Principales conclusiones:
- Presentada por primera vez en 2016, la Lightning Network es un protocolo de pago de capa 2 construido sobre la blockchain de Bitcoin. Permite pagos casi instantáneos utilizando la funcionalidad de contrato inteligente nativa de Bitcoin.
- La Lightning Network se compone de múltiples canales de pago bidireccionales que gestionan transacciones paralelas a la blockchain principal.
- Su objetivo es resolver los problemas de escalabilidad de Bitcoin, como el largo tiempo de creación de bloques, el rendimiento limitado y las elevadas comisiones por transacción.
¿Comprar café con Bitcoin? El problema de escalabilidad de Bitcoin
El libro blanco de Bitcoin de Satoshi Nakamoto, publicado en 2008, imaginaba un “sistema de dinero electrónico entre iguales”, un sistema de pago digital descentralizado y fiable. Sin embargo, para que Bitcoin alcance plenamente esta visión, existen algunos inconvenientes y limitaciones que debe superar.
Imagínese a alguien intentando comprar un café con Bitcoin en hora punta mientras está atrapado en una larga cola. Este ejemplo práctico plantea instantáneamente dos problemas:
En primer lugar, la compra y la confirmación del pago pueden llevar entre 10 minutos y una hora (dependiendo del número de confirmaciones que requiera la cafetería).
En segundo lugar, la comisión de transacción podría ser cercana o incluso superior al coste del propio café. No hay forma de garantizar un procesamiento rápido y barato de este tipo de transacciones con Bitcoin, y este tipo de incertidumbre puede convertirlo en una opción poco atractiva como método de pago.
Entre las limitaciones de Bitcoin como sistema de pago se incluyen:
Tiempo de creación de bloques relativamente largo.
Para que una transacción se añada a un bloque de la cadena de bloques, debe validarse mediante el proceso de minería. La validación de los mineros es clave para la naturaleza descentralizada y segura de Bitcoin, pero esto también significa que las transacciones no son instantáneas y tardan un tiempo considerable en confirmarse. De hecho, se extrae un nuevo bloque en unos 10 minutos (de media, en el momento de redactar este artículo).
Capacidad de producción limitada.
A modo de comparación, un gran gigante de los pagos como Visa puede admitir alrededor de 1.000 millones de euros. 24,000 transacciones por segundo (tps) en su red, mientras que la blockchain de Bitcoin sólo puede manejar hasta 7 tps (en el momento de escribir estas líneas). Como red de pagos, el rendimiento de Bitcoin es demasiado bajo para gestionar cantidades tan grandes de transacciones, lo que puede suponer un obstáculo importante para su uso generalizado.
Comisiones de transacción desproporcionadamente altas para pagos pequeños.
Las comisiones por transacción de Bitcoin alcanzaron un máximo de más de 60 dólares en abril de 2021. Aunque a algunos no les parezca una cantidad significativa, si los comerciantes deciden aceptar Bitcoin como medio de pago, los costes de transacción tendrán que ser significativamente más bajos para que se consideren sostenibles, especialmente para las compras pequeñas.
Para esto se creó la Lightning Network: Permite que Bitcoin funcione más como “dinero digital”, tal y como se concibió originalmente. Al permitir que las transacciones -como los pequeños pagos para comprar una taza de café- eludan la red principal, la Lightning Network puede procesar transacciones casi instantáneas y de gran volumen en su red a escala, sin dejar de aprovechar la naturaleza descentralizada y segura de la red Bitcoin.
Lea más sobre el problema de escalabilidad de Bitcoin y el estado de Lightning Network en el informe detallado y en profundidad de Crypto.com Research informe.
¿Qué es la red Bitcoin Lightning?
En pocas palabras, la Red del Rayo es una capa 2 protocolo de pago construido sobre la blockchain de Bitcoin que permite pagos casi instantáneos a los participantes a través de canales de pago.
Lightning Network se diseñó como una solución de escalabilidad para Bitcoin: en un esfuerzo por reducir la congestión de la red Bitcoin, utiliza canales de pago para gestionar los micropagos de Bitcoin fuera de la cadena. Estos canales de pago son los que componen la capa.
Un canal de pago es una red fuera de la cadena que funciona en paralelo a la cadena de bloques principal. La idea es establecer un canal entre dos partes que quieran realizar una transacción, donde la transacción realizada en ese canal de pago básicamente se salta la blockchain principal. Esto permite realizar múltiples transacciones sin tener el consenso global y la confirmación en la mainnet (como la red Bitcoin). Como resultado, las transacciones son casi instantáneas y las comisiones son extremadamente bajas.
Los usuarios de un canal de pago pueden realizar cualquier número de transacciones, y estos canales pueden funcionar el tiempo que sea necesario. Las únicas veces que un canal de pago entra en contacto con la red principal es al abrirlo y al cerrarlo. Cuando se cierra un canal, el último “estado” de los participantes -una transacción fuera de la cadena que sirve como “aprobación” de ambas partes, que están de acuerdo en que la información del canal es correcta- se consolida en una única transacción, que se transmite a la red principal.
Más información sobre escalado de soluciones blockchain.
Breve historia de Bitcoin y Lightning Network
2016: El concepto de Lightning Network fue propuesto por primera vez por Joseph Poon y Thaddeus Dryja, que fundaron Lightning Labs para desarrollar la red.
2017: Se lanzó Segregated Witness(SegWit), una actualización del protocolo para Bitcoin, considerada un hito clave para habilitar completamente la Lightning Network como solución de capa 2. El año también fue testigo del primer pago Lightning en Litecoin, lo que demuestra su potencial fuera de la red Bitcoin.
