BITCOIN a jeho druhá vrstva LIGHTNING NETWORK

Ilustrační obrázek | zdroj: CoinBank https://coinbank.cz/portal-o-kryptomenach

Základní fungování blockchainu a metody Proof of Work

Transakce na první vrstvě blockchainu Bitcoinu se nazývají on-chain transakce a je s nimi spojeno několik omezení. Tím nejzásadnějším omezením je bezesporu velmi nízká propustnost první vrstvy, která dokáže zpracovat jen okolo 20 transakcí za vteřinu, v reálu to je však ještě o něco méně. Pro srovnání dva největší platební giganti Visa a MasterCard dokáží za vteřinu zpracovat mnohonásobně víc transakcí (Visa cca 1700 transakcí; MasterCard cca 5000 transakcí). A to není vše, tito giganti na rozdíl od první vrstvy blockchainu Bitcoinu dokáží uskutečnění platby potvrdit během pár vteřin. Bitcoinové transakce se nejdříve řadí do bloků a teprve až po vytěžení takového bloku (zhruba 1× za deset minut) může dojít k ověření transakce. Odborníci navíc radí, že aby mohla být transakce považována za ověřenou, je zapotřebí vyčkat na připojení alespoň tří dalších bloků, díky kterým získáme důkaz, že nedošlo k podvodné manipulaci s blokem, ve kterém se nachází naše transakce.

Druhým zásadním problémem je to, že takováto metoda je příliš nákladná a navíc Vám nezaručuje, že zrovna vaši transakci těžař ihned zahrne do některého z vytěženého bloku (rozhoduje výše nabídnutého poplatku a kapacita bloku). Může se tak stát, že než dojde na potvrzení transakce, uběhne i několik hodin, či dnů. Vzhledem k tomu, že průměrná kapacita bitcoinového bloku je aktuálně kolem 1,7 MB, dokáže pojmout jen omezený počet transakcí. Těžař si tak do bloku primárně řadí sestupně ty transakce, které obsahují nejvyšší poplatky za ověření. Transakce s nulovým, nebo velmi nízkým poplatkem tak může být opomíjena jedním těžařem za druhým. Pokud tedy chce mít někdo jistotu, že jeho transakce bude potvrzena, je nucen zaplatit mnohem větší poplatek za zpracování.

Jak z toho ven?

Nejčastěji se v této souvislosti skloňují dvě varianty. Tou první je možnost zvětšit samotný blok a tou druhou je zrychlit těžbu.

1) Zvětšení bloku – aktuálně je průměrná velikost bloku 1,7 MB, přičemž takový blok obsahuje průměrně kolem 4500 transakcí. Nezapomínejme ale, že to je celkový počet za zhruba desetiminutový interval. Visa a MasterCard by za stejný čas ověřily přes 4 mil. transakcí. Pokud by tedy blockchain Bitcoinu chtěl zpracovávat alespoň stejný počet transakcí za stejný čas jako tito dva finanční giganti dohromady, musela by se kapacita jednoho průměrného bloku zvýšit na cca 1,14 GB.

Proč to není řešení? Protože tak velké požadavky na úložné kapacity by dokázalo splnit jen pár obrovských datových center, které by disponovaly odpovídajícím hardwarem a vysokorychlostním internetem schopným přijímat a odesílat gigabitové bloky. Důsledkem toho by došlo k nebezpečné centralizaci sítě a k její možné velké ovlivnitelnosti. Tím by celý systém Bitcoinu přišel o punc bezpečné kryptoměny.

2) Zrychlení těžby bloků – aktuálně se dá jeden nový blok vytěžit za zhruba deset minut. Úpravou parametrů, kdy by bylo možné transakce v bloku validovat např. každou minutu, by došlo jen k desetinásobnému zrychlení. To problém neřeší. Ale co kdyby šel nový blok vytěžit každou vteřinu? Ano, tím by sice došlo takřka ke srovnání počtu ověřených transakcí v bitcoinové síti v porovnání s Visou a MasterCard, ale za jakou cenu.

