شبکه لایتنینگ چیست چگونه کار میکند و نحوه استفاده از آن به چه صورت است؟

شبکه لایتنینگ چیست؟ lightning network چه تاثیری بر روی بلاک چین بیت کوین می‌گذارد؟ ساز و کار شبکه لایتنینگ به چه صورت است؟

بیت کوین بزرگ‌ترین رمزارز دنیای کریپتوکارنسی به شمار می‌آید که با هدف ایجاد بستری غیر متمرکز برای تبادلات مالی، کار خود را آغاز کرده است. بلاک چین بیت کوین برای تحقق اهداف خود توانسته شبکه‌ای همتا به همتا و غیر متمرکز ایجاد کند، اما در بحث سرعت تراکنش‌ها و مقیاس پذیری چندان موفق نبوده است.

در واقع افرادی که دارای مقداری بیت کوین هستند و تمایل دارند آن را جابجا کنند، به ناچار باید زمان زیادی را منتظر بمانند تا تراکنش آن‌ها در شبکه پردازش شود؛ به علاوه آن‌ها باید میزان کارمزد بالایی را به شبکه پرداخت کنند. این موضوعات همان بحث مقیاس پذیری است که بلاک چین بیت کوین به دلیل ترافیک بالا و وجود الگوریتم اثبات کار، سرعت پایین و کارمزدهای بالایی دارد. شبکه لایتنینگ (lightning network) راهکاریست که به وسیله آن شبکه بیت کوین بتواند تراکنش‌های خود را با سرعت بالا و کارمزد پایین انجام دهد.

شبکه لایتینیگ توانسته مقیاس پذیری خوبی در بیت کوین ایجاد کند؛ البته به طور کامل موفق نبوده است. این شبکه علاوه بر بیت کوین، در بلاک چین‌های دیگر نیز کاربرد دارد. در حال حاضر بسیاری از صرافی‌های معتبر ارزهای دیجیتال سرویس‌های لایتنینگ را در پلتفرم خود پیاده سازی کرده‌اند. در این مقاله قصد داریم تا ابتدا با فلسفه این شبکه آشنا شده و سپس به بررسی سازوکار آن بپردازیم.

مقیاس پذیری پایین، پاشنه آشیل بیت کوین

پیش از آن‌که به بررسی شبکه لایتنینگ بپردازیم بهتر است با مشکلات اصلی شبکه بیت کوین آشنا شویم؛ زیرا هدف آن حل مشکلات بیت کوین است. همان‌طور که می‌دانید، شبکه بیت کوین با هدف ایجاد بستری غیرمتمرکز برای تبادلات وارد دنیای کریپتوکارنسی شد. این شبکه به کمک تکنولوژی بلاک چین توانست تمرکززدایی و امنیت بالایی را برای کاربران خود فراهم کند؛ اما به دلیل افزایش تعداد کاربران و وجود الگوریتم اثبات کار، مقیاس پذیری این شبکه به شدت کاهش یافت.

در حال حاضر، شبکه متمرکز ویزا (visa) در هر ثانیه می‌تواند حداقل 4 هزار تراکنش اجرا کند؛ در حالیکه شبکه غیر متمرکز بیت کوین تنها 7 تراکنش در ثانیه انجام می‌دهد و مقیاس پذیری بسیار کمی دارد. اما چرا شبکه بیت کوین مقیاس پذیری پایینی دارد؟ علت مقیاس پذیری پایین شبکه بیت کوین به شرح زیر است:

1. سرعت پایین تراکنش‌ها

سرعت پایین تراکنش‌ها، یکی از دلایل اصلی برای کم بودن مقیاس پذیری شبکه است. در شبکه‌ای که سرعت انجام تراکنش‌ها پایین باشد، کابران باید ساعت‌ها صبر کنند تا تراکنش خود را انجام دهند. در این حالت استقبال نسبت به شبکه کاهش می‌یابد و شبکه نمی‌تواند به خوبی به کار خود ادامه دهد. در شبکه‌های غیرمتمرکز، هر کدام از بلاک‌ها دارای چندین تراکنش در خود هستند.

