شبکه لایتنینگ (Lightning Network) و مقیاس پذیری در بلاکچین

شبکه لایتنینگ (Lightning Network) و مقیاس پذیری در بلاکچین
۳۳۹
یاسمین پیراسته
۱۴۰۰/۰۴/۰۷
-۱۷۶

به طور خلاصه شبکه لایتنینگ یک راه حل مناسب به منظور بهبود مشکل مقیاس پذیری است که برای اولین بار بر روی بلاکچین بیت کوین ارائه شد. هم‌اکنون این راهکار در شبکه بیت کوین و چند بلاکچین دیگر استفاده می‎شود. شبکه‌های بلاکچینی با استفاده از لایتنینگ تراکنش ها را با سرعت بیشتر و هزینه کمتری به انجام می‌رسانند. 
تاریخچه شبکه لایتنینگ (Lightning Network) شبکه لایتنینگ در ابتدا توسط جوزف پون و تادئوس دریجا در سال 2015 معرفی شد. پس از گذشت سه سال از توسعه این فناوری، کمپانی بلاک استریم از ایده لایتنینگ استفاده کرد و شبکه آزمایشی آن را بر روی بلاکچین بیت کوین راه اندازی نمود. باوجود نوین بودن شبکه لایتنینگ، ایده این فناوری به گذشته دور برمی‌گردد چراکه توسعه کانال‌های پرداخت به منظور دور زدن واسطه‌ها در معاملات مالی یکی از اهداف بشر امروز بوده است. باوجود موارد ذکر شده، پیش از راه اندازی لایتنینگ در بلاکچین بیت کوین، ایده افزایش سایز بلاک به منظور افزایش سرعت تراکنش‌ها با توسعه فورک مشهور بیت کوین کش به انجام رسید. 

 

شبکه لایتنینگ چیست؟


هدف از توسعه شبکه لایتنینگ (Lightning Network)

همانطور که می‎دانید بیت کوین و بلاکچین‌های نسل اول و دوم دو مشکل اساسی دارند: هزینه کارمزد دریافتی برای تراکنش‌های خرد به صرفه نیست و سرعت انجام معاملات پایین است چراکه ماینرها برای تایید هر تراکنش باید بایکدیگر به توافق برسند. 
با این وجود که هردو مشکل یاد شده بخشی از سیستم‌های غیرمتمرکز است و این مشکلات با به روزرسانی‌های مختلف بر روی شبکه قابل حل هستند، همین موارد در طی چندین سال اخیر از پذیرش عمومی بیت کوین ممانعت کرده است. در این میان فناوری لایتنینگ یکی از به روزرسانی‌های مفیدی است که امکان انجام تراکنش‌های خرد، با سرعت بالا را برای کاربران شبکه بیت کوین فراهم کرده است. 
بلاکچین‌های نسل اول و دوم (مانند بیت کوین و اتریوم) برای حفظ عدم تمرکز بر بسترهای خود، ناچارند تا مقیاس پذیری شبکه را کاهش دهند. این درحالی است که دو فورک معروف بیت کوین از جمله بیت کوین کش (BCH) و بیت کوین اس وی (BSV) با هدف قرار دادن سایز بلوک‌ها سعی دارند تا سرعت تراکنش‌ها را بالا ببرند. اما سوال اینجاست که آیا افزایش سایز بلوک‌ها به غیرمتمرکز بودن شبکه ضربه می‎زند؟ پاسخ مثبت است! وقتی که سایز بلوک‌های شبکه افزایش می‌یابد، دستگاه های محاسباتی قوی تری برای تایید تراکنش‌ها نیاز است. در چنین حالتی افراد معمولی قادر به تهیه دستگاه‌های ماینر نبوده و این سازمان‌ها و نهادهای بزرگ هستند که می‎توانند این دستگاه ها را در دست داشته باشند. همین امر باعث از بین رفتن میزان عدم تمرکز در شبکه شده و راه حل مناسبی برای بهبود مشکل مقیاس پذیری در شبکه محسوب نمی‎شود. 

