Het Lightning Network is een tweede laag die is toegevoegd aan de blockchain van Bitcoin (BTC) en die off-chain transacties mogelijk maakt, dat wil zeggen transacties tussen partijen die zich niet op het blockchain-netwerk bevinden. Meerdere betaalkanalen tussen partijen of Bitcoin-gebruikers vormen de tweede laag. Een Lightning Network-kanaal is een transactiemethode met twee partijen waarbij partijen betalingen van elkaar kunnen doen of ontvangen. Laag twee verbetert de schaalbaarheid van blockchain-applicaties door transacties buiten het blockchain-mainnet (laag één) te beheren, terwijl het nog steeds profiteert van het krachtige gedecentraliseerde beveiligingsparadigma van het mainnet.
Schaalbaarheid is een belangrijke barrière die de wijdverbreide acceptatie van cryptocurrencies beperkt. Als het goed wordt geschaald, kan een blockchain-netwerk miljoenen tot miljarden transacties per seconde (TPS) aan. In deze context brengt het Lightning Network lage kosten in rekening door transacties buiten de keten af te handelen en af te wikkelen, waardoor nieuwe use-cases mogelijk worden, zoals instant microbetalingen die het traditionele "kun je koffie kopen met crypto"-vraagstuk kunnen oplossen, de verwerkingstijden versnellen en de kosten verlagen (energiekosten) in verband met de blockchain van Bitcoin.
Hoewel de bedoeling er is, worstelt het Lightning Network nog steeds om het probleem op te lossen en introduceert het zelfs verschillende problemen, zoals lage routeringskosten en kwaadaardige aanvallen. Er is bijvoorbeeld een kleine vergoeding vereist om zowel een betalingskanaal te openen als te sluiten. Bovenop deze kleine vergoedingen komen routeringskosten die naar knooppunten gaan die transacties valideren.
Nu rijst de vraag:als de routeringskosten zo laag zijn, waarom zou een node de transactie dan willen valideren?
Het duidelijke antwoord is dat miners niet vaak kleinere transacties valideren, omdat ze lagere vergoedingen verdienen voor het valideren van onbeduidende transacties. Als gevolg hiervan betalen handelaren routeringsvergoedingen en moeten ze mogelijk lang wachten voordat de transactie wordt gevalideerd. Met betrekking tot kwaadaardige aanvallen kan een kwaadwillende verschillende betalingskanalen starten en ze allemaal tegelijk sluiten. Die kanalen moeten dan worden gevalideerd die legitieme in de weg staan en het netwerk overbelasten. Tijdens congestie kan de aanvaller geld weghalen voordat legitieme partijen zich bewust worden van de situatie.
Het Lightning Network werd in 2015 voorgesteld door twee onderzoekers, Thaddeus Dryja en Joseph Poon, in een paper met de titel "The Bitcoin Lightning Network". Hun geschriften waren gebaseerd op eerdere discussies over betalingskanalen gemaakt door Satoshi Nakamoto, de anonieme maker van Bitcoin. Nakamoto beschreef betaalkanalen aan collega-ontwikkelaar Mike Hearn, die de gesprekken in 2013 publiceerde.
De samenvatting van de paper beschrijft een off-chain protocol dat bestaat uit betalingskanalen. Binnen betalingskanalen kunnen twee niet-vertrouwde partijen waarde overdragen zonder het mainnet te overbelasten, aangezien de kanalen off-chain bestaan. Off-chain kanalen zijn ontworpen om het schaalbaarheidsprobleem van Bitcoin op te lossen. Dryja en Poon vertelden vervolgens dat Visa tijdens de feestdagen in 2013 een piek bereikte van 47.000 TPS. Wil Bitcoin ook maar in de buurt komen van Visa's TPS, dan zou het acht gigabyte aan transacties per blok moeten beheren, wat lang niet in de buurt komt van de mogelijkheden van de huidige blockchain. . Aanvankelijk kon Bitcoin slechts zeven transacties per seconde aan, ervan uitgaande dat die transacties elk ongeveer 300 bytes waren. Bovendien hadden de blokken van Bitcoin op dat moment slechts een transactielimiet van één megabyte, dus er was zeker geen ruimte voor bijna 47.000 Bitcoin-transacties die in één blok pasten. De off-chain betalingskanalen van Lightning Network zijn gemaakt om het gebrek aan schaalbaarheid van Bitcoin aan te pakken, aangezien de kanalen verschillende, kleinere transacties mogelijk maken zonder het netwerk te overbelasten.
