المقدمة
تتمتع العملات الرقمية ببعض الخواص الفريدة. فلا يمكن سرقتها أو إلغاؤها بسهولة، ويمكن لأي شخص استخدامها لنقل القيمة في جميع أنحاء العالم دون أي تدخل من جهات خارجية.
لضمان استمرارية هذه الخواص، يجب التضحية ببعض الجوانب الأخرى المهمة. فبما أن الكثير من العُقد تكون مسؤولة عن تشغيل شبكات العملات الرقمية، تكون الإنتاجية محدودة. ومن ثم، فإن عدد المعاملات لكل ثانية التي يمكن لشبكة البلوكشين معالجتها منخفض نسبياً إذا ما وضعنا في الاعتبار أن هذه التكنولوجيا تهدف إلى استخدام عدد كبير من الجماهير لها.
للتغلب على القيود المتأصلة في تكنولوجيا البلوكشين، اُقترِح عدد من حلول القابلية للتوسع من أجل زيادة عدد المعاملات التي يمكن للشبكة معالجتها. في هذا المقال، سنتناول بالتفصيل شبكة Lightning، وهي أحد امتدادات بروتوكول البيتكوين.
ما هي شبكة Lightning؟
ما تفعله، في الواقع، بإجراء معاملتك الأولى هو إنشاء نوع من العقود الذكية مع مستخدم آخر. سوف نتناول ذلك بالتفصيل بعد قليل – ولكن يمكنك الآن تصور عقد ذكي له سجل خاص مع المستخدم الآخر. يمكنك كتابة الكثير من المعاملات في هذا السجل. ولا يرى أحد هذه المعاملات سواك أنت والطرف المقابل، ولكن لا يمكن لأي منكما الغش بفضل بعض الخواص المميزة لإعداد السجل.
وفي أي وقت، يمكن لأي منهما نشر الحالة الحالية للقناة على سلسلة البلوكشين. وحينئذٍ، يُخصَص كل رصيد على كل جانب من القناة إلى الطرف المعني على السلسلة.
ما أهمية شبكة Lightning؟
عندما تستبعد هذا التجريب من سلسلة البلوكشين، ستحظى بقدر أكبر بكثير من المرونة. وإذا حدث خطأ ما، لن يكون له تأثير على شبكة البيتكوين الفعلية. فلا تضعف حلول الطبقة الثانية أياً من الافتراضات الأمنية التي جعلت البروتوكول يظل قائماً لأكثر من 10 سنوات.
لا يوجد أيضاً ما يُلزِم بتغيير أساليب العمل القديمة. فتستمر المعاملات على السلسلة كالمعتاد للمستخدم النهائي، ولكن المستخدم سيملك الآن خيار إجراء المعاملات خارج السلسلة أيضاً.
ثمة فوائد عديدة لاستخدام شبكة Lightning. سنتناول فيما يلي أهم هذه الفوائد.
قابلية التوسع
يتم إنشاء كتل البيتكوين كل عشر دقائق تقريباً، ويمكن لهذه الكتل أن تتضمن الكثير من المعاملات. لكن مساحة الكتل مورد نادر، ومن ثم يكون عليك تقديم عروض ضد مستخدمين آخرين من أجل تضمين الكتل الخاصة بك في الوقت المناسب. فيهتم المعدنون، أولاً وقبل كل شيء، بتحصيل المال، ومن ثم سيقومون بتضمين المعاملات ذات الرسوم الأعلى أولاً.
عندما لا يحاول الكثير من المستخدمين إرسال الأموال في الوقت نفسه، لن يمثل ذلك في الواقع مشكلة. يمكنك كذلك تحديد رسم منخفض، وسيتم تضمين معاملتك على الأرجح في الكتلة التالية. أما عند بث الجميع معاملات في الوقت نفسه، يمكن أن يرتفع متوسط الرسم ارتفاعاً كبيراً. فقد تجاوز، في حالات قليلة، 5 دولارات. وفي ذروة السوق الصاعدة عام 2017، تجاوز 50 دولاراً.
