Lightning Network – Bitcoin para todos os Pagamentos

A Lightning Network (Rede Relâmpago) é um protocolo para permitir pagamentos rápidos através de uma rede de canais bidireccionais de pagamento. É uma segunda camada da Bitcoin que, através de cooperação mútua, ocorre fora da blockchain, podendo recorrer a ela para estabelecer os balanços dos canais.

A ideia foi apresentada em Fevereiro de 2015 por Joseph Poon e Thadeus Dryja. Os primeiros nós da rede foram implementados no princípio de 2018.

A Lightning Network pretende melhorar a Bitcoin de 3 formas:

• Escalabilidade – a blockchain da Bitcoin permite efectuar apenas 7 transacções por segundo (tps). Em comparação, estima-se que a rede Visa consiga suportar até 47000 tps. Ora, para que a Bitcoin possa ser uma sistema de pagamentos alternativo tem que permitir remover transacções da blockchain, de forma a superar a capacidade já instalada pelos sistemas actuais. Prevê-se que com a implementação e expansão da rede se consigam alcançar biliões de tps, ultrapassando a capacidade dos sistemas actuais em várias ordens de magnitude. Se adicionarmos a Internet das Coisas (IoT), e permitindo que os aparelhos façam trocas de valor entre si, as necessidades escalam rapidamente. Imagine que o seu frigorífico inteligente pode fazer a compra da semana, directamente à mercearia da sua preferência. A Lightning Network terá capacidade para todas essas transacções!

• Rapidez – as transacções na Bitcoin podem demorar até 1 hora, para serem válidas. Uma transacção é considerada segura depois de 6 confirmações. Uma confirmação equivale a um bloco minerado, o que acontece em média a cada 10 minutos. 6 blocos implicam portanto 60 minutos. Na Lightning Network as transacções são validadas instantaneamente. Esta rede permite criar um ponto de venda no café do seu bairro para que pague com Bitcoin e consiga saborear o seu café preferido antes que arrefeça!

• Micro-pagamentos – devido às taxas necessárias para a sobrevivência da rede as transferências de fracções reduzidas de Bitcoin não são atractivas. As taxas serão ainda mais pequenas que na rede Bitcoin permitindo que sejam transferidas apenas 0,00000001 BTC por transacção. O exemplo que vimos do streaming de vídeo pago a 1 satoshi por segundo é possível na Lightning Network.

Como funciona?

A Lightning Network (LN) é um conjunto de canais de pagamentos, idênticos aos que aprendemos nos últimos artigos. Os nós estabelecem canais entre si de forma a criar uma rede que irá transmitir os pagamentos até chegarem ao destinatário final.

Quando um nó pretende enviar um pagamento para outro, com o qual não tem um canal directo aberto, tem, primeiro, que construir um caminho ligando outros canais e verificando que têm a capacidade para o pagamento que pretende fazer.

Consegue fazer isto pois os nós publicam de forma aberta 3 informações:

• os canais que têm abertos;
• as capacidades desses canais;
• e as taxas que cobram por transmitir os pagamentos.

Com base nestas informações, o nó vai então construir o caminho mais eficiente até ao destinatário final.

Na LN é utilizada a transacção avançada conhecida como Contrato de Dispersão com Tranca de Tempo – HTLC. Esta permite bloquear um pagamento a uma chave que deverá ser trocada previamente, caso a transacção não seja reclamada o dinheiro é devolvido à origem.

Assim, ainda antes de se realizar a transacção na LN, o nó que será o destinatário final constrói uma chave – um segredo que ficará encriptado. O nó emissor recebe o segredo já encriptado e cria um pagamento que ficará bloqueado ao segredo. Depois envia-o para o primeiro nó que definiu no caminho iniciando a transmissão. Tal como na blockchain, adiciona-lhe algum dinheiro extra para cobrir as taxas cobradas pelos nós transmissores.

Os pagamentos são construídos num protocolo “tipo cebola”, semelhante ao browser Tor. Este protocolo é composto por camadas e cada nó só consegue abrir e ver a camada que lhe está endereçada. Pela forma como a rede está desenhada, nenhum nó sabe em que lugar da sequência está. Não sabe quantos “saltos” de nó para nó já foram feitos ou quantos faltam fazer. Cada nó que abrir a sua camada vê o pagamento como se faltassem 20 saltos, o número máximo de saltos que pode ter um pagamento. É adicionada informação para simular esses saltos adicionais. Mesmo o nó destinatário, recebe o pagamento como se faltassem mais 20 saltos. Depois de perceber que o pagamento lhe está destinado, vai transformar esse informação adicional em lixo e processar, então, o pagamento.

Desta forma cria-se a segurança de se poder enviar dinheiro através de um terceiro interveniente sem que este saiba o valor ou o destinatário final desses fundos. Assim, ainda que um pagamento passe por determinado nó, esse nó não é capaz de “filtrar” pagamentos a endereços específicos. Todos são livres de participar na rede sem que exista censura.

Cada nó transmissor recebe o pagamento, abre a camada a que tem acesso e vê que o pagamento está endereçado ao segredo. Se soubesse o segredo poderia colectar o dinheiro. Como não o tem, cria um novo pagamento com o montante inicial menos a sua taxa de transmissão e envia-o para o nó seguinte, que já vem definido no pagamento anterior. O nó não recebe a sua taxa imediatamente pois o pagamento que recebeu está endereçado ao segredo que ainda não sabe. Terá que aguardar que seja partilhado com ele.

Este processo é repetido até ao destinatário final que ao apresentar o segredo ao pagamento consegue reclamá-lo. Agora que tem o seu dinheiro seguro o destinatário vai enviar, para fazer o caminho inverso, o segredo que permite desbloquear todos os pagamentos. Desta forma, cada nó transmissor consegue reclamar o pagamento que recebeu. A taxa de transmissão de cada nó é a diferença entre o dinheiro que recebeu e o dinheiro que enviou, sendo recompensado quando o destinatário final confirmar que recebeu o seu pagamento.

No próximo artigo, vamos ver um exemplo da propagação de um pagamento pela Lightning Network de forma a consolidar este conhecimento.