In 2016 hebben Dryja en Poon Lightning Labs opgericht (samen met een paar andere medewerkers), een bedrijf dat zich toelegt op de ontwikkeling van het Lightning Network. Ondanks verschillende veranderingen in teamleden in de loop van de tijd, heeft Lightning Labs eraan gewerkt om het protocol compatibel te maken met het kernnetwerk van Bitcoin. Een doorbraak werd mogelijk na de op SegWit gebaseerde soft fork van Bitcoin in 2017, die ruimte vrijmaakte voor meer transacties om in elk blok te passen en een al lang bestaande Bitcoin-bug, genaamd transactievormbaarheid, verwijderde. De bug stelde gebruikers in staat transacties te vervalsen, tegen het netwerk te liegen en Bitcoin in hun portemonnee te houden.
Dankzij pre-launch tests konden ontwikkelaars meteen apps bouwen op het Lightning Network. Apps omvatten eenvoudige gebruiksscenario's zoals portemonnees en gokplatforms, die de kracht van de microtransacties van het Lightning Network benutten.
In 2018 lanceerde Lightning Labs eindelijk een bètaversie van zijn Lightning Network-implementatie op het Bitcoin-mainnet. Op dat moment begonnen publieke figuren zoals Twitter-oprichter Jack Dorsey hun betrokkenheid bij het project. Dorsey heeft bijvoorbeeld een groep ontwikkelaars ingehuurd om zich uitsluitend te concentreren op de ontwikkeling van Lightning Network door ze in Bitcoin te betalen. Hij is ook van plan om het Lightning Network in de toekomst in Twitter te implementeren.
Dit protocol maakt het mogelijk om een peer-to-peer betalingskanaal tussen twee partijen te creëren, zoals tussen een klant en een coffeeshop. Als het kanaal eenmaal is opgezet, kunnen ze een onbeperkt aantal transacties verzenden die bijna direct en goedkoop zijn. Het fungeert als zijn eigen kleine grootboek voor gebruikers om te betalen voor nog kleinere goederen en diensten zoals koffie zonder het Bitcoin-netwerk te beïnvloeden.
Om een betalingskanaal te creëren, moet de betaler een bepaalde hoeveelheid Bitcoin in het netwerk vergrendelen. Zodra de Bitcoin is vergrendeld, kan de ontvanger de bedragen ervan factureren naar eigen goeddunken. Als de klant het kanaal open wil houden, kan hij ervoor kiezen om consequent Bitcoin toe te voegen.
Door een Lightning Network-kanaal te gebruiken, kunnen beide partijen transacties met elkaar uitvoeren. In tegenstelling tot gewone transacties op de Bitcoin-blockchain, worden sommige transacties anders afgehandeld. Wanneer twee partijen bijvoorbeeld een kanaal openen en sluiten, worden ze alleen bijgewerkt op de hoofdblockchain.
De twee partijen kunnen voor onbepaalde tijd onderling geld overmaken zonder de belangrijkste blockchain te vertellen. Omdat niet alle transacties binnen een blockchain door alle nodes moeten worden goedgekeurd, versnelt deze strategie de transactietijden aanzienlijk. Lightning Network-knooppunten die transacties kunnen routeren, worden gevormd door afzonderlijke betalingskanalen tussen de betrokken partijen te combineren. Daarom is het Lightning Network het resultaat van het feit dat veel betalingssystemen aan elkaar zijn gekoppeld.
Uiteindelijk, wanneer de twee partijen besluiten de transactie te beëindigen, kunnen ze het kanaal sluiten. Alle informatie van het kanaal wordt vervolgens geconsolideerd in één transactie, die voor opname naar het Bitcoin-mainnet wordt verzonden. Consolidatie zorgt ervoor dat tientallen kleine transacties het netwerk tegelijk spammen, waardoor ze worden vereenvoudigd tot één transactie die nodes minder tijd en moeite kost om te valideren. Zonder betalingskanalen staan kleinere transacties grotere transacties in de weg, waardoor het netwerk overbelast raakt en er meer worden toegevoegd voor knooppunten om te valideren.
Stel bijvoorbeeld dat Mike elke dag naar een plaatselijke coffeeshop gaat en in Bitcoin wil betalen. Hij kan ervoor kiezen om voor elk kopje koffie een kleine transactie te doen, maar vanwege de schaalbaarheidsproblemen van Bitcoin kan het meer dan een uur duren voordat de transactie is gevalideerd. Mike zal ook de hoge kosten van het Bitcoin-netwerk moeten betalen, ook al doet hij een kleine transactie. Kleine transacties werken met traditionele betaalmethoden zoals een kaart, omdat bedrijven zoals Visa de infrastructuur hebben om meer dan 24.000 TPS te verwerken. Daarentegen kan Bitcoin op een normale dag zeven TPS valideren.
