Gromobranska mreža: što je to i može li to riješiti problem s skaliranjem Bitcoina?

Satashi Nakamoto poslao je prijedlog za "novi elektronički novčani sustav koji je u potpunosti nepristran, bez treće strane od povjerenja", na kriptografsku poštu s poštom u petak, 31. listopada 2008. Prvi odgovor - prvi put kada bilo tko javno komentirao bitcoin - stigao je sljedeće nedjelje: "Jako, jako nam je potreban takav sustav", napisao je James A. Donald, "ali način na koji razumijem vaš prijedlog, čini se da se ne mjeri potrebnom veličinom."

Nakon 10 godina, ta kritika i dalje zvuči istinito. Čak i najvatreniji evanđelisti bitcoina priznaju da je beskorisno kupovati male, svakodnevne kupnje. Ali Lightning Network, jedan od najperspektivnijih projekata za skaliranje bitcoina koji je trenutno u tijeku, to bi mogao promijeniti.

Mreže munje

Govoreći na Samitu u Blockstacku u srpnju 2017., izvršna direktorica Lightning Labsa Elizabeth Stark citirala je prvu kritiku Nakamotove elektroničke gotovine, ali izrazila je uvjerenje da bitcoin u stvari može dosegnuti. "U osnovi smo opet 1995. kad su u pitanju blockchains i decentralizirana tehnologija", rekla je, referirajući se na vrijeme prije nego što je internet kupio HTTP i ostale transportne i aplikacijske slojeve TCP / IP.

Među najprihvaćenijim aplikacijama za "sloj 2" za bitcoin blockchain je i munja. Prvo su ih predložili Joseph Poon i Tadge, zvani Thaddeus Dryja 2015. godine (najnovija verzija njihovog papira dostupna je ovdje), a munje su u tri specificirane tvrtke nazvale lightning-rfc ili "BOLTS" od kojih svaka ima njegova vlastita implementacija: Lightning Labs ima lnd, Blockstream ima c-grom, a ACINQ ima eclair. Također se razvijaju i non-BOTLS implementacije, poput groma.

Gromobranska mreža je već pokrenuta, ali još je u najkraćem razdoblju. Pravi bitcoin poslan je i gotovo uvijek primljen pomoću Lightning Labs ', Blockstream-ove i ACINQ-ove implementacije, a sve tri su interoperabilne. Donji video prikazuje ACINQ inženjera koji šalje 0, 000001 bitcoina (oko 0, 01 USD) gotovo trenutno iz eklatora čvora u lnd čvor kroz c-lightning čvor:

Da bismo vidjeli koliko ovo predstavlja poboljšanje, pokušali smo sličnu transakciju na bitcoin blockchainu pomoću GreenAddress, aplikacije za mobilni novčanik. Aplikacija preporučuje plaćanje rudarima 0, 00001907 BTC (0, 19 USD): naknada od 1.907%. Iako nije jasno na koliko blokova je ta naknada trebala biti potvrđena (mi smo kontaktirali GreenAddress da saznamo), odgovor je vjerojatno šest blokova, odnosno oko sat vremena.

Nikad nećemo saznati koliko bi ta transakcija zapravo trajala, međutim: poruka o pogrešci nas je obavijestila da se "izlaz ispod 546 satoša [0, 05 $] Bitcoin smatra neekonomskom prašinom. Molimo povećajte vrijednost".

Lightning Labs je također testirao atomske zamjene među lancima pomoću mreže; to su prijenosi vrijednosti između različitih blockchaina, u ovom slučaju bitcoin i litecoin, koji potencijalno označavaju prvi korak ka izgradnji decentralizirane razmjene.

Lightning omogućava mikro plaćanja koja bitcoin ne može sama, ali postojeće implementacije su i dalje bučne. Stark apelira na korisnike da nauče o munje koristeći bitcoinov "testnet" (tj. Da koriste lažni novac), a ne "mainnet" uživo. Međutim, u vrijeme pisanja transakcija na mreži je obavljena oko 50 000 dolara transakcija, a neki ljudi izgubili su novac zbog c-gromobrana. (Christian Decker, glavni inženjer tehničke struke u Blockstreamu, putem e-pošte mi je rekao da su sredstva u konačnici u većini slučajeva vraćena.)

Pa kako djeluje munje?

Kako djeluje munje

Lightning rješenje temelji se na dvosmjernim kanalima plaćanja izvan lanca. Recite da Alice i Bob često komuniciraju u malim količinama. On-lančana plaćanja u ovom slučaju nisu praktična zbog naknada i dugog vremena potvrđivanja, pa odlučuju otvoriti kanal koji im omogućuje slanje bitcoina naprijed i nazad, bez ikakvih naknada.

