ความก้าวหน้าและอุปสรรคของเครือข่าย Bitcoin Lightning สำหรับการชำระเงินและความสะดวกสบายของผู้ค้า

Lightning Network (LN) มีความก้าวหน้าอย่างมากตลอดปี 2018 การประเมินว่าเลเยอร์ที่สองของ Bitcoin มาไกลแค่ไหนนับตั้งแต่เปิดตัวเผยให้เห็นพัฒนาการที่น่าประทับใจและมีขนาดใหญ่ขึ้น การรับเลี้ยงบุตรบุญธรรมเพิ่มขึ้น. ด้วยช่องทางที่เปิดอยู่มากกว่า 18k และเกือบ 487 BTC ภายในช่องทางเหล่านั้น LN พร้อมที่จะขยายต่อไปในฐานะเครือข่ายการชำระเงินแบบ P2P ที่ทำงานได้.

อย่างไรก็ตาม LN ยังคงเผชิญกับอุปสรรคที่น่าสังเกตก่อนที่จะสามารถบรรลุศักยภาพสูงสุดและได้รับการนำไปใช้โดยผู้ค้าและผู้ใช้ การสำรวจปัญหาเกี่ยวกับการปรับสมดุลช่องสัญญาณ LN และการพัฒนาพื้นที่ออกแบบควรพิสูจน์ขั้นตอนสำคัญในการนำเครือข่ายไปใช้ในอนาคตและมีการเสนอวิธีแก้ปัญหาที่น่าสนใจบางอย่าง.

ปัญหาของการปรับสมดุล LN

ปัญหาในการปรับสมดุลใหม่เกิดจากการออกแบบช่องทางการชำระเงินแบบสองทิศทางของ LN และข้อกำหนดสำหรับธุรกรรมการระดมทุนออนไลน์ จำนวนเงินที่ช่องได้รับเงินสนับสนุนจากสองฝ่ายที่เปิด LN นอกเครือนั้นกำหนดไว้ล่วงหน้าโดยทั้งสองฝ่ายและเรียกว่าข้อผูกพันของช่อง.

หากอลิซและบ็อบเปิดช่องและอลิซฝาก 2 BTC ในขณะที่บ็อบฝาก 2 BTC ข้อผูกมัดของช่องคือ 4 BTC บ็อบและอลิซสามารถแลกเปลี่ยน BTC ภายในช่องทางนอกเครือนี้กี่ครั้งก็ได้ตามที่ต้องการโดยไม่มีค่าธรรมเนียมและการชำระเงินในทันที.

อย่างไรก็ตามจำนวนเงินที่แลกเปลี่ยนจะขึ้นอยู่กับยอดคงเหลือของผู้ส่งเนื่องจากไม่สามารถเกินยอดดุลของผู้ส่งทำให้ช่อง LN นอกเครือสะดวกสำหรับเอนทิตีที่จะให้เงินทุนแก่ช่องด้วยมูลค่าที่มากขึ้นเนื่องจากจะมีการโต้ตอบผ่านช่องทางเป็นประจำ ในทางกลับกันการใช้ช่องทาง LN สำหรับกรณีแบบครั้งเดียวไม่สะดวกในขณะนี้เนื่องจากทั้งธุรกรรมการระดมทุนและการปิดธุรกรรมของช่องต้องใช้ค่าธรรมเนียมออนไลน์และเวลาในการดำเนินการ.

ในกรณีที่ข้อ จำกัด ด้านการทำงานของปัญหาการปรับสมดุลเข้ามามีบทบาทคือผู้ใช้ที่ต้องการทำธุรกรรมผ่าน LN กับหลายฝ่ายหรือหลายฝ่ายที่พวกเขาไม่มีช่องทางเปิด หากอลิซต้องการเปิดช่องกับบ็อบชาร์ลีและเดซี่เธอจะต้องเปิดแต่ละช่องทีละช่องและให้ทุนตามจำนวนที่กำหนด เธอไม่สามารถดำเนินธุรกรรมขนาดใหญ่ให้กับฝ่ายใดฝ่ายหนึ่งได้เนื่องจากเงินทุนของเธอกระจายออกไปและถูกล็อกไว้ในช่องทางแยกต่างหากทำให้เธอต้องเปิดและปิดช่องทางใหม่อย่างสม่ำเสมอโดยพิจารณาจากการเปลี่ยนแปลงที่เปลี่ยนแปลงไปของผู้ที่เธอจ่ายเงินและจำนวนเงินที่เธอจ่ายให้.

