O protocolo Bitcoin tem limitações técnicas. Em Um artigo anterior, você descobriu que limitar o intervalo, bem como limitar o tamanho dos blocos, são compromissos essenciais para o bom funcionamento do Bitcoin.
Para usuários que desejam fazer pequenos pagamentos diariamente, essas limitações podem ser irritantes. Não é ideal esperar por 6 confirmações ao pagar pelo café, por exemplo. Além disso, a limitação no tamanho do bloco significa que, às vezes, as taxas para fazer uma pequena transação são muito altas.
Quando o Bitcoin foi adotado, a escalabilidade rapidamente se tornou um tema central. Esse é o assunto que causou a maior divisão entre os usuários de Bitcoin, em 2017, durante a “Guerra do Tamanho do Bloco”. Parte da comunidade está propondo aumentar o limite de tamanho do bloco. Outra parte se recusa a entrar em pânico e se oferece para fazer transações fora da cadeia principal para desobstruí-la. Essa segunda proposta é a Lightning Network.
O que é a Lightning Network?
A Lightning Network é um protocolo de pagamento que permite enviar e receber bitcoins sem passar diretamente pela rede principal. O objetivo é aumentar a capacidade e a velocidade das transações, com taxas contidas, mantendo os princípios originais do Bitcoin (descentralização, autocustódia...).
O Lightning é o chamado protocolo de sobreposição ou de segunda camada. Ou seja, ele se baseia no sistema básico do Bitcoin, mas não executa todos os pagamentos lá. Todas as transações do Lightning são feitas fora da cadeia e somente os resultados dessas transações são publicados na cadeia.
Como os recursos de transação no sistema básico do Bitcoin são limitados por compromissos técnicos, a Lightning está tentando fornecer uma solução para aumentar os pagamentos. Pode ser interessante usá-lo para fazer micropagamentos a um custo menor, para se beneficiar de sua liquidação instantânea ou até mesmo para evitar o congestionamento do Bitcoin durante períodos de alto uso.
Ao contrário da maioria das altcoins, que tentaram aumentar sua capacidade de transação modificando diretamente suas redes principais, a expansão do Bitcoin está, portanto, acontecendo fora da cadeia. Isso torna possível não comprometer a segurança e a distribuição do protocolo principal.
A Lightning Network é construída em torno de canais de pagamento bidirecionais, permitindo que duas partes enviem bitcoins de uma para a outra. As partes interessadas são geralmente chamadas de “nós Lightning” (não confunda com nós Bitcoin).
Por exemplo, digamos que Alice e Bob queiram fazer pagamentos fora da cadeia entre eles, usando a Lightning Network. Para fazer isso, eles precisarão abrir um canal de pagamento entre seus nós Lightning. A abertura de um canal é caracterizada pelo depósito de bitcoins na cadeia, em um endereço 2/2 com várias assinaturas. Em outras palavras, para gastar os bitcoins bloqueados nesse endereço, você precisa produzir duas assinaturas: uma com a chave de Alice e outra com a chave de Bob.
Se Alice estiver na origem dessa abertura do canal, ela solicitará a chave pública de Bob e, em seguida, criará uma transação de depósito para bloquear bitcoins no endereço com várias assinaturas. Ela também pede a Bob uma assinatura em uma transação de saque para eliminar a necessidade de confiar nele o máximo possível. Depois que as comunicações entre os protagonistas forem feitas, Alice poderá transmitir sua transação de depósito na rede Bitcoin.
Quando a transação é confirmada na cadeia, o canal de pagamento Lightning entre Alice e Bob é aberto. Do ponto de vista de Lightning, você pode pensar nesse canal como um ábaco. Os bitcoins podem ser movidos livremente para o lado pertencente a Bob ou para o lado pertencente a Alice. Por outro lado, os bitcoins nunca saem do canal em si.
Em nosso exemplo, vamos imaginar que Alice estava por trás da criação do canal e que ela depositou 500.000 SATS nele. Esses satoshis estão atualmente no lado dela do canal, já que foi ela quem os derrubou.
Alice agora pode enviar Bitcoin via Lightning para Bob. Por exemplo, digamos que ela lhe envie 200.000 sats.
Como resultado dessa transação Lightning, Bob tem 200.000 Sats em seu lado do canal e Alice só tem 300.000 Sats restantes. A capacidade total do canal permanece a mesma. Ainda existem 500.000 SATS bloqueados na cadeia no endereço com várias assinaturas que não foram movidos. No entanto, houve um pagamento Lightning feito fora da cadeia.
Bob agora pode enviar satoshis para Alice. Por exemplo, digamos que ele envie 25.000 para ela.
O saldo desse canal agora é de 325.000 SATS para Alice e 175.000 SATS para Bob.
Quando Alice e Bob não precisarem mais abrir esse canal, eles podem optar por fechá-lo. Esse fechamento assume a forma de uma transação em cadeia, que gastará os bitcoins bloqueados no endereço com várias assinaturas e os enviará para endereços normais pertencentes a Alice e Bob. Se tudo correr normalmente, esse fechamento deve distribuir os fundos de acordo com o estado mais recente do canal.
