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O que é uma rede relâmpago e como funciona?

O que é uma rede relâmpago?

A Rede de Raios é uma segunda camada adicionada a Bitcoin's (BTC) cadeia de bloqueio que permite transacções fora da cadeia, ou seja, transacções entre partes não pertencentes à rede da cadeia de bloqueio. Múltiplos canais de pagamento entre as partes ou Bitcoin utilizadores compõem a segunda camada. Um canal Lightning Network é um método de transacção bipartido no qual as partes podem fazer ou receber pagamentos uma da outra. A segunda camada aumenta a escalabilidade da cadeia de bloqueio aplicações gerindo transacções fora do Blockchain Mainnet (camada um), embora ainda beneficiando do poderoso paradigma de segurança descentralizada da Mainnet.

A escalabilidade é uma barreira significativa que restringe a adopção generalizada de moedas criptográficas. Se escalada correctamente, uma rede de cadeias de bloqueio pode lidar com milhões a biliões de transacções por segundo (TPS). Neste contexto, a Lightning Network cobra taxas baixas através de transacções e liquidações em cadeia, permitindo novos casos de utilização como micropagamentos instantâneos que podem resolver o tradicional enigma "pode comprar café com criptograma", acelerando os tempos de processamento e reduzindo as despesas (custos energéticos) associadas à cadeia de bloqueio da Bitcoin.

No entanto, embora a intenção esteja presente, a Rede Relâmpago ainda luta para resolver o problema e até introduz vários problemas como taxas de encaminhamento baixas e ataques maliciosos. Por exemplo, é necessária uma pequena taxa tanto para abrir como para fechar um canal de pagamento. Para além destas pequenas taxas estão as taxas de encaminhamento que vão para os nós que validam transacções.

Agora, coloca-se a questão: Se a taxa de encaminhamento é tão baixa, porque quereria um nó validar a referida transacção?

A resposta clara é que mineiros não validam frequentemente transacções mais pequenas, uma vez que ganharão taxas mais baixas por validar transacções insignificantes. Como resultado, os comerciantes pagam uma taxa de encaminhamento e podem ter de esperar muito antes de a transacção ser validada. Relativamente a ataques maliciosos, um mau actor poderia iniciar vários canais de pagamento e fechá-los todos de uma só vez. Esses canais precisam então de ser validados, os quais se intrometem no caminho de canais legítimos, congestionando a rede. Durante o congestionamento, o atacante poderia puxar fundos antes que as partes legítimas tomassem conhecimento da situação.

Uma breve história da rede de relâmpagos

A Rede Relâmpago foi proposta em 2015 por dois investigadores, Thaddeus Dryja e Joseph Poon, num artigo intitulado "A Rede Relâmpago". Bitcoin Lightning Network". Os seus escritos foram baseados em discussões anteriores de canais de pagamento feitas por Satoshi Nakamoto, o criador anónimo de Bitcoin. Nakamoto descreveu os canais de pagamento ao companheiro criador Mike Hearn, que publicou as conversas em 2013.

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O resumo do artigo descreve um protocolo fora da cadeia composto por canais de pagamento. Dentro dos canais de pagamento, duas partes não confiantes podem transferir valor sem congestionar a rede principal, uma vez que os canais existem fora da cadeia. Os canais fora da cadeia são concebidos para resolver o problema de escalabilidade da Bitcoin. A Dryja e a Poon detalharam então que a Visa atingiu um pico de 47.000 TPS durante as férias em 2013. Para Bitcoin para se aproximar do TPS da Visa, teria de gerir oito gigabytes de transacções por bloco, o que não está nem perto das capacidades da actual cadeia de bloqueio. Inicialmente, o Bitcoin só podia gerir sete transacções por segundo, assumindo que essas transacções fossem de cerca de 300 bytes cada. Além disso, os blocos Bitcoin só tinham um limite de transacções de um megabyte na altura, pelo que não havia certamente espaço para cerca de 47.000 transacções Bitcoin caberem num bloco. Os canais de pagamento fora da cadeia da Rede Relâmpago foram criados para resolver a falta de escalabilidade da Bitcoin, uma vez que os canais permitem a existência de várias transacções mais pequenas sem congestionar a rede.