LN เข้าใกล้ปัญหานี้โดยการอนุญาตให้ผู้ใช้ทำธุรกรรมผ่านช่องทางการชำระเงินที่ถูกผูกมัดในเครือข่ายโดยใช้ Hash Time-Locked Contracts (HTLCs) ผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องเปิดช่องทางการชำระเงินโดยตรงกับบุคคลอื่นที่ต้องการทำธุรกรรมด้วยเนื่องจาก HTLC สร้างความเป็นไปได้ของโหนดตัวกลางระหว่างสองฝ่ายที่มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งทำหน้าที่เป็นโหนดเส้นทาง.

ในที่สุดศักยภาพของ HTLC และโหนดการกำหนดเส้นทางจะขยายความสามารถของ LN ไปจนถึงจุดที่ผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องเปิดช่องทางโดยตรงกับใครก็ตามในเครือข่ายและการชำระเงินจะถูกกำหนดเส้นทางโดยอัตโนมัติระหว่างผู้ใช้ตามโปรโตคอล อย่างไรก็ตามปัญหาการปรับสมดุลกำลังยืนขวางทางของการบรรลุเป้าหมายนี้ในทางปฏิบัติ แล้วปัญหาคืออะไรกันแน่?

หาก Alice และ Bob ต้องการทำธุรกรรมโดยไม่เปิดช่องทางการชำระเงินโดยตรงพวกเขาสามารถทำได้หาก Charlie เปิดช่องทางการชำระเงินไว้กับทั้งสองคน.

อลิซ 2 → 2 ชาร์ลี 2 → 2 บ็อบ

ในตัวอย่างข้างต้น Charlie มียอดคงเหลือ 2 BTC กับทั้ง Alice และ Bob (รวม 4 BTC) ในขณะที่ Alice และ Bob ทั้งคู่มียอดคงเหลือ (ส่งยอดคงเหลือ) 2 BTC กับ Charlie.

หากอลิซต้องการส่ง Bob 1 BTC โดยไม่เปิดช่องทางโดยตรงกับเขาเธอสามารถทำได้โดยใช้ Charlie เป็นโหนดการกำหนดเส้นทาง อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ต้องการให้ยอดคงเหลือทั้งหมดในห่วงโซ่การชำระเงินอัปเดตตามลำดับซึ่งนำไปสู่ยอดคงเหลือดังต่อไปนี้ด้านล่าง.

อลิซ 1 → 3 ชาร์ลี 1 → 3 บ็อบ

ช่องของ Charlie กับ Alice ได้รับ 1 BTC เพื่ออัปเดตเป็น 3 BTC ในขณะที่ยอดคงเหลือของเขากับ Bob ลดลงเหลือ 1 BTC เนื่องจากเขาส่ง 1 BTC (จาก Alice) ให้ Bob ชาร์ลียังคงมี 4 BTC แต่ช่องของเขากับ Bob ลดลงเหลือ 1 BTC คุณจะเห็นได้ว่าสิ่งนี้กำลังเกิดขึ้นเมื่อการทำธุรกรรมมีความซับซ้อนมากขึ้นโดยมีหลายฝ่ายที่เกี่ยวข้อง.

ในที่สุดหากอลิซต้องการส่งให้ Bob อีก 1 BTC ผ่านเส้นทางการชำระเงินเดียวกัน Charlie จะมี 0 BTC ในยอดการส่งของเขากับช่องที่แชร์กับ Bob ซึ่งจะปิดการใช้งานช่องเส้นทางระหว่าง Alice และ Bob ได้อย่างมีประสิทธิภาพเนื่องจากไม่สมดุล พวกเขาทุกคนสามารถปิดช่องของตนและเปิดยอดคงเหลือใหม่ได้ แต่วิธีนี้ไม่สามารถปรับขนาดได้ดีและนำเสนอความไม่สะดวกที่ผู้ค้าต้องการหลีกเลี่ยง.

ภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกที่เกิดขึ้นคือปัญหาการปรับสมดุลใหม่และจะซับซ้อนมากขึ้นด้วยเส้นทางการชำระเงินหลายเส้นทางที่เกิดจากตัวกลางและโหนดเส้นทางมากขึ้น.