متوسط رسم معاملات البيتكوين (بالدولار الأمريكي)
قد يبدو ذلك غير ذي أهمية للمعاملات التي تنقل ما يكافئ آلات الدولارات من عملة البيتكوين، ولكن في حالة المدفوعات الأقل، لا يكون ذلك مستداماً. فمن يريد دفع 3 دولارات مقابل قهوة عليها رسم بقيمة 5 دولارات؟
مع شبكة Lightning، ستظل تدفع رسمين – أحدهما لفتح قناتك، والآخر لغلقها. ولكن يمكنك أنت والطرف المقابل إجراء الآلاف من المعاملات مجاناً بمجرد فتح القناة. وبمجرد الانتهاء، سيكون عليك فقط نشر الحالة النهائية لسلسلة البلوكشين.
من منظور أعم، إذا اعتمد عدد أكبر من المستخدمين على الحلول خارج السلسلة، مثل شبكة Lightning، فستُستخدَم مساحة الكتل على نحو أكثر فعالية. ويمكن إجراء تحويلات منخفضة القيمة وعالية التواتر في قنوات الدفع، بينما تُستخدَم مساحة الكتل للمعاملات الأكبر وفتح القناة وغلقها. سيتيح ذلك وصول قاعدة مستخدمين أكبر بكثير إلى النظام، ما يسمح بالتوسع فيه على المدى الطويل.
المدفوعات الصغيرة
شبكة Lightning أفضل كثيراً للمدفوعات الصغيرة. فرسوم المعاملات المنتظمة تجعل من غير العملي إرسال مبالغ ضئيلة على السلسلة الرئيسية. ولكن داخل أي قناة، لديك حرية إرسال جزء من جزء من البيتكوين مجاناً.
وتناسب المدفوعات الصغيرة العديد من حالات الاستخدام. ويتوقع البعض أنها يمكن أن تكون بديلاً عملياً للنماذج القائمة على الاشتراك التي يدفع فيها المستخدمون بدلاً من ذلك مبالغ ضئيلة كل مرة يستخدمون فيها خدمة ما.
الخصوصية
إذا كان لدى "أليس" قناة مع "بوب" ولدى "بوب" قناة مع "كارول"، فيمكن أن ترسل "أليس" و"كارول" مدفوعات لبعضهما البعض عن طريق "بوب". وإذا كان "دان" متصلاً بـ "كارول"، فيمكن أن ترسل "أليس" مدفوعات إليه. يمكنك تصور تحول ذلك إلى شبكة آخذة في التوسع من قنوات الدفع المتداخلة. في مثل هذا الإعداد، لا يمكن أن تعرف على وجه اليقين إلى مَن أرسلت "أليس" الأموال عندما تُغلق القناة.
ما آلية عمل شبكة Lightning؟
لقد شرحنا كيفية اعتماد شبكة Lightning على القنوات بين العُقد على مستوى عالٍ. دعونا الآن نلق نظرة على التفاصيل.
العناوين متعددة التوقيعات
لبدء قناة Lightning، يحجز المشاركون الأموال في مخطط 2 من 2. يوجد مفتاحان خاصان فقط يمكنهما التوقيع، وكلاهما لازمان لنقل العملات. سنعود هنا إلى مثال "أليس" و"بوب". سيتبادلان الدفع كثيراً في الأشهر القادمة، ومن ثم يقرران فتح قناة بشبكة Lightning.
يبدأ الأمر بإيداع كل منهما 3 BTC، على سبيل المثال، في عنوان متعدد التوقيع يشتركان في ملكيته. يجدر بنا التأكيد هنا على أن "بوب" لا يمكنه نقل الأموال من العنوان دون موافقة "أليس"، والعكس بالعكس.