Otvaranje kanala

Da biste otvorili kanal, Alice, Bob ili oboje doprinose određenoj količini bitcoina na posebnu adresu putem onoga što se naziva transakcijom financiranja (zeleni okvir na dijagramu dolje). Recimo da Alice doprinosi 1 BTC. Sredstva ona šalje na višestruku adresu 2-od-2, koja zahtijeva da i Alice i Bob kriptografski "potpišu" bilo koju transakciju slanja svojim privatnim ključevima. Uobičajena transakcija zahtijeva samo potpis (jednog) privatnog ključa koji odgovara javnom ključu adrese za slanje.

Važno je da transakcija financiranja još nije potpisana ili emitirana na mrežu.

Sve slike potječu iz Poona i Dryje.

Zatim Alice i Bob stvaraju "transakciju preuzimanja obveza" koristeći transakciju financiranja kao svoj "roditelj": oni koriste nepotvrđeni izlaz od 1 BTC-a kao ulaz za "dječju" transakciju koja šalje 0, 5 BTC-a u Alice (izlaz 0) i 0, 5 BTC na Bob (izlaz 1). Ako protestirate zbog toga što bitcoin protokol ne dopušta korisnicima da potpišu potrošnju bez da znaju unesene potpise, ta je sposobnost odobrena putem soft vilice.

Tada Alice potpisuje izlaz koji Bobu šalje 0, 5 BTC; Bob potpisuje izlaz koji Alisu šalje 0, 5 BTC. Tada obojica potpisuju i emitiraju transakciju financiranja, koja je preuzeta u bitcoin blockchain (pod uvjetom mrežnih naknada i vremena čekanja).

Sada imaju otvoren kanal plaćanja putem kojeg mogu odmah i besplatno prebaciti bitcoin. Ili Alice ili Bob mogu ih zatvoriti u bilo kojem trenutku i zatražiti 0, 5 BTC svaki, ili što god da je ažurirano stanje.

Otvaranje kanala ... Na engleskom

Ako već ne znate prilično malo o unutrašnjostima mreže munje, vjerojatno je teško probaviti "znak ovdje, početno ovdje, provedite ovo, emitirajte to - ne, to ne . "

Evo konceptualnijeg opisa. Transakcija financiranja izgleda kako zvuči: osigurava sredstva za kanal. Ona također djeluje kao ograničenje za kanal: nijedna strana ne može završiti s više od početnog iznosa financiranja, a saldi obje strane moraju se dodati tom iznosu. Razlog zašto je financijska transakcija kreirana na prvom mjestu, ali posljednja emitirana, jest taj što se jednostavno postavi u blockchain u jednom koraku, ništa se ne bi postiglo osim jedne, obične transakcije s vanilijom. Munja ih ne čini ni bržim ni jeftinijim.

Ostavljajući transakciju financiranja otvorenom, umetanjem transakcije za preuzimanje obveza - koja, kako je opisano u daljnjem tekstu, funkcionira kao vrsta pametnog ugovora - i zatim zatvaranjem transakcije financiranja, gromobrani otvaraju svojevrsnu crvotočinu u mreži. Omogućuje vam kretanje bitcoina naprijed i nazad duž jednog, definiranog puta. Koristite bitcoin protokol, ali zaobilazeći kašnjenja i troškove koji su nametnuli rudari.

Održavanje munje nepovjerljivo

Recimo da Bob sada želi platiti Alice 0, 1 BTC koristeći svoj otvoreni kanal. Dvije strane jednostavno ažuriraju transakciju preuzimanja obaveza - ne moraju žaliti rudare. Bilans, prethodno 0, 5 BTC svaki, sada je 0, 6 BTC za Alice, 0, 4 BTC za Boba.

Jedini problem je kako to sigurno učiniti>>

Pronalaženje kriptografskog rješenja ove dileme svodi se na jedan cilj: onemogućavanje potpisivanja stare transakcije i zatvaranje kanala na način koji odražava prethodno stanje. Sve dok je to opcija, gromovi imaju problem s dvostrukom potrošnjom.

Imajte na umu da Bob potpisuje polovicu transakcije preuzimanja obaveza (Obveze Tx 1a u nastavku), koju samo Alice može emitirati jer je njezin potpis koji nedostaje. Alice potpisuje drugu (Predanost Tx 1b), koju samo Bob tada može emitirati. To može učiniti i zatvoriti kanal, ali korištenjem bitcoin-ovih (ograničenih) mogućnosti pametnog pisanja ugovora, ishodi dviju polovica transakcije preuzimanja mogu biti podložni različitim ograničenjima. Naime, jedan izlaz može dopustiti primatelju da troši sredstva odmah, dok drugi može podvrgnuti otkazivanje bilo koje strane - putem ugovora o dospjeću dospijeća (RSMC) - za određeno vremensko razdoblje, poput 1000 blokova ili otprilike tjedan.