Nejprve by se znehodnotila celá kryptoměna, protože by se najednou dostal do oběhu cca 600× větší počet bitcoinů. To by vedlo k propadu příjmů těžařů, jejich činnost by se stala nerentabilní a v konečném důsledku by zkrachovali. Posléze by tak častá těžba vytvářela tlak na úložné kapacity, protože by mnohem rychleji rostl celý řetězec. To by vytvářelo tlak na disponování odpovídajícím hardwarem a na jeho častější obměnu. Opět bychom se dostali do situace jako v prvním případě.

V případě zrychlení těžby bloků by navíc vznikl ještě jeden velký problém. Tím by byla distribuce nových bloků. Ty by s největší pravděpodobností vznikaly mnohem rychleji, než by se předchozí bloky stihly rozeslat mezi všechny distribuční uzly. To by vedlo k tomu, že by těžař těžil blok, který však není posledním blokem v celém řetězci. Důsledkem toho by bylo časté rozdvojení blockchainu a nutnost následné reorganizace celé sítě. Je tedy zřejmé, že ani to není správná cesta.

Jaké je tedy řešení? Řešením je Lightning Network!

Proč vznikl Lightning Network?

U větších plateb uživatelé určitě ocení záznam v blockchainu, který takovou transakci zlegalizuje a legitimuje. Decentralizovaná povaha blockchainu Bitcoinu zaručuje, že záznam o transakci nebude možné měnit, což poskytuje vysokou bezpečnost a nepopíratelnost takové transakce. Dá se takový způsob použít při platbě za drobnosti typu vstupné, potraviny, nápoje apod.? Dozajista dá, ale není to praktické. Nevýhod je hned několik.

Představte si, že si např. na hokejovém zápase chcete koupit něco na občerstvení a stánkaři chcete zaplatit bitcoiny. V lepším případě to stánkař riskne, občerstvení vám prodá a bude čekat, až síť vaši transakci verifikuje a zařadí jako tu jedinou možnou do řetězce. Ale spíš by to dopadlo tak, že stánkař bude čekat na potvrzení a až poté vám předá objednané občerstvení. Vám mezitím uteče zbytek zápasu a ještě budete hlady.

Problém dvojí útraty

Stánkaři se nelze divit, protože ten se chce jen vyhnout tzv. dvojí útratě. Pro stánkaře jste cizí a neví, jestli nemáte v plánu jej podvést tím, že mu sice zaplatíte v bitcoinech, ale ve stejnou chvíli vytvoříte identickou platbu, kterou si odešlete na svou druhou kryptopeněženku a necháte soutěžit těžaře o to, která platba bude potvrzená a zařazená do řetězce jako první. Pokud by to byla ta vaše na druhou kryptopeněženku, tak platba obchodníkovi bude zneplatněna a obchodník by nic neobdržel.

V neposlední řadě dnes již je součástí každé transakce poplatek těžaři za zpracování transakce. Ten má sice různou výši, ale vzhledem k hodnotě párku s pivem na stánku se může stát, že samotný poplatek bude větší než objednané občerstvení. Je zřejmé, že za párek s pivem nebudete chtít platit 2×. Co s tím? Vytvořit takový systém, ve kterém budou drobné transakce potvrzovány v reálném čase, za drobné poplatky, a který bude fungovat v prostředí blockchainu Bitcoinu – tedy Lightning Network.

Co je to Lightning Network?

Je to v podstatě druhá vrstva na blockchainu Bitcoinu, která umožňuje mnohem větší škálovatelnost Bitcoinu. Tu ocení každý, kdo si přeje, byť třeba jen jednou za čas, platit bitcoinem i za drobnější nákupy, než jen za mnohatisícové až milionové položky. Funguje v podstatě jako soukromý účet mezi dvěma stranami. Nakupujete často v jednom obchodě a obchod přijímá platby v bitcoinech? To je přesně situace, ve které se hodí sdílený účet Lightning Network. Proč zapisovat do blockchainu každý nákup, který zde učiníte? V síti Lightning Network si s obchodníkem zřídíte individuální účet, ve kterém se budou evidovat vaše nákupy, prodeje, reklamace, vrácené peníze apod.

