Cos’è la Lightning Network in Bitcoin e come funziona?

Mag 30, 2022 | 0 commenti

La Lightning Network è un secondo livello (layer 2) aggiunto alla blockchain di Bitcoin (BTC) che permette le transazioni fuori dalla catena, cioè le transazioni tra parti che non si trovano sulla rete della blockchain. I canali di pagamento multipli tra parti o utenti Bitcoin costituiscono il secondo livello. Un canale Lightning Network è un metodo di transazione a due parti in cui le parti possono fare o ricevere pagamenti l’una dall’altra. Il secondo livello migliora la scalabilità delle applicazioni blockchain gestendo le transazioni al di fuori della rete principale della blockchain (livello uno), pur beneficiando del potente paradigma di sicurezza decentralizzata della rete principale. 

Lightning Network: cos'è, come funziona e perché è importante per Bitcoin  [2021]

La scalabilità è una barriera significativa che limita l’adozione diffusa delle criptovalute. Se scalata correttamente, una rete blockchain può gestire da milioni a miliardi di transazioni al secondo (TPS). In questo contesto, la Lightning Network addebita basse commissioni effettuando transazioni e regolamenti fuori dalla catena, permettendo nuovi casi d’uso come micropagamenti istantanei che possono risolvere il tradizionale enigma “puoi comprare il caffè con la crittografia”, accelerando i tempi di elaborazione e riducendo le spese (costi energetici) associati alla blockchain di Bitcoin.

Tuttavia, mentre l’intento c’è, la Lightning Network fa ancora fatica a risolvere la questione e introduce anche vari problemi come le basse commissioni di routing e gli attacchi malevoli. Per esempio, c’è una piccola tassa richiesta per aprire e chiudere un canale di pagamento. In cima a queste piccole commissioni ci sono le commissioni di routing che vanno verso i nodi che convalidano le transazioni. 

Ora, la domanda sorge spontanea: Se la commissione di routing è così bassa, perché un nodo dovrebbe voler convalidare la transazione?

La risposta chiara è che i minatori non convalidano spesso le transazioni più piccole, poiché guadagnano commissioni più basse per convalidare transazioni insignificanti. Di conseguenza, i commercianti pagano una tassa di routing e potrebbero dover aspettare a lungo prima che la transazione venga convalidata. Per quanto riguarda gli attacchi maligni, un attore cattivo potrebbe avviare vari canali di pagamento e chiuderli tutti insieme. Questi canali hanno poi bisogno di essere convalidati, il che intralcia quelli legittimi, congestionando la rete. Durante la congestione, l’aggressore potrebbe tirare i fondi prima che le parti legittime si rendano conto della situazione. 

Storia della Lightning Network

La Lightning Network è stata proposta nel 2015 da due ricercatori, Thaddeus Dryja e Joseph Poon, in un documento intitolato “The Bitcoin Lightning Network”. I loro scritti si basavano su precedenti discussioni sui canali di pagamento fatte da Satoshi Nakamoto, il creatore anonimo di Bitcoin. Nakamoto ha descritto i canali di pagamento al collega sviluppatore Mike Hearn, che ha pubblicato le conversazioni nel 2013. 

L’abstract del documento descrive un protocollo off-chain composto da canali di pagamento. All’interno dei canali di pagamento, due parti non fidate possono trasferire valore senza congestionare la rete principale, poiché i canali esistono fuori dalla catena. I canali off-chain sono progettati per risolvere il problema della scalabilità di Bitcoin. Dryja e Poon hanno poi dettagliato che Visa ha raggiunto un picco di 47.000 TPS durante le vacanze nel 2013. Per Bitcoin per avvicinarsi al TPS di Visa, dovrebbe gestire otto gigabyte di transazioni per blocco, che non è affatto vicino alle capacità della blockchain attuale. Inizialmente, Bitcoin poteva gestire solo sette transazioni al secondo, assumendo che le transazioni fossero circa 300 byte ciascuna. Inoltre, i blocchi di Bitcoin avevano solo un limite di transazioni di un megabyte all’epoca, quindi non c’era certamente spazio per nessuna delle 47.000 transazioni Bitcoin da inserire in un blocco. I canali di pagamento off-chain della Lightning Network sono stati creati per affrontare la mancanza di scalabilità di Bitcoin, in quanto i canali consentono l’esistenza di varie transazioni più piccole senza congestionare la rete.