 

مقیاس پذیری بلاکچین


مقیاس پذیری در بلاکچین چیست؟

به زبان ساده مقیاس پذیری به معنی حفظ عملکرد طبیعی یک شبکه با افزایش میزان کاربران و تقاضا برای انجام تراکنش است. حال مشکل مقیاس پذیری در بین سال‌های 2017 و 2018 در شبکه بیت کوین، در زمانی که تعداد کاربران رفته رفته در این شبکه افزایش یافت به وجود آمد. 


شبکه لایتنینگ (Lightning Network) چیست؟

شبکه لایتنینگ یک راه حل لایه دوم و یا خارج از زنجیره است که این امکان را فراهم می‎کند تا کاربران بتوانند تراکنش‌ها را در بلاکچین بیت کوین، بدون نیاز به دریافت تاییدیه از ماینرها به انجام برسانند. لازم به ذکر است که تراکنش‌های انجام شده در شبکه لایتنینگ، پرداخت‌های خرد هستند و کارمزد بسیار کمی را شامل می‌شوند. 
برخلاف بسیاری از راه حل‌های ارائه شده برای برطرف نمودن مشکل مقیاس پذیری، مانند فورک‌های بیت کوین کش و بیت کوین اس وی، شبکه لایتنینگ یک فورک محسوب نمی‎شود. این فناوری به جر بیت کوین برای سایر بلاکچین‎ها مانند لایت کوین مورد استفاده قرار می‎گیرد. با استفاده از لایتنینگ، کاربران می‎توانند بر روی بلاکچین بیت کوین یک کانال پرداخت خارج از زنجیره بسازند و تراکنش‌های خود را به صورت p2p، آنی و با حداقل کارمزد به انجام برسانند. گفته شد که استفاده از لایتنینگ تنها برای انجام تراکنش‌های خرد به کار می‎رود و با استفاده از این تکنولوژی کاربران می‎توانند به راحتی با بیت کوین خریدهای روزانه خود را به انجام برسانند.


نحوه کارکرد شبکه لایتنینگ (Lightning Network)

به منظور استفاده از شبکه لایتنینگ، کاربران باید از کانال‌های پرداختی که همان کیف پول‎های چند امضایی هستند استفاده کنند. واضح است که در چنین شرایطی زمان انجام تراکنش، صرفا به اندازه ارتباط بین دو کیف پول به طول می‎انجامد. در این میان به این نکته توجه کنید که عبارت خارج از زنجیره به این معنی نیست که بیت کوین شما از شبکه خارج می‎شود، بلکه بدان معنی است که تا زمان باز بودن کانال پرداخت لایتنینگ، دارایی شما در یک کیف پول چند امضایی، بر روی شبکه اصلی قرار دارد. به علاوه این شبکه به کاربر این امکان را می‎دهد تا تراکنش‌های خود را بدون نیاز به انجام آن در شبکه اصلی و دریافت تاییدیه ازسمت ماینرها تکمیل کند. 
شبکه لایتنینگ از بلاکچین بیت کوین جدا است و این بدان معنی است که لایتنینگ گره ها و یا همان نودهای مخصوص به خود را داراست و این درحالی است که عملکرد آن، کاملا وابسته به شبکه اصلی است. به منظور ورود به شبکه لایتنینگ، کاربران باید یک مدل خاصی از تراکنش را بر روی بلاکچین اصلی بسازند.
کاری که شما برای شروع تراکنش با استفاده از شبکه لایتنینگ انجام می‌دهید، ساخت نوعی قرارداد هوشمند است که در ادامه به نحوه ساخت آن اشاره خواهیم کرد. این قرارداد هوشمند درواقع یک بلاکچین یا دفترچه ثبت معاملات خصوصی است. شما می‌توانید در این قرارداد هوشمند، هر تعداد تراکنشی را وارد کنید و این تراکنش‌ها و شرایط قرارداد، تنها برای شما و طرف معامله قابل مشاهده است. تمام این موارد در حالی است که نه شما و نه طرف معامله شما، توان تقلب در تراکنش‌ها را ندارید چراکه قراردادهای هوشمند خواصی دارند که از تقلب طرفین معاملات جلوگیری می‌کنند. 