โหนดการกำหนดเส้นทางจะได้รับค่าธรรมเนียมเล็กน้อยสำหรับการทำงานดังนั้นการปรับสมดุลใหม่จึงเป็นวัตถุประสงค์ส่วนใหญ่ในบริบทของปัญหา มีการเสนอวิธีแก้ปัญหาหลายวิธีเพื่อเอาชนะปัญหาการปรับสมดุลซึ่งหลายวิธีฉลาดและเสนอข้อดีและข้อบกพร่องต่างๆ.

การแก้ LN Rebalancing

แม้ว่าจะมีโซลูชันที่นำเสนอมากมายสำหรับการปรับสมดุลใน LN แต่ไม่มีวิธีใดที่สมบูรณ์แบบ การให้ตัวอย่างของสิ่งที่มีชื่อเสียงบางส่วนจะนำเสนอภาพรวมของนวัตกรรมที่กำลังดำเนินอยู่ในด้านนี้ มีสองประเภทหลักในการหลีกเลี่ยงปัญหาการปรับสมดุล:

1. On-Chain
2. ออฟเชน

เรามาประเมินวิธีหลักสองวิธีกัน การเชื่อมต่อสำหรับการชำระเงินแบบออนไลน์และแบบวงกลมสำหรับการจ่ายเงินแบบออฟเชน.

วิธีการออนไลน์

วิธีที่ตรงไปตรงมาที่สุดคือการเปิดและปิดช่องโดยคืนเงินและเริ่มใหม่อีกครั้ง อย่างไรก็ตามสิ่งนี้มีค่าใช้จ่ายทั้งค่าธรรมเนียมออนไลน์และเวลาสำหรับแต่ละช่อง (ตลอดจนเวลายืนยันออนไลน์) ที่ Charlie ปิดและเปิดซึ่งเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ไม่สะดวก อีกวิธีหนึ่งที่ใช้วิธีการบนโซ่เรียกว่า splicing ซึ่งเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเล็กน้อยในการใช้ประโยชน์จากฟังก์ชันการเปิด / ปิดแบบ on-chain.

ตัวอย่างเช่นลองใช้สถานการณ์ที่ Charlie เหลือ 1 BTC ในช่องของเขากับ Bob และ Alice ต้องการส่ง 1 BTC ให้ Bob อีกครั้ง ตัวอย่างเช่นตอนนี้ Alice มี 3 BTC ในช่องทางการส่งของเธอกับ Charlie.

อลิซ 3 → 3 ชาร์ลี 1 → 3 บ็อบ

|

|

อลิซ 2 → 4 ชาร์ลี 0 → 4 บ๊อบ

จากไดนามิกนี้หากอลิซต้องการส่ง Bob 1 BTC เพิ่มขึ้นเธอทำไม่ได้เพราะ Charlie ไม่มี BTC เหลืออยู่ในยอดการส่งของเขากับ Bob การประกบกันทำให้ชาร์ลีสามารถปิดช่องของเขากับอลิซและเปิดอีกครั้งในสองขั้นตอน.

1. แยกออก
2. ประกบเข้า

ชาร์ลีปิดช่องของเขากับอลิซและคืนเงินเป็น 3 BTC ในขณะที่รักษา 1 BTC ออนไลน์ซึ่งยังคงเท่ากับ 4 BTC ทั้งหมดที่เขามีก่อนหน้านี้ ตอนนี้การตั้งค่าในช่องจะมีลักษณะดังนี้:

อลิซ 2 → 3 ชาร์ลี 0 → 4 บ็อบ

1 BTC on-chain (ชาร์ลี)

ขั้นตอนที่สองคือการต่อเข้า – คือการที่ชาร์ลีปิดช่องของเขากับบ็อบและเพิ่ม 1 BTC ที่ออนเชนหลังจากการต่อแยกซึ่งนำไปสู่ไดนามิกต่อไปนี้:

อลิซ 2 → 3 ชาร์ลี 1 → 4 บ็อบ

ขณะนี้ Charlie สามารถกำหนดเส้นทางการชำระเงิน 1 BTC หรือน้อยกว่าระหว่าง Alice และ Bob ได้อีกครั้ง อย่างไรก็ตาม Charlie จะเรียกเก็บค่าธรรมเนียมออนเชนแยกกันสองกรณีสำหรับทั้งการต่อออกและการต่อสายค่าธรรมเนียมที่เกิดขึ้นเป็นสาเหตุที่ชาร์ลีสามารถเรียกเก็บค่าธรรมเนียมเล็กน้อยสำหรับการเป็นโหนดการกำหนดเส้นทางระหว่างอลิซและบ็อบ.

