Lightning Network är ett andra lager som lagts till Bitcoins (BTC) blockchain som tillåter transaktioner utanför kedjan, dvs transaktioner mellan parter som inte finns i blockchain-nätverket. Flera betalningskanaler mellan parter eller Bitcoin-användare utgör det andra lagret. En Lightning Network-kanal är en tvåpartstransaktionsmetod där parterna kan göra eller ta emot betalningar från varandra. Lager två förbättrar skalbarheten för blockchain-applikationer genom att hantera transaktioner utanför blockchain-huvudnätet (lager ett), samtidigt som det drar nytta av mainnets kraftfulla decentraliserade säkerhetsparadigm.

Skalbarhet är en betydande barriär som begränsar den utbredda användningen av kryptovalutor. Om det skalas rätt kan ett blockchain-nätverk hantera miljontals till miljarder transaktioner per sekund (TPS). I detta sammanhang tar Lightning Network ut låga avgifter genom att utföra transaktioner och avveckla utanför kedjan, vilket möjliggör nya användningsfall som omedelbara mikrobetalningar som kan lösa den traditionella "kan du köpa kaffe med krypto"-problemet, påskynda handläggningstiderna och minska kostnaderna (energikostnader) förknippade med Bitcoins blockchain.

Men medan avsikten finns där, kämpar Lightning Network fortfarande för att lösa problemet och introducerar till och med olika problem som låga routingavgifter och skadliga attacker. Till exempel, det krävs en liten avgift för att både öppna och stänga en betalningskanal. Utöver dessa små avgifter kommer routingavgifter som går till noder som validerar transaktioner.

Nu uppstår frågan:Om routingavgiften är så låg, varför skulle en nod vilja validera transaktionen?

Det tydliga svaret är att gruvarbetare inte ofta validerar mindre transaktioner, eftersom de kommer att tjäna lägre avgifter för att validera obetydliga transaktioner. Som ett resultat betalar handlare en routingavgift och kan behöva vänta länge innan transaktionen valideras. Angående skadliga attacker kan en dålig aktör starta olika betalningskanaler och stänga alla på en gång. Dessa kanaler måste sedan valideras som kommer i vägen för legitima, och överbelastas nätverket. Under trängsel kan angriparen dra pengar innan legitima parter blir medvetna om situationen.

History of Lightning Network

The Lightning Network föreslogs 2015 av två forskare, Thaddeus Dryja och Joseph Poon, i en artikel med titeln "The Bitcoin Lightning Network." Deras skrifter baserades på tidigare diskussioner om betalningskanaler gjorda av Satoshi Nakamoto, den anonyma skaparen av Bitcoin. Nakamoto beskrev betalningskanaler för andra utvecklare Mike Hearn, som publicerade samtalen 2013.

Papperets sammandrag beskriver ett protokoll utanför kedjan som består av betalningskanaler. Inom betalningskanaler kan två opålitliga parter överföra värde utan att överbelasta huvudnätet, eftersom kanalerna finns utanför kedjan. Off-chain-kanaler är designade för att lösa Bitcoins skalbarhetsproblem. Dryja och Poon berättade sedan att Visa nådde en topp på 47 000 TPS under semestern 2013. För att Bitcoin ska komma i närheten av Visas TPS måste det hantera åtta gigabyte värda transaktioner per block, vilket inte är i närheten av kapaciteten hos den nuvarande blockkedjan . Till en början kunde Bitcoin bara hantera sju transaktioner i sekunden, förutsatt att dessa transaktioner var cirka 300 byte vardera. Plus, Bitcoins block hade bara en transaktionsgräns på en megabyte vid den tiden, så det fanns verkligen inget utrymme för någonstans nära 47 000 Bitcoin-transaktioner att passa i ett block. Lightning Networks betalningskanaler utanför kedjan skapades för att åtgärda Bitcoins brist på skalbarhet, eftersom kanalerna tillåter att olika, mindre transaktioner existerar utan att nätverket överbelastas.