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Em 2016, Dryja e Poon fundaram a Lightning Labs (com alguns outros colaboradores), uma empresa dedicada ao desenvolvimento da Lightning Network. Apesar de várias mudanças de membros da equipa ao longo do tempo, os Lightning Labs trabalharam para tornar o protocolo compatível com o núcleo Rede Bitcoin. Um avanço tornou-se possível após o garfo suave baseado em Bitcoin SegWit em 2017, que libertou espaço para mais transacções para caber em cada bloco e removeu um bug Bitcoin de longa data chamado maleabilidade das transacções. O bug permitiu aos utilizadores falsificar transacções, mentir à rede e manter a Bitcoin nas suas carteiras.

Devido aos testes de pré-lançamento, os programadores poderiam construir aplicações na Rede Relâmpago imediatamente.
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As aplicações incluíam casos de uso simples, tais como carteiras e jogos de azar plataformas, que aproveitavam o poder das microtransacções da Rede Relâmpago.

Em 2018, os Lightning Labs finalmente lançaram uma versão beta da sua implementação da Rede Relâmpago no Bitcoin Mainnet. Nesta altura, figuras públicas como o fundador do Twitter Jack Dorsey começaram o seu envolvimento com o projecto. Por exemplo, Dorsey contratou um grupo de programadores para se concentrarem exclusivamente no desenvolvimento da Lightning Network, pagando-lhes em Bitcoin. Ele também planeia implementar a Rede Relâmpago no Twitter no futuro.

A Rede Relâmpago: Como é que funciona?

Este protocolo permite a criação de um canal de pagamento ponto a ponto entre duas partes, como entre um cliente e uma cafetaria. Uma vez estabelecido, o canal permite-lhes enviar uma quantidade ilimitada de transacções que são quase instantâneas, bem como baratas. Actua como o seu próprio pequeno livro de registos para os utilizadores pagarem bens e serviços ainda mais pequenos como o café sem afectar a rede Bitcoin.

Para criar um canal de pagamento, o pagador deve bloquear uma certa quantidade de Bitcoin na rede. Uma vez a Bitcoin trancada, o destinatário pode facturar quantidades da mesma como achar conveniente. Se o cliente quiser manter o canal aberto, pode optar por adicionar a Bitcoin de forma consistente.

Utilizando um canal Lightning Network, ambas as partes podem fazer transacções uma com a outra. Quando comparadas com transacções normais no canal Bitcoin bloqueios, algumas transacções são tratadas de forma diferente. Por exemplo, quando duas partes abrem e fecham um canal, só são actualizadas na cadeia de bloqueio principal.

As duas partes podem transferir fundos entre si indefinidamente, sem dizer nada à cadeia de bloqueio principal. Como todas as transacções dentro de uma cadeia de bloqueio não precisam de ser aprovadas por todos os nós, esta estratégia acelera substancialmente os tempos de transacção. Os nós da Lightning Network capazes de encaminhar as transacções são formados pela combinação de canais de pagamento individuais entre as partes envolvidas. Por conseguinte, a Rede Relâmpago é o resultado de muitos sistemas de pagamento estarem ligados entre si.

Eventualmente, quando as duas partes decidem terminar a transacção, podem fechar o canal. Toda a informação do canal é então consolidada numa única transacção, que é enviada para a rede principal Bitcoin para gravação. A consolidação assegura que dezenas de pequenas transacções enviam spam para a rede de uma só vez, simplificando-as numa transacção que leva menos tempo e esforço para que os nós validem. Sem canais de pagamento, as transacções mais pequenas ficam no caminho de transacções maiores, congestionando a rede e adicionando mais para os nós validarem.

Por exemplo, digamos que o Mike vai todos os dias a um café local e quer pagar em Bitcoin. Ele poderia optar por fazer uma pequena transacção para cada chávena de café, mas devido a problemas de escalabilidade da Bitcoin, a transacção pode demorar mais de uma hora a validar. Mike também terá de pagar as elevadas taxas da rede Bitcoin, apesar de estar a fazer uma pequena transacção. Pequenas transacções funcionam com métodos de pagamento tradicionais como um cartão, porque empresas como a Visa têm a infra-estrutura para processar mais de 24.000 TPS. Em contraste, o Bitcoin, num dia normal, pode validar sete TPS.

