Cos’è Lightning Network, il layer 2 di Bitcoin

Lightning Network in termini pratici

Con le soluzioni di secondo livello, le azioni di una blockchain possono essere esternalizzate e gestite da un sistema disgiunto.

Per scalare le blockchain, i layer 2 sono una delle soluzioni più note e migliori.

Mentre la blockchain Bitcoin può gestire circa sette transazioni al secondo, con Lightning Network è possibile gestire fino a 1.000.000 di transazioni al secondo.

Le transazioni sono trasferibili quasi in tempo reale e non costano quasi nulla, in alcuni casi addirittura nulla.

Pertanto, Lightning Network è ideale anche per il pagamento di microtransazioni o per il pagamento di determinati servizi su base regolare.

I processi sono veloci, economici, sicuri e anonimi. Anche le transazioni finanziarie internazionali sono possibili con la rete Lightning.

Anche in questo caso i partecipanti beneficiano della velocità e delle commissioni di transazione molto basse.

Tutto ciò è possibile in pochi secondi, anche attraverso lo scambio di valute reali.

Al di fuori della blockchain, in un layer 2, la scalabilità non è un problema ed è anche più veloce da implementare che in una blockchain estesa come Bitcoin.

Allo stesso tempo, la blockchain di Bitcoin può rimanere altamente sicura. La bassa velocità e l’elevata potenza di calcolo richiesta garantiscono la massima sicurezza di Bitcoin e delle transazioni associate.

Soluzioni dedicate come Lightning Network utilizzano la sicurezza della blockchain Bitcoin e integrano funzioni proprie, come una maggiore velocità nel trasferimento delle transazioni.

Storia di Lightning Network

Bitcoin Lightning Network è stato introdotto ufficialmente nel 2015 ed è disponibile per la mainnet di Bitcoin dal 2018 circa. Il rilascio dell’alpha pubblica è avvenuto il 10 gennaio 2017.

Dalla sua presentazione ufficiale, la rete Lightning continua a crescere e sempre più utenti la utilizzano per elaborare rapidamente le loro transazioni.

Già nel 2017, la blockchain di Bitcoin ha raggiunto i suoi limiti, poiché non tutte le transazioni potevano essere elaborate nel tempo necessario.

La situazione rappresentava una minaccia per l’intera blockchain, che in queste circostanze non poteva essere utilizzata come valuta globale.

Lightning Network (LN) è uno strumento che può essere utilizzato per risolvere questi problemi; in poche parole consente di inviare transazioni senza richiedere e quindi appesantire la blockchain.

Le transazioni avvengono in un livello intermedio, alleggerendo il peso della blockchain e garantendo al contempo un’enorme velocità di transazione.

Lightning Network: cos’è?

Lightning Network è un protocollo di comunicazione di “secondo livello” che opera su una blockchain (solitamente Bitcoin).

Consente transazioni istantanee tra i nodi partecipanti ed è stato sviluppato come soluzione al problema della scalabilità di Bitcoin.

Due parti possono effettuare transazioni in modo rapido ed efficiente tramite Lightning Network. Tuttavia, la tecnologia peer-to-peer consente anche di integrare più partecipanti, ognuno dei quali scambia Bitcoin con l’altro.

Lightning Network è in grado di gestire le transazioni sulla blockchain di Bitcoin senza prevedere un’attività di mining, che richiede molta energia.

Affinché questo funzioni, l’uso di tecnologie off-chain è quasi essenziale. Lightning Network è fondamentalmente un’altra rete di distribuzione per Bitcoin.

Lightning Network è ideale anche per l’invio di transazioni più piccole, poiché le commissioni sono molto più basse rispetto alla blockchain tradizionale.

Più anonimato in Lightning Network

A tutti questi vantaggi si aggiunge l’anonimato completo quando si utilizza la rete Lightning.

È altamente sicura. Allo stesso tempo, la sicurezza della blockchain di Bitcoin rimane massima.