شبکه لایتنینگ چگونه کار می‎کند؟

 

بلاکچین خصوصی یاد شده، کانال نام دارد. فرض کنید که آلیس و باب هرکدام 5 عدد بیت کوین را وارد قرارداد هوشمند کانال می‎کنند. در کانال و یا شبکه آلیس و باب، هم‌اکنون یک بالانس 5 بیت کوین وجود دارد. آلیس در قرارداد هوشمند یاد می‎کند که 1 عدد بیت کوین برای باب ارسال شود. در این حالت آلیس 4 BTC و باب 6 بیت کوین دارد. 
حال تفاوت این نوع تراکنش با تراکنش‌های معمولی روی زنجیره چیست؟ در زمان ساخت یک کانال تراکنش با استفاده از شبکه لایتنینگ، طرفین معامله موظفند که هریک مقدار ثابتی بیت کوین را وارد کانال کنند و این مقدار محدودیت خاصی ندارد. وقتی که یک قرارداد هوشمند برای شبکه لایتنینگ ساخته می‎شود و مبلغ بیت کوین به این کانال منتقل می‎شود، این تراکنش توسط ماینرها به ثبت می‌رسد. اما تفاوت تراکنش در لایتنینگ در این است که تراکنش‌هایی که پس از باز شدن کانال بین طرفین رخ می‎دهد، دیگر توسط ماینرها مورد بررسی قرار نمی‌گیرد بلکه ماینرها تنها بالانس دارایی در هنگام باز شدن و بسته شدن کانال معاملاتی را بر روی بلاکچین اصلی ثبت می‌کنند.
برمیگردیم به مثال بالا: پس از گذشت مدتی، باب 2 عدد از 6 بیت کوین خود را برای آلیس ارسال می‌کند و این دو می‎توانند این روند را تا هر زمان که می‎خواهند ادامه دهند. پس از اینکه طرفین بر سر بستن این کانال معاملاتی به توافق برسند، کانال لایتنینگ ما بسته شده و بالانس دارایی طرفین معامله براساس بالانس اولیه، توسط ماینرها بررسی می‎شود. 
در نهایت همانطور که از نام آن پیداست، سرعت تراکنش ها با استفاده از لایتنینگ بسیار بالا و همانند رعد و برق است. 


ویژگی‌های شبکه لایتنینگ چیست؟

هم‌اکنون شبکه لایتنینگ یکی از بهترین راه‌حل‌ها برای بهبود مقیاس پذیری بلاکچین بیت کوین محسوب می‎شود. اما دلیل اینکه از خواص و ویژگی‌های لایتنینگ بر روی زنجیره اصلی استفاده نمی‎شود این است که ایجاد چنین تغییری در اکوسیستم بزرگ بیت کوین می‌تواند خطر هارد فورک و یا باگ نرم‌افزاری را افزایش دهد. از این رو به دلیل ریسک بالا، حتی آزمایش شبکه لایتنینگ بر روی زنجیره اصلی، امری خطرناک محسوب شده و ممکن است که سرمایه قفل شده در بلاکچین بیت کوین را از بین ببرد. 

با این حال شبکه لایتنینگ باجود ویژگی‌هایش موفق شده است تا بسیاری از مشکلات تراکنش‌های همتا به همتا و غیرمتمرکز را حل کند: 