โดยรวมแล้วการเชื่อมต่อจะมีประสิทธิภาพมากกว่าการปิดและเปิดช่องระหว่างฝ่ายต่างๆอีกครั้งเนื่องจากมีเพียง Charlie เท่านั้นที่เกี่ยวข้อง แม้จะมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น แต่ก็ยังต้องเสียค่าธรรมเนียมและต้องใช้เวลาในการยืนยันการทำธุรกรรมออนไลน์ซึ่งไม่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับผู้ขายในการปรับสมดุลช่องของตน โครงสร้างค่าธรรมเนียมจากแบบจำลองนี้ยังนำไปสู่ ปรับสมดุลความซับซ้อนเพิ่มเติม.

วิธีการออฟเชน

วิธีการแยกต่างหากสำหรับการปรับสมดุลช่องทางโดยใช้โครงสร้างนอกเครือทั้งหมดเรียกว่าการชำระเงินแบบวงกลมและเป็นวิธีที่ดีที่สุดสำหรับรูปแบบการชำระเงินที่ซับซ้อนกว่าเล็กน้อย โดยพื้นฐานแล้วการชำระเงินแบบวงกลมคือการชำระเงินด้วยตนเองผ่านเส้นทางการกำหนดเส้นทางที่ระบุซึ่งโหนดจะปรับสมดุลโดยการจ่ายเงินเองผ่านการทำธุรกรรมนอกเครือข่ายที่ถูกล่ามโซ่แทนที่จะเปิดช่องทางใหม่.

ตัวอย่างเช่น Charlie ต้องการทำให้ช่องของเขาสมดุลกับ Bob ในแผนภูมิด้านล่าง การชำระเงินแบบวงกลมสามารถทำงานเป็นรูปสามเหลี่ยมได้เพราะจำเป็นต้องมีอย่างน้อย 3 โหนดที่เกี่ยวข้อง.

ในตัวอย่างด้านบน Charlie จะส่ง 1 BTC (ทวนเข็มนาฬิกา) จากช่องของเขาพร้อมกับ Alice ให้ตัวเองตามทิศทางของลูกศรในที่สุดก็ได้รับ 1 BTC จากช่องของเขากับ Bob ด้วยเหตุนี้ยอดเงินในการส่งของ Charlie กับ Bob จึงเท่ากับ 2 BTC.

ชาร์ลีสามารถกำหนดเส้นทางการชำระเงิน 2 BTC จาก Alice ไปยัง Bob ในทิศทางตรงกันข้าม (ตามเข็มนาฬิกา) อลิซไม่สามารถส่ง 2 BTC โดยตรงผ่านช่องของเธอกับบ็อบได้เนื่องจากเธอมีเพียง 1 BTC ในช่องนี้ แต่เธอสามารถใช้ Charlie เพื่อส่งให้บ็อบได้.

ด้วยโหนดและค่าช่องสัญญาณที่มากขึ้นกระบวนการนี้สามารถกลายเป็นระบบนิเวศที่ยั่งยืนได้ด้วยตนเองโดยอาศัยโครงสร้างค่าธรรมเนียม การปรับสมดุลโหนดจะเสร็จสมบูรณ์โดยไม่ต้องทำธุรกรรมบนเครือข่าย โหนดการกำหนดเส้นทางสามารถปรับสมดุลของช่องได้ทุกเมื่อที่ต้องการโดยเพียงแค่เริ่มต้นธุรกรรมกับตัวมันเอง.

อย่างไรก็ตามการชำระเงินแบบวงกลมมาพร้อมกับข้อควรระวังเช่นกัน ซึ่งนำไปสู่ค่าธรรมเนียมโดยโหนดการกำหนดเส้นทางในรอบการชำระเงินด้วยตนเอง ยิ่งเครือข่ายธุรกรรมมีขนาดใหญ่ก็จะต้องจ่ายค่าธรรมเนียมมากขึ้น โหนดยังไม่จำเป็นต้องรอเวลายืนยันธุรกรรมออนไลน์ แต่โครงสร้างค่าธรรมเนียมอาจซับซ้อนและถูกต่อยอดด้วยยอดคงเหลือของโหนดการกำหนดเส้นทางในห่วงโซ่การชำระเงิน.