تراکنش‌ها قبل از قرار گرفتن در بلاک‌ها، توسط ماینرها یا اعتبارسنج‌ها تایید و بررسی می‌شوند. زمانی که ترافیک شبکه بالا باشد، نودها برخی از تراکنش‌های تایید نشده را فضایی به نام ممپول (Mempool) که نوعی اتاق انتظار برای تراکنش‌هاست، قرار می‌دهند. زمانی که ممپول‌ها به حداکثر ظرفیت خود برسند، بدین معناست که ماینرها یا اعتبارسنج‌ها نتوانستند با سرعت مناسبی تراکنش‌ها را بررسی و تایید کنند و همین سازوکار سبب کاهش سرعت تراکنش‌ها در شبکه می‌شود.

2. کارمزدهای بالا در شبکه

همه شبکه‌های بلاکچین دارای الگوریتم اجماع هستند که به کمک آن، نودها می‌توانند تحت چارچوب مشخصی به پردازش تراکنش‌ها بپردازند. شبکه بیت کوین به وسیله الگوریتم اجماع اثبات کار یا proof of work به کاربران خود اجازه می‌دهد با در اختیار قرار دادن سیستم‌های پردازشی خود، تراکنش‌های شبکه را بررسی و تایید نمایند. این کاربران که به اصطلاح ماینر نام دارند، در ازای مشارکت در شبکه، پاداش دریافت می‌کنند.

الگوریتم اثبات کار در زمانی که سیستم شبکه کوچک و تعداد تراکنش‌ها پایین باشد، بسیار خوب عمل می‌کند اما وقتی ترافیک شبکه افزایش یابد، ماینرها ناچار هستند انرژی بیشتری را برای انجام تراکنش‌ها مصرف کنند. از طرفی با افزایش تراکنش‌ها، ماینرها میزان کارمزد بیشتری برای پردازش تراکنش‌ها طلب می‌کنند و همین نکته باعث افزایش کارمزد شبکه می‌شود.

شبکه بیت کوین به دلیل وجود ترافیک بالا و استفاده از الگوریتم اثبات کار، ناچار است کارمزدهای تراکنش‌ها را بالا ببرد تا انگیزه کافی برای ماینرها ایجاد شود. بنابراین وجود کارمزد بالا و سرعت پایین تراکنش‌ها سبب کاهش شدید مقیاس پذیری شبکه بیت کوین می‌شود.

منظور از شبکه لایتنینگ چیست؟

یکی از راه حل‌های ارائه شده برای رفع مشکل مقیاس پذیری بیت کوین، شبکه لایتنینگ یا lightning network است. کلمه lightning به معنی رعد و برق است و به عنوان استعاره از سرعت استفاده می‌شود. این شبکه یک راه حل لایه دوم یا off-chain است که با کمک چندین قرارداد هوشمند، به کاربران اجازه می‌دهد در بستر این شبکه بیت کوین‌های خود را با سرعت بالا و کارمزد پایین جابجا کنند.

این شبکه با ایجاد کانال‌های پرداختی روی شبکه اصلی بیت کوین، باعث می‌شود تا بخشی از ترافیک اصلی تراکنش‌ها بر بستر شبکه لایتنینگ انجام شود. با این تکنیک، بلاک چین بیت کوین قدرت بیشتری برای بررسی تراکنش‌ها پیدا می‌کند و سرعت تراکنش افزایش می‌یابد. به بیانی دیگر، lightning network بستری را فراهم می‌کند که تراکنش‌های کوچک یا micropayment بر روی بلاک چین بیت کوین ثبت نشده و در این شبکه انجام شود. در این حالت فضای شبکه بیت کوین خلوت‌تر می‌شود و مقیاس پذیری افزایش می‌یابد.

