Giới thiệu
Tiền mã hóa có các thuộc tính khá độc đáo. Chúng không thể bị tấn công hoặc tắt một cách dễ dàng và bất kỳ ai cũng có thể sử dụng chúng để truyền tải giá trị trên toàn cầu mà không cần sự can thiệp của bên thứ ba.
Tuy nhiên, để đảm bảo rằng các tính năng này hoạt động, chúng cũng cần phải đánh đổi nhiều thứ. Vì nhiều node chịu trách nhiệm chạy một mạng tiền mã hóa, nên thông lượng blockchain bị hạn chế. Do đó, số lượng giao dịch mỗi giây (TPS) mà một mạng blockchain có thể xử lý thường ở mức tương đối thấp so với một công nghệ có mục đích để nhiều người sử dụng rộng rãi.
Để khắc phục những hạn chế cố hữu của công nghệ blockchain, một số giải pháp mở rộng đã được đề xuất để tăng số lượng giao dịch mà một mạng có thể xử lý. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu sâu về Lightning Network, một phần mở rộng của giao thức Bitcoin.
Lightning Network là gì?
Giao dịch đầu tiên của bạn là xây dựng một đồng thông minh với một người dùng khác. Chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết ngay sau đây – còn bây giờ, bạn chỉ cần nhớ giải pháp này là hợp đồng thông minh giữ một sổ cái riêng với người dùng khác. Và bạn có thể ghi nhiều giao dịch vào sổ cái này. Chúng chỉ hiển thị với bạn và đối tác của bạn, nhưng không ai trong số các bạn có thể gian lận do một số tính năng đặc biệt được thiết lập.
Bất kỳ lúc nào, họ có thể xuất bản trạng thái hiện tại của kênh lên blockchain. Tại thời điểm đó, số dư ở mỗi bên của kênh được phân bổ cho các bên tương ứng của họ trên chuỗi.
Tại sao lại cần Lightning Network?
Khi bạn chuyển thử nghiệm đó ra khỏi blockchain, bạn sẽ linh hoạt hơn rất nhiều. Nếu có sự cố xảy ra, nó sẽ không ảnh hưởng đến mạng Bitcoin chính. Các giải pháp layer 2 không làm suy yếu bất kỳ yếu tố bảo mật nào đã giữ cho giao thức Bitcoin hoạt động trong hơn 10 năm.
Cũng không có nghĩa vụ phải chuyển từ cách làm cũ. Giao dịch trên chuỗi tiếp tục hoạt động bình thường đối với người dùng cuối, nhưng giờ đây họ cũng có tùy chọn giao dịch ngoài chuỗi.
Có một số lợi ích khi sử dụng Lightning Network. Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu những lợi ích lớn nhất.
Khả năng mở rộng
Các khối bitcoin được tạo khoảng 10 phút một lần và chỉ có thể chứa một số lượng giao dịch. Không gian khối là một tài nguyên khan hiếm, vì vậy bạn phải đấu giá với những người dùng khác để đưa giao dịch của bạn vào một cách kịp thời. Những thứ thợ đào quan tâm đầu tiên vẫn là việc được thanh toán, vì vậy họ sẽ luôn ưu tiên xác thực các giao dịch có phí cao hơn.
Khi không có nhiều người dùng cố gắng gửi tiền cùng một lúc, đây không thực sự là một vấn đề lớn. Bạn có thể đặt một mức phí thấp và có khả năng bạn sẽ có giao dịch được đưa vào khối tiếp theo. Nhưng khi mọi người đưa giao dịch lên cùng một lúc, mức phí trung bình có thể tăng lên đáng kể. Trong một vài trường hợp, nó đã vượt quá 5 USD. Ở đỉnh cao của thị trường vào năm 2017, nó đã từng vượt mức 50 đô-la.
Phí giao dịch Bitcoin trung bình (tính bằng USD)
Điều này có vẻ không đáng kể đối với các giao dịch di chuyển Bitcoin trị giá hàng nghìn đô-la, nhưng đối với các khoản thanh toán nhỏ hơn, nó không bền vững. Ai muốn trả một ly cà phê 3 USD với một khoản phí 5 USD kèm theo?
Với Lightning Network, bạn vẫn phải trả hai khoản phí – một khoản phí để mở kênh và một khoản phí khác để đóng kênh. Nhưng bản thân bạn và đối tác của bạn có thể thực hiện hàng nghìn giao dịch miễn phí sau khi kênh này mở. Sau khi hoàn tất, bạn chỉ cần xuất bản trạng thái cuối cùng lên blockchain.