Sdílení účet v síti Lightning Network

O zřízení takového účtu se utvoří záznam do blockchainu Bitcoinu a další transakce se už nadále evidují jen v síti Lightning Network. To může být týden, měsíc, rok, dva…, prostě až do doby, než se s obchodníkem dohodnete na ukončení takového individuálního účtu. Když k tomu dojde, finální stavy na každé straně se uzavřou a výsledek se zaúčtuje jako jedna transakce do blockchainu Bitcoinu. Nejen, že tím ušetříte nemalé prostředky na poplatcích, ale navíc zvýšíte anonymitu svých transakcí, protože v blockchainu nebude záznam o všech dílčích platbách. Konec konců zřejmě nikdo nechce, aby v blockchainu navždy zůstalo, že jste si koupili pizzu a zaplatili za ni bitcoiny.

Fungování sdíleného účtu či platebního kanálu

Aby celý systém dobře fungoval, jsou zapotřebí dvě stěžejní věci. Tou první je co největší rozšířenost a adopce trhem a tou druhou je tzv. sdílený účet, nebo též platební kanál mezi dvěma stranami. Technicky řečeno se jedná o multisig adresu 2 ze 2. To jsou účty/adresy, ke kterým existují dva soukromé klíče, přičemž každá strana drží po jednom z nich. Bez potvrzení od obou soukromých klíčů se transakce neuskuteční.

Když se takový kanál vytvoří, vkládá na něj zřizovatel libovolné množství bitcoinů, které v průběhu času může dokonce doplňovat. Podle vloženého obnosu se odvíjí kapacita či velikost kanálu. Transakce fungují oběma směry a v Lightning Network jsou v podstatě uváděny jen přepisy stavu účtů. A i když se stavy v čase mění, závazný je vždy až ten poslední, který je potvrzen oběma stranami. Nejedná se o nic složitého a celý proces ulehčují lightningové kryptopeněženky.

Okamžité platby

Platby v síti Lightning Network jsou okamžité v řádu milisekund, maximálně sekund. Uživatelé tak nemusí čekat na vytěžený blok, aby jejich platba byla potvrzena. Bezpečnost zaručuje přednastavená chytrá smlouva.

Znázornění transakcí na sdíleném platebním účtu | zdroj: autor

Nemáte s daným obchodníkem otevřený platební kanál? Nevadí!

Pokud máte s někým pravidelný obchodní vztah, tzn., že si navzájem plníte za služby a zboží, vyplatí se vám uzavřít s takovou stranou přímý platební kanál. Pokud však chcete někde něco nakoupit jednorázově, nevyplatí se vám takový kanál otevírat. Neznamená to však, že si nemůžete dopřát kávu a nezaplatit za ni bitcoiny.

Lightning Nodes (uzly)

Existuje řada správců platebních kanálů Lightning Network, kteří dokonce nové sítě kanálů. Jejich zájmem je propojovat jednotlivé uživatele a přeposílat transakce. I když to nedělají úplně zadarmo, poplatky dosahují jen jednotky, či desetiny jednoho satoshi (dílčí mince bitcoinu – obdobně jako haléře u korun). Jejich činnost však výraznou měrou přispívá k zvětšování a zprůchodňování celé sítě. Kritici namítnou, že tím dochází k centralizaci, ale není tomu tak. Jednak přes uzly prochází jen informace o nutnosti platby (bez podrobností) a druhak lightningová síť je globální síť, ve které může uzly vytvářet kterýkoliv účastník.