کاربران برای جابجایی دارایی‌های خود از طریق لایتنینگ نتورک می‌توانند کانال‌های پرداختی ایجاد کنند تا در فضایی با حریم خصوصی بالا، دارایی‌های خود را به صورت p2p جابجا نمایند. سازوکار شبکه لایتنینگ (lightning network) همانند سیستم‌های پرداختی متمرکز، مانند ویزا (visa) و مستر کارت (master card) است. در واقع مانند سیستم‌های پرداختی متمرکز، در این شبکه تراکنش‌ها بلافاصله تسویه نمی‌شوند و به جای آن، وجوه فرستنده و درخواست گیرنده به سرعت تایید شده و تراکنش شکل می‌گیرد.

مدت زمان تراکنش‌های لایتنینگ می‌تواند به صورت توافقی نیز باشد. یعنی کاربران می‌توانند بر حسب مدت روز یا هفته جابجایی دارایی‌های خود به توافق برسند و به کمک قرارداد هوشمند در شبکه، ظرف مدت زمان مشخصی آن تراکنش را اجرا کنند. این شبکه همانند شبکه بیت کوین به صورت غیر متمرکز بوده و بررسی تراکنش‌ها به عهده نودها یا گره‌ها است.

تاریخچه شبکه لایتنینگ (lightning network)

ایده اصلی شبکه لایتنینگ ایجاد بستری غیر متمرکز از کانال‌های پرداختی برای معاملات همتا به همتا است که در آن نیازی نیست تراکنش توسط افراد دیگر بررسی یا تایید شود و تمامی اطلاعات تنها به دو کاربر فرستنده و گیرنده تراکنش قرار می‌گیرد. این ایده را می‌توان نگاه ساتوشی ناکاموتو، خالق بیت کوین، به شبکه بلاکچین دانست.

در سال 2016 جوزف پون (Joseph Poon) و تادوس درایا (Thaddeus dryja) با الهام از ایده ساتوشی ناکاموتو، وایت پیپر لایتنینگ نتورک را منتشر کردند. جوزف پون و تادوس درایا به دنبال راهکاری کاربردی برای رفع مشکل مقیاس پذیری بلاک چین بیت کوین بودند که به کمک نوشته‌های ساتوشی ناکاموتو این ایده در ذهن آن‌ها خلق شد: “به جای تغییر خود بلاک چین بیت کوین برای مقیاس پذیری بهتر، می‌توان شبکه‌ای از کانال‌های پرداختی ایجاد کرد تا به شبکه بیت کوین در انجام تراکنش‌ها کمک کند و به نوعی مقیاس پذیری بلاکچین بیت کوین را افزایش دهد.”

ایده این شبکه به وسیله آزمایشگاه لایتنینگ لبز (lightning labs) مورد بررسی و آزمایش قرار گرفت و سرانجام توانست در سال 2018 نسخه بتای شبکه لایتنینگ را منتشر کند. لایتنینگ لبز برای اجرای نسخه بتای لایتنینگ با شرکت‌های بزرگی همچون ACINQ و بلاک استریم (Blockstream) همکاری کرد. تامین مالی این پروژه به وسیله شرکت seed funding انجام شد. جالب است بدانید که در این تامین مالی جک دورسی، مدیر عامل سابق توئیتر، نیز مشارکت داشت.

شبکه لایتنینگ چگونه کار می‌کند؟

همانطور که گفته شد، شبکه لایتنینگ با ایجاد میانبری از بلاک چین اصلی بیت کوین، تراکنش‌های شبکه را سریع‌تر انجام می‌دهد. همچنین با ایجاد کانال‌های پرداخت دوطرفه، امکان تراکنش‌های سریع با کارمزد پایین را به صورت p2p فراهم می‌کند. کاربران برای استفاده از این شبکه، باید مقداری ارز دیجیتال بیت کوین را در یک کانال پرداخت، واریز و قفل کنند.