Met het Lightning Network kan Mike een betaalkanaal openen met de coffeeshop. Elke koffieaankoop wordt binnen dat kanaal geregistreerd en de winkel wordt nog steeds betaald. De transactie is goedkoop of mogelijk zelfs gratis, evenals direct. Wanneer de Bitcoin waarmee het kanaal is begonnen, is uitgegeven, kan Mike ervoor kiezen het kanaal te sluiten of opnieuw te vullen. Wanneer een kanaal wordt gesloten, worden alle transacties geregistreerd in de belangrijkste Bitcoin-blockchain.
Het Lightning Network creëert een slim contract tussen twee partijen. De overeenkomstregels worden bij het maken in het contract gecodeerd en kunnen niet worden verbroken. Slimme contractcode zorgt er ook voor dat de contractuitvoering automatisch verloopt, aangezien contracten in eerste instantie worden gemaakt met vooraf ingestelde vereisten waar alle deelnemende partijen mee akkoord gaan. Zodra aan die vereisten is voldaan, zoals wanneer een klant het juiste bedrag voor een koffie betaalt, wordt het contract automatisch vervuld zonder tussenkomst van derden. Het Lightning Network anonimiseert transacties binnen een betalingskanaal zodra ze zijn gevalideerd. Iedereen kan alleen de totale waardeoverdracht zien, niet de individuele transacties erin.
Het is heel goed mogelijk om transacties uit te voeren zonder enige beperking buiten de blockchain. Off-chain transacties kunnen worden vertrouwd om de blockchain af te dwingen, aangezien ze op het mainnet terechtkomen zodra de betalingskanalen zijn gesloten. Het mainnet is de scheidsrechter van alle transacties. Hoewel off-chain-protocollen hun eigen grootboek hebben, integreert dat grootboek altijd terug in de hoofdketen, wat de kern is van het ontwerp van het Lightning Network. Alleen als er een mainchain is om uit te bouwen, kunnen off-chain protocollen bestaan.
De voor de hand liggende voordelen van het Lightning Network zijn snellere en goedkopere transacties, waardoor microbetalingen mogelijk zijn op een manier die voorheen nooit mogelijk was. Zonder het Lightning Network zouden gebruikers hoge kosten moeten betalen voor een eenvoudige transactie en vervolgens een uur of langer moeten wachten voordat deze is gevalideerd. Er zijn langere wachttijden voor kleinere transacties, omdat miners ervoor kiezen grotere transacties te valideren omdat ze hiervoor grotere beloningen verdienen.
Het Lightning Network is verbonden met de Bitcoin-blockchain, die er als een laag bovenop bestaat. Door de verbinding profiteert het Lightning Network nog steeds van de beveiligingsprotocollen van Bitcoin. Gebruikers kunnen dan de hoofdblockchain kiezen voor grotere transacties en naar de off-chain van het Lightning Network ruilen voor kleinere zonder zich zorgen te hoeven maken over de veiligheid. De betaalkanalen van Lightning Network bieden ook privétransacties, omdat toeschouwers niet elke afzonderlijke transactie kunnen bekijken, maar alleen het totale pakket.
Cryptocurrency-enthousiastelingen hebben ook atomaire swaps getest, wat inhoudt dat de ene cryptocurrency naar de andere wordt geruild zonder een derde partij of een uitwisseling te gebruiken. Atomic Swaps zijn nuttiger dan een uitwisseling, omdat ze bijna onmiddellijke swaps bieden met weinig tot geen kosten of portemonnee-overdrachten.
Men moet een portemonnee hebben die compatibel is met het Lightning Network om er daadwerkelijk van te kunnen profiteren. Hoewel het gemakkelijk is om een portemonnee te vinden die werkt met het Lightning Network, moet een gebruiker deze financieren vanuit een traditionele Bitcoin-portemonnee. De initiële transactie van de traditionele naar de Lightning Network-portemonnee kost een vergoeding, dus gebruikers verliezen wat Bitcoin om te communiceren met het protocol. Nadat het geld in de Lightning Network-portemonnee zit, moeten gebruikers hun Bitcoin vergrendelen om een betalingskanaal te creëren.
Het verzenden van Bitcoin tussen portemonnees kan vervelend en duur zijn, wat onaangenaam is voor nieuwere gebruikers. Dat gezegd hebbende, sommige portefeuilles kunnen zowel on- als off-chain betalingen beheren zonder kosten te betalen, en het gemak zal waarschijnlijk in de loop van de tijd verbeteren.
