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Bitcoin

A Lightning Network e o problema da escalabilidade

fevereiro 1, 2019

A Lightning Network e o problema da escalabilidade

A Lightning Network é uma rede que funciona como uma segunda camada do Bitcoin e permite a realização de transações com bitcoins fora do blockchain. O conceito foi criado em 2015 por Joseph Poon e Thaddeus Dryja como uma possível solução ao problema de escalabilidade do Bitcoin (a versão mais recente do white paper pode ser encontrada aqui).

A questão da escalabilidade

Embora o número de participantes e de transações na rede Bitcoin tenha aumentado consideravelmente desde a sua implementação em 2009, as limitações de tamanho e de frequência da criação de um bloco foram mantidas (um bloco de 1 MB é criado a cada 10 minutos, em média).

O Bitcoin é, assim, capaz de processar de 3 a 7 transações por segundo. Para ser utilizado diariamente como forma de pagamento, porém, precisaria processar milhões de transações por dia de uma forma rápida.

Há, então, uma preocupação com a escalabilidade, já que, com essa velocidade, a expansão do número de usuários poderia provocar um aumento no tempo de espera para o processamento de uma transação, a rede poderia ficar congestionada e o valor das taxas poderia crescer.

Como funciona a Lightning Network?

A Lightning Network é uma rede peer-to-peer (P2P) que funciona a partir de canais de pagamento bidirecionais. Um canal é criado com uma transação on-chain, ou seja, que fica registrada no blockchain do Bitcoin. As duas pessoas que vão transacionar nesse canal criam, assim, uma carteira multi-assinada para onde alocam uma quantia de bitcoins. Tal quantia só poderá ser acessada com a chave privada de ambos, o que garante que uma das partes não possa utilizar os fundos da carteira sem o consentimento da outra.

As transações que ocorrem por meio desse canal não são registradas no blockchain do Bitcoin (off-chain), portanto não precisam ser verificadas pelos nós da rede e podem ser processadas mais rapidamente, de maneira quase instantânea, e as taxas de transação podem diminuir. O canal de pagamento acaba funcionando como um contrato inteligente e a carteira multi-assinada como um cofre onde os fundos são trocados.

Para facilitar a compreensão, digamos que Alice quer transacionar com Bob e, por isso, estabelece um canal de pagamento bidirecional com ele. Feito isso, eles podem fazer quantas transações desejarem. Essas transações off-chain são uma redistribuição dos bitcoins depositados inicialmente na carteira. Ao final de cada transação, os dois assinam e atualizam uma cópia do balanço que registra a quantia de bitcoins possuída por cada um.

Quando decidirem não transacionar mais, Alice e Bob podem fechar o canal de pagamento bidirecional estabelecido entre eles. Tal transação será on-chain e o contrato inteligente fará com que cada um receba seu saldo final. Dessa forma, há apenas duas interações com o blockchain do Bitcoin: uma para abrir o canal e outra para fechá-lo.

Também é possível fazer uma transação pela Lightning Network mesmo quando não há um canal de pagamento bidirecional direto entre as partes. Nesse caso, o contrato inteligente procurará a menor rota, que pode envolver diversos nós, mas deve conter a quantia necessária de bitcoins para a transação. Por exemplo, se Alice quisesse transacionar com Charlie, ela poderia fazê-lo se tivesse um canal com Bob e Bob, por sua vez, tivesse um canal com Charlie.

Ilustração de transação na lightning network

Funcionalidades da Lightning Network

A Lightning Network é adequada para a realização de micropagamentos (uma transação que envolve uma fração muita pequena de bitcoins). Ela pode ser utilizada para pagar suas compras em um café que costuma frequentar ou pode ser implementada em aparelhos conectados (Internet das Coisas), na qual as transações ocorrem sem a interferência de humanos.

Ela não é muito adequada, porém, para pagamentos de alto valor, pois depende de carteiras multi-assinadas que precisam ter fundos suficientes para completar a transação, e não garante a segurança do blockchain, já que as trocas são off-chain.

Como as transações na Lightning Network acontecem quase instantaneamente, a realização de swaps atômicos (contratos inteligentes que permitem a troca de uma criptomoeda por outra sem a existência de um intermediário) é facilitada. Além disso, os canais podem ser usados para facilitar micro-negociações entre diferentes corretoras de criptomoedas feitas pelos clientes.

A Lightning Network foi inicialmente concebida para o Bitcoin, mas está sendo desenvolvida para diversas outras criptomoedas, como Stellar, Litecoin, Zcash, Ether e XRP.

Desafios da Lightning Network

Taxas

As transações realizadas na Lightning Network também têm taxas, que são resultantes da abertura e do fechamento dos canais (transações do Bitcoin) e do roteamento das transações entre os nós. Por enquanto essa última taxa é próxima de zero, pois a Lightning Network ainda é pouco utilizada.

Thaddeus Dryja afirma que se 1 bilhão de pessoas utilizarem a Lightning Network, as taxas podem aumentar significativamente. Assim, ela pode ajudar a facilitar a adoção do Bitcoin, mas ainda assim outras tecnologias e atualizações de código, como o SegWit, são necessárias para resolver o problema da escalabilidade.

É preciso se manter conectado o tempo inteiro

Para transacionar pelos canais da Lightning Network, os nós precisam estar online o tempo inteiro. Assim, o armazenamento frio de bitcoins (utilização de carteiras que não se conectam à Internet) torna-se impossível, o que aumenta a vulnerabilidade a ataques de hackers e roubos.

Existe ainda a possibilidade de um dos nós fechar o canal enquanto o outro está offline e embolsar os bitcoins da carteira para si. Os desenvolvedores estão pesquisando formas de evitar que isso aconteça, mas já é possível contestar um fechamento de canal durante um determinado período de tempo.

Risco de centralização

Há um receio de que a utilização da Lightning Network conduza a uma maior centralização da rede, pois nós com mais canais poderão concentrar uma quantia maior de bitcoins. Caso um desses nós fique offline, há um bloqueio dos fundos que pode tornar toda a rede indisponível e congelar os bitcoins de vários usuários.

O atual estado da Lightning Network

Existem algumas implementações da Lightning Network, como c-lightning, eclair e LND (Lightning Network Daemon). Esta última foi implementada em 15 de março de 2018 e está sendo testada na Test Network do Bitcoin.

Cada implementação tem uma abordagem diferente do protocolo, que é baseada em atualizações e desenvolvimento constantes, e utiliza uma linguagem de programação diferente.

A rede atualmente conta com 5.822 nós, 22.723 canais e tem capacidade para transacionar 626 bitcoins (confira as informações atualizadas no site 1ML).

A Lightning Network ainda está em uma fase experimental e sua eficiência ainda precisa ser comprovada. Alguns testes já foram realizados com sucesso, mas ainda não está disponível para a utilização por usuários comuns.