L’anonimato è dato dal fatto che, ad esempio, non esiste una cronologia delle transazioni.

Naturalmente, ogni utente può creare tale cronologia da solo, ma non esiste una cosa del genere nella rete stessa.

Chiunque non faccia parte di un canale non può tracciare le transazioni di pagamento. L’anonimato è quindi molto elevato.

Le transazioni vengono elaborate nella blockchain Bitcoin con i Satoshis (SAT). Un SAT corrisponde ad 1/100.000.000 di Bitcoin.

A causa dell’aumento del valore del Bitcoin, in futuro potrebbe avere senso dividere ulteriormente i SAT. Questo è difficilmente realizzabile nella blockchain Bitcoin, poiché la divisione sarebbe troppo complicata.

Nella rete Lightning, invece, ciò è possibile senza problemi, poiché Lightning è molto più flessibile.

Come funziona Lightning Network

In parole povere, come funziona Lightning Network?

Per elaborazioni più veloci, gli utenti inviano le transazioni a Lightning Network anziché alla blockchain.

Affinché questo funzioni, è necessario un portafoglio Lightning. Inviando le transazioni dal portafoglio tradizionale al Lightning Wallet, la transazione può essere utilizzata in Lightning Network.

Dopo aver collegato il Lightning Wallet a un nodo di Lightning Network, si apre un canale verso Lightning Network e un canale di pagamento tra i due partecipanti.

Parleremo di questi canali più avanti in questo articolo. Le transazioni in questo canale di pagamento non fanno inizialmente parte della blockchain di Bitcoin.

All’interno di un canale di pagamento, gli utenti possono effettuare qualsiasi transazione che non sia implementata nella blockchain di Bitcoin, più lenta, ma in Lightning Network.

Solo alla fine di tutte le transazioni gli utenti trasferiscono i loro Bitcoin dal Lightning Wallet al loro Bitcoin Wallet e quindi alla blockchain di Bitcoin.

In questo modo si capisce subito che Lightning Network è particolarmente utile per le transazioni multiple che vengono effettuate contemporaneamente tra partner.

I Bitcoin veri e propri, ovviamente, restano dove sono: nella blockchain Bitcoin.

Utilizzando Lightning Network, la blockchain blocca i Bitcoin usati per un ulteriore utilizzo e solo il valore equivalente dei Bitcoin viene scambiato in Lightning.

Al termine delle transazioni, Lightning Network regola il valore equivalente con i Bitcoin effettivi nella blockchain.

I canali di pagamento consentono ai partecipanti di trasferire denaro senza dover pubblicare tutte le transazioni nella blockchain.

Quando si apre un canale, i partecipanti devono specificare un importo. Le estensioni di script basate sul tempo, come CheckSequenceVerify e CheckLockTimeVerify, monitorano le transazioni.

In una grande rete di canali sulla blockchain Bitcoin, è possibile creare un numero quasi illimitato di transazioni su quella rete.

Questo facilita l’invio di transazioni di grandi dimensioni, velocizza le operazioni ed è anche un approccio ideale se i partner commerciali effettuano regolarmente transazioni sulla blockchain Bitcoin.

Transazioni più veloci ed economiche

La scalabilità è stata la prima motivazione chiave di Lightning Network, in quanto il tasso di transazioni della rete offre certamente un margine di miglioramento.

Mentre Visa può elaborare decine di migliaia di transazioni al secondo, la rete Bitcoin è limitata a meno di 10 al secondo.

Un’altra motivazione per lo sviluppo di Lightning Network è che il tempo di conferma dei blocchi della blockchain di Bitcoin è di circa 10 minuti.

Ciò significa che ci vogliono 10 minuti perché la transazione sia confermata. Questo non è ovviamente l’ideale per le transazioni di pagamento.

Inoltre, le commissioni possono essere piuttosto elevate.

La rete Lightning, invece, può consentire transazioni quasi istantanee a una velocità di migliaia o milioni al secondo e con commissioni di una frazione di centesimo (o addirittura gratuite).