Nel 2016, Dryja e Poon hanno fondato Lightning Labs (con alcuni altri collaboratori), una società dedicata allo sviluppo di Lightning Network. Nonostante i vari cambiamenti dei membri del team nel corso del tempo, Lightning Labs ha lavorato per rendere il protocollo compatibile con la rete Bitcoin principale. Una svolta è diventata possibile dopo il soft fork di Bitcoin basato su SegWit nel 2017, che ha liberato spazio per più transazioni da inserire in ogni blocco e ha rimosso un bug di lunga data di Bitcoin chiamato malleabilità delle transazioni. Il bug permetteva agli utenti di falsificare le transazioni, mentire alla rete e mantenere Bitcoin nei loro portafogli.

Grazie ai test di pre-lancio, gli sviluppatori hanno potuto costruire subito delle applicazioni sulla Lightning Network. Le app includevano semplici casi d’uso come portafogli e piattaforme di gioco d’azzardo, che sfruttavano la potenza delle microtransazioni della Rete Lampo.

Nel 2018, Lightning Labs ha finalmente lanciato una versione beta della sua implementazione Lightning Network nella mainnet di Bitcoin. In questo periodo, personaggi pubblici come il fondatore di Twitter Jack Dorsey hanno iniziato il loro coinvolgimento nel progetto. Ad esempio, Dorsey ha assunto un gruppo di sviluppatori per concentrarsi esclusivamente sullo sviluppo di Lightning Network pagandoli in Bitcoin. Ha anche in programma di implementare la Lightning Network in Twitter in futuro.

Come funziona la rete Lightning Network?
Questo protocollo permette la creazione di un canale di pagamento peer-to-peer tra due parti, come tra un cliente e un bar. Una volta stabilito, il canale permette loro di inviare una quantità illimitata di transazioni che sono quasi istantanee oltre che poco costose. Agisce come un proprio piccolo libro mastro per gli utenti per pagare anche beni e servizi più piccoli come il caffè senza influenzare la rete Bitcoin.

Per creare un canale di pagamento, il pagatore deve bloccare una certa quantità di Bitcoin nella rete. Una volta che il Bitcoin è bloccato, il destinatario può fatturare quantità di esso come meglio crede. Se il cliente vuole mantenere il canale aperto, può scegliere di aggiungere Bitcoin costantemente.

Usando un canale Lightning Network, entrambe le parti possono transare l’una con l’altra. In contrasto con le transazioni ordinarie sulla blockchain di Bitcoin, alcune transazioni sono gestite in modo diverso. Per esempio, quando due parti aprono e chiudono un canale, vengono aggiornate solo sulla blockchain principale.

Le due parti possono trasferire fondi tra loro indefinitamente senza dirlo alla blockchain principale. Poiché tutte le transazioni all’interno di una blockchain non hanno bisogno di essere approvate da tutti i nodi, questa strategia accelera sostanzialmente i tempi delle transazioni. I nodi della Lightning Network in grado di instradare le transazioni sono formati combinando i singoli canali di pagamento tra le parti interessate. Pertanto, la Rete Lampo è il risultato di molti sistemi di pagamento collegati insieme.

Alla fine, quando le due parti decidono di finire la transazione, possono chiudere il canale. Tutte le informazioni del canale vengono poi consolidate in una transazione, che viene inviata alla rete principale di Bitcoin per la registrazione. Il consolidamento assicura che decine di piccole transazioni spammino la rete in una volta sola, semplificandole in una transazione che richiede meno tempo e sforzo per i nodi per convalidare. Senza canali di pagamento, le transazioni più piccole intralciano quelle più grandi, congestionando la rete e aggiungendo altro per i nodi da convalidare.

Per esempio, diciamo che Mike va in una caffetteria locale ogni giorno e vuole pagare in Bitcoin. Potrebbe scegliere di fare una piccola transazione per ogni tazza di caffè, ma a causa dei problemi di scalabilità di Bitcoin, la transazione può richiedere più di un’ora per essere validata. Mike dovrà anche pagare le alte commissioni della rete Bitcoin, anche se sta facendo una piccola transazione. Le piccole transazioni funzionano con i metodi di pagamento tradizionali come la carta, perché aziende come Visa hanno l’infrastruttura per elaborare più di 24.000 TPS. Al contrario, Bitcoin, in un giorno normale, può convalidare sette TPS.

