Lightning Network: Jak síť pro levné bitcoinové transakce funguje a jak ji používat?

S bitcoiny jste v kavárně či v obchodě pravděpodobně mockrát neplatili. Hlavním důvodem přitom není technická neznalost obchodníků – na internetu naleznete celou řadu e-shopů, které platbu v bitcoinech přijímají. Problém je jinde.

Rozšíření plateb pomocí největší kryptoměny brání těžkopádný systém ověřování plateb a vysoké transakční poplatky. Tento problém má vyřešit technologie Lightning Network, která se pomalu začíná prosazovat v masovějším měřítku.

Přečtěte si, jak přesně tato technologie funguje a jak ji můžete využít ve svůj prospěch.

Obsah článku

Problém škálování: Jeden z důvodů, proč se bitcoiny (zatím) moc neplatí

Původní myšlenku Bitcoinu coby decentralizované digitální měny nepodléhající žádné úřední kontrole se v zásadě podařilo naplnit. V průběhu let ale vyvstal jiný problém, který masové adopci bitcoinů coby univerzálního platidla brání.

Zpracování transakcí na bitcoinovém blockchainu probíhá “těžbou” (ověřováním) tzv. bloků. Jejich velikost je omezena na 1 MB a těžba bloků je nastavena tak, aby verifikace každého z nich zabrala v průměru 10 minut. Důsledkem toho je, že Bitcoin zpracuje nejvýše 7 transakcí za sekundu (jen pro srovnání – VISA jich za vteřinu odbaví několik desítek tisíc). Aby bylo navíc možné říct, že je převod opravdu ověřený, je třeba vytěžit 4 až 6 bloků.

Z toho vyvstává několik zásadních omezení, souhrnně označovaných jako problém škálovatelnosti Bitcoinu (Bitcoin scalability problem):

• úspěšné ověření každé transakce trvá v průměru 40 až 60 minut,
• s rostoucím počtem transakcí roste cena za jejich ověření (v polovině dubna 2021 se průměrný poplatek za verifikaci pohyboval okolo 52 dolarů).

Za takových podmínek si proto lze jen těžko představit, že si za bitcoiny při cestě do práce koupíte kávu u svého oblíbeného stánku.

4 cesty, jak bitcoinové transakce zrychlit a zlevnit

Jako řešení problému se škálováním Bitcoinu se nabízí úprava transakčního chování kryptoměny, tedy např. zvětšení bloku. Takovou změnu musí ale schválit nadpoloviční většina těžařů, velká část z nich s tímto krokem ale nesouhlasí.

Se zvětšením bloku by při maximálním vytížení sítě totiž velikost blockchainu neúměrně narostla. Provoz Bitcoinu stojí na tzv. uzlech (full nodes), které obsahují kompletní kopii blockchainu; jeho velikost k polovině dubna 2021 činí 340 GB a každý měsíc naroste přibližně o 5 GB.

Při zvětšení bloku z 1 na 32 MB by tak objem blockchainu teoreticky rostl až o 160 GB měsíčně; ekosystém Bitcoinu by se tak brzy dostal do pozice, kdy by si jeho provoz mohly dovolit jen velké firmy s velkokapacitními úložišti. Logicky by tak došlo k centralizaci celé sítě.

V opozici proti tomuto názoru stojí těžaři, kteří pro neshody provedli tvrdé odštěpení (hard fork) a vytvořili sesterské kryptoměny Bitcoin Cash (velikost bloku 32 MB – umožňuje až 224 transakcí za sekundu) a Bitcoin SV (128MB blok – až 1 000 převodů za vteřinu).

Část bitcoinové komunity chce zrychlit transakce vylepšením digitálních podpisů s pomocí technologie navržené už v roce 1991 německým matematikem a kryptografem Clausem Schnorrem (tzv. Schnorrovy podpisy).

Další možností je využití shardingu, tedy rozdělení blockchainu na několik vzájemně se překrývajících částí (shardů). Zatímco v současnosti probíhá verifikace každé transakce na všech uzlech, v rámci shardingu by jednotlivé skupiny uzlů sdílely stejnou kopii části blockchainu.

Transakční rychlost by zůstala stejná, při existenci 10 shardů by se ale 10násobně navýšila – jednotlivé shardy by transakce verifikovaly nezávisle na sobě. O implementace této technologie do Bitcoinu se hovoří v teoretické rovině, ale např. u Etherea už integrace shardingu probíhá.

Prosazení různých technologických konceptů u Bitcoinu je obtížné a často trvá léta, než se komunitu těžařů podaří přesvědčit. Milníkem bylo např. zmenšení souboru nesoucího transakční údaje zavedením nástroje SegWit v roce 2017.