Als een van de deelnemers aan het betalingskanaal besluit geld op te nemen, moeten ze een kanaal actief sluiten en die Bitcoin terugkrijgen voordat ze het geld gebruiken. Het is niet mogelijk om een klein beetje geld op te halen en bijvoorbeeld het kanaal open te laten. Zelfs het sluiten of openen van een betalingskanaal vereist dat beide deelnemende partijen een eerste transactie uitvoeren, een zogenaamde routeringsvergoeding. Hoewel het openen van een kanaal eenvoudig van opzet is, maken al deze extra betalingen het proces duurder dan veel potentiële gebruikers zullen willen.
Een van de grootste problemen met het Lightning Network is echter offline transactiezwendel. Als een deelnemer aan een betaalkanaal ervoor kiest om het te sluiten terwijl de andere partij offline is, kan de eerste het geld stelen. Wanneer de laatste partij eindelijk online komt, is het te laat om nog iets te doen. De oplichter kan gewoon offline blijven zonder contact met hem op te nemen.
Het Lightning Network heeft ook last van bugs zoals vastgelopen betalingen, dit zijn uitgaande transacties die geen verificatie zien. Het Bitcoin-netwerk zal een vastgelopen betaling terugbetalen, maar het kan dagen duren om te verwerven, omdat geldige transacties meer prioriteit hebben dan vastgelopen betalingen als het gaat om verificatie.
Ten slotte, zelfs als het Lightning Network al zijn problemen oplost, is er nog steeds het geval van regelgevers. Regelgevers kunnen moeite hebben om Lightning Network voldoende te begrijpen om de juiste wetgeving vast te stellen. Als regelgevers het moeilijk hebben, kunnen reguliere crypto-gebruikers ook moeite hebben om het Lightning Network te gebruiken. Zelfs als regelgevers het protocol begrijpen, staan ze het Lightning Network mogelijk niet toe vanwege de anonimiteit ervan. Anonieme transacties kunnen wetgevers afschrikken, aangezien ze pas een voltooide transactie kunnen zien nadat een gebruiker zijn betalingskanaal heeft gesloten, niet de individuele transacties die binnen een kanaal zijn gedaan.
Gelukkig voor het Lightning Network neemt de acceptatie echter toe. Volgens DappRadar is er meer dan $ 110 miljoen in Bitcoin opgesloten in het Lightning Network. Dit kunnen mensen zijn die betalen voor goederen en diensten, apps gebruiken, gokken en meer.
Sommige apps zijn essentieel voor netwerkgebruik, zoals portemonnees die compatibel zijn met Lightning Network. Aangezien het Lightning Network een apart protocol is van het Bitcoin-mainnet, vereist het een ander type portemonnee zodat gebruikers betalingskanalen kunnen creëren. Handelaren kunnen het Lightning Network niet gebruiken zonder geoptimaliseerde portefeuilles. Als de acceptatie van Lightning Network blijft groeien, kan de industrie verwachten dat meer wallet-ontwikkelaars Lightning Network-ondersteuning zullen integreren. Toegewijde gebruikers kunnen ook een knooppunt worden, waardoor de transactietijden van Lightning Network worden versneld.
Het is ook vermeldenswaard dat de ontwikkeling op Lightning is uitgebreid om te werken als een laag-twee-oplossing voor verschillende projecten. Cryptocurrency-uitwisselingen beginnen het protocol ook te ondersteunen, waardoor het Lightning Network naar zoveel mogelijk handelaren wordt gebracht. Uitwisselingen die het Lightning Network integreren, stellen handelaren in staat om kleinere hoeveelheden Bitcoin goedkoop en onmiddellijk op te nemen (zelfs wanneer Bitcoin overbelast is). Zonder het Lightning Network kunnen gebruikers last hebben van hoge transactiekosten en wachttijden vanwege de traditionele technologie van Bitcoin.
Watchtowers, een beveiligingsservice van derden die bestaat uit verschillende gespecialiseerde nodes, is ook geïntroduceerd in het Lightning Network. Sommige nodes gaan van tijd tot tijd offline, waardoor hun betalingskanalen openstaan voor offline transactiezwendel. In plaats van hun kanaal onbeheerd achter te laten, kan een deelnemer een kleine vergoeding betalen aan een uitkijktoren en een betekenaar geven met betrekking tot de kanaaltransactie. De wachttoren gebruikt de betekenaar om het kanaal van de gebruiker te identificeren tussen de rest en houdt het in de gaten.
Als de wachttoren kwaadaardige activiteiten detecteert, zoals de tegenpartij die probeert het betalingskanaal te sluiten, bevriest het automatisch het geld en wordt het teruggestort aan de offline gebruiker. De wachttoren zal de kwaadwillende ook straffen door hun geld van het kanaal te verwijderen.