Con la rete Lightning Network, Mike può aprire un canale di pagamento con il negozio di caffè. Ogni acquisto di caffè viene registrato all’interno di quel canale, e il negozio viene comunque pagato. La transazione è economica o forse anche gratuita, oltre che istantanea. Poi, quando il Bitcoin che ha iniziato il canale è speso, Mike può scegliere di chiudere il canale o riempirlo di nuovo. Quando un canale viene chiuso, tutte le sue transazioni saranno registrate nella blockchain principale di Bitcoin.

La Lightning Network crea un contratto intelligente tra due parti. Le regole dell’accordo sono codificate nel contratto al momento della creazione e non possono essere infrante. Il codice del contratto intelligente assicura anche che l’adempimento del contratto sia automatico, poiché i contratti sono inizialmente fatti con requisiti predefiniti che tutte le parti partecipanti concordano. Una volta che questi requisiti sono soddisfatti, come quando un cliente paga l’importo corretto per un caffè, il contratto si adempie automaticamente senza il coinvolgimento di terzi. La Lightning Network rende anonime le transazioni all’interno di un canale di pagamento una volta convalidate. Tutto ciò che qualcuno può vedere è il trasferimento totale di valore, non le singole transazioni al suo interno.

È del tutto possibile condurre transazioni senza alcuna restrizione al di fuori della blockchain. Le transazioni fuori dalla catena possono essere affidabili per far rispettare la blockchain, considerando che finiscono sulla mainnet una volta che i canali di pagamento sono chiusi. La rete principale è l’arbitro di tutte le transazioni. Mentre i protocolli off-chain hanno il proprio libro mastro, questo libro mastro si integra sempre nella mainchain, che è il cuore del design della Lightning Network. Solo se c’è una mainchain su cui costruire, i protocolli off-chain possono esistere.

I pro della Lightning Network
Gli ovvi vantaggi della Rete Lampo sono transazioni più veloci e meno costose, che permettono micropagamenti in un modo che non è mai stato possibile prima. Senza la Lightning Network, gli utenti dovrebbero pagare tasse elevate per una semplice transazione e poi aspettare un’ora o più per la convalida. I tempi di attesa più lunghi si verificano per le transazioni più piccole, poiché i minatori scelgono di convalidare le transazioni più grandi perché guadagnano ricompense maggiori per farlo.

La Lightning Network è collegata alla blockchain di Bitcoin, esistendo come uno strato sopra di essa. La connessione significa che la Lightning Network beneficia ancora dei protocolli di sicurezza di Bitcoin. Gli utenti possono quindi scegliere la blockchain principale per le transazioni più grandi e passare alla Lightning Network off-chain per quelle più piccole senza preoccuparsi della sicurezza. I canali di pagamento della Lightning Network forniscono anche transazioni private, dato che gli astanti non possono sbirciare ogni singola transazione, ma solo il pacchetto complessivo.

Gli appassionati di criptovalute hanno anche testato gli swap atomici, che è l’atto di scambiare una criptovaluta con un’altra senza usare una terza parte, o uno scambio. Gli swap atomici sono più utili di uno scambio, in quanto offrono uno swapping quasi istantaneo con poche o nessuna commissione o trasferimento di portafoglio.

Contro di Lightning Network
Si deve acquisire un portafoglio compatibile con la rete Lightning Network per trarne effettivamente vantaggio. Mentre trovare un portafoglio che funziona con la rete lampo è facile, un utente deve finanziarlo da un portafoglio Bitcoin tradizionale. La transazione iniziale dal portafoglio tradizionale a quello della rete lampo costa una tassa, quindi gli utenti perdono un po’ di Bitcoin per interagire con il protocollo. Dopo che i fondi sono nel portafoglio Lightning Network, gli utenti devono bloccare il loro Bitcoin per creare un canale di pagamento.

L’invio di Bitcoin tra i portafogli può essere fastidioso e costoso, il che è scoraggiante per i nuovi utenti. Detto questo, alcuni portafogli possono gestire sia i pagamenti on che off-chain senza pagare commissioni, e la convenienza è destinata a migliorare nel tempo.