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Com a Lightning Network, Mike pode abrir um canal de pagamento com a cafetaria. Cada compra de café é registada dentro desse canal, e a loja continua a ser paga. A transacção é barata ou possivelmente até gratuita, bem como instantânea. Depois, quando o Bitcoin que iniciou o canal é gasto, Mike pode optar por fechar o canal ou recarregá-lo. Quando um canal é fechado, todas as suas transacções serão então gravadas na cadeia de bloqueio principal do Bitcoin.

A Rede Relâmpago cria um contrato inteligente entre duas partes. As regras do acordo são codificadas no contrato aquando da sua criação e não podem ser quebradas. O código de contrato inteligente também assegura que o cumprimento do contrato é automático, uma vez que os contratos são inicialmente feitos com requisitos predefinidos com os quais todas as partes participantes concordam. Uma vez cumpridos esses requisitos, como quando um cliente paga o montante correcto por um café, o contrato cumpre-se automaticamente sem envolvimento de terceiros. A Lightning Network anonimiza as transacções dentro de um canal de pagamento, uma vez validado. Tudo o que qualquer pessoa pode ver é a transferência total de valor, e não as transacções individuais dentro dela.

É inteiramente possível realizar transacções sem quaisquer restrições fora da cadeia de bloqueio. As transacções fora da cadeia podem ser confiadas para fazer cumprir a cadeia de bloqueio, considerando que acabam na rede principal quando os canais de pagamento são fechados. A rede principal é o árbitro de todas as transacções. Enquanto os protocolos fora da cadeia têm o seu próprio ledger, esse ledger integra-se sempre de novo na cadeia principal, que é o núcleo da concepção da Rede Relâmpago. Apenas se houver uma cadeia principal para construir, os protocolos fora da cadeia podem existir.

Vantagens da Rede de Raios

Os prós óbvios da Lightning Network são transacções mais rápidas e mais baratas, permitindo micropagamentos de uma forma nunca antes possível. Sem a Rede Relâmpago, os utilizadores teriam de pagar taxas elevadas por uma transacção simples e depois esperar uma hora ou mais para que esta fosse validada. Os tempos de espera mais longos ocorrem para transacções mais pequenas, uma vez que os mineiros optam por validar transacções maiores porque ganham maiores recompensas por o fazerem.

A Rede Relâmpago está ligada à cadeia de bloqueio Bitcoin, existindo como uma camada em cima dela. A ligação significa que a Rede Relâmpago ainda beneficia dos protocolos de segurança da Bitcoin. Os utilizadores podem então escolher o principal Blockchain para transacções maiores e trocar para as mais pequenas sem se preocupar com a segurança. Os canais de pagamento da Rede Relâmpago também fornecem transacções privadas, uma vez que os espectadores não podem dar uma espreitadela a cada transacção individual, em vez disso apenas ao pacote global.

Cryptocurrency os entusiastas têm também testado trocas atómicas, que é o acto de trocar uma moeda criptográfica por outra sem utilizar um terceiro, ou um troca. As trocas atómicas são mais úteis do que uma troca, uma vez que oferecem trocas quase instantâneas com poucas ou nenhumas taxas ou transferências de carteira.

As desvantagens da Rede de Raios

É preciso adquirir um carteira compatível com a Rede de Raios para tirar realmente partido da mesma. Embora seja fácil encontrar uma carteira que funcione com a Rede Relâmpago, um utilizador precisa de a financiar a partir de uma carteira Bitcoin tradicional. A transacção inicial da carteira tradicional para a Rede Relâmpago custa uma taxa, pelo que os utilizadores estão a perder alguma Bitcoin para interagir com o protocolo. Depois dos fundos estarem na carteira da Rede Relâmpago, os utilizadores têm de bloquear a sua Bitcoin para criar um canal de pagamento.

O envio de Bitcoin entre carteiras pode ser irritante e dispendioso, o que é prejudicial para os utilizadores mais recentes. Dito isto, algumas carteiras podem gerir pagamentos dentro e fora da cadeia sem pagar taxas, e a conveniência é susceptível de melhorar com o tempo.