Evo zašto je to korisno. Ako se ispostavi da je Bob nevaljao i neprimjeren, može potpisati i emitirati program Obveze Tx 1b (gore), koji Alice isplaćuje odmah (dostava 1b) i drži svoja sredstva u opozivnom limbu tjedan dana (opoziva isporuka 1b). Alice, vidjevši da ju je Bob pokušao zamijeniti, može potaknuti opoziv i tvrditi da nije pokušao ukrasti samo 0, 1 BTC, nego 0, 4 BTC na koji bi inače imao pravo.

Drugim riječima, cijeli kanal ide do Alice ako uhvati Boba kako vara. To je moguće, jer kad stranke kreiraju novu transakciju obveza (C2a i C2b dolje), obećavajući na snazi ​​da neće emitirati staru transakciju preuzetih obveza (C1a ili C1b), svoj novac stavljaju tamo gdje im stoje usta. Uz novu transakciju preuzetih obveza, stvaraju transakciju sanacije kršenja s dva izlaza (BR1a i BR1b) primjenjujući se na prethodnu obvezu. Alice daje Bobu svoj privatni ključ za njegovu polovicu transakcije lijeka za kršenje i obrnuto. Ako bilo koja od njih pokušava emitirati staru transakciju, druga strana može iskoristiti razdoblje čekanja od 1000 blokova i prebaciti se ispred te transakcije, uzimajući cjelokupni saldo stranke koja je prekršila.

Problem je u tome što Alice mora obratiti pažnju na svoje kanale, ali da ih Bob ne uhvati za 1000 blokova. Poon i Dryja predlažu da se imenuje neka treća strana čiji je posao pokretanje transakcija sanacije kršenja pravila - one koje dodeljuju sva sredstva kanala pogrešnoj strani - kada druga strana pokuša prevariti. Moglo bi im se isplatiti naknada iz penala.

Olaoluwa Osuntokun, suosnivač Lightning Labs-a i CTO, razvija "kule za čuvanje" kao ove treće strane. Iako su izražena zabrinutost da bi ti čvorovi mogli djelovati kao pouzdane stranke i uvesti nesigurnost u mrežu, Osuntokun kaže CoinDesku da će za određeni kanal biti potreban samo jedan pošteni promatrački toranj.

Također, kako u e-poruci ističe Christian Decker, glavni tehničar u Blockstreamu, prijevara je rizična. Važno je pretpostaviti da se stranka koju pokušavate opljačkati neće prijaviti barem jednom tjedno, a rizik da izgubite sav novac na svom kanalu možda je dovoljan odvraćajući učinak.

Povezivanje kanala

U stvarnom svijetu, Alice ne želi baviti se isključivo Bobom, niti Bob isključivo s Alice. Oboje imaju bilo koji broj strana koji trebaju platiti i platiti ih. Otvaranje kanala sa svakom od ovih stranaka bilo bi nepraktično. Čak i ako bi se korisničko sučelje pojednostavilo do savršenstva, malo bi korisnika imalo potrebnu likvidnost za povezivanje bitcoina u desetak ili više otvorenih kanala.

Srećom ne moraju. Kao što prikazuje gornji videozapis, korisnici mogu usmjeravati plaćanja putem posredničkih kanala tako da bi bilo moguće plaćanje svima s otvorenim ili dva kanala kroz princip odvajanja od šest stupnjeva. Za razliku od transakcija unutar jednog kanala, ove će višekanalne transakcije vjerojatno uključivati ​​male naknade kako bi potaknule čvorove za financiranje kanala i održavale ih otvorenima. Ručno usmjeravanje, tehnika koja se koristi za prikrivanje korisnika TOR preglednika, sprječava da srednji čvorovi vide puni put koji je prošao transakcijom, ublažavajući probleme privatnosti.

Koliko dobro funkcionira ovaj web kanal u praksi, ostaje za vidjeti, a zamislivo je da će se, ako se isplate moraju odvijati previše zbrkane rute - s previše "skokova" kroz međuprostorne kanale, moći naplatiti naknade koje naplaćuju ti korisnici.

Može li munja ostati decentralizirana ">

Te brige povezane su s onom koja, prema kritičarima, predstavlja nepremostivu manu u mreži groma. U današnjim implementacijama kanal dolazi s ograničenjem: iznos bitcoina u početnoj transakciji financiranja ograničava ukupni iznos novca na kanalu.