Se uno dei partecipanti al canale di pagamento decide di ritirare dei fondi, devono chiudere attivamente un canale e ricevere quel Bitcoin indietro prima di usare i fondi. Non è possibile tirare fuori un po’ di soldi e lasciare il canale aperto, per esempio. Anche la chiusura o l’apertura di un canale di pagamento richiede ad entrambe le parti partecipanti di fare una transazione iniziale chiamata tassa di routing. Mentre l’apertura di un canale è semplice nel concetto, tutti questi pagamenti extra rendono il processo più costoso di molti potenziali utenti.

Uno dei maggiori problemi con la Lightning Network, tuttavia, è la truffa delle transazioni offline. Se un partecipante a un canale di pagamento sceglie di chiuderlo mentre l’altra parte è offline, il primo può rubare i fondi. Quando la seconda parte finalmente torna online, è troppo tardi per fare qualcosa. Il truffatore può semplicemente rimanere offline senza modo di contattarlo.

Inoltre, la rete Lightning Network soffre di bug come i pagamenti bloccati, che sono transazioni in uscita che non vedono la verifica. La rete Bitcoin rimborserà un pagamento bloccato, ma possono volerci giorni per acquisirlo, poiché le transazioni valide hanno più priorità di quelle bloccate quando si tratta di verifica.

Infine, anche se la Rete dei fulmini risolve tutti i suoi problemi, c’è ancora il caso dei regolatori. I regolatori potrebbero lottare per capire la Rete dei fulmini abbastanza da emanare una legislazione adeguata. Se i regolatori lottano, anche gli utenti tradizionali di criptovalute potrebbero lottare per usare la rete Lightning. Anche se i regolatori capiscono il protocollo, potrebbero non permettere la rete Lightning a causa del suo anonimato. Le transazioni anonime potrebbero spaventare i legislatori, considerando che possono solo vedere una transazione finalizzata dopo che un utente chiude il suo canale di pagamento, non le singole transazioni fatte all’interno di un canale.

Il futuro di Lightning Network
Fortunatamente per la Lightning Network, tuttavia, l’adozione è in aumento. Secondo DappRadar, ci sono oltre 110 milioni di dollari in Bitcoin bloccati nella Lightning Network. Queste potrebbero essere persone che pagano per beni e servizi, utilizzano app, giocano d’azzardo e altro.

Alcune app sono vitali per l’utilizzo della rete, come i portafogli compatibili con la rete lampo. Considerando che la rete lampo è un protocollo separato dalla rete principale di Bitcoin, richiede un diverso tipo di portafoglio in modo che gli utenti possano creare canali di pagamento. I commercianti non possono utilizzare la rete Lightning senza portafogli ottimizzati. Se l’adozione della rete Lightning continua a crescere, l’industria può aspettarsi che più sviluppatori di portafogli integrino il supporto della rete Lightning. Gli utenti dedicati possono anche diventare un nodo, accelerando i tempi di transazione di Lightning Network.

Vale anche la pena notare che lo sviluppo su Lightning si è ampliato per lavorare come soluzione di livello due su vari progetti. Anche gli scambi di criptovalute stanno iniziando a supportare il protocollo, portando la rete Lightning al maggior numero possibile di operatori. Gli scambi che integrano la rete Lightning Network permettono ai trader di prelevare piccole quantità di Bitcoin in modo economico e istantaneo (anche quando il Bitcoin è congestionato). Senza la Rete lampo, gli utenti potrebbero soffrire di alte commissioni di transazione e tempi di attesa dovuti alla tecnologia tradizionale di Bitcoin.

Anche le torri di guardia, un servizio di protezione di terze parti composto da vari nodi specializzati, sono state introdotte nella Rete Lampo. Alcuni nodi vanno offline di tanto in tanto, lasciando i loro canali di pagamento aperti alle truffe delle transazioni offline. Invece di lasciare il loro canale incustodito, un partecipante può pagare una piccola tassa a una torre di guardia e fornire un segnalatore relativo alla transazione del canale. La torre di guardia utilizza il segnalatore per identificare il canale dell’utente tra tutti gli altri e lo tiene d’occhio.

Se la torre di guardia percepisce un’attività malevola, come il tentativo della controparte di chiudere il canale di pagamento, congela automaticamente i fondi e li restituisce all’utente offline. La torre di guardia penalizzerà anche la parte malintenzionata rimuovendo i suoi fondi dal canale.