2016 grundade Dryja och Poon Lightning Labs (med några andra bidragsgivare), ett företag som ägnar sig åt att utveckla Lightning Network. Trots olika teammedlemsförändringar över tiden, arbetade Lightning Labs för att göra protokollet kompatibelt med Bitcoins kärnnätverk. Ett genombrott blev möjligt efter Bitcoins SegWit-baserade mjukgaffel 2017, som frigjorde utrymme för fler transaktioner för att passa i varje block och tog bort en långvarig Bitcoin-bugg som kallas transaktionsformbarhet. Buggen gjorde det möjligt för användare att fejka transaktioner, ljuga för nätverket och behålla Bitcoin i sina plånböcker.

På grund av förlanseringstestning kunde utvecklare bygga appar på Lightning Network direkt. Appar inkluderade enkla användningsfall som plånböcker och spelplattformar, som utnyttjade kraften i Lightning Networks mikrotransaktioner.

2018 lanserade Lightning Labs äntligen en betaversion av sin Lightning Network-implementering i Bitcoin mainnet. Vid den här tiden började offentliga personer som Twitter-grundaren Jack Dorsey sitt engagemang i projektet. Dorsey anlitade till exempel en grupp utvecklare för att enbart fokusera på Lightning Network-utveckling genom att betala dem i Bitcoin. Han planerar också att implementera Lightning Network på Twitter i framtiden.

Hur fungerar Lightning Network?

Det här protokollet möjliggör skapandet av en peer-to-peer-betalningskanal mellan två parter, som mellan en kund och ett kafé. När den väl är etablerad låter kanalen dem skicka ett obegränsat antal transaktioner som är nästan omedelbara såväl som billiga. Det fungerar som en egen liten bok för användare att betala för ännu mindre varor och tjänster som kaffe utan att påverka Bitcoin-nätverket.

För att skapa en betalningskanal måste betalaren låsa in en viss mängd Bitcoin i nätverket. När Bitcoin väl är inlåst kan mottagaren fakturera belopp av den efter eget tycke. Om kunden vill hålla kanalen öppen kan de välja att lägga till Bitcoin konsekvent.

Genom att använda en Lightning Network-kanal kan båda parter handla med varandra. I motsats till vanliga transaktioner på Bitcoin-blockkedjan, hanteras vissa transaktioner annorlunda. Till exempel, när två parter öppnar och stänger en kanal, uppdateras de bara på huvudblockkedjan.

De två parterna kan överföra pengar mellan sig på obestämd tid utan att berätta för huvudblockkedjan. Eftersom alla transaktioner inom en blockchain inte behöver godkännas av alla noder, snabbar denna strategi upp transaktionstiderna avsevärt. Lightning Network-noder som kan dirigera transaktioner bildas genom att kombinera individuella betalningskanaler mellan de berörda parterna. Därför är Lightning-nätverket resultatet av att många betalningssystem kopplas samman.

Slutligen, när de två parterna bestämmer sig för att avsluta transaktionen, kan de stänga kanalen. All kanalens information konsolideras sedan till en transaktion, som skickas till Bitcoin mainnet för inspelning. Konsolidering säkerställer att dussintals små transaktioner spammar nätverket samtidigt, vilket förenklar dem till en transaktion som tar mindre tid och ansträngning för noder att validera. Utan betalningskanaler kommer mindre transaktioner i vägen för större, överbelastade nätverket och lägger till fler för noder att validera.

Låt oss till exempel säga att Mike går till ett lokalt kafé varje dag och vill betala med Bitcoin. Han kunde välja att göra en liten transaktion för varje kaffekopp, men på grund av Bitcoins skalbarhetsproblem kan transaktionen ta över en timme att validera. Mike kommer också att behöva betala Bitcoin-nätverkets höga avgifter, även om han gör en liten transaktion. Små transaktioner fungerar med traditionella betalningsmetoder som ett kort eftersom företag som Visa har infrastrukturen för att behandla mer än 24 000 TPS. Däremot kan Bitcoin, en vanlig dag, validera sju TPS.

