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Cos'è e come funziona una rete lightning?

Che cos'è una rete di fulmini?

La rete Lightning è un secondo livello aggiunto a Bitcoin (BTC) blockchain che consente transazioni fuori dalla catena, cioè transazioni tra parti che non fanno parte della rete blockchain. Canali di pagamento multipli tra parti o Bitcoin Gli utenti costituiscono il secondo livello. Un canale della Lightning Network è un metodo di transazione a due parti in cui le parti possono effettuare o ricevere pagamenti l'una dall'altra. Il secondo livello migliora la scalabilità della blockchain. applicazioni gestendo le transazioni al di fuori del blockchain mainnet (livello uno), pur beneficiando del potente paradigma di sicurezza decentralizzato della mainnet.

La scalabilità è un ostacolo significativo che limita l'adozione diffusa delle criptovalute. Se scalata correttamente, una rete blockchain può gestire da milioni a miliardi di transazioni al secondo (TPS). In questo contesto, la Lightning Network applica commissioni ridotte effettuando transazioni e regolamenti fuori dalla catena, consentendo nuovi casi d'uso come i micropagamenti istantanei che possono risolvere il tradizionale enigma "si può comprare il caffè con le criptovalute", accelerando i tempi di elaborazione e riducendo le spese (costi energetici) associate alla blockchain di Bitcoin.

Tuttavia, anche se l'intento c'è, la Lightning Network fatica ancora a risolvere il problema e introduce addirittura vari problemi come le basse commissioni di instradamento e gli attacchi malevoli. Ad esempio, è richiesta una piccola commissione per aprire e chiudere un canale di pagamento. A queste piccole commissioni si aggiungono quelle di instradamento che vanno ai nodi che convalidano le transazioni.

Ora, la domanda sorge spontanea: Se la tariffa di instradamento è così bassa, perché un nodo dovrebbe voler convalidare la transazione?

La risposta chiara è che minatori non convalidano spesso le transazioni più piccole, poiché guadagnano commissioni inferiori per la convalida di transazioni insignificanti. Di conseguenza, i trader pagano una commissione di instradamento e possono dover attendere a lungo prima che la transazione venga convalidata. Per quanto riguarda gli attacchi dolosi, un malintenzionato potrebbe avviare diversi canali di pagamento e chiuderli tutti in una volta. Questi canali devono poi essere convalidati e intralciano quelli legittimi, congestionando la rete. Durante la congestione, l'aggressore potrebbe prelevare fondi prima che le parti legittime si rendano conto della situazione.

Breve storia della rete di fulmini

La Lightning Network è stata proposta nel 2015 da due ricercatori, Thaddeus Dryja e Joseph Poon, in un documento intitolato "The Bitcoin Lightning Network". I loro scritti si basavano su precedenti discussioni sui canali di pagamento fatte da Satoshi Nakamoto, il creatore anonimo di Bitcoin. Nakamoto ha descritto i canali di pagamento al collega Mike Hearn, che ha pubblicato le conversazioni nel 2013.

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L'abstract del documento descrive un protocollo off-chain costituito da canali di pagamento. All'interno dei canali di pagamento, due parti non fidate possono trasferire valore senza congestionare la mainnet, poiché i canali esistono fuori dalla catena. I canali off-chain sono progettati per risolvere il problema della scalabilità di Bitcoin. Dryja e Poon hanno poi spiegato che Visa ha raggiunto un picco di 47.000 TPS durante le vacanze del 2013. Per Bitcoin per avvicinarsi al TPS di Visa, dovrebbe gestire otto gigabyte di transazioni per blocco, il che non è affatto vicino alle capacità dell'attuale blockchain. Inizialmente, Bitcoin poteva gestire solo sette transazioni al secondo, supponendo che queste fossero di circa 300 byte ciascuna. Inoltre, all'epoca i blocchi di Bitcoin avevano un limite di transazioni di un solo megabyte, quindi non c'era certo spazio per 47.000 transazioni di Bitcoin da inserire in un blocco. I canali di pagamento off-chain di Lightning Network sono stati creati per ovviare alla mancanza di scalabilità di Bitcoin, in quanto consentono a varie transazioni più piccole di esistere senza congestionare la rete.