ผู้ค้าในระบบนิเวศดังกล่าวจะรวม BTC ที่แลกเปลี่ยนส่วนใหญ่ในการชำระเงินแบบวงกลมหากพวกเขาเป็นส่วนหนึ่งของห่วงโซ่เป็นระยะเวลานานเนื่องจากพวกเขาได้รับเท่านั้นแทนที่จะจ่ายเงิน ระบบดังกล่าวอาจทำให้เกิดการกำหนดเส้นทางที่แข่งขันได้และยอดคงเหลือของช่องสัญญาณขนาดใหญ่โดยไม่จำเป็นโดยผู้ค้าที่ไม่ใช่ผู้ขายเพื่อให้ทำงานได้อย่างสม่ำเสมอ.

การพัฒนาอื่น ๆ ใน LN

การเอาชนะการปรับสมดุลของช่อง LN มีความสำคัญต่อความสามารถของ LN ในการดำเนินการโดยที่ผู้ใช้ไม่ต้องเปิดช่องทางการชำระเงินโดยตรงซึ่งกันและกันซึ่งเป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่ทรงพลังที่สุด ลองนึกภาพไปที่ร้านกาแฟหรือร้านอาหารฟาสต์ฟู้ดแห่งใหม่และต้องเปิดช่องทางการชำระเงินและฝาก BTC จำนวนเฉพาะในแต่ละครั้ง วิธีนี้ไม่สะดวกไม่เพียง แต่สำหรับลูกค้าเท่านั้น แต่ยังรวมถึงผู้ค้าด้วย.

ในที่สุดโซลูชันเหล่านี้ควรทำงานร่วมกับการพัฒนาอื่น ๆ เพื่อให้ผู้ใช้สามารถทำธุรกรรมได้อย่างราบรื่นโดยใช้ LN โดยไม่ต้องเปิดช่องทางโดยตรง ข้อกำหนดเพียงอย่างเดียวคือผู้ค้าและลูกค้ามีกระเป๋าเงิน Bitcoin ที่เข้ากันได้กับ LN.

ในขณะที่ LN ยังคงดำเนินต่อไปมีส่วนประกอบที่สำคัญอีกหลายอย่างที่ควรค่าแก่การกล่าวถึง โดยเฉพาะ LN ยังอนุญาตสำหรับ micropayments ที่กำหนดเส้นทางหัวหอม เพื่อเพิ่มความเป็นส่วนตัวของเลเยอร์เครือข่ายและ Lightning Labs ได้พัฒนาความก้าวหน้าในการอัปเดตไฟล์ ความปลอดภัย ของ LN แอปเดสก์ท็อป เปิดตัวในเดือนกันยายน.

ประสบการณ์ผู้ใช้ LN ส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่นักพัฒนาเช่นกันในขณะนี้ อุปสรรคทางเทคนิคที่สูงในการนำไปใช้นั้นเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่ แต่ UI / UX ได้รับการปรับปรุงอย่างรวดเร็วด้วย LN อยู่แล้ว Pierre Rochard ให้คำแนะนำที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับการใช้ LN โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับ จูล – ส่วนขยาย LN Chrome ใหม่.

อ่าน: Submarine Swaps คืออะไร?

นอกจากนี้ความก้าวหน้าของการแลกเปลี่ยนเรือดำน้ำควรอำนวยความสะดวกในการเติมช่องทางและการทำงานร่วมกันได้ง่ายขึ้นซึ่งเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญในการเพิ่มความยืดหยุ่นของ LN ในหมู่ผู้ค้า การรวมล่าสุดของ Blockstream รองรับดาวเทียม LN micropayments ยังเป็นอีกก้าวที่สำคัญสำหรับผู้ใช้ที่ไม่มีการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตซึ่งเป็นการเปิดพลังของ LN ให้กับผู้คนจำนวนมากโดยไม่ต้องใช้บริการธนาคาร.

LN ของ Bitcoin มีความก้าวหน้าอย่างเห็นได้ชัดทั้งในด้านการพัฒนาและการนำไปใช้ การปรับสมดุลแชนเนลในห่วงโซ่การกำหนดเส้นทางเป็นอุปสรรคสำหรับเครือข่ายในการบรรลุศักยภาพสูงสุด แต่ควรจบลงด้วยการพิสูจน์ speedbump ในการเร่งความเร็วไปสู่เลเยอร์การชำระเงิน P2P ที่มีประสิทธิภาพ.