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Se um dos participantes no canal de pagamento decidir retirar alguns fundos, tem de fechar activamente um canal e receber esse Bitcoin de volta antes de utilizar os fundos. Não é possível arrancar um pouco de dinheiro e deixar o canal aberto, por exemplo. Mesmo fechar ou abrir um canal de pagamento requer que ambas as partes participantes efectuem uma transacção inicial chamada taxa de encaminhamento. Embora a abertura de um canal seja simples em conceito, todos estes pagamentos adicionais tornam o processo mais dispendioso do que muitos utilizadores potenciais irão querer.

Um dos maiores problemas com a Rede Relâmpago, no entanto, são os esquemas de transacção offline. Se um participante num canal de pagamento escolher fechá-lo enquanto o outro estiver offline, o primeiro pode roubar os fundos. Quando a segunda parte finalmente entra em linha, é demasiado tarde para fazer qualquer coisa. O burlão pode simplesmente permanecer offline sem qualquer forma de os contactar.

Além disso, a Rede Relâmpago sofre de bugs como os pagamentos presos, que são transacções de saída que não vêem verificação. A rede Bitcoin reembolsará um pagamento retido, mas pode levar dias a adquirir, uma vez que as transacções válidas têm mais prioridade do que as transacções retidas quando se trata de verificação.

Finalmente, mesmo que a Rede Relâmpago resolva todos os seus problemas, ainda há o caso dos reguladores. Os reguladores podem ter dificuldade em compreender a Rede Relâmpago o suficiente para promulgar legislação adequada. Se os reguladores se debaterem, os utilizadores de criptografia dominante podem ter dificuldade em utilizar também a Rede Relâmpago. Mesmo que os reguladores compreendam o protocolo, podem não permitir a Rede Relâmpago devido ao seu anonimato. As transacções anónimas podem assustar os legisladores, considerando que só podem ver uma transacção finalizada depois de um utilizador fechar o seu canal de pagamento, e não as transacções individuais feitas dentro de um canal.

O futuro da Rede Relâmpago

Felizmente para a Lightning Network, porém, a adopção está a aumentar. De acordo com a DappRadar, existe mais de $110 milhões em Bitcoin trancados na Rede de Raios. Poderiam ser pessoas a pagar por bens e serviços, utilizando aplicações, jogos de azar e muito mais.

Algumas aplicações são vitais para a utilização da rede, tais como as carteiras compatíveis com Lightning Network. Considerando que a Lightning Network é um protocolo separado da rede principal da Bitcoin, requer um tipo diferente de carteira para que os utilizadores possam criar canais de pagamento. Os comerciantes não podem utilizar a Rede Relâmpago sem carteiras optimizadas. Se a adopção da Rede Relâmpago continuar a crescer, a indústria pode esperar que mais criadores de carteiras integrem o suporte da Rede Relâmpago. Os utilizadores dedicados podem também tornar-se um nó, acelerando o tempo de transacção da Rede Relâmpago.

É também digno de nota que o desenvolvimento sobre Relâmpagos se expandiu para funcionar como uma solução de camada dois em vários projectos. As trocas de moedas criptográficas estão também a começar a apoiar o protocolo, levando a Rede Relâmpago ao maior número possível de comerciantes. Os intercâmbios que integram a Rede Relâmpago permitem aos comerciantes retirar quantidades menores de Bitcoin barato e instantâneo (mesmo quando a Bitcoin está congestionada). Sem a Rede Relâmpago, os utilizadores podem sofrer de elevadas taxas de transacção e tempos de espera devido à tecnologia tradicional da Bitcoin.

As torres de vigia, um serviço de protecção de terceiros composto por vários nós especializados, foram também introduzidas na Rede de Raios. Alguns nós ficam offline de vez em quando, deixando os seus canais de pagamento abertos a esquemas de transacção offline. Em vez de deixar o seu canal sem vigilância, um participante pode pagar uma pequena taxa a uma Sentinela e fornecer um significante relacionado com a transacção do canal. A torre de vigilância utiliza o significante para identificar o canal do utilizador entre todos os outros e mantém-no debaixo de olho.

Se a torre de vigilância detectar actividade maliciosa, como a parte contrária que tenta fechar o canal de pagamento, congelará automaticamente os fundos e devolvê-los-á ao utilizador offline. A torre de vigilância também penalizará a parte maliciosa, retirando os seus fundos do canal.

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