مقیاس پذیری در شبکه 

هر بلوک بلاکچین بیت کوین در مدت 10 دقیقه ایجاد شده و هر میزان از دارایی می‎تواند در این بلوک‌ها به ثبت برسد. اما فضای بلوک‌ها که حاوی اطلاعات تراکنش هستند، محدود است. این مسئله بدین معنی است که شما برای اینکه تراکنش خود را در بلوک بعدی به ثبت برسانید، باید با سایر کاربران رقابت کنید. چراکه ماینرها تراکنش‌هایی را در اولویت قرار می‎دهند که کارمزد بالاتری دارند. 
در زمانی که شبکه شلوغ نیست و درخواست برای ثبت تراکنش توسط کاربران پایین است، مسئله کارمزد خیلی به چشم نمی‌آید. از این رو کاربران می‌توانند برای ثبت تراکنش خود کارمزد پایینی را در نظر بگیرند. این درحالی است که در زمانی که تعداد زیادی کاربر همزمان قصد انجام تراکنش دارند، معاملات افرادی که کارمزد بالاتری در نظر گرفته اند، سریع تر از سایرین به انجام می‌رسد. در برخی از موارد کارمزد تراکنش بر روی بلاکچین بیت کوین در حد 5 دلار بوده و در سال 2017 این مقدار به 50 دلار نیز افزایش یافت. ارقام یاد شده، چه 5 دلار و چه 50 دلار، در تراکنش‌های بزرگ خیلی تاثیر گذار نیستند، اما اگر فردی بخواهد تا با استفاده از بیت کوین قهوه بخرد چه؟ باید برای یک قهوه 3 دلاری 5 دلار کارمزد پرداخت کند؟
با استفاده از شبکه لایتنینگ، شما تنها دو کارمزد پرداخت می‎کنید، در زمانی که کانال را باز کرده و در زمانی که کانال را می‎بندید. در این میان شما قادرید تا با استفاده از لایتنینگ هزاران تراکنش را با طرف معامله خود، بدون نیاز به پرداخت کارمزد به انجام برسانید. 
در نهایت وقتی که بیشتر کاربران بیت کوین، به منظور انجام تراکنش‌های خرد از لایتنینگ استفاده کنند، در استفاده از فضای بلوک‌های زنجیره اصلی صرفه جویی شده و بلوک‌های بلاکچین تنها حوی اطلاعات تراکنش‌های بزرگ و باز و بسته شدن کانال‌های لایتنینگ است. در این حالت مبلغ کارمزد در شبکه اصلی نیز کاهش یافته و شبکه می‎تواند تعداد بالای کاربران را پاسخگو باشد. 


انجام تراکنش‌های خرد در شبکه لایتنینگ

هم‌اکنون کاربران می‎توانند در شبکه اصلی بیت کوین، حداقل مقدار 0.0000546  BTC را جا به جا کنند. در زمان نگارش این مطلب، مقدار بیت کوین یاد شده معادل 40 هزار تومان است. این درحالی است که با استفاده از شبکه لایتنینگ کاربران قادرند تا مبلغ یک ساتوشی (صد میلیونیوم بیت کوین) را نیز انتقال دهند. 
در چنین حالتی واضح است که انجام تراکنش های خرد با استفاده از لایتنینگ هم سریع تر و هم ارزان تر است. 


حریم خصوصی در شبکه لایتنینگ

یکی دیگر از ویژگی‎های مورد توجه شبکه لایتنینگ میزان حریم خصوصی ارائه شده توسط این سیستم است. از آنجایی که طرفین معامله جزییات تراکنش‌های خود را در شبکه اصلی نشر نمی‎دهند، سطح حریم خصوصی تراکنش‌ها بالا می‎رود. به عبارت دیگر، درحالی که تراکنش باز و یا بسته شدن کانال لایتنینگ در شبکه اصلی در دید عموم قرار می‌گیرد هیچ شخصی متوجه نمی‌شود که در داخل کانال چه گذشته است. برای بهتر متوجه شدن این امر، به مثال زیر دقت کنید: 
اگر آلیس و باب با یکدیگر یک کانال لایتنینگ داشته باشند و باب با کارول هم یک کانال داشته باشد، آلیس می‎تواند از طریق کانال باب، با کارول معامله انجام دهد. اگر دن هم با کارول یک کانال داشته باشد، آلیس با دن هم می‎تواند معامله خصوصی انجام دهد. در این حالت، پس از بسته شدن کانال، هیچ شخصی متوجه نمی‌شود که آلیس دقیقا برای چه کسی بیت کوین فرستاده است.