زمانی که کانال پرداختی بسته می‌شود، کاربران می‌توانند بیت کوین‌های خود را در lightning network جابجا کنند. در واقع زمانی که دو کاربر کانال پرداختی را ایجاد می‌کنند، تراکنشی در شبکه انجام می‌شود که میزان موجودی هر دو کاربر را مشخص می‌کند. بعد از آن کاربران باید در کانال پرداختی مشخصی آنلاین شوند و دارایی‌های خود را جابجا کنند.

در این حالت تراکنش دیگری در لایتنینگ ایجاد می‌شود که میزان دارایی جابجا شده و دریافتی توسط دو کاربر را نشان می‌دهد. کاربران می‌توانند برای انجام تراکنش خود، زمان مشخصی را معین کنند تا شبکه برحسب زمان توافق شده بین دو کاربر، تراکنش را اجرا کند.

هنگامی که کاربران یک کانال پرداختی را ایجاد می‌کنند، هریک از آن‌ها باید سپرده مشخصی که مانند وثیقه عمل می‌کند را در داخل کانال قرار دهند. این کار برای افزایش اعتماد و امنیت شبکه است. میزان سپرده قرار داده شده باید برابر یا بیشتر از مقداری که منتقل می‌‎شود، باشد. بعد از انجام تراکنش، نودها یا گره‌ها باید بر وضعیت تراکنش و امنیت آن رسیدگی کنند.

نحوه استفاده از شبکه لایتنینگ (lightning network)

برای استفاده از این شبکه کاربر نیازی به آدرس کیف پول ندارد و به جای کمک صورت حساب یا invoice به سادگی می‌تواند تراکنش‌های خود را در شبکه بیت کوین اجرا کند. صورت حساب یا invoice تمامی اطلاعات لازم برای انجام تراکنش بین دو کاربر را در خود ذخیره می‌کند. این اطلاعات شامل زمان انتقال صورت حساب، میزان دارایی جابجایی شده برحسب ساتوشی، کلید عمومی دریافت کننده تراکنش و سایر اطلاعات دیگر است. کاربران برای ایجاد صورتحساب و اتصال به شبکه لایتنینگ می‌توانند از دو روش زیر استفاده کنند:

• نود لایتنینگ

در این روش، کاربر از نود شبکه بیت کوین برای اتصال به لایتنینگ استفاده می‌کند. در واقع چون lightning network یک راه حل لایه دومی است؛ کاربر برای اتصال به این شبکه باید فول نود باشد. فول نود یا full node گروهی از نودهای شبکه بلاکچین هستند که به شبکه اصلی متصل می‌شوند و بلوک‌‎ها و تراکنش‌ها را به صورت کامل بررسی و تایید می‌کنند.

فول نودها نیاز به تجهیزات قدرتمند پردازشی دارند و باید فضای ذخیره سازی بالایی (بالای 500 گیگابایت) در سیستم خود فراهم نمایند تا بتوانند از شبکه پاداش دریافت کرده و کسب درآمد کنند. کاربران فول نود برای اتصال سیستم خود به شبکه لایتنینگ نیازمند یک پلتفرم واسطه هستند. پلتفرم Lnd از شرکت لایتنینگ لبز، نرم افزار C-lightning از المنت پراجکت و نرم افزار ایکلر (Éclair) از شرکت اِیسینک (ACINQ)، سه نرم افزار موجود برای اتصال فول نود به لایتنینگ بیت کوین هستند.

این نرم افزارها بر روی سیستم موبایل نیز قابل نصب هستند و از طریق آن‌ها می‌توانید فول نود موجود در سیستم خود را با نرم افزار همگام سازی کنید و هر زمان که تمایل داشتید، به این شبکه متصل شوید. همانطور که مشخص است، ایجاد یک فول نود در شبکه بلاک چین امری دشوار بوده و کاربران در این روش به سختی می‌توانند به لایتنینگ بیت کوین متصل شوند.