Sulla rete Lightning, le transazioni possono essere elaborate in frazioni di secondo.

Pertanto, non è utile solo per effettuare transazioni ampie e complete, ma è anche interessante per i settori commerciali in cui le transazioni devono avvenire molto rapidamente.

Invece di 10 minuti, i partecipanti alle transazioni devono aspettare solo pochi secondi o anche meno.

Come funzionano le transazioni su LN

La rete si basa sui canali di pagamento già menzionati. Un canale di pagamento a due parti viene creato quando entrambe le parti creano una transazione multi-firma 2-out-of-2 sulla blockchain, con almeno una parte che fornisce i fondi per la voce del libro mastro 2-out-of-2.

Ogni parte ha una chiave privata.
La spesa dalla voce del libro mastro può essere effettuata solo se entrambe le chiavi sono confermate.

Questa prima transazione per aprire un canale dura 10 minuti (o qualunque sia il tempo di blocco normale). Dopodiché, i partecipanti possono immediatamente scambiare tra loro i Bitcoin allocati nel canale.

Queste transazioni istantanee vengono effettuate trasmettendo transazioni firmate avanti e indietro, pubblicando gli output dal libro mastro 2-out-of-2. Ogni transazione è valida quando viene trasmessa alla rete e registrata nella blockchain dai nodi della rete.

In un canale di pagamento, queste transazioni firmate non vengono trasmesse fino a quando i partecipanti non desiderano che il canale venga chiuso.

Le transazioni firmate ma non trasmesse vengono scambiate tramite comunicazione diretta peer-to-peer e sono conservate dai partecipanti come ricevute riscattabili.

La blockchain di Bitcoin raggruppa le transazioni e le esegue in blocchi per l’elaborazione. In Lightning Network viene fatta una gestione diversa. Le transazioni vengono eseguite immediatamente e possono essere eseguite su più nodi.

Esempio pratico

Per utilizzare Lightning Network, due partecipanti, Alice e Bob, creano una transazione iniziale sulla blockchain per un valore di 20 dollari, di cui 10 dollari a testa.

La base è un nuovo canale di pagamento sulla rete Lightning. La prima transazione consiste nell’apertura del canale e nella definizione dei Bitcoin che devono e possono essere scambiati sul canale di pagamento.

La blockchain Bitcoin blocca queste criptovalute, per così dire.

La transazione nella blockchain Bitcoin ha una firma multipla e i due partecipanti dispongono di chiavi per la transazione effettuata.

Ogni partecipante può inviare all’altro partner la quantità di Bitcoin che ha definito e che possiede per il canale come parte della transazione iniziale nella blockchain Bitcoin.

Questa assegnazione iniziale può essere aggiornata in modo che Alice riceva 5 dollari del valore totale di 20 dollari e Bob 15 dollari. Queste transazioni hanno ora luogo prima nel canale di pagamento.

Ciò significa che i processi sono più veloci ed economici rispetto alla blockchain Bitcoin.

I Bitcoin che Alice e Bob vogliono scambiare con Lightning in questo esempio sono bloccati dalla prima transazione nella blockchain Bitcoin. Non ci sono restrizioni sul numero di transazioni.

Queste azioni si svolgono al di fuori della blockchain, all’interno di Lightning Network.

Quando i partecipanti hanno completato le loro transazioni, l’ultima firma della transazione scambiata viene inviata alla rete, completando il movimento dei token nel canale – alcuni verso una parte e (se presenti) altri verso l’altra.

Solo la transazione finale completata è visibile sulla blockchain Bitcoin. Tutte le altre transazioni rimangono “nascoste”.

I due partecipanti al canale possono inviare la somma avanti e indietro alla blockchain bloccata come desiderano. Tutte le azioni rimangono in Lightning Network.

Transazioni anche con più di due parti coinvolte

Questo chiarisce rapidamente come sia possibile alleggerire la rete Bitcoin. Tutte le transazioni tra Alice e Bob sono gestite dalla rete Lightning.