Trong kế hoạch tổng thể, nếu nhiều người dùng dựa vào các giải pháp ngoài chuỗi như Lightning Network, không gian khối sẽ được sử dụng hiệu quả hơn. Chuyển khoản có giá trị thấp, tần số cao có thể được thực hiện trong các kênh thanh toán, trong khi không gian khối được sử dụng cho các giao dịch lớn hơn và mở/đóng kênh. Điều này sẽ làm cho hệ thống có thể truy cập vào cơ sở người dùng rộng lớn hơn, cho phép nó mở rộng quy mô trong thời gian dài.
Thanh toán vi mô
Lightning phù hợp hơn rất nhiều đối với các khoản thanh toán vi mô. Phí đối với các giao dịch thông thường khiến việc gửi một lượng nhỏ trên chuỗi chính là không thực tế. Tuy nhiên, trong một kênh, bạn có thể gửi miễn phí một phần nhỏ của Bitcoin.
Các khoản thanh toán vi mô cần thiết trong nhiều trường hợp. Một số suy đoán rằng chúng có thể là một sự thay thế khả thi cho các mô hình đăng ký thuê bao, vì người dùng có thể trả một số tiền rất nhỏ mỗi khi họ sử dụng một dịch vụ.
Quyền riêng tư
Nếu Alice có một kênh với Bob và Bob có kênh với Carol, Alice và Carol có thể gửi thanh toán cho nhau qua Bob. Nếu Dan được kết nối với Carol, Alice có thể gửi thanh toán cho anh ta. Bạn có thể tưởng tượng điều này đang mở rộng thành một mạng lưới rộng lớn của các kênh thanh toán được kết nối với nhau. Trong thiết lập như vậy, bạn không thể chắc Alice đã gửi tiền cho ai sau khi kênh bị đóng.
Mạng Lightning hoạt động như thế nào?
Chúng ta đã giải thích cách Lightning Network hoạt động với các kênh giữa các node ở cấp độ cao. Giờ, hãy cùng tìm hiểu một cách kỹ lưỡng.
Địa chỉ đa chữ ký
Để khởi tạo kênh Lightning, những người tham gia khóa tiền theo sơ đồ 2/2. Chỉ có hai khóa riêng có khả năng ký và cả hai đều cần để có thể di chuyển tiền mã hóa. Quay lại với những người bạn là Alice và Bob. Họ sẽ thực hiện nhiều khoản thanh toán cho nhau trong những tháng tới, vì vậy họ quyết định mở một kênh Lightning Network.
Điều này bắt đầu bằng việc mỗi người đều gửi 3 BTC vào địa chỉ multisig thuộc sở hữu chung. Cần nhắc lại rằng Bob không thể chuyển tiền ra khỏi địa chỉ mà không có Alice đồng ý hoặc ngược lại.
Bây giờ, họ có thể chỉ cần giữ một tờ giấy điều chỉnh số dư ở mỗi bên. Cả hai đều có số dư ban đầu là 3 BTC. Nếu Alice muốn thanh toán 1 BTC cho Bob, tại sao không chỉ cần ghi chú rằng Alice hiện sở hữu 2 BTC và Bob sở hữu 4 BTC? Số dư có thể được theo dõi như vậy cho đến khi họ quyết định chuyển tiền ra ngoài.
Điều đó có thể xảy ra, nhưng đâu là mấu chốt? Nếu ai đó không hợp tác thì sẽ như thế nào? Nếu Alice kết thúc với 6 BTC và Bob không có BTC nào, Bob sẽ không mất gì (ngoại trừ tình bạn của anh ấy với Alice) khi từ chối giải phóng tiền.
Các hợp đồng Hash Timelock (HTLC)
Hệ thống trên thật nhàm chán và không cung cấp nhiều so với các thiết lập đáng tin cậy hiện nay. Sẽ thú vị hơn rất nhiều khi chúng ta giới thiệu một cơ chế thực thi “hợp đồng” giữa Alice và Bob. Nếu một trong các bên quyết định không chơi theo luật, thì bên kia vẫn có biện pháp khắc phục để rút tiền của họ ra khỏi kênh.
HTLC được tạo ra bằng cách kết hợp các chốt băm (hashlock) và các chốt thời gian (timelock). Trên thực tế, HTLC có thể được sử dụng để tạo các khoản thanh toán có điều kiện – người nhận phải cung cấp bí mật trước một thời gian nhất định hoặc người gửi có thể đòi lại tiền. Phần tiếp theo này có lẽ sẽ được giải thích rõ hơn với một ví dụ, vì vậy chúng ta hãy quay lại với Alice và Bob.