• کیف پول لایتنینگ

از دیگر روش‌های استفاده از این شبکه، کیف پول های لایتنینگ بیت کوین است. در این روش کاربران نیازی به راه اندازی فول نود بیت کوین ندارند و تنها با دانلود این کیف پول‌ها، می‌توانند تراکنش‌های خود را در بستر این شبکه انجام دهند. بیشتر کیف پول‌های لایتنینگ در سیستم موبایل عرضه شده‌اند که کاربران بتوانند دارایی‌های خود را به سادگی در بستر این شبکه جابجا کنند. برای معرفی بهترین کیف پول‌های لایتنینگ، می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

1. بلو والت (blue wallet)

کیف پول بلو والت، یکی از کیف پول‌های قدیمی برای اتصال به شبکه لایتنینگ است که در سال 2017 کار خود را آغاز کرد و در ابتدا نوعی کیف پول مختص بیت کوین بود؛ اما بعد از پیشرفت تکنولوژی لایتنینگ، در سال 2019 خدمات آن به این کیف پول اضافه شد. این کیف پول دارای سه بخش معمولی (bitcoin wallet)، چندامضایی (bitcoin vault) و لایتنینگ (lightning wallet) است.

بخش کیف پول لایتنینگ به حالت custodial است؛ بدین معنا که کلیدهای خصوصی کاربران در این بخش در سروری ذخیره می‌شود. کاربران در این کیف پول می‌‌توانند به سیستم نود خود در بلاک چین بیت کوین متصل شوند. همچنین این ولت دارای لایه‌های امنیتی مناسبی همچون سرویس tor، تایید هویت با اثر انگشت و غیره نیز است.

2. بریز (breez)

کیف پول بریز نوعی کیف پول متن باز است که دارای رابط کاربری ساده‌ای بوده و کاربران مبتدی به راحتی می‌توانند از آن استفاده کنند. امنیت این کیف پول بسیار بالاست و کاربران می‌توانند با ایجاد پین کد، گرفتن بک آپ (backup) از طریق حساب گوگل و گرفتن عبارات بازیابی 24 کلمه‌ای، از اطلاعات و دارایی‌های خود صیانت کنند.

کیف پول بریز از پلتفرم پادکستینگ (podcasting) پشتیبانی می‌کند و کاربران می‌توانند به سادگی از طریف والت بریز به این پلتفرم متصل شده و پادکست‌های محبوب خود را گوش دهند و درصورت تمایل، به سازندگان پادکست ساتوشی اهدا کنند. پلتفرم پادکستینگ، پلتفرمی غیرمتمرکز برای تولیدکنندگان پادکست است.

3. فینیکس (Phoenix)

کیف پول فینیکس، محصولی از شرکت اِیسینک (ACINQ) است که در سال 2019 کار خود را آغاز کرد. این والت ابتدا برای سیستم‌های اندروید عرضه شد اما بعد از استقبال از آن، نسخه IOS آن نیز طراحی و ارائه گردید. کیف پول فینکس یک کیف پول متن باز بوده و با داشتن رابط کاربری ساده و بخش‌های راهنمای فراوان، به سادگی قابل استفاده است. در این کیف پول کاربران می‌توانند 12 کلمه بازیابی دریافت کنند. همچنین این کیف پول از سرویس tor پشتیبانی می‌کند و کاربران می‌توانند در فضایی با حریم خصوصی بالا، دارایی‌های خود را در بستر شبکه لایتنینگ جابجا نمایند.

