere partij weigert in paniek te raken en biedt aan om transacties buiten de hoofdketen te doen om deze te ontstoppen. Dit tweede voorstel is het Lightning Network.
Wat is het Lightning Network?
Het Lightning Network is een betalingsprotocol waarmee u bitcoins kunt verzenden en ontvangen zonder rechtstreeks via het hoofdnetwerk te hoeven gaan. Het heeft tot doel de capaciteit en snelheid van transacties te vergroten, tegen beperkte kosten, met behoud van de oorspronkelijke principes van Bitcoin (decentralisatie, zelfbewaring...).
Lightning is een zogenaamd overlay of protocol van de tweede laag. Dat wil zeggen, het is afhankelijk van het basissysteem van Bitcoin, maar voert daar niet alle betalingen uit. Alle Lightning-transacties worden off-chain uitgevoerd en alleen de resultaten van deze transacties worden on-chain gepubliceerd.
Aangezien de transactiemogelijkheden op het basissysteem van Bitcoin beperkt zijn door technische compromissen, probeert Lightning een oplossing te bieden voor het opschalen van betalingen. Het kan interessant zijn om het te gebruiken om microbetalingen te doen tegen lagere kosten, om te profiteren van de onmiddellijke afwikkeling, of zelfs om Bitcoin-congestie te vermijden tijdens periodes van intensief gebruik.
In tegenstelling tot de meeste altcoins, die hebben geprobeerd hun transactiecapaciteit te vergroten door hun hoofdnetwerken rechtstreeks aan te passen, gebeurt de opschaling van Bitcoin daarom off-chain. Dit maakt het mogelijk om geen compromissen te hoeven sluiten over de beveiliging en distributie van het kernprotocol.
Het Lightning Network is opgebouwd rond bidirectionele betalingskanalen, waardoor twee partijen bitcoin van de ene naar de andere kunnen verzenden. Stakeholders worden over het algemeen „Lightning-knooppunten” genoemd (niet te verwarren met Bitcoin-knooppunten).
Stel dat Alice en Bob bijvoorbeeld off-chain betalingen tussen hen willen doen via het Lightning Network. Hiervoor moeten ze een betalingskanaal openen tussen hun Lightning-knooppunten. De opening van een kanaal wordt gekenmerkt door het storten van bitcoins in de keten, op een adres van 2/2 met meerdere handtekeningen. Met andere woorden, om de bitcoins uit te geven die op dit adres zijn vergrendeld, moet u twee handtekeningen aanmaken: een met de sleutel van Alice en de andere met de sleutel van Bob.
Als Alice aan de basis staat van deze opening van het kanaal, zal ze Bob om zijn openbare sleutel vragen, waarna ze een stortingstransactie zal uitvoeren om bitcoins op het adres met meerdere handtekeningen te blokkeren. Ze vraagt Bob ook om een handtekening op een opnametransactie om het vertrouwen in hem zoveel mogelijk te elimineren. Zodra de communicatie tussen de hoofdrolspelers is voltooid, kan Alice haar stortingstransactie uitzenden op het Bitcoin-netwerk.
Wanneer de transactie in de keten is bevestigd, wordt het Lightning-betalingskanaal tussen Alice en Bob geopend. Vanuit het perspectief van Lightning kun je dit kanaal zien als een telraam. Bitcoins kunnen vrij worden verplaatst naar de kant van Bob of naar de kant van Alice. Aan de andere kant verlaten bitcoins nooit het kanaal zelf.
Laten we ons in ons voorbeeld voorstellen dat Alice achter de oprichting van het kanaal zat en dat ze er 500.000 SATS op had gestort. Deze satoshi's bevinden zich momenteel aan haar kant van het kanaal, aangezien zij degene was die ze heeft neergelegd.
Alice kan nu Bitcoin via Lightning naar Bob sturen. Stel dat ze hem bijvoorbeeld 200.000 sats stuurt.
Als gevolg van deze Lightning-transactie heeft Bob 200.000 Sats aan zijn kant van het kanaal en Alice nog maar 300.000 Sats over. De totale capaciteit van het kanaal blijft gelijk. Er zijn nog steeds 500.000 SATS geblokkeerd in de keten op het adres met meerdere handtekeningen die niet zijn verplaatst. Er is echter een Lightning-betaling buiten de keten gedaan.
Bob kan nu satoshis naar Alice sturen. Stel dat hij haar bijvoorbeeld 25.000 stuurt.
Het saldo van dit kanaal is nu 325.000 SATS voor Alice en 175.000 SATS voor Bob.
Als Alice en Bob dit kanaal niet langer open hoeven te hebben, kunnen ze ervoor kiezen om het te sluiten. Deze sluiting neemt de vorm aan van een transactie in de keten, waarbij de geblokkeerde bitcoins worden besteed aan het adres met meerdere handtekeningen en die ze naar normale adressen van Alice en Bob stuurt. Als alles normaal verloopt, zou deze sluiting de fondsen moeten verdelen volgens de laatste stand van zaken van de zender.
Als we ons voorbeeld opnieuw gebruiken, heeft Alice een saldo van 325.000 sats in het Lightning-kanaal en Bob heeft 175.000 sats. De sluiting van het kanaal zal daarom de 500.000 SATS die beschikbaar zijn in de keten besteden aan het multi-sig-adres. De output van deze transactie bedraagt 325.000 sats naar een klassiek adres van Alice, en 175.000 sats naar een adres van Bob.