A právě SegWit položil základy pro Lightning Network – technologii, která je podle mnohých nejlepším způsobem, jak problém škálování Bitcoinu vyřešit.

Co je a jak funguje Lightning Network?

Lightning Network je transakční síť, která funguje nad blockchainem. Její základy byly položené v roce 2015 (whitepaper zde) a lze si ji představit jako 2. vrstvu, která umožňuje teoreticky neomezený počet transakcí s nízkým poplatkem.

Do blockchainu (1. vrstvy) se konečný součet proběhlých převodů zapisuje jako jediná transakce. Obrovskou výhodou je také okamžité potvrzení převodu.

Jak Lightning Network funguje?

Dva uživatelé (zákazník a kavárna) se dohodnou na otevření platebního kanálu (payment channel). Součástí této dohody je uložení určitého obnosu na speciální adresu v blockchainu. Tato adresa je opatřena podpisy obou stran (tedy zákazníka i kavárny) a má povahu chytrého kontraktu. Je naprogramovaná tak, že uložené prostředky uvolní pouze ve chvíli, kdy obdrží příkaz podepsaný zákazníkem i kavárnou.

V následující modelové situaci uloží do kanálu své prostředky (např. 0,05 BTC) pouze zákazník. Z tohoto obnosu pak platí své objednávky v kavárně. Každá platba probíhá pouze v rámci Lightning Network a obě strany ji po dokončení transakce potvrdí.

Pokud jedna káva stojí 0,001 BTC (nezapomínejte, že jde pouze o příklad), protokol sítě platbu provede a zaznamená, že kavárně nyní náleží 0,001 BTC a zákazníkovi 0,049 BTC, tedy zbytek z uložené částky. Kavárna i zákazník obdrží svou kopii záznamu s podpisem protistrany.

Při každé transakci se předchozí záznam vymaže a protokol vystaví nové vyúčtování. Po zakoupení dalšího šálku tak obě strany obdrží potvrzení, že kavárně nyní náleží 0,002 BTC a zákazníkovi 0,048 BTC.

Po 16 zakoupených kávách, kdy zákazníkovi náleží 0,034 BTC a kavárně 0,016 BTC, se zákazník rozhodne platební kanál uzavřít. K tomu mu stačí, aby do své kopie o aktuálním rozložení prostředků – opatřené podpisem kavárny – připojil svůj podpis a kopii zaslal do bitcoinového blockchainu.

V ten okamžik dojde k naplnění podmínek chytrého kontraktu (obdrží záznam se stejnými podpisy, jaké adresu otevřely), platební kanál se uzavře a automaticky proběhne vyrovnání. Přestože ve skutečnosti proběhlo 16 transakcí (zákazník si při různých příležitostech koupil 16 šálků kávy), z pohledu blockchainu se uskutečnily jen dva převody:

• odeslání 0,05 bitcoinů na speciální adresu,
• odeslání 0,034 BTC zákazníkovi a 0,016 BTC kavárně.

K uzavření platebního kanálu není potřebný souhlas protistrany, takže jej z jakéhokoliv důvodu může provést i kavárna.

Zdroj: coinatmradar.com

Lightning Network mohou využívat i uživatelé, kteří nejsou v přímém kontaktu. Stačí, když jsou propojeni přes jednoho nebo více prostředníků. V rámci Lightning Network pak dochází k postupnému přesunu tokenů. Jednou za čas dojde k uzavření kanálu a vyrovnání všech zúčastněných stran.

Tento způsob zároveň zajišťuje poměrně velkou anonymitu a do jisté míry nahrazuje coin mixing. Do blockchainu se totiž zapíše konečný výsledek transakce, nikoliv dílčí převody. Při dostatečně velké síti tak nelze vyčíst, s jakou frekvencí a s jakými obnosy jednotlivé adresy obchodovaly.

Lightning Network má umožnit také přímé směňování jednotlivých kryptoměn (atomic swaps – tuto funkci již podporuje např. kryptoměna Verge).

VIDEO: Lightning Network z technického pohledu

Lightning Network a bezpečnost

Je třeba mít na paměti, že navzdory řadě pokroků je Lightning Network stále ve vývoji. Do LN peněženek proto nedoporučujeme ukládat větší obnosy.

Jedním z důležitých bezpečnostních prvků jsou Watchtowers. Brání situaci, kdy jedna ze stran zvrátí výsledek několika posledních transakcí, platební kanál uzavře a přisvojí si prostředky protistrany. K takové situaci může dojít ve chvíli, kdy je protistrana odpojená od internetu a nemůže svůj nárok prokázat svou kopií záznamu.

Dojde-li k takové situaci, potrestají Watchtowers pachatele po dodání platného záznamu přiřazením všech bitcoinů v kontraktu protistraně – a to i ve chvíli, kdy si pachatele přisvojí jen nepatrnou část obnosu.