مزایای شبکه لایتنینگ

• به کمک این شبکه، سرعت تراکنش به شدت افزایش می‌یابد. در واقع با ایجاد کانال‌های پرداختی همتا به همتا یا دوطرفه، امکان ارسال و دریافت تراکنش‌ها را با سرعت بالا فراهم می‌کند.
• تکنولوژی لایتنینگ از راه حل برون زنجیره‌ای (off-chain) برای حل مشکل مقیاس پذیری شبکه استفاده می‌کند. این راهکار باعث می‌شود علاوه بر ایجاد مقیاس پذیری مناسب، ترافیک تراکنش‌ها در شبکه کاهش یابد.
• به کمک شبکه لایتنینگ (lightning network)، سرعت تراکنش‌ها افزایش و در نتیجه کارمزد تراکنش‌ها کم می‌شود و کاربران می‌توانند به سادگی پرداخت‌های خرد خود را در شبکه انجام دهند.

معایب شبکه لایتنینگ

• با وجود lightning network، برای باز و بسته کردن کانال‌های پرداختی، نیاز به انجام تراکنش‌های درون زنجیره‌ای (on-chain) است که این تراکنش‌ها زمان و کارمزد زیادی دارند.
• برای انجام تراکنش، گیرنده تراکنش باید آنلاین باشد. در صورتی‌که گیرنده آفلاین باشد، تراکنش انجام نشده و کاربر نمی‌تواند مبلغی دریافت کند.
• استفاده از تکنولوژی لایتنینگ برای کاربران مبتدی و تازه وارد پیچیده است و آن‌ها نمی‌توانند به سادگی تراکنش انجام دهند.
• امنیت این شبکه پایین است و کاربران باید به طور مداوم شبکه بلاک چین را رصد کنند تا دارایی آن‌ها به سرقت نرود. همچنین امنیت پایین باعث می‌شود تا این تکنولوژی برای تراکنش‌های با مبالغ بالا مناسب نباشد. البته در حال حاضر این شبکه با ایجاد سرورهایی تلاش می‌کند تا امنیت شبکه خود را افزایش دهد؛ اما هنوز نتوانسته به طور کامل در این موضوع موفق عمل کند.

آینده شبکه لایتنینگ (lightning network)

همان‌طور که اشاره شد، شبکه لایتنینگ با هدف رفع مشکل مقیاس پذیری بیت کوین ایجاد شد. این شبکه با ایجاد یک راه حل لایه دوم، توانسته تا حد زیادی مشکل مقیاس پذیری این شبکه را حل کنند. این شبکه به دلیل داشتن پتانسیل بسیار بالا در ایجاد یک شبکه غیرمتمرکز مالی با مقیاس پذیری بالا، می‌تواند اکوسیستمی ایجاد کند که در آن ارائه کنندگان خدمات p2p یا همتا به همتا بدون نیاز به دریافت مجوزی، در این شبکه فعالیت کنند.

به بیان ساده‌تر، شبکه‌های بلاک چین برای ایجاد امنیت و تمرکززدایی، ناچار به استفاده از الگوریتم‌های اجماع هستند تا بتوانند تراکنش‌ها را در شبکه ذخیره کنند. lightning network با ایجاد کانال‌های پرداختی، می‌تواند به سادگی تراکنش‌های بین دو کاربر را با سرعت بالا و کارمزد پایین انجام دهد.

البته یکی از مشکلات اصلی این شبکه، امنیت پایین آن است که کلاهبرداران می‌توانند با ایجاد کانال‌های پرداختی مخرب، دارایی‌های کاربران را به سرقت ببرند. البته وجود نودها و قرارداد هوشمند معمولا مانع از ایجاد کانال‌های پرداختی فیک یا قلابی می‌شود؛ اما با این حال این موضوع یک نقطه ضعف برای این شبکه است. در حال حاضر این شبکه توسط شرکت‌هایی مانند لایتنینگ لبز (lightning labs) در حال توسعه است. اگر نسخه‌های بعدی این شبکه بتواند امنیت بالایی برای کاربران فراهم کند؛ بدون شک استقبال کاربران نسبت به آن افزایش می‌یابد. سایت 1ml.com تراکنش‌‌ها و میزان مشارکت کاربران را در این شبکه نشان می‌دهد.