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Nel 2016, Dryja e Poon hanno fondato Lightning Labs (con alcuni altri collaboratori), una società dedicata allo sviluppo della rete Lightning. Nonostante i vari cambiamenti dei membri del team nel corso del tempo, Lightning Labs ha lavorato per rendere il protocollo compatibile con il core Rete Bitcoin. Una svolta è stata possibile dopo il soft fork di Bitcoin basato su SegWit nel 2017, che ha liberato spazio per un maggior numero di transazioni da inserire in ogni blocco e ha eliminato un bug di lunga data di Bitcoin chiamato malleabilità delle transazioni. Il bug consentiva agli utenti di falsificare le transazioni, mentire alla rete e mantenere i Bitcoin nei loro portafogli.

Grazie ai test di pre-lancio, gli sviluppatori hanno potuto costruire applicazioni sulla rete Lightning subito.
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Le applicazioni includevano casi d'uso semplici come portafogli e gioco d'azzardo piattaforme, che hanno sfruttato la potenza delle microtransazioni della Lightning Network.

Nel 2018, Lightning Labs ha finalmente lanciato una versione beta della sua implementazione della rete Lightning nella Bitcoin mainnet. In questo periodo, personaggi pubblici come il fondatore di Twitter Jack Dorsey hanno iniziato a partecipare al progetto. Ad esempio, Dorsey ha assunto un gruppo di sviluppatori per concentrarsi esclusivamente sullo sviluppo della Lightning Network, pagandoli in Bitcoin. Ha anche in programma di implementare la Lightning Network in Twitter in futuro.

La rete Lightning: Come funziona?

Questo protocollo consente di creare un canale di pagamento peer-to-peer tra due parti, come ad esempio tra un cliente e una caffetteria. Una volta stabilito, il canale consente di inviare una quantità illimitata di transazioni, quasi istantanee e poco costose. Il canale agisce come un piccolo libro mastro che consente agli utenti di pagare anche beni e servizi più piccoli, come il caffè, senza influenzare la rete Bitcoin.

Per creare un canale di pagamento, il pagatore deve bloccare una certa quantità di Bitcoin nella rete. Una volta bloccati i Bitcoin, il destinatario può fatturarne le quantità che ritiene opportune. Se il cliente vuole mantenere aperto il canale, può scegliere di aggiungere Bitcoin in modo costante.

Utilizzando un canale della Lightning Network, entrambe le parti possono effettuare transazioni reciproche. Rispetto alle transazioni ordinarie sulla Bitcoin blockchain, alcune transazioni sono gestite in modo diverso. Ad esempio, quando due parti aprono e chiudono un canale, vengono aggiornate solo sulla blockchain principale.

Le due parti possono trasferire fondi tra loro all'infinito senza informare la blockchain principale. Poiché tutte le transazioni all'interno di una blockchain non devono essere approvate da tutti i nodi, questa strategia accelera notevolmente i tempi delle transazioni. I nodi della Lightning Network in grado di instradare le transazioni sono formati dalla combinazione dei singoli canali di pagamento tra le parti interessate. Pertanto, la Lightning Network è il risultato del collegamento di molti sistemi di pagamento.

Alla fine, quando le due parti decidono di terminare le transazioni, possono chiudere il canale. Tutte le informazioni del canale vengono quindi consolidate in un'unica transazione, che viene inviata alla mainnet Bitcoin per essere registrata. Il consolidamento assicura che dozzine di piccole transazioni invadano la rete in una volta sola, semplificandole in un'unica transazione che richiede meno tempo e fatica ai nodi per essere convalidata. Senza canali di pagamento, le transazioni più piccole intralciano quelle più grandi, congestionando la rete e aumentando il tempo necessario ai nodi per convalidarle.

Ad esempio, supponiamo che Mike si rechi ogni giorno in una caffetteria locale e che voglia pagare in Bitcoin. Potrebbe scegliere di effettuare una piccola transazione per ogni tazza di caffè, ma a causa dei problemi di scalabilità di Bitcoin, la transazione può richiedere più di un'ora per essere convalidata. Mike dovrà inoltre pagare le elevate commissioni della rete Bitcoin, anche se sta effettuando una piccola transazione. Le piccole transazioni funzionano con i metodi di pagamento tradizionali, come le carte di credito, perché società come Visa hanno l'infrastruttura per elaborare più di 24.000 TPS. Al contrario, Bitcoin, in un giorno normale, può convalidare sette TPS.