Znázornění sítě platebních kanálů LN | zdroj: 123rf.com https://cz.123rf.com/photo_30986380_business-human-social-network-on-white-background.html?is_plus=1&origin=1

Lightning Network = síť platebních kanálů

Jakýkoliv nově vzniklý platební kanál nezůstává izolovaný, ale funguje stejně jako blockchain a vytváří decentralizovanou propojenou síť. Díky tomu můžete platit přes další účastníky až konečnému příjemci. Říká se, že skrze 4-5 přátele přátel se na Facebooku můžete dostat ke komukoliv na světě. Pravda Lightning Network ještě není tak masově rozšířen, ale jeho síť platebních kanálů se den co den rozrůstá.

Znázornění platby přes 2 uzly a 2 platební kanály | zdroj: autor

Uzavírání platebního kanálu

K samotnému uzavření platebního kanálu není zapotřebí souhlas druhé strany. Ale nemusíte se bát podvodu. Mechanismy celé sítě tomu dokáží zabránit. Vždy je totiž akceptovaná a upřednostněná časově mladší platba, kterou obě strany potvrdily. Navíc vzájemným potvrzením nové transakce dochází k zneplatnění dřívějšího důkazu o proběhlých transakcích. Takto zneplatněné transakce opět obě strany potvrdí. Děje se tak proto, aby existoval důkaz pro případ podvodu jednoho, nebo druhého účastníka.

Znázornění uzavírání sdíleného platebního účtu | zdroj: autor

Strážné věže (Watchtowers)

Jedná se o kontrolní mechanismus sítě Lightning Network, který hlídá za uživatele, kteří jsou aktuálně offline (např. hardwarová kryptopeněženka) snahu jedné ze stran o uzavření kanálu s nepravdivou informací o aktuálním stavu. Pokud se tedy jedna strana pokusí druhou podvést, aktivuje se Strážná věž, která dodá kryptografický důkaz o podvodu, takovou snahu zarazí a podvodníka potrestá přesunutím všech prostředků v sdíleném platebním kanálu na stranu férové uživatele.

Součástí transakce, která uzavírá kanál, je tzv. časový zámek, který určuje, za jaký čas k uzavření dojde, a kdy budou bitcoiny poslány nazpět do kryptopeněženek uživatelů. V tomto období kontrolní mechanismus vyzve druhou stranu k potvrzení uvedeného stavu, nebo k rozporování uváděného stavu. Pokud bude druhá strana uvedený stav rozporovat, doloží důkaz o mladší platbě. Tím je odhalena snaha o podvod a první strana přijde o všechny své zbylé mince, které automaticky získá druhý účastník platebního kanálu. Uživatelé se tak nemusí bát, že o své vložené mince přijdou. Vzhledem k tomu, že každá ze stran může iniciovat uzavření platebního kanálu, velmi se tím snižuje riziko podvodu.

Znázornění podvodné snahy o uzavření sdíleného platebního účtu | zdroj: autor

K čemu je to dobré?

Představte si situaci, kdy strana, které posíláte peníze, bude z jakéhokoliv důvodu offline a transakci vám nepotvrdí a nedojde ani k plnění, za které jste zaplatili. Počkáte den, dva, týden a stále nemáte žádné potvrzení, přičemž vaše mince jste už odeslali. Být to ve světě tradičních financí, tak svou platbu již neuvidíte. Ve světě Lightning Network tomu je ale jinak. Stačí iniciovat uzavření platebního kanálu a doložit poslední oboustranně potvrzenou transakci. Systém se zeptá druhé strany, jestli stavy souhlasí, a pokud ani poté v dané době nezareaguje (zpravidla 1 den), kanál se uzavře a mince rozdělí mezi obě strany podle posledního doloženého a potvrzeného stavu sdíleného účtu. Díky tomu se vám vrátí vaše odeslané mince.