والآن يمكنهما الاحتفاظ فقط بورقة لتعديل الأرصدة على كل جانب. يبدأ كل منهما برصيد يبلغ 3 BTC. إذا أرادت "أليس" دفع 1 BTC إلى "بوب"، فلماذا لا تدون ملاحظة فحسب بأن "أليس" تملك الآن 2 BTC و"بوب" 4 BTC؟ لا يمكن تتبع الأرصدة على هذا النحو حتى يقرران نقل الأموال من القناة.
وهذا ممكن، لكن أين المتعة في ذلك؟ والأهم، ألا يجعل ذلك من السهل للغاية على أي شخص عدم التعاون؟ فإذا انتهى الحال بامتلاك "أليس" 6 BTC وعدم امتلاك "بوب" أي شيء، فلن يخسر "بوب" شيئاً برفض تحرير الأموال (باستثناء، ربما، صداقته مع "أليس").
عقود أقفال التجزئة والأقفال الزمنية (HTLC)
النظام الموضح أعلاه ممل، ولا يضيف الكثير إلى الإعدادات الموثوقة الحالية. ولكنه يصبح أكثر إثارة للاهتمام عند إضافة آلية تفرض تنفيذ "العقد" بين "أليس" و"بوب". وإذا قرر أحد الطرفين عدم اتباع القواعد، فسيكون أمام الطرف الآخر سبيل مع ذلك لإخراج أمواله من القناة.
يتم إنشاء عقود أقفال التجزئة والأقفال الزمنية عن طريق الجمع بين هذين النوعين من الأقفال. وعملياً، يمكن استخدام عقود أقفال التجزئة والأقفال الزمنية لإجراء مدفوعات مشروطة – ينبغي على المتلقي تقديم سر قبل وقت محدد، وإلا فسيسترد المرسِل الأموال. يتضح ما سنتناوله فيما يلي على نحو أفضل عند شرحه بمثاله، لذا دعونا نعد إلى مثال "أليس" و"بوب".
فتح القنوات وإغلاقها
لقد أعطينا مثالاً أنشأ فيه كلٌ من "أليس" و"بوب" معاملات لتمويل العنوان متعدد التوقيعات الذي يتشاركانه. لكن هذه المعاملات لم تُنشَر على سلسلة البلوكشين بعد! يجب إجراء خطوة إضافية أولاً.
ثلاثة عملات من "بوب" وثلاثة من "أليس".
ويمكن أن تحاول بث المعاملة على الفور، ولكنها ستكون غير صالحة لأن "بوب" لم يضف توقيعه. فيجب أن تعطيه "أليس" المعاملة غير الكاملة أولاً. وبمجرد أن يضيف "بوب" توقيعه، تصير المعاملة صالحة.
لم نضع آلية بعد لإجبار الجميع على التحلي بالأمانة. وكما ذكرنا سابقاً، إذا رفض الطرف المقابل لك التعاون، فستُحجَز أموالك. لذا دعونا نتناول الآلية التي تحول دون حدوث ذلك. يوجد بعض العوامل المؤثرة المختلفة، لذا يُرجَى التحلي بالصبر.
يجب على كل طرف اقتراح سر – دعونا نطلق على هذين السرين As و Bs. فلن يكونا سرين بالفعل إذا كشف "أليس" و"بوب" عنهما، لذا سيخفيانهما في الوقت الراهن. وسينتج "أليس" و"بوب" قيمتي التجزئة لسريهما – h(As) و h(Bs). ومن ثم بدلاً من مشاركة سريهما، سيتشاركان قيمتي التجزئة هاتين.
يتشارك "أليس" و"بوب" قيمتي التجزئة لسريهما.
إذا كنت تفكر في قناة مثل السجل الصغير الذي أشرنا إليه سابقاً، فإن معاملات الالتزام هي التحديثات التي تجريها على ذلك السجل. وفي أي وقت تُنشئ فيه زوجاً جديداً من معاملات الالتزام، فإنك تعيد توازن الأموال بين المشاركين.