Ova situacija nameće kompromis za korisnike s razumno ograničenim resursima. Mogu ili financirati kanale s velikim količinama bitcoina kako bi osigurali da imaju sredstva za uplatu koja im je potrebna, ili mogu financirati manje kanale i imati bitcoin na raspolaganju za drugu upotrebu. (Budući da se plaćanja mogu preusmjeriti po povezanim kanalima, određenom korisniku vjerojatno ne treba otvoriti više od nekoliko kanala, a možda samo nekoliko.)

Izbor se svodi na likvidnost unutar gromobranskih kanala ili na likvidnost izvan njih, na lancu. Odabir sredstava za financiranje tekućih kanala plaćanja može biti rizičan ako kule ili neko drugo rješenje ne spriječe gubitak sredstava zbog nepažnje. S druge strane, ako se kanali plaćanja osiguraju i munja postane glavna metoda svakodnevnog korištenja bitcoina, bilo bi malo problema s ostavljanjem sredstava u kanalima. Oni bi služili kao "debitna kartica koja se može puniti ili gotovina", kako tvrdi Decker, dok glavni lanac djeluje kao štedni račun.

Stark iznosi sličan argument: financiranje munjevskog kanala sprečava vas da upotrebljavate taj bitcoin za bilo što drugo, osim "mreže potencijalno mnogih čvorova koji će putem multihopa odmah prihvatiti bitcoin", napisala je putem e-pošte. "Zamišljamo da sredstva na Lightning kanalima budu korisnija od lančanih bitcoina za transakcije zbog trenutne brzine i niskih naknada", dodala je.

Čvorištima?

Ali s kime biste postavili te kanale? Odabir Boba za svoju Alice ekonomska je odluka, ne kriptografska, a kritičarima gromobranske mreže očigledan odgovor bio bi svojevrsno "čvorište", čvor s puno kapitala, što mu daje mogućnost održavanja dobro financirane otvorene kanale s više stranaka odjednom.

Ideja da bi se ono što predstavlja off-lanac bitcoin bankarske industrije moglo razviti, uznemirila ljubitelje bitcoin-a, koji to smatraju centraliziranjem mreže.

Stark osporava ovu tvrdnju. "Tisuće korisnika pokreće pune čvorove za bitcoin", piše ona, "a vjerujemo da će i oni i drugi izvoditi čvorove na Lightningu (lakše je jer uz to vam nije potreban bitcoin pun čvor, a za razliku od bitcoin punih čvorova vi mogu usmjeriti male naknade). " Također ističe da njezin tim radi na "spajanju", što bi omogućilo dopunjavanje kanala koristeći bitcoin iz glavnog lanca. Ta bi sposobnost mogla ublažiti kompromis između stavljanja bitcoina u kanal ili ostavljanja na glavnom lancu, što bi zauzvrat moglo smanjiti tendenciju formiranja čvorišta.

Decker vidi kako će se stvoriti "dvoslojna mreža s velikim brojem čvorova koji su pouzdani i djeluju kao okosnica mreže". Ipak, očekuje da će to biti trgovci, a ne čvorišta koja postoje isključivo za pružanje tekućih kanala. Davanje ovih kanala višestrukim korisnicima, tvrdi, bilo bi skupo, zahtijevalo bi koncentrisare da naplaćuju visoke naknade i učinilo ih nekonkurentnima u usporedbi s drugim čvorovima.

Generalni direktor ACINQ-a Pierre-Marie Padiou ne zna kako se munja može razvijati. "Vrlo je teško predvidjeti kakva će biti ravnoteža između centralizacije i decentralizacije", napisao je putem e-pošte. "Naravno da će biti većih čvorova i manjih čvorova, ali u kojoj je mjeri teško unaprijed reći."

Pravi put do skale?

Poon i Dryja tvrde da "koristeći mrežu ovih kanala za mikro plaćanja, Bitcoin može dnevno preći na milijarde transakcija s računarskom snagom dostupnom na modernom stolnom računalu danas". Možda, ali to danas sigurno nije slučaj. U vrijeme pisanja otvoreno je manje od 1.000 glavnih mrežnih gromobrana.

Niti je munja jedini prijedlog za skaliranje. Glavni konkurent bitcoin bitcoin, sporna tvrda vilica za bitcoin koja omogućuje veće blokove. Rasprava između pristaša bitcoin cash-a, pristaša munja i zagovornika različitih trećih načina - čak i povremenih anti-skalera - živahna je, čak i gadna. Može biti da će jedan ili drugi izaći na vrh, da će nastaviti koegzistirati ili da će sve propasti.

U svakom slučaju, munja je obećavajući pokušaj prevladavanja dileme o skalabilnosti koja je proganjala bitcoin od prvog vikenda u 2008. godini.