Férové uzavření sdíleného platebního účtu | zdroj: autor

Blockchain Bitcoinu jako konečná autorita

Není důležité, kolik transakcí se uskutečnilo za dobu životnosti platebního kanálu Lightning Network. Důležitý je jen finální stav při uzavírání kanálu. Pouze takový stav, který odsouhlasily obě strany jako konečný, se zapíše do blockchainu Bitcoinu jako jedna transakce. Pokud bude kanál uzavírat jen jedna strana bez souhlasu druhé (i to je možné), do blockchainu se zapíše poslední známá transakce, kterou schválily obě strany.

Platný důkaz před uzavření sdíleného platebního účtu | zdroj: autor

Anonymita Lightning Network

Ačkoliv by se mohlo zdát, že blockchain Bitcoinu je anonymní, úplně tomu tak není. Již jen z principu jeho fungování, kdy je v něm evidována kompletní historie všech transakcí, se tak dá každá taková transakce dohledat. Lightning Network však umožňuje provádět nespočet transakcí a do blockchainu zapíše jen konečný stav.

Je to jako nákup na platební kartu. Představte si, že uděláte nákup v potravinách a uhradíte jej platební kartou. Banka, která vám kartu vydala, vidí, že jste v obchodě utratili 1000 Kč, ale již nemá ponětí, co jste si za tu tisícovku koupili. Stejně tak je na tom blockchain Bitcoinu ve vztahu k Lightning Network. Většina uživatelů nepotřebuje, aby v blockchainu Bitcoinu byly zachovány všechny jeho transakce od těch malých např. za kávu, kino, výlet až po ty větší jako dovolená, vůz apod.

Platby přes Lightning Network

Počet uzlů a účastníků celé lightningové sítě rychle roste. V aktuálním počtu uzlů se různé sledovače rozcházejí. Například podle bitnodes je provozováno zhruba 16500 uzlů (16493 uzlů; 21. listopadu), ale podle analytické společnosti 1ML je uzlů ve stejném období jen 14621. Na druhou stranu bitnodes uvádí jen 49414 navázaných kanálů (78 v ČR), zatím co 1ML eviduje 62390 kanálů, z čehož 247 kanálů eviduje na území ČR. V těchto kanálech se podle 1ML obchoduje s přibližně 5337 BTC (5337,45 BTC).

V ČR např. platební uzly provozují společnosti jako Vodafone, T-Mobile, Wedos Internet, Metronet, O2, Nej.cz a další (zdroj: bitnodes.io). Jeden z největších českých eshopů Alza pak přijímá platby přes Lightning Network. Ale obchodů, které se k síti připojily, je určitě více. Navíc platby přes Lightning Network neznají hranice a můžete si tak s jejich pomocí koupit takřka cokoliv a kdekoliv. Samotná platba pak nejčastěji probíhá pomocí QR kódů.

Vyzkoušet si platbu může být zábava

Nemusíte se bát, že je celý systém nějak složitý. Můžete využít již existujících platforem, ve kterých se stačí zaregistrovat. Na českém trhu jsou takovými platformami např. CoinBank nebo CoinBank Trader. Výhodou těchto platforem je, že jejich rozhraní beta verze Lightning Network je intuitivní a přehledné, stejně jako jejich uživatelské rozhraní. A co víc, platformy jsou v češtině. Nemusíte tak mít žádné speciální vybavení, stačí vám vše, co doteď používáte. O vše ostatní se stará CoinBank a CoinBank Trader. Otevřou za vás potřebné platební kanály a vždy budou vyhledávat co nejpřímější cestu, aby vaše platba přišla druhé straně s co nejmenšími náklady.

Proč platit bitcoiny?

Vzhledem k stále se rozrůstajícímu portfoliu nabízených produktů, za které lze platit bitcoiny, by byla škoda toho nevyužít. Navíc takovou platbou získáte anonymitu, kterou vám doteď blockchain Bitcoinu nemohl nabídnout. Raději chcete bitcoiny spořit, než je utrácet? Proč si ale nevyužít obě možnosti zaráz. Své volné prostředky si klidně můžete převést do bitcoinu a spořit.