معاملة أليس لها مخرجان – مخرج إلى عنوانها، والآخر إلى عنوان متعدد توقيعات جديد. ستظل بحاجة إلى توقيع "بوب" لجعل المعاملة صالحة.
يفعل "بوب" الأمر نفسه – أحد المخرجين يدفع له، والمخرج الآخر يدفع لعنوان متعدد توقيعات آخر. ويوقع المعاملة ويقدمها إلى "أليس".
يوجد هنا معاملتان غير كاملتين متشابهتان للغاية.
تحمل العناوين متعددة التوقيعات الجديدة (التي تنتقل إليها مخرجات 3 BTC) بعض الخواص المميزة. دعونا نلق نظرة على المعاملة غير الكاملة التي وقعتها "أليس" وقدمتها إلى "بوب". يمكن إنفاق مخرج العنوان متعدد التوقيعات بالشروط التالية:
- يمكن لكلا الطرفين التوقيع عليها معاً بشكل تعاوني.
- يمكن أن ينفقه "بوب" بنفسه بعد فترة زمنية محددة (نظراً للقفل الزمني الذي نفرضه).
- يمكن أن تنفقه "أليس" إذا علمت سر "بوب" Bs.
فيما يخص المعاملة التي قدمها "بوب" إلى "أليس":
- يمكن لكلا الطرفين التوقيع عليها معاً بشكل تعاوني.
- يمكن أن تنفقها "أليس" بنفسها بعد فترة زمنية محددة.
- يمكن أن ينفقها "بوب" إذا علم سر "أليس" As.
تذكر أن كل طرف لا يعلم سر الآخر، لذا فإن النقطة (3) لا تنطبق بعد. من الأمور الأخرى التي يجب وضعها في الاعتبار أنك إذا وقعت على معاملة، فيمكن للطرف المقابل إنفاقها على الفور لعدم وجود شروط خاصة على مخرجاتها. ويمكنك إما الانتظار لحين انتهاء فترة القفل الزمني لإنفاق الأموال بنفسك، وإما التعاون مع الطرف الآخر لإنفاقها على الفور.
حسناً! يمكنك الآن نشر المعاملات في العنوان متعدد التوقيعات الأصلي ذي المخطط 2 من 2. فصار من الآمن أخيراً فعل ذلك لأنه بإمكانك استرداد أموالك إذا ترك الطرف المقابل القناة.
بمجرد تأكيد المعاملات، سيجري تشغيل القناة. يوضح لنا أول زوج من المعاملات الحالة الحالية للسجل الصغير. حالياً، سيتم دفع 3 BTC إلى "بوب" و3 BTC إلى "أليس".
عندما تريد "أليس" إجراء عملية دفع جديدة إلى "بوب"، سينشئ الطرفان معاملات جديدة لاستبدال المجموعة الأولى. وتنطبق الخطوات نفسها – فيوقع طرف واحد فقط. ولكن "أليس" و"بوب" يتخليان أولاً عن سريهما القديمين، ويتداولان قيمتي تجزئة جديدتين من أجل المجموعة التالية من المعاملات.
إذا أرادت "أليس" دفع 1 BTC إلى "بوب"، على سبيل المثال، فستمنح المعاملتان الجديدتان "أليس" 2 BTC و"بوب" 4 BTC. ومن ثم، سيتم تحديث الرصيد.
يمكن أن يوقع أي من الطرفين واحدة من أحدث المعاملات وبثها في أي وقت من أجل "تسويتها" على سلسلة البلوكشين. لكن أي طرف يفعل ذلك سينبغي عليه الانتظار حتى انتهاء مدة القفل الزمني، بينما يمكن للآخر الإنفاق على الفور. تذكر أنه إذا وقّع "بوب" معاملة "أليس" وبثها، فسيصبح لديها مخرج بلا شروط.
هل ترغب في بدء التداول في العملات الرقمية؟ اشترِ البيتكوين (BTC) على Binance (بينانس) الآن!