امنیت در شبکه لایتنینگ

برای متوجه شدن میزان امنیت در لایتنینگ نتوورک به این مثال دقت کنید: 

آلیس و باب به یکدیگر اعتماد ندارند و قرار است که آلیس برای باب 2 بیت کوین ارسال کند. از آنجایی که آلیس و باب دو تاجر در کشورهای مختلف هستند، قرار است که تراکنش‌های زیادی را با یکدیگر به انجام برسانند. از این رو این دو، به منظور انجام تراکنش‌ها از کانال پرداخت لایتنینگ استفاده کرده و هریک 5 بیت کوین را در این کانال سپرده گذاری می‌کنند. به منظور ساخت یک کانال لایتنینگ، کاربران بایستی یک آدرس چند امضایی بسازند، در آدرس چند امضایی برای انجام تراکنش‌ها به کلید خصوصی هر دو طرف معامله نیاز است. 
از طرفی چون ساخت کانال لایه دوم لایتنینگ به قرارداد هوشمند نیاز دارد، هیچ یک از طرفین معامله قادر نیست که دارایی طرف مقابل را از شبکه برداشت کند. قراردادهای هوشمند شبکه لایتنینگ قراردادهای زمان دار هش شده به نام HTLC هستند که با استفاده از آن‌ها یک طرف معامله قادر است که کانال را بسته و بیت کوین‌های خود را برداشت کند. 

 

چگونه از شبکه لایتنینگ استفاده کنم؟


چگونه از شبکه لایتنینگ برای تراکنش بیت کوین استفاده کنم؟

یکی از تفاوت های اصلی شبکه لایتنینگ با بلاکچین اصلی بیت کوین این است که آدرس کیف پول در لایتنینگ وجود نداشته و در عوض کاربران با ابزاری به نام Invoice رو به رو هستند. ابزار Invoice تمامی اطلاعات لازم برای به انجام رساندن معاملات، از جمله مبالغ انتقال یافته، زمان منقضی شدن و ساخت شبکه را شامل می‎شود. اما به دو روش می‎توان از شبکه لایتنینگ استفاده کرد: راه اندازی فول نود لایتنینگ بیت کوین و استفاده از کیف پول سازگار با شبکه لایتنینگ.

راه اندازی فول نود لایتنینگ بیت کوین

راه اندازی نود لایتنینگ تا حدودی دشوار است و افراد متخصص نیز ممکن است که در این روند با مشکلاتی مواجه شوند با این حال سه نرم‌افزار در بازار ارزهای دیجیتال وجود دارد که با استفاده از آن ها می‎توان نود لایتنینگ را راه اندازی کرد: 

نرم‌افزار LND از شرکت لایتنینگ لبز
نرم‌افزار  C-Lightning از شرکت المنت پراجکت
نرم‌افزار ایکلیر از شرکت ACINQ


کیف پول لایتنینگ بیت کوین 

یکی از راه های جایگزین فول نود، به منظور دسترسی به شبکه لایتنینگ راه اندازی یک کیف پول سازگار با این شبکه است. از جمله کیف پول‌های امن و رایج برای لایتنینگ می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: 

کیف پول Blue Wallet
کیف پول Phoenix

 

انجام تراکنش لایتنینگ بیت کوین در موربیت

کاربران مقیم ایران قادرند تا با مراجعه به وبسایت موربیت، ثبت نام و احراز هویت، خرید و فروش بیت کوین را با استفاده از شبکه لایتنینگ به انجام برسانند. موربیت تنها پلتفرم معاملاتی در ایران است که شبکه لایتنینگ را بر بستر خود راه اندازی کرده است. کاربران با استفاده از این قابلیت می‎توانند تراکنش‌های خود را با کمترین میزان کارمزد به انجام برسانند. 

منبع: Binance


مطالب مرتبط