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Con la rete Lightning, Mike può aprire un canale di pagamento con la caffetteria. Ogni acquisto di caffè viene registrato all'interno di quel canale e il negozio viene comunque pagato. La transazione è economica o addirittura gratuita, oltre che istantanea. Poi, quando il Bitcoin che ha avviato il canale viene speso, Mike può scegliere se chiudere il canale o ricaricarlo. Quando un canale viene chiuso, tutte le sue transazioni vengono registrate nella blockchain principale di Bitcoin.

La rete Lightning crea un contratto intelligente tra due parti. Le regole dell'accordo sono codificate nel contratto al momento della creazione e non possono essere violate. Il codice dei contratti intelligenti assicura anche che l'adempimento del contratto sia automatico, in quanto i contratti vengono inizialmente creati con requisiti predefiniti che tutte le parti partecipanti accettano. Una volta soddisfatti tali requisiti, ad esempio quando un cliente paga l'importo corretto per un caffè, il contratto viene eseguito automaticamente senza il coinvolgimento di terzi. Una volta convalidato, il Lightning Network rende anonime le transazioni all'interno di un canale di pagamento. Tutto ciò che si può vedere è il trasferimento totale di valore, non le singole transazioni all'interno di esso.

È assolutamente possibile condurre transazioni senza alcuna restrizione al di fuori della blockchain. Le transazioni al di fuori della catena possono essere affidabili per far rispettare la blockchain, visto che finiscono sulla mainnet una volta chiusi i canali di pagamento. La mainnet è l'arbitro di tutte le transazioni. Anche se i protocolli off-chain hanno un proprio libro mastro, questo libro mastro si integra sempre nella mainchain, che è il fulcro del progetto di Lightning Network. I protocolli off-chain possono esistere solo se esiste una mainchain su cui basarsi.

Vantaggi della rete Lightning

I vantaggi evidenti della Lightning Network sono transazioni più rapide e meno costose, che consentono micropagamenti in un modo che non era mai stato possibile prima. Senza la Lightning Network, gli utenti dovrebbero pagare commissioni elevate per una semplice transazione e poi attendere un'ora o più per la sua convalida. I tempi di attesa più lunghi si verificano per le transazioni più piccole, in quanto i minatori scelgono di convalidare le transazioni più grandi perché guadagnano ricompense maggiori per farlo.

La Lightning Network è connessa alla blockchain di Bitcoin, esistendo come uno strato sopra di essa. Grazie a questo collegamento, la Lightning Network beneficia ancora dei protocolli di sicurezza di Bitcoin. Gli utenti possono quindi scegliere la rete principale blockchain per le transazioni più grandi e passare a quelle fuori catena della Lightning Network per quelle più piccole senza preoccuparsi della sicurezza. I canali di pagamento della Lightning Network garantiscono anche transazioni private, in quanto i curiosi non possono dare un'occhiata a ogni singola transazione, ma solo al pacchetto complessivo.

Criptovalute Gli appassionati hanno anche testato gli swap atomici, ovvero l'atto di scambiare una criptovaluta con un'altra senza l'utilizzo di una terza parte, o di una scambio. Gli Atomic Swap sono più utili di un exchange, in quanto offrono scambi quasi istantanei senza commissioni o trasferimenti di portafogli.

Gli svantaggi della rete Lightning

Si deve acquisire un portafoglio compatibili con la Lightning Network per poterne usufruire. Sebbene sia facile trovare un portafoglio che funzioni con la Lightning Network, l'utente deve finanziarlo da un portafoglio Bitcoin tradizionale. La transazione iniziale dal portafoglio tradizionale a quello della Lightning Network costa una commissione, quindi gli utenti perdono un po' di Bitcoin per interagire con il protocollo. Una volta che i fondi sono nel portafoglio della Lightning Network, gli utenti devono bloccare i loro Bitcoin per creare un canale di pagamento.

L'invio di Bitcoin da un portafoglio all'altro può essere fastidioso e costoso, il che è un elemento di dissuasione per i nuovi utenti. Tuttavia, alcuni portafogli sono in grado di gestire sia i pagamenti on-chain che quelli off-chain senza pagare commissioni, e la convenienza è destinata a migliorare nel tempo.