كيف تمنع شبكة Lightning الغش؟
ستتلقى أليس عملتها على الفور. أما "بوب"، فينبغي عليه الانتظار لحين انتهاء مدة القفل الزمني لينفق من العنوان متعددة التوقيعات. هل تذكر الشرط الآخر الذي ذكرناه، والذي يسمح لـ "أليس" بإنفاق هذه الأموال نفسها على الفور؟ إنها تحتاج إلى سر لم يكن لديها في السابق. لقد صار لديها الآن – فبمجرد إنشاء الجولة الثانية من المعاملات، أفصح "بوب" عن ذلك السر.
بينما يعجز "بوب" عن فعل أي شيء أثناء انتظاره انتهاء مدة القفل الزمني، يمكن أن تنقل "أليس" هذه الأموال. هذه الآلية القائمة على العقاب تعني أنه من المستبعد أن يحاول المشاركون الغش لأن الطرف الآخر سيتمكن من الوصول إلى عملاته.
توجيه المدفوعات
لقد تناولنا ذلك باختصار سابقاً – يمكن الربط بين القنوات. لولا ذلك، ما كان لشبكة Lightning أن تكون مفيدة في المدفوعات. هل ستحجز حقاً 500 دولار في قناة مع مقهى لمجرد أن تتمكن من الحصول على قهوتك اليومية للشهور القليلة القادمة؟
ليس عليك فعل ذلك. فإذا فتحت "أليس" قناة مع "بوب" وكان لدى "بوب" قناة بالفعل مع "كارول"، فسيتمكن "بوب" من توجيه المدفوعات بين الاثنين. ويمكن أن يكون ذلك عبر العديد من "الطبقات"، بمعنى أن "أليس" يمكن أن تدفع لأي شخص يوجد مسار يوصل إليه بالفعل.
في هذه الحالة، يمكن أن تنتقل "أليس" عبر مسارات متعددة للوصول إلى "فرانك". وعملياً، ستتبع دائماً المسار الأسهل.
نظراً للدور الذي يلعبه الوسطاء في التوجيه، قد يأخذوا رسماً صغيراً (وإن لم يكن هناك التزام بذلك). ما زالت شبكة Lightning في مهدها، لذا فلم يتكوّن بعد سوق تُدفَع فيه رسوم. وما يتوقع كثيرون رؤيته هو رسوم قائمة على السيولة المقدمة.
في السلسلة الأساسية، يعتمد الرسم الذي تدفعه على المساحة التي تشغلها معاملتك في الكتلة فحسب – فلا تهم القيمة المنقولة – فتكلفة المدفوعات بقيمة 1 دولار والمدفوعات بقيمة 10,000,000 واحدة. في المقابل، لا توجد مساحة كتل في شبكة Lightning.
رصيد المستخدمين قبل تحويل 0.3 BTC من "أليس" إلى "فرانك" وبعده.
إذا أرادت "أليس" إرسال 0.3 BTC إلى "فرانك"، فستدفع 0.3 BTC إلى جانب "كارول" من القناة. وبعد ذلك، ستدفع "كارول" 0.3 BTC من رصيدها المحلي في القناة إلى "فرانك". ونتيجة لذلك، يبقى رصيد "كارول" كما هو؛ إذ يلغي +0.3 BTC من "أليس" و-0.3 BTC من "فرانك" كلاً منهما الآخر.
لا تخسر "كارول" أي قيمة من كونها حلقة وصل بين "أليس" و"فرانك"، ولكنها تجعل نفسها أقل مرونة. فيمكنها الآن إنفاق 0.6 BTC في قناتها مع "أليس"، ولكنها لا يمكن أن تنفق سوى 0.1 BTC في قناتها مع "فرانك".
يمكنك تخيل موقف تتصل فيه "أليس" بـ "كارول" فقط، بينما يتصل "فرانك" بشبكة أوسع نطاقاً. كان بإمكان "كارول" سابقاً إرسال 0.4 BTC إجمالاً للآخرين عن طريق "فرانك"، أما الآن فيمكنها دفع 0.1 BTC فقط لأن ذلك هو كل ما تملكه في جانبها من القناة.