Med Lightning Network kan Mike öppna en betalningskanal med kaféet. Varje kaffeköp spelas in inom den kanalen, och butiken får fortfarande betalt. Transaktionen är billig eller möjligen gratis, såväl som omedelbar. Sedan, när Bitcoin som startade kanalen är förbrukad, kan Mike välja att stänga kanalen eller fylla på den igen. När en kanal är stängd, kommer alla dess transaktioner att registreras till den huvudsakliga Bitcoin-blockkedjan.

The Lightning Network skapar ett smart kontrakt mellan två parter. Avtalsreglerna är inkodade i kontraktet vid tillkomsten och kan inte brytas. Smart avtalskod säkerställer också att kontraktsuppfyllelsen sker automatiskt, eftersom kontrakt initialt görs med förinställda krav som alla deltagande parter är överens om. När dessa krav är uppfyllda, som när en kund betalar rätt belopp för en kaffe, uppfylls avtalet automatiskt utan tredje parts inblandning. Lightning Network anonymiserar transaktioner inom en betalningskanal när de har validerats. Allt vem som helst kan se är den totala värdeöverföringen, inte de enskilda transaktionerna inom den.

Det är fullt möjligt att genomföra transaktioner utan några restriktioner utanför blockkedjan. Transaktioner utanför kedjan kan lita på att de upprätthåller blockkedjan, med tanke på att de hamnar på huvudnätet när betalningskanalerna stängs. Huvudnätet är den som avgör alla transaktioner. Även om protokoll utanför kedjan har sin egen redovisning, integreras den redovisningen alltid tillbaka i huvudkedjan, vilket är kärnan i Lightning Networks design. Endast om det finns en huvudkedja att bygga ut kan protokoll utanför kedjan existera.

Pros med Lightning Network

De uppenbara fördelarna med Lightning Network är snabbare och billigare transaktioner, vilket möjliggör mikrobetalningar på ett sätt som aldrig varit möjligt tidigare. Utan Lightning Network skulle användarna behöva betala höga avgifter för en enkel transaktion och sedan vänta en timme eller mer för att den ska valideras. Längre väntetider förekommer för mindre transaktioner, eftersom gruvarbetare väljer att validera större transaktioner eftersom de tjänar större belöningar för att göra det.

The Lightning Network är kopplat till Bitcoin-blockkedjan, som existerar som ett lager ovanpå den. Anslutningen innebär att Lightning Network fortfarande drar nytta av Bitcoins säkerhetsprotokoll. Användare kan sedan välja huvudblockkedjan för större transaktioner och byta till Lightning Networks off-chain för mindre utan att oroa sig för säkerheten. Lightning Networks betalningskanaler tillhandahåller även privata transaktioner, eftersom åskådare inte kan ta en titt på varje enskild transaktion, utan bara det övergripande paketet.

Kryptocurrency-entusiaster har också testat atomic swaps, vilket är handlingen att byta en kryptovaluta till en annan utan att använda en tredje part eller en börs. Atomic Swaps är mer användbara än ett utbyte, eftersom de erbjuder nästan omedelbara byten med små eller inga avgifter eller plånboksöverföringar.

Nackdelar med Lightning Network

Man måste skaffa en plånbok som är kompatibel med Lightning Network för att faktiskt dra nytta av den. Även om det är enkelt att hitta en plånbok som fungerar med Lightning Network, måste en användare finansiera den från en traditionell Bitcoin-plånbok. Den första transaktionen från den traditionella till Lightning Network-plånboken kostar en avgift, så användare förlorar lite Bitcoin för att interagera med protokollet. Efter att pengar finns i Lightning Network-plånboken måste användare låsa sin Bitcoin för att skapa en betalningskanal.

Att skicka Bitcoin mellan plånböcker kan vara irriterande och dyrt, vilket är störande för nyare användare. Som sagt, vissa plånböcker kan hantera både on- och off-chain-betalningar utan att betala avgifter, och bekvämligheten kommer sannolikt att förbättras med tiden.