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Se uno dei due partecipanti al canale di pagamento decide di prelevare dei fondi, deve chiudere attivamente un canale e ricevere tale somma. Bitcoin prima di utilizzare i fondi. Non è possibile, ad esempio, prelevare un po' di denaro e lasciare il canale aperto. Anche la chiusura o l'apertura di un canale di pagamento richiede che entrambe le parti partecipanti effettuino una transazione iniziale chiamata commissione di instradamento. Sebbene l'apertura di un canale sia semplice nel concetto, tutti questi pagamenti extra rendono il processo più costoso di quanto molti potenziali utenti desiderino.

Uno dei maggiori problemi della rete Lightning, tuttavia, è rappresentato dalle truffe sulle transazioni offline. Se un partecipante a un canale di pagamento decide di chiuderlo mentre l'altra parte è offline, il primo può rubare i fondi. Quando l'altra parte torna finalmente online, è troppo tardi per fare qualcosa. Il truffatore può rimanere offline senza poterlo contattare.

Inoltre, la rete Lightning soffre di bug come i pagamenti bloccati, che sono transazioni in uscita che non vengono verificate. La rete Bitcoin rimborserà un pagamento bloccato, ma l'acquisizione può richiedere giorni, poiché le transazioni valide hanno più priorità di quelle bloccate quando si tratta di verifica.

Infine, anche se la rete Lightning risolve tutti i suoi problemi, c'è ancora il problema delle autorità di regolamentazione. Le autorità di regolamentazione potrebbero faticare a comprendere la Lightning Network abbastanza da emanare una legislazione adeguata. Se le autorità di regolamentazione hanno difficoltà, anche gli utenti di criptovalute tradizionali potrebbero avere difficoltà a utilizzare Lightning Network. Anche se le autorità di regolamentazione comprendono il protocollo, potrebbero non autorizzare Lightning Network a causa del suo anonimato. Le transazioni anonime potrebbero spaventare i legislatori, considerando che possono vedere solo una transazione finalizzata dopo che un utente chiude il proprio canale di pagamento, non le singole transazioni effettuate all'interno di un canale.

Il futuro della rete Lightning

Fortunatamente per la Lightning Network, tuttavia, l'adozione è in aumento. Secondo DappRadar, c'è più di $110 milioni di euro in Bitcoin bloccati nella rete Lightning. Si può trattare di persone che pagano beni e servizi, utilizzano applicazioni, giocano d'azzardo e altro ancora.

Alcune applicazioni sono fondamentali per l'utilizzo della rete, come i portafogli compatibili con la Lightning Network. Considerando che la Lightning Network è un protocollo separato dalla mainnet di Bitcoin, richiede un tipo di portafoglio diverso per consentire agli utenti di creare canali di pagamento. I commercianti non possono utilizzare la Lightning Network senza portafogli ottimizzati. Se l'adozione della Lightning Network continua a crescere, il settore può aspettarsi che un maggior numero di sviluppatori di portafogli integri il supporto per la Lightning Network. Gli utenti dedicati possono anche diventare nodi, accelerando i tempi di transazione della Rete Lightning.

Vale la pena di notare che lo sviluppo di Lightning si è ampliato fino a diventare una soluzione di secondo livello per diversi progetti. Anche gli exchange di criptovalute stanno iniziando a supportare il protocollo, portando la rete Lightning al maggior numero possibile di trader. Gli exchange che integrano la rete Lightning consentono ai trader di prelevare piccole quantità di denaro. Bitcoin a basso costo e istantaneamente (anche quando il Bitcoin è congestionato). Senza la Lightning Network, gli utenti potrebbero risentire delle elevate commissioni di transazione e dei tempi di attesa dovuti alla tecnologia tradizionale del Bitcoin.

Nella Lightning Network sono state introdotte anche le Watchtowers, un servizio di protezione di terze parti composto da vari nodi specializzati. Alcuni nodi si disconnettono di tanto in tanto, lasciando i loro canali di pagamento aperti alle truffe delle transazioni offline. Invece di lasciare il proprio canale incustodito, un partecipante può pagare una piccola tassa a una torre di controllo e fornire un significante relativo alla transazione del canale. La torre di controllo utilizza il significante per identificare il canale dell'utente tra tutti gli altri e lo tiene sotto controllo.

Se la torre di controllo rileva un'attività dannosa, come il tentativo della controparte di chiudere il canale di pagamento, blocca automaticamente i fondi e li restituisce all'utente offline. Inoltre, la torre di controllo penalizzerà il malintenzionato rimuovendo i suoi fondi dal canale.

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