كما ذكرنا سابقاً، ما من إلزام فعلي بدفع أي رسم. فقد لا يهتم البعض بالنقص في السيولة. وقد يفتح آخرون القنوات مباشرة للمتلقي.
عيوب شبكة Lightning
سيكون من الرائع إذا ثبت أن شبكة Lightning الحل لكل مشكلات القابلية للتوسع التي تواجهها عملة البيتكوين. ولكنها، لسوء الحظ، لها عيوبها التي قد تعوق دون حدوث ذلك.
سهولة الاستخدام
لكن هذا ليس متاحاً الآن مع شبكة Lightning. فالخيارات محدودة عندما يتعلق الأمر بتطبيقات الهواتف المحمولة – بوجه عام، تتطلب عُقد Lightning الوصول إلى إحدى عُقد بيتكوين لكي تكون قابلة للاستخدام بشكل كامل.
بعد إعداد جهاز عميل، سيكون على المستخدمين كذلك البدء في فتح قنوات قبل أن يتمكنوا من إجراء عمليات الدفع. يمكن أن تكون هذه عملية مستنزفة للوقت، ويمكن أن تكون صعبة للغاية عند تعريف الشخص المستجد بمفاهيم مثل السعة الواردة/الصادرة.
رغم ذلك، تُجرَى تحسينات باستمرار للحد من عقبات الدخول، ولمنح المستخدمين تجربة أكثر سلاسة.
السيولة
من أهم الانتقادات الموجهة ضد شبكة Lightning هي أن قدرتك على إجراء المعاملات مقيدة. فلا يمكنك إنفاق أكثر مما حجزته في القناة. وإذا أنفقت كل أموالك بحيث يتضمن الرصيد البعيد كل أموال القناة، فسيكون عليك إغلاق القناة. يمكنك، بدلاً من ذلك، الانتظار حتى يدفع لك أحد خلال القناة، لكن ذلك ليس مثالياً.
المراكز المركزية
نظراً للمشكلة المذكورة في الجزء السابق، ثمة مخاوف من أن تيسر الشبكة إنشاء "مراكز" ضخمة. وهي كيانات كبيرة تحظى بالكثير من الاتصالات والسيولة. أي مدفوعات كبيرة يجب أن تمر عبر بعض هذه الكيانات.
من الواضح أن ذلك لن يكون وضعاً مثالياً. فقد يضعف النظام نظراً لأن عدم اتصال هذه الكيانات بالإنترنت سيضعف العلاقات بين الأطراف بقوة. يزيد كذلك خطر الرقابة نظراً لوجود نقاط قليلة فقط تتدفق عبرها المعاملات.
الوضع الحالي لشبكة Lightning
في مارس 2022، بدت شبكة Lightning بحال جيدة. فتتمتع باحتوائها على ما يزيد عن 35,000 عقدة على الإنترنت، وما يزيد عن 85,000 قناة نشطة، وسعة تزيد عن 3,570 BTC.
التوزيع العالمي لعُقد شبكة Lightning. المصدر: explorer.acinq.co
أفكار ختامية
لقد شهدت شبكة Lightning، منذ طرح الشبكة الرئيسية عام 2018، نمواً مبهراً رغم أن الكثيرين يعتبرونها ما تزال في المرحلة التجريبية.
ما تزال هناك بعض العقبات المتعلقة بسهولة الاستخدام التي يجب التغلب عليها؛ فيتطلب الأمر حالياً درجة من المهارة الفنية لتشغيل عُقد Lightning. ولكن مع قدر التطوير الذي يحدث الآن، قد نشهد انخفاضاً في قيود الدخول بمرور الوقت.
إذا كان من الممكن حل المشكلات، يمكن أن تصير شبكة Lightning جزءاً لا يتجزأ من منظومة البيتكوين، حيث تتمتع بقدر كبير من القابلية للتوسع وسرعة المعاملات.