Lightning Network v praxi

Na vývoji Lightning Network se stále intenzivně pracuje. V současnosti existuje osm vzájemně kompatibilních sítí (BOLT standardizace), postavených na odlišných programovacích jazycích.

Navzdory velkému pokroku ve vývoji je využívání Lightning Network stále v začátcích. Postupně ale roste počet uživatelů (uzlů) a tím i možnosti rychlých a levných bitcoinových plateb.

K polovině dubna 2021 disponoval Lightning Network asi 19 tisíci uzly s 42 tisíci otevřenými kanály a platební kapacitou cca 1 205 BTC (aktuální statistiky najdete na portálu 1ml.com).

Rozšiřování sítě nahrává možnost monetizace jednotlivých uzlů – za zprostředkování platby si jejich provozovatelé účtují malé poplatky. Vznikají proto tzv. Lightning Hubs, které síť ve velkém rozšiřují. Běžným uživatelům přinášejí dvě hlavní výhody:

• není třeba otevírat platební kanál s každým e-shopem zvlášť, stačí se připojit do stávající sítě,
• snižuje se riziko nečekaného uzavření existujícího spojení, při kterém dochází k předčasnému vyrovnání a nechtěným platbám za provedení transakce.

Konkrétní peněženky, aplikace a burzy

Pokud ve vás popis fungování Lightning Network vzbudil obavy, uklidníme vás. Pro využívání této sítě stačí, když si založíte lightningovou peněženku – aplikace za vás platební kanály vytvoří sama.

Jednou z nejznámějších lightningových peněženek je Blue Wallet. Je i v češtině a vedle adresy pro Lightning Network v ní vygenerujete také klasickou BTC peněženku a úložiště pro zabezpečení velkých obnosů. Lightningovou peněženku nabijete přímým převodem bitcoinů nebo jejich nákupem kartou.

Mezi další známé lightningové peněženky patří:

• Wallet of Satoshi,
• Zap, nebo
• Muun.

Pomocí své lightning peněženky nakoupíte zboží a dárkové vouchery u největších českých e-shopů (přes portál bitrefill.com, resp. bitvoucher.cz). Řadu zajímavých Lightning Network aplikací (Lapps) naleznete zde.

Roste také počet burz, které Lightning Network podporují. Z ranku těch známějších sem patří např. platformy Bitfinex a Bitstamp. Zavedení lightningových adres plánují v první polovině roku 2021 také burzy Kraken a OKEx.

Lightning Network u jiných kryptoměn

Koncept podobný Lightning Network zavádí – pod názvem Plasma – také Ethereum. Tento nástroj by měl v budoucnu zvládnout až 5 000 transakcí za sekundu. Škálování etherového blockchainu se snaží dosáhnout také technologie Optimism, Loopring a OMG Network.

Řada kryptoměn se problému škálování vyhýbá po svém: NANO a IOTA využívají namísto blockchainu orientovaného acyklického grafu (Directed Acyclic Graph – DAG), který umožňuje počet transakcí dynamicky škálovat.

U kryptoměny XRP (Ripple), která umožňuje až 65 000 převodů za vteřinu, zase validaci transakcí zajišťují partnerské finanční instituce. Měna Qtum sází na unikátní algoritmus SCAR umožňující za sekundu provést až 10 000 transakcí a vývojáři stojící za kryptoměnou Cardano představili nástroj Hydra s teoretickou propustností více než milionu převodů každou vteřinu.

Shrnutí

Lightning Network je slibný technologický koncept, který funguje jako 2. vrstva bitcoinového blockchainu.

Síť zavádí platby bitcoiny do běžného spotřebního života prostřednictvím takřka okamžitých transakcí a nízkých transakčních poplatků (v řádu setin až desetin dolaru).

Lightning Netowrk má reálné výsledky a jeho adopce stále zrychluje – během března 2021 přibylo v síti 100 BTC, což je téměř 10% nárůst celkové kapacity sítě.

Jeho uplatnění však může ohrozit přílišná volatilita kryptoměn – v sektoru služeb se nakonec mohou lépe uplatnit stablecoiny, jako je Tether, USD Coin, Binance USD nebo DAI.

Další zdroje informací:

• Lightning Network – VŠE, CO CHCETE VĚDĚT (Alza.cz)
• VIDEO: Bitcoin Lightning Network (Bitcoinovej Kanál)
• The Lightning Network in the Old West (Letstalkbitcoin.com)
• Ligtning Network Resources (Lopp.net)
• A Beginner’s Guide to Bitcoin’s Lightning Network (Binance.com)
• The Lightning Network and Atomic Swaps (Bitcoinlightning.com)