¿Cómo funciona Lightning Network (1)?

Fuente: Byte Yuan CKB

Como una red P2P construida en la cadena de bloques de Bitcoin, Lightning Network no solo puede resolver efectivamente el problema del «lento y caro» de Bitcoin, sino que también tiene una ventaja incomparable en el campo de los pagos criptográficos. La economía también es una parte importante del mundo Web5 que anhelamos.

En este artículo hoy, continuaremos introduciendo la red Lightning y explicando los principios operativos y las tecnologías relacionadas de la red Lightning.

The Cornerstone of Lightning Network: canal de pago

Lightning Network es esencialmente un sistema de canales de pago bien diseñado.Tomando la transacción entre Alice y Bob como ejemplo, cuando usan la red Lightning para establecerse, pasarán por las siguientes tres etapas clave: abrir el canal, realizar transacciones y cerrar el canal.

1. Abra el canal: construya un puente de confianza

La llamada apertura del canal está creando esencialmente una billetera de firma múltiple controlada conjuntamente por ambas partes e inyectando fondos en la billetera.La cantidad total de fondos recibidos por esta billetera es el saldo de este canal.

Suponemos que Alice y Bob tienen cada uno 100,000 BTC.Primero, necesitan transferir sus respectivos 100,000 Cong a una dirección de billetera de firma múltiple controlada conjuntamente por los dos como una hipoteca para establecer un canal.Esta transacción, conocida como «transacción de financiación» o «transacción de anclaje», debe transmitirse a la red y registrarse en la cadena de bloques de bitcoin para indicar la apertura oficial del canal.En este ejemplo, el canal de pago que conecta Alice y Bob es esencialmente una billetera de firma múltiple ordinaria de 2 de 2, que contiene un saldo de 200,000 (para simplificación, no consideramos que la tarifa del minero se pague al abrir el canal. ).

2. Comience a operar: el arte de la negociación fuera de la cadena

Después de abrir el canal, todas las transacciones posteriores de las partes participantes se realizarán fuera de la cadena de bloques de bitcoin, logrando un asentamiento eficiente fuera de la cadena.Supongamos que se realizaron las siguientes 3 transacciones entre Alice y Bob:

1. Alice transfirió 10,000 a Bob.

2. Alice continúa transfiriendo 20,000 a Bob, en este momento Alice posee 70,000 a Bob y 130,000 a Bob.

3. Bob transfirió 10,000 a Alice.

Del ejemplo anterior, podemos ver que no importa cuántas transferencias se realicen entre Alice y Bob, el equilibrio del canal entre ellas permanece sin cambios, y es 200,000 eng.

Cada vez que Alice y Bob Trade, ambas partes deben actualizar sus respectivos saldos en el canal e intercambiar una «transacción de compromiso» firmada.Estas transacciones en sí son válidas y pueden enviarse a la red de Bitcoin en cualquier momento, pero ambas partes generalmente lo guardarán sin transmitir a menos que tengan la intención de cerrar el canal.De esta manera, el estado de equilibrio de Alice y Bob en el canal cambiará docenas o cientos de veces en un segundo.

3. Cierre el canal: el tiempo final de liquidación

El canal de cierre se puede llevar a cabo de dos maneras: una es que ambas partes aceptan cerrar y enviar una transacción de liquidación a la red de bitcoin; .Este último está diseñado para evitar que una parte fuera de línea, lo que hace que la otra parte permanezca bloqueada en el canal.

En el ejemplo de Alice y Bob, decidieron cerrar el canal después de 3 transacciones.Después de cerrar, Alice recupera 80kon y Bob recupera 120kon (nuevamente, para simplificar, no consideramos las tarifas del minero incurridas al cerrar el canal).

Garantías de seguridad para canales de pago de dos vías: de LN-Penalty a Eltoo a Daric

Como se mencionó anteriormente, el cierre del canal puede ser cerrado por ambas partes por unanimidad o unilateralmente decidió cerrar.Entonces, en el canal de pago bidireccional, ¿cómo evitar el fraude de una parte?Por ejemplo, en el ejemplo anterior, ¿cómo puede Bob evitar que cierre el canal manteniendo la segunda transacción de la tercera promesa?Si usa la segunda transacción prometida para cerrar el canal, Bob puede negar el pago de 10,000 que se pagó por última vez a Alice, lo que obviamente parece muy tentador.

La Red Bitcoin Lightning ha introducido el mecanismo de penalización LN para evitar que una parte cierre el canal enviando un estado anticuado pero beneficioso en la cadena.LN-Penalty utiliza tecnologías complejas como «transacciones de compromiso asimétrico» y «claves revocadas» para garantizar que si Bob intenta cerrar el canal utilizando transacciones de compromiso obsoleto, Alice tendrá derecho a todos los fondos en el canal: 200,000.Este mecanismo de castigo frena efectivamente el fraude potencial.

Sin embargo, LN -Penalty también tiene algunas deficiencias, que además de su propia complejidad, también crean una carga de almacenamiento: los usuarios deben guardar datos de cada vez que actualicen el estado del canal en el pasado, y algunas situaciones raras pueden hacer que se castiga inesperadamente usuarios honestos.

Para superar estas deficiencias, ya en 2018, la comunidad de Bitcoin propuso el título «eltooSolución para eliminar el riesgo de carga de almacenamiento y castigo accidental.El esquema Eltoo todavía no está disponible porque su implementación requiere una bifurcación suave de bitcoin, introduciendo un nuevo tipo de hash de firma——Sighash_anyprevout.

La red de fibra lanzada por Nervos CKB eligió la red de fibra propuesta en 2022Daricplan.Basado en Eltoo, Daric resolvió efectivamente los problemas de costo y seguridad de Watchtower.Watchtower es un nodo de red de rayos que se ejecuta en máquinas y redes independientes.Los operadores de nodos generalmente ejecutan sus propias torres de vigilancia para proteger sus nodos.

Conclusión

Como una solución de expansión de Bitcoin, Lightning Network se encuentra en un sistema de canales de pago inteligentemente diseñado.A través de tres etapas: abrir el canal, la transacción fuera de la cadena y el cierre del canal, Lightning Network ha mejorado enormemente la velocidad de transacción y los costos reducidos.

Para garantizar la seguridad del canal de pago bidireccional, Lightning Network adopta el mecanismo de penalización LN, y la comunidad de Bitcoin también ha propuesto mejores mecanismos de seguridad como Eltoo y Daric para prevenir efectivamente el fraude potencial.

Estas innovaciones han permitido que Lightning Network garantice la seguridad al tiempo que brinda mejoras de rendimiento significativas a la red de Bitcoin, allanando el camino para pequeños pagos rápidos y de bajo costo.