Neznamená to však, že byste nemohli bitcoinem platit. Stačí jednoduše část fiat peněz určené na nezbytné výdaje převést na další bitcoiny a tyto výdaje uhradit s jejich pomocí. Měsíčně utratíte např. 10000 Kč za potraviny, kadeřníka aj. zboží či služby a zároveň ušetříte 5000 Kč, které dáváte bokem a spoříte. Svých 5000 Kč určených na spoření můžete klidně dál spořit. Jestli k tomu využijete produkty tradičních financí, nebo světa kryptoměn, je čistě na vás. Můžete je rozdělit na dvě části a jednu spořit ve světě tradičních financí, druhou pak v kryptosvětě. Při pravidelně spořených částkách zároveň eliminujete faktor kurzových výkyvů.

S růstem platebních kanálů roste objem produktů, které lze skrz ně hradit.

Co se týče nezbytných či snad dokonce i nutných výdajů, zkuste se zamyslet, jestli by šlo nějaké zboží, potraviny či služby hradit skrz platební kanály Lightning Network. Třeba vás překvapí, co vše z nezbytných výdajů můžete uhradit. Uhraďte takhle výdaje třeba v souhrnné výši 3000 Kč a zbývajících 7 tisíc uhraďte klasickou fiat měnou. S tím, jak se bude celá síť rozrůstat, budou přibývat i možnosti úhrady kryptoměnou bitcoin. Třeba zjistíte, že z původních 3 tisíc se stane 5 tisíc a časem z pěti tisíc sedm…

Škálovatelnost a nízké náklady

Síť Lightning Network je schopná provádět desítky až stovky milionů transakcí za vteřinu. Kapacita závisí jen na rozšířenosti celé sítě. Díky své rychlosti a nastavení pomocí chytré smlouvy jsou poplatky minimální. Navíc transakce vedené mimo blockchain Bitcoinu umožňují okamžité mikroplatby.

Poplatky

Navíc, jak bylo řečeno výše, nemusíte se bát ani poplatků. Pevná část poplatků bez ohledu na převáděnou částku činí průměrně 1 satoshi za průchod jedním platebním uzlem. Variabilní část pak tvoří 0,01 % z hodnoty převáděné částky. To při dnešním kurzu dělá jen setiny, maximálně desetiny haléřů. Nemusíte mít ani obavy, že by při využití více uzlů a kanálů (případy, kdy nemáte s druhou stranou zřízený přímý platební kanál), raketově rostly poplatky. Průchod přes každý nový uzel a kanál je zatížen jak fixním poplatkem 1 satoshi, tak i variabilním poplatkem 0,01 %.

Ukázka výše poplatků u plateb přes jeden uzel a jednoho prostředníka | zdroj: autor

Systém Lightning Network transakcí je nastaven a koncipován tak, aby využíval nejkratší a nejlevnější cestu. Může se tak stát, že vaše platba půjde přes 2 uzly a 2 kanály. Celkový poplatek bude 2 satoshi a 0,02 % z převáděné částky. V závislosti na výši útraty tak může celkový poplatek činit jednotky korun. Za rozvoj celé sítě to je však velmi zanedbatelná cena.

Příležitost pro obchodníky

Do sítě Lightning Network se nemusí zapojovat jen fyzické osoby, ale mohou jej využívat i obchodníci. Jedním z těch, kteří výhody Lightning Network využívají, je třeba eshop Alza. Ale proč by to nemohl být kterýkoliv jiný obchodník. Jde o to se nebát a vyzkoušet některou z nabídek na trhu, popřípadě si zřídit svůj vlastní platební kanál v síti Lightning Network. Můžete si vyzkoušet všechny funkcionality, které celá síť nabízí, jako fyzická osoba a budete-li spokojeni, můžete nabídnout své zboží, či služby široké veřejnosti už jako obchodník. Nejen, že tím přispějete k většímu a širšímu přijetí mezi veřejností, ale třeba získáte nové platební kanály.