Er zijn verschillende manieren om een kanaal te sluiten. Het beste is om dit samen met je collega te doen. Dit maakt het mogelijk om het geld in de keten snel terug te vorderen en te besparen op de Bitcoin-kosten die tijdens de sluiting zijn besteed.
Als de peer niet reageert, is het mogelijk om een eenzijdige afsluiting uit te voeren. Voor deze methode is extra wachttijd vereist. Als de peer ten slotte probeert de status van het kanaal te bedriegen tijdens de sluiting, kan de andere partij een boetransactie gebruiken. Deze transactie geeft alle bitcoin in het kanaal aan de eerlijke partij als straf voor de poging van de andere partij om vals te spelen.
Voor het gebruik van het Lightning Network moeten daarom twee on-chain transacties worden uitgevoerd: één voor de opening van een kanaal en één voor de sluiting van een kanaal. Daartussen kunnen gebruikers een groot aantal Lightning-betalingen doen, zonder dat ze elke keer het basisprotocol van Bitcoin hoeven te gebruiken.
Het kan echter behoorlijk vervelend zijn om een nieuw kanaal te moeten openen zodra je een Lightning-betaling aan een nieuwe persoon wilt doen. Daarom is er een systeem voor het routeren van betalingen via het Lightning-netwerk.
Het Lightning Network en de routering van betalingen
Alle kanalen zoals beschreven in de vorige paragraaf kunnen worden gekoppeld aan route-betalingen tussen partijen die geen rechtstreeks kanaal hebben. Hiervoor is het voldoende dat er een route mogelijk is tussen de twee hoofdrolspelers, en dat er voldoende liquiditeit is in de grachten op deze route.
Laten we teruggaan naar ons voorbeeld tussen Alice en Bob, die samen een rechtstreeks kanaal hebben geopend. Stel je voor dat Alice voortaan een betaling van 50.000 sats aan Frank wil doen, zonder een kanaal met hem te hoeven openen.
Sommige deelnemers hebben al kanalen tussen hen geopend en er is een weg tussen Alice en Frank.
Alice zal haar Lightning-betaling kunnen doen door via de knooppunten van Bob te gaan, dan die van Charles, dan die van David, om uiteindelijk bij Frank aan te komen. De bedragen in de bidirectionele kanalen worden allemaal verplaatst om de betaling van Alice naar Frank te routeren.
Als je elk kanaal afzonderlijk bekijkt, zijn de bedragen niet gewijzigd. Het is belangrijk om te begrijpen dat de capaciteit van een kanaal alleen constant is, ondanks de routering van betalingen. Dat wil zeggen, er is altijd precies hetzelfde aantal bitcoins in elk kanaal.
Als je elk tussenliggend knooppunt afzonderlijk bekijkt, heeft het routeren van de betaling van Alice naar Frank geen financiële gevolgen. De node van Charles ontving bijvoorbeeld 50.000 sats in zijn kanaal met Bob. Vervolgens stuurde hij samen met David 50.000 sats naar zijn kanaal. Het is dus een blanco cheque voor elk tussenliggend knooppunt zoals Charles. Geen van hen heeft bitcoin gewonnen of verloren. Ze hebben gewoon waarde overgedragen via hun Lightning-kanalen. Deze methode voor het verzenden van betalingen via knooppunten is een vorm van Routering van uien.
Ter vereenvoudiging heb ik bij mijn popularisering opzettelijk Lightning-kosten over het hoofd gezien. In werkelijkheid kan elk intermediair knooppunt Lightning-transactiekosten claimen om de betaling van Alice naar Frank te routeren.
Natuurlijk zijn er nog veel meer mechanismen die worden gebruikt in het Lightning Network. Hiertoe behoren de HTLC (Hashed TimeLock-contracten) die een belangrijke rol spelen bij het vermijden van vertrouwen tussen elk knooppunt bij het routeren van een betaling. Hun werking is vrij complex, dus ik zal je erover vertellen in een volgend speciaal artikel.
Het Lightning Network is een elegant protocol waarmee talloze Bitcoin-betalingen off-chain kunnen worden gedaan. Hiermee kunnen onmiddellijke betalingen en transacties worden uitgevoerd tegen lagere kosten.
Hoewel Lightning in een paar jaar tijd enorm is geëvolueerd, is het kernmodel niet perfect. Zoals u in dit artikel hebt begrepen, moet de gebruiker over binnenkomend contant geld beschikken voordat hij betalingen kan ontvangen. Het is erg vervelend voor de gebruikerservaring. Bovendien maakt de structuur van het Lightning Network het erg complex om bij bepaalde betalingen vertrouwelijkheid te betrachten.
Ten slotte betekent het liquiditeitskanaalsysteem dat de gebruiker noodzakelijkerwijs wordt gestimuleerd om slechts verbinding te maken met enkele grote entiteitsknooppunten. In tegenstelling tot Bitcoin is er daarom een natuurlijke neiging tot centralisatie in de manier waarop Lightning werkt.
Onlangs beginnen we de komst van andere protocollen van de tweede laag op Bitcoin te zien met gebruiksscenario's die vergelijkbaar zijn met die van Lightning. Dit is bijvoorbeeld het geval bij het veelbelovende protocol Ark, in mei 2023 aangekondigd door de ontwikkelaar Burak. Zelfs als de ontwikkelaar van dit protocol het als een aanvullend systeem voor Lightning presenteert, kunnen we niet anders dan denken dat het deels de concurrent is. Dit toont aan dat het absoluut mogelijk is dat er nieuwe, efficiëntere systemen van de tweede laag ontstaan die voorrang krijgen op het Lightning Network.
.png)
.png)