2018: Después de pasar por una fase de pruebas beta, la Lightning Network finalmente entró en funcionamiento en la red principal de Bitcoin.
¿Cómo funciona la Red Rayo?
La Red Rayo depende de una red de nodos para funcionar, y hay unos 16.000 nodos Lightning activos en el momento de escribir estas líneas. La principal diferencia de Lightning con Bitcoin es que no se requiere un consenso global, sino que los nodos realizan transacciones entre sí de forma privada. Para ejecutar transferencias y pagos en la red, los nodos Lightning utilizan canales.
Paso 1: Abrir un canal Lightning
Supongamos que Alice quiere pagar a Bob con Bitcoin. Para establecer un canal de pago, Alice o Bob (o ambos) deben depositar Bitcoin en un monedero 2-de-2 multi-firma(multisig). Esto crea una “transacción de financiación” en la cadena que se registra en la red principal; los fondos se bloquean en esta dirección multisig de propiedad conjunta. La cantidad aportada por ambas partes se muestra en el canal de apertura “estado”. Una vez confirmada esta operación inicial, pueden negociar inmediatamente.
Paso 2: Transacciones en el canal Lightning
Ahora que hay fondos disponibles, Alice puede enviar el pago a Bob. La Lightning Network utiliza canales de pago bidireccionales para facilitar las transferencias, lo que significa que Bob tambi én puede enviar fondos a Alice en el mismo canal si lo desea.
Todas las transacciones entre Alice y Bob se ejecutan mediante contratos inteligentes y se realizan fuera de la cadena, con comisiones bajas, siempre que cada uno firme cada transacción (de lo contrario, la transacción puede no realizarse). Está diseñado para que cada parte posea una clave privada, y la redistribución de fondos en el canal sólo puede hacerse si ambas partes están confirmadas. Por cada transacción realizada, el saldo del canal también se actualiza fuera de la cadena.
Utilizando el ejemplo anterior, tanto Alice como Bob depositaron 1 Bitcoin cada uno al abrir un canal. Hubo tres transacciones que se produjeron fuera de la cadena: 1) Alice transfiere 0,25 BTC a Bob, 2) Alice transfiere otros 0,25 BTC a Bob, y 3) Bob devuelve 1 BTC a Alice. Al cerrar el canal, la transacción de cierre tiene en cuenta estas transacciones previas y se actualiza con el saldo pendiente de cada parte: 1,5 BTC para Alice y 0,5 BTC para Bob.
Paso 3: Cerrar el canal Lightning
Al igual que la transacción de financiación inicial para abrir un canal, el cierre de un canal Lightning también es una transacción en la cadena. Una de las partes puede iniciar el cierre del canal, pero ambas tienen que estar de acuerdo, tras lo cual los fondos se devuelven a sus respectivos monederos. Una vez que el canal se ha cerrado con éxito, se emite en la cadena una única transacción, que representa el saldo entre las partes.
Enrutamiento y transacciones multipartitas
El diseño multisig y de contratos inteligentes de Lightning Network garantiza que la red funcione de forma independiente sin riesgo de contrapartida, lo que resulta muy útil para las transacciones entre varias partes. Por ejemplo, Alice puede abrir un canal con Bob, que casualmente tiene un canal con Carol, que también tiene uno con Dave. ¿Y si Alice quiere enviar fondos a Dave, pero no están conectados directamente? En este caso, el pago se enrutará a través de Bob y Carol, utilizándolos como “saltos”.
Siempre que dos partes tengan ya establecido su propio canal de pago, pueden dejar que la red decida cómo se enrutará el pago hasta el destinatario. Lightning Network emplea una combinación de protocolos de enrutamiento de origen y enrutamiento cebolla para hacerlo posible. El encaminamiento de origen permite a los nodos tener pleno control sobre su ruta de pago; el encaminamiento cebolla permite a un nodo elegir una ruta óptima para garantizar la ruta más corta y tarifas más bajas cuando cada salto está encriptado.
Contratos Hashed Timelock
Todo ello se lleva a cabo de forma segura con la ayuda de un contrato de bloqueo de tiempo con hash(HTLC). En términos simples, un HTLC sirve como un contrato inteligente que permite al destinatario recibir los fondos una vez que se cumplen ciertas condiciones dentro de un período de tiempo (o altura del bloque). Para ver esto en juego, utilicemos a Alice como ejemplo y veamos cómo se realiza una transacción con Dave (véase el diagrama siguiente). En este escenario, Alice quiere enviar 1 BTC a Dave, con un tiempo de devolución de 10 bloques. El nodo de Alice decide la ruta más óptima y calcula las tarifas (por ejemplo, 0,002 BTC de tarifa para enviar 1 BTC).
Transacciones multipartitas: Un ejemplo
1. Dave crea un “secreto” (R) que sólo él conoce, y ejecuta una función hash sobre él para generar un hash (H), que luego se envía a Alice.
2. Alice crea un HTLC, que debe cumplir unas condiciones predefinidas para liberar los fondos. En este caso, Alice promete pagar a Bob 1,002 BTC si éste proporciona con éxito el secreto (R) en los próximos 10 bloques. Si no, el pago se transfiere de nuevo a Alice.
3. Bob no conoce el secreto (R) para reclamar los 1,002 BTC bloqueados por Alice, así que establece un HTLC para comprometer 1,001 BTC a alguien en la ruta (en este caso, Carol) que conoce el secreto para resolver el hash ‘H’. En esta HTLC, Carol recibe 1,001 BTC si proporciona (R) en los nueve bloques