Usando nosso exemplo novamente, Alice tem um saldo de 325.000 sats no canal Lightning e Bob tem 175.000 sats. O fechamento do canal, portanto, gastará os 500.000 SATS disponíveis na cadeia no endereço multi-sig. As saídas dessa transação serão de 325.000 sats para um endereço clássico pertencente a Alice e 175.000 sats para um endereço pertencente a Bob.
Há várias maneiras de fechar um canal. O melhor é fazer isso de forma colaborativa com seus colegas. Isso torna possível recuperar rapidamente os fundos na cadeia e economizar nas taxas de Bitcoin gastas durante o fechamento.
Se o par não responder, é possível realizar um fechamento unilateral. Esse método requer tempo de espera adicional. Finalmente, se o colega tentar enganar o estado do canal durante o fechamento, a outra parte poderá usar uma transação de penalidade. Essa transação entrega todo o bitcoin do canal à parte honesta como penalidade pela tentativa de fraude da outra parte.
O uso da Lightning Network, portanto, exige que duas transações na cadeia sejam realizadas: uma para a abertura de um canal e outra para o fechamento de um canal. No meio, os usuários podem fazer um grande número de pagamentos Lightning, sem precisar usar sempre o protocolo básico do Bitcoin.
No entanto, pode ser muito entediante ter que abrir um novo canal assim que você quiser fazer um pagamento Lightning para uma nova pessoa. É por isso que existe um sistema para rotear pagamentos pela rede Lightning.
Todos os canais, conforme descrito na seção anterior, podem ser vinculados para encaminhar pagamentos entre partes que não têm um canal direto. Para isso, basta que seja possível uma rota entre os dois protagonistas e que haja liquidez suficiente nos canais dessa rota.
Vamos voltar ao nosso exemplo entre Alice e Bob, que abriram um canal direto juntos. Vamos imaginar que, a partir de agora, Alice queira fazer um pagamento de 50.000 sats para Frank, sem precisar abrir um canal com ele.
Alguns dos participantes já abriram canais entre eles, e há uma estrada entre Alice e Frank.
Alice poderá fazer seu pagamento Lightning passando pelos nódulos de Bob, depois pelos de Charles e depois pelos de David, para finalmente chegar aos de Frank. Todos os valores nos canais bidirecionais serão transferidos para encaminhar o pagamento de Alice para Frank.
Se você observar cada canal individualmente, seus valores não foram alterados. É importante entender que a capacidade de um canal por si só é constante, apesar do roteamento de pagamento. Ou seja, sempre há exatamente o mesmo número de bitcoins em cada canal.
Se você analisar cada nó intermediário individualmente, o encaminhamento do pagamento de Alice para Frank não terá impacto financeiro. Por exemplo, o node de Charles recebeu 50.000 sats em seu canal com Bob. Ele então enviou 50.000 sats para seu canal com David. Portanto, é um cheque em branco para cada nó intermediário, como Charles. Nenhum deles ganhou ou perdeu bitcoin. Eles simplesmente transferiram valor por meio de seus canais Lightning. Esse método de transmissão de pagamento entre nós é uma forma de Roteamento de cebola.
Para simplificar, eu intencionalmente ignorei as taxas Lightning em minha popularização. Na realidade, cada nó intermediário pode reivindicar taxas de transação Lightning para encaminhar o pagamento de Alice para Frank.
Obviamente, existem muitos outros mecanismos usados na Lightning Network. Entre eles, estão o HTLC (Contratos TimeLock em hash), que desempenham um papel fundamental para evitar a necessidade de confiança entre cada nó ao encaminhar um pagamento. A operação deles é bastante complexa, então falarei sobre eles em um futuro artigo dedicado.
A Lightning Network é um protocolo elegante que permite que vários pagamentos em Bitcoin sejam feitos fora da cadeia. Ele permite que liquidações e transações instantâneas sejam realizadas a um custo menor.
Embora o Lightning tenha evoluído enormemente em alguns anos, seu modelo principal não é perfeito. Como você pôde entender neste artigo, o usuário deve ter dinheiro recebido antes de poder receber pagamentos. É muito irritante para a experiência do usuário. Além disso, a própria estrutura da Lightning Network torna muito complexo ter confidencialidade com determinados pagamentos.
Finalmente, o sistema de canais de liquidez significa que há necessariamente um incentivo para o usuário se conectar apenas a alguns nós de grandes entidades. Ao contrário do Bitcoin, há, portanto, uma tendência natural à centralização na forma como o Lightning funciona.
Recentemente, estamos começando a ver a chegada de outros protocolos de segunda camada no Bitcoin com casos de uso semelhantes ao Lightning. É o caso, por exemplo, do protocolo promissor Arca, anunciado em maio de 2023 pelo desenvolvedor Burak. Mesmo que o desenvolvedor desse protocolo o apresente como um sistema complementar ao Lightning, não podemos deixar de pensar que ele é parcialmente o concorrente. Isso mostra que é absolutamente possível que sistemas de segunda camada novos e mais eficientes surjam e tenham precedência sobre a Lightning Network.
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