Om någon av deltagarna i betalningskanalen bestämmer sig för att dra några pengar måste de aktivt stänga en kanal och få tillbaka den Bitcoin innan de kan använda medlen. Det går till exempel inte att dra ut lite pengar och lämna kanalen öppen. Även stängning eller öppning av en betalningskanal kräver att båda deltagande parter gör en första transaktion som kallas en routingavgift. Även om det är enkelt att öppna en kanal, gör alla dessa extra betalningar processen dyrare än vad många potentiella användare kommer att bry sig om.

Ett av de största problemen med Lightning Network är dock transaktionsbedrägerier offline. Om en deltagare i en betalkanal väljer att stänga den medan den andra parten är offline, kan den förstnämnda stjäla pengarna. När den senare parten äntligen kommer online är det för sent att göra någonting. Bedragaren kan bara vara offline utan att kunna kontakta dem.

Dessutom lider Lightning Network av buggar som betalningar som har fastnat, vilket är utgående transaktioner som inte kan verifieras. Bitcoin-nätverket kommer att återbetala en betalning som har fastnat, men det kan ta dagar att förvärva, eftersom giltiga transaktioner har högre prioritet än fastnade när det gäller verifiering.

Äntligen, även om Lightning Network löser alla sina problem, finns det fortfarande fallet med regulatorer. Regulatorer kan kämpa för att förstå Lightning Network tillräckligt för att anta korrekt lagstiftning. Om tillsynsmyndigheter kämpar kan vanliga kryptoanvändare kämpa för att också använda Lightning Network. Även om tillsynsmyndigheter förstår protokollet kanske de inte tillåter Lightning Network på grund av dess anonymitet. Anonyma transaktioner kan skrämma lagstiftare, med tanke på att de bara kan se en slutförd transaktion efter att en användare stänger sin betalningskanal, inte de enskilda transaktionerna som görs inom en kanal.

Lightning Networks framtid

Lyckligtvis för Lightning Network ökar dock användningen. Enligt DappRadar finns det över 110 miljoner dollar i Bitcoin inlåst i Lightning Network. Dessa kan vara personer som betalar för varor och tjänster, använder appar, hasardspel och mer.

Vissa appar är viktiga för nätverksanvändning, till exempel Lightning Network-kompatibla plånböcker. Med tanke på att Lightning Network är ett separat protokoll från Bitcoins huvudnät, kräver det en annan typ av plånbok så att användare kan skapa betalningskanaler. Handlare kan inte använda Lightning Network utan optimerade plånböcker. Om användningen av Lightning Network fortsätter att växa, kan branschen förvänta sig att fler plånboksutvecklare integrerar Lightning Network-stöd. Dedikerade användare kan också bli en nod, vilket påskyndar Lightning Network-transaktionstider.

Det är också värt att notera att utvecklingen på Lightning har utökats till att fungera som en lager-två-lösning i olika projekt. Kryptovalutabörser börjar också stödja protokollet, vilket ger Lightning Network till så många handlare som möjligt. Börser som integrerar Lightning Network tillåter handlare att ta ut mindre mängder Bitcoin billigt och omedelbart (även när Bitcoin är överbelastat). Utan Lightning Network kan användare drabbas av höga transaktionsavgifter och väntetider på grund av Bitcoins traditionella teknologi.

Watchtowers, en tredjepartsskyddstjänst som består av olika specialiserade noder, har också introducerats till Lightning Network. Vissa noder går offline då och då och lämnar deras betalningskanaler öppna för offlinetransaktionsbedrägerier. Istället för att lämna sin kanal obevakad kan en deltagare betala en liten avgift till ett vakttorn och ge en signifier relaterad till kanaltransaktionen. Vakttornet använder signaturen för att identifiera användarens kanal bland alla andra och håller ett öga på den.

Om vakttornet känner av skadlig aktivitet, som att den motsatta parten försöker stänga betalningskanalen, kommer det automatiskt att frysa pengarna och återbetala dem till offlineanvändaren. Vakttornet kommer också att bestraffa den illvilliga parten genom att ta bort deras pengar från kanalen.