Как работает сеть Lighting  (1)?

Источник: байт CKB

Как P2P-сеть, построенная на блокчейне BTC, Сеть Lighting не только эффективно решает проблему «медленности и дороговизны» BTC, но и имеет несравненные преимущества перед другими решениями в области шифрования платежей, что является основой нашей P2P-экономики и важной частью мира Web5, который мы себе представляем.

Сегодня в этой статье мы продолжим рассказывать о сети Lighting, разъясним принцип ее работы и соответствующие технологии.

Основа сети Lighting: платежные каналы

**Сеть Lighting – это, по сути, хорошо продуманная система платежных каналов. **В случае транзакции между Алисой и Бобом, когда они используют Сеть Освещения для Поселок, они проходят три ключевых этапа: открытие канала, размещение транзакции и закрытие канала.

1、Открытие канала: создание моста доверия

Так называемое открытие канала фактически означает создание кошелька с несколькими подписями, контролируемого обеими участниками, и внесение средств на этот кошелек. Общая сумма средств, полученных этим кошельком, является балансом этого канала.

Допустим, что Алиса и Боб имеют по 10 тысяч Сатоши BTC. Сначала они должны перевести свои 10 тысяч Сатоши в мультиподписной АдресКошелек, который контролируется обоими, в качестве залога для создания канала. Эта сделка, называемая «Funding Transaction (депозитная сделка)» или «Anchor Transaction (якорная сделка)», должна быть объявлена в сети и зарегистрирована в блокчейне BTC, чтобы показать официальное открытие канала. В этом примере платежный канал, соединяющий Алису и Боба, на самом деле является обычным мультиподписным Кошельком 2 из 2, содержащим баланс 20 тысяч Сатоши (для упрощения мы пока не рассматриваем плату за газ, которую нужно заплатить при открытии канала).

2、начало торговли: вне блокчейна торговля искусством

После открытия канала все последующие сделки между участниками будут проводиться вне блокчейна Биткоина, что обеспечивает эффективное Поселок. Предположим, что между Алисой и Бобом состоялись следующие 3 сделки:

1. Alice переводит 10 000 Сатоши на счет Bob, у Alice остается 90 000 Сатоши, у Bob остается 110 000 Сатоши.
2. Алиса продолжает переводить 2 万Сатоши Бобу, в этот момент у Алисы есть 7 万Сатоши, а у Боба 13 万Сатоши.
3. Боб переводит 10 000Сатоши Алисе. В этот момент у Алисы есть 80 000Сатоши, а у Боба - 120 000Сатоши.

Из приведенного выше примера видно, что независимо от того, сколько раз Алиса и Боб совершают переводы, остаток в их канале связи всегда остается неизменным и составляет 200 000 сатоши.

Каждый раз, когда Алиса и Боб совершают сделку, обе стороны должны обновить балансы в канале и обменяться подписанными «транзакциями обязательства (Commitment Transaction)». Эти транзакции сами по себе действительны и могут быть отправлены в сеть BTC в любое время, но обычно стороны сохраняют их и не транслируют, пока не планируют закрыть канал. Таким образом, балансы Алисы и Боба внутри канала могут изменяться десятки или сотни раз в секунду, и скорость обновления ограничена только скоростью создания, подписания и отправки транзакций обязательств друг другу.

3, закрытие канала: конечный момент Поселка

Закрытие канала можно выполнить двумя способами: первый - согласованное закрытие сторонами, отправка транзакции Поселок (Settlement Transaction) в сеть BTC; второй - одностороннее закрытие, отправка последней транзакции обязательства (Commitment Transaction) в сеть BTC. Последний способ предусмотрен для предотвращения ситуации, когда одна из сторон офлайн, что приводит к постоянной блокировке баланса другой стороны в канале.

В примере с Алисой и Бобом они решили закрыть канал после 3-х сделок. После закрытия Алиса забирает 80 000 Сатоши, Боб забирает 120 000 Сатоши (опять же, для упрощения объяснения мы не учитываем Плата за газ, возникающая при закрытии канала).

Обеспечение безопасности двустороннего платежного канала: от LN-Penalty до eltoo и Daric

Как упоминалось ранее, канал может быть закрыт как по обоюдному согласию, так и по решению одной стороны. Как же предотвратить мошенничество одной из сторон в двунаправленном платежном канале? Например, как предотвратить Боба от закрытия канала с использованием обещания транзакции не третьей, а второй стороны? Если закрыть канал с использованием обещания транзакции от второй стороны, Боб может отрицать оплату 10 000 сатошей, которую он должен был заплатить Алисе в конце концов. Это, очевидно, выглядит очень привлекательно.

**BTCСеть Lighting внедряет механизм LN-Penalty, чтобы не допустить закрытия канала стороной путем отправки в блокчейне из устаревшего, но благоприятного состояния. **LN-Penalty использует сложные методы, такие как «асимметричные транзакции обязательств» и «отзыв секретного ключа», чтобы гарантировать, что если Боб попытается закрыть канал, используя устаревшую транзакцию обязательств, Алиса будет иметь право на полную сумму средств в канале - 200 000 сатоши - если Боб попытается закрыть канал. Этот механизм наказания эффективно сдерживает потенциальное мошенничество.

Однако LN-Penalty также имеет недостатки, помимо собственной сложности, она создает нагрузку на хранение - пользователь должен сохранять информацию о каждом обновлении состояния канала в прошлом, а также некоторые редкие случаи могут привести к случайному наказанию честного пользователя.

Для преодоления этих недостатков еще в 2018 году сообщество BTC предложило решение под названием “eltoo”, чтобы устранить риски хранения и случайного наказания. В этом решении пользователю нужно сохранять только последнюю обязательную транзакцию и ее Поселок транзакцию. Однако решение eltoo до сих пор недоступно, поскольку для его реализации требуется мягкий форк BTC и введение нового типа подписи хеша —— SIGHASH_ANYPREVOUT.

Сеть Fiber Network, разработанная Nervos CKB, выбрала схему Daric, предложенную в 2022 году. Daric на основе eltoo успешно решает проблемы стоимости и безопасности Watchtower. Watchtower - это узел сети Lighting, работающий на отдельных компьютерах и сетях, который отслеживает платежные каналы и помогает пострадавшей стороне осуществлять разрезание транзакций при обнаружении злонамеренного поведения, защищая таким образом средства пользователей. Операторы узлов обычно запускают свои собственные Watchtower, чтобы защитить свои узлы.

Заключение

Сеть Lighting в качестве решение масштабирования для BTC, его основу составляет хитрая система платежных каналов. Путем открытия канала, вне блокчейна сделок и закрытия канала, сеть Lighting значительно увеличила скорость сделок и уменьшила затраты.

Для обеспечения безопасности двунаправленного платежного канала Сеть Lighting использует механизм LN-Penalty, а также BTC-сообщество предложило более безопасные механизмы, такие как eltoo, Daric, для эффективного предотвращения потенциальных мошеннических действий.

Эти инновации обеспечивают значительное улучшение производительности сети Биткойн при обеспечении безопасности, что открывает путь к быстрым и недорогим микроплатежам.