Mở và đóng các kênh
Chúng ta đã đưa ra ví dụ về việc Alice và Bob vừa tạo các giao dịch cho địa chỉ đa chữ ký mà họ sẽ chia sẻ. Nhưng những giao dịch đó vẫn chưa được xuất bản trên blockchain! Trước tiên, chúng ta cần phải làm một điều nữa.
3 BTC từ Bob và 3 BTC từ Alice.
Cô ấy có thể cố gắng phát đi giao dịch ngay lập tức, nhưng nó sẽ không hợp lệ vì Bob chưa ký. Alice phải đưa giao dịch chưa hoàn thành cho anh ta trước. Một khi Bob thêm chữ ký của mình, giao dịch sẽ trở nên hợp lệ.
Chúng ta vẫn chưa đưa ra cơ chế để giữ cho người tham gia trung thực. Như chúng ta đã nói trước đó, nếu đối tác của bạn từ chối hợp tác, tiền của bạn thực sự bị mắc kẹt. Hãy tìm hiểu cơ chế ngăn chặn việc này. Phần này sẽ hơi khó mộ chút, vì vậy hãy thật chú ý.
Mỗi bên cần đưa ra một bí mật – chúng ta hãy gọi những người đó là As và Bs. Chúng sẽ là những bí mật khủng khiếp nếu Alice và Bob tiết lộ, vì vậy họ sẽ giấu chúng ngay bây giờ. Cả hai sẽ tạo ra các hàm băm 'bí mật tương ứng– h (As) và h (Bs). Vì vậy, thay vì chia sẻ bí mật, họ chia sẻ những chuỗi băm đó với nhau.
Alice và Bob chia sẻ những bí mật của họ với nhau.
Nếu bạn nghĩ về một kênh giống như sổ cái nhỏ mà chúng ta đã đề cập trước đó, thì các giao dịch cam kết là những cập nhật mà bạn thực hiện đối với sổ cái. Bất kỳ khi nào bạn tạo một cặp giao dịch cam kết mới, bạn sẽ phải cân bằng số dư giữa hai người tham gia.
Giao dịch của Alice có hai đầu ra – một đến địa chỉ của riêng cô ấy và một đến một đa ký tự mới. Cô ấy vẫn cần chữ ký của Bob để làm cho nó hợp lệ.
Bob cũng làm như vậy – một đầu ra trả tiền cho chính mình, đầu ra kia trả cho một địa chỉ multisig khác. Anh ấy ký và đưa nó cho Alice.
Chúng ta có hai giao dịch chưa hoàn thành rất giống nhau.
Các địa chỉ đa chữ ký mới (nơi 3 đầu ra BTC) có một số thuộc tính đặc biệt. Hãy xem giao dịch chưa hoàn thành mà Alice đã ký và đưa cho Bob. Đầu ra multisig có thể được sử dụng trong các điều kiện sau:
- Cả hai bên có thể liên lạc bằng chatbox.
- Bob có thể tự mình sử dụng nó sau một khoảng thời gian nhất định (theo khóa thời gian của chúng ta).
- Alice có thể tiêu nó nếu cô ấy biết bí mật của Bob Bs.
Đối với giao dịch Bob đưa cho Alice:
- Cả hai bên có thể liên lạc bằng chatbox.
- Alice có thể tự tiêu sau một khoảng thời gian nhất định.
- Bob có thể tiêu nó nếu anh ta biết bí mật As của Alice.
Hãy nhớ rằng không bên nào biết bí mật của bên kia, vì vậy 3) chưa phải là khả năng. Một điều cần lưu ý nữa là, nếu bạn ký một giao dịch, đối tác của bạn có thể chi tiêu ngay lập tức vì không có điều kiện đặc biệt nào về đầu ra của họ. Bạn có thể đợi thời gian hết hạn để tự mình chi tiêu số tiền hoặc bạn có thể hợp tác với bên kia để chi tiêu chúng hoàn toàn.
Okay! Bây giờ bạn có thể xuất bản các giao dịch vào địa chỉ đa chữ ký 2-2 ban đầu. Cuối cùng thì cũng an toàn vì bạn có thể lấy lại tiền của mình nếu đối tác của bạn từ bỏ kênh.
Sau khi các giao dịch được xác nhận, kênh sẽ bắt đầu hoạt động. Cặp giao dịch đầu tiên cho chúng ta thấy trạng thái hiện tại của sổ cái mini. Hiện tại, nó sẽ trả 3 BTC cho Bob và 3 BTC cho Alice.