Ciò consente di risparmiare enormi risorse nella blockchain di Bitcoin, che sono disponibili per altre transazioni, ad esempio.

Allo stesso tempo, i partecipanti beneficiano di un’elaborazione molto più rapida delle transazioni, soprattutto quando ne devono avvenire diverse.

Lightning prende la tecnologia alla base dei canali di pagamento e crea una rete, utilizzando smart contract per garantire che la rete stessa possa funzionare in modo decentralizzato senza aver bisogno di un riscontro della controparte.

Ad esempio, Alice può aprire un canale con Bob, che a sua volta ha un canale con Carol, che ne ha uno con Dave. Se Alice vuole fare affari con Dave, può inviare token attraverso Bob e Carol e Dave li riceverà.

Ma grazie alla firma multipla e agli smart contract insiti nel design di Lightning Network, Alice non deve fidarsi di Bob e Carol come intermediari.

Il protocollo utilizza la crittografia per garantire che i token arrivino a Dave tramite Bob e Carol o che vengano automaticamente restituiti ad Alice.

Si crea così una rete a maglie condivise in cui le transazioni al di fuori della blockchain possono essere effettuate rapidamente.

Non è necessario che vi sia una connessione diretta con il partecipante al canale con cui un altro partecipante vuole effettuare le transazioni.

È sufficiente che ogni partecipante abbia un canale con un altro e che la connessione possa essere stabilita attraverso i vari canali.

Le transazioni sono coperte dai singoli Bitcoin, che a loro volta esistono tra i canali.

Con la rete peer-to-peer è quindi possibile inviare Bitcoin tra i partecipanti.

In questo modo, solo i due partecipanti dei canali che sono anche collegati tra loro effettuano transazioni direttamente.

Ad esempio, se Alice ha un canale con Bob e Bob con Mike, Alice può effettuare transazioni con Mike. Tuttavia, per effettuare la transazione tra Alice e Mike, Alice deve prima negoziare con Bob e poi Bob con Mike.

In questo caso, la quantità massima di Bitcoin che può essere inviata è quella disponibile tra due partecipanti a un canale.

In questo esempio, se Alice vuole inviare un Bitcoin a Mike, ma Bob ha solo una connessione di mezzo Bitcoin con Mike, allora Alice può inviare solo questo mezzo Bitcoin, indipendentemente da quanti BTC ha ancorato nel canale con Bob.

Quando un canale di pagamento viene chiuso, i Bitcoin vengono riportati sulla blockchain, mentre il Lightning  wallet li trasferisce a sua volta al rispettivo portafoglio.

Svantaggi e problemi di Lightning Network

Per utilizzare la rete Lightning, gli utenti hanno bisogno non solo di un wallet Bitcoin, ma anche di un portafoglio per Lightning.

Allo stesso tempo, questi wallet devono essere collegati in modo tale che le transazioni siano possibili tra il wallet “generale” e il Lightning wallet.

La rete non può essere utilizzata con i wallet tradizionali, ma solo con quelli compatibili.

Naturalmente, questo non facilita l’utilizzo dei Bitcoin da parte degli utenti.

Inoltre, c’è lo sforzo di aprire nuovi canali di pagamento.

Purtroppo, questo problema non è ancora stato risolto in modo molto semplice.

Affinché Lightning funzioni, i nodi Lightning devono essere permanentemente online.

La chiusura di un canale richiede un certo tempo affinché i due partecipanti possano essere informati in tempo.

Per evitare le frodi, è necessaria una connessione permanente alla rete.

La liquidità in Lightning Network funziona solo se tutti i partecipanti connessi all’interno del percorso dispongono di liquidità sufficiente.

Questo problema si risolve nel tempo, man mano che un numero sempre maggiore di partecipanti si unisce alla rete.

Tuttavia, questo non cambia il fatto che Lightning Network rappresenta un enorme vantaggio per Bitcoin e una soluzione all’ovvio problema di scalabilità della blockchain.