Khi Alice muốn thực hiện một khoản thanh toán mới cho Bob, cặp đôi này sẽ tạo hai giao dịch mới để thay thế tập hợp đầu tiên. Cuộc tập trận cũng vậy – chúng chỉ được ký một nửa. Tuy nhiên, trước tiên Alice và Bob từ bỏ các bí mật cũ của họ và giao dịch các chuỗi băm mới cho vòng giao dịch tiếp theo.
Ví dụ: nếu Alice muốn trả 1 BTC cho Bob, thì hai giao dịch mới sẽ ghi có 2 BTC cho Alice và 4 BTC cho Bob. Bằng cách này, số dư được cập nhật.
Một trong hai bên có thể ký và phát một trong những giao dịch gần đây nhất bất kỳ lúc nào để "tất toán" nó trên blockchain. Nhưng bất kỳ bên nào làm như vậy sẽ cần phải đợi cho đến khi thời gian hết hạn, trong khi bên kia có thể chi tiêu ngay lập tức. Hãy nhớ rằng, nếu Bob ký và phát giao dịch của Alice, thì bây giờ cô ấy sẽ có một đầu ra mà không cần điều kiện gì.
Bạn muốn bắt đầu cùng tiền mã hoá? Mua Bitcoin trên Binance ngay hôm nay!
Lightning Network ngăn chặn gian lận như thế nào?
Alice nhận được tiền của mình ngay lập tức. Mặt khác, Bob phải đợi cho đến khi thời gian hết hạn để chi tiêu từ địa chỉ multisig. Hãy nhớ điều kiện khác mà chúng a đã đề cập sẽ cho phép Alice chi tiêu những khoản tiền tương tự ngay lập tức? Cô ấy cần một bí mật mà lúc đó cô ấy chưa có. Cô ấy làm ngay bây giờ – ngay sau khi vòng giao dịch thứ hai được tạo, Bob đã đưa ra bí mật đó.
Trong khi Bob ngồi, không thể làm gì khi đợi thời gian hết hạn, Alice có thể chuyển số tiền đó. Cơ chế dựa trên hình phạt này được hiểu là những người tham gia thậm chí không có ý định gian lận vì những người ngang hàng sẽ có quyền truy cập vào tiền của họ.
Định tuyến thanh toán
Chúng ta đã đề cập đến điều này trước đó – các kênh có thể được kết nối. Nếu không thì Lightning Network sẽ không hữu ích khi dùng để thanh toán. Bạn có thực sự định khóa 500 USD trong một kênh cho một quán cà phê chỉ để có thể sửa chữa hàng ngày trong vài tháng tới không?
Không phải lúc nào bạn cũng cần tham gia giao dịch. Nếu Alice mở một kênh với Bob và Bob đã có một kênh với Carol, Bob có thể định tuyến các khoản thanh toán giữa hai người. Điều này có thể hoạt động trên nhiều "bước nhảy", có nghĩa là Alice có thể thanh toán hiệu quả cho bất kỳ ai có đường dẫn.
Trong trường hợp này, Alice có thể đi qua nhiều tuyến đường để đến Frank. Trong thực tế, cô ấy sẽ luôn chọn cái dễ nhất.
Đối với vai trò của họ trong việc định tuyến, các bên trung gian có thể mất một khoản phí nhỏ (mặc dù không có nghĩa vụ phải trả). Mạng Lightning vẫn còn rất mới, vì vậy thị trường phí vẫn chưa được cụ thể hóa. Mọi người thường mong đợi phí dựa trên tính thanh khoản được cung cấp.
Trên chuỗi cơ sở, phí của bạn chỉ dựa trên không gian mà giao dịch của bạn chiếm trong một khối – giá trị được truyền đi không quan trọng – các khoản thanh toán 1 USD và 10.000.000 USD có giá như nhau. Ngược lại, không có thứ gọi là không gian khối trong Lightning Network.
Số dư của người dùng trước và sau khi chuyển 0,3 BTC từ Alice sang Frank.
Nếu Alice muốn gửi 0,3 BTC cho Frank, cô ấy sẽ đẩy 0,3 BTC đến kênh của Carol. Sau đó, Carol đẩy 0,3 BTC từ số dư cục bộ của cô ấy trong kênh với Frank. Do đó, số dư của Carol vẫn giữ nguyên: +0,3 BTC từ Alice và -0,3 BTC cho Frank loại bỏ lẫn nhau.
Carol không mất giá trị khi đóng vai trò kết nối giữa Frank, nhưng cô ấy đang khiến bản thân trở nên kém linh hoạt hơn. Bạn thấy đấy, giờ đây cô ấy có thể chi tiêu 0,6 BTC trong kênh của mình với Alice, nhưng chỉ 0,1 BTC trong kênh với Frank.
Bạn có thể tưởng tượng một tình huống Alice chỉ được kết nối với Carol, trong khi Frank được kết nối với một mạng lưới rộng hơn nhiều. Carol trước đây có thể gửi tổng cộng 0,4 BTC cho người khác thông qua Frank, nhưng giờ cô ấy chỉ có thể gửi 0,1 BTC vì đó là tất cả những gì cô ấy có ở cuối kênh.
Như đã đề cập trước đây, việc tính phí là không bắt buộc. Một số người có thể không quan tâm đến việc giảm thanh khoản. Những người khác có thể chỉ mở kênh trực tiếp đến người nhận.
Hạn chế của Lightning Network
Sẽ thật tuyệt vời nếu Lightning Network được chứng minh là giải pháp cho tất cả các vấn đề về khả năng mở rộng của Bitcoin. Nhưng không may là nó cũng có những khuyết điểm riêng có thể cản trở.
Tính khả dụng
Nhưng hiện tại, điều đó là không thể thực hiện với Mạng Lightning. Các tùy chọn bị hạn chế khi nói đến ứng dụng điện thoại thông minh – nhìn chung, các node Lightning yêu cầu quyền truy cập vào nút Bitcoin để có thể sử dụng đầy đủ.
Sau khi khách hàng đã được thiết lập, người dùng cũng cần bắt đầu mở các kênh trước khi họ có thể thực hiện thanh toán. Đây có thể là một quá trình tốn nhiều thời gian và có thể là quá tải khi một người mới được giới thiệu với các khái niệm như dung lượng gửi đến/gửi đi.
Điều đó cũng đồng nghĩa rằng các cải tiến liên tục được thực hiện để giảm bớt các rào cản gia nhập và cung cấp cho người dùng trải nghiệm tốt hơn.
Thanh khoản
Một trong những lời chỉ trích lớn nhất đối với Lightning Network là khả năng giao dịch của bạn bị hạn chế. Bạn không thể chi tiêu hết số tiền bạn đã khóa trong kênh. Nếu bạn chi tiêu tất cả số tiền của mình để số dư từ xa có tất cả tiền của kênh, bạn sẽ phải đóng kênh. Ngoài ra, bạn có thể đợi cho đến khi ai đó thanh toán cho bạn, nhưng điều đó không thật sự tối ưu.
Các trung tâm tập trung
Do vấn đề được đề cập trong phần trước, có một số lo ngại rằng mạng sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo ra các “trung tâm” lớn. Đó là, các thực thể lớn, được kết nối chặt chẽ với nhiều thanh khoản. Bất kỳ khoản thanh toán quan trọng nào sẽ cần phải được chuyển qua một số thực thể này.
Rõ ràng, đây không phải là một tình huống tuyệt vời. Nó sẽ làm suy yếu hệ thống, vì những thực thể này ngoại tuyến sẽ phá vỡ mối quan hệ giữa các bên ngang hàng. Ngoài ra, rủi ro kiểm duyệt cũng tăng lên vì chỉ có một số điểm mà các giao dịch đang diễn ra.
Trạng thái hiện tại của Lightning Network
Kể từ tháng 4/2020, mạng Lightning được xem là vẫn hoạt động tốt. Nó có tới 12.000 node trực tuyến, hơn 30.000 kênh đang hoạt động và dung lượng chỉ hơn 920 BTC.
Phân phối toàn cầu của các node Mạng Lightning. Nguồn: explorer.acinq.co
Tổng kết
Kể từ khi ra mắt mạng chính vào năm 2018, Lightning Network đã có sự tăng trưởng ấn tượng, mặc dù nhiều người cho rằng nó vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm.
Vẫn còn một số trở ngại để sử dụng, vì Lightning Network yêu cầu người dùng có một mức độ thành thạo kỹ thuật nhất định để vận hành một node Lightning. Nhưng với tốc độ phát triển hiện nay, chúng ta có thể thấy các rào cản gia nhập đang giảm dần theo thời gian.
Nếu các vấn đề được giải quyết, Lightning Network có thể trở thành một phần không thể thiếu của hệ sinh thái Bitcoin, thúc đẩy đáng kể khả năng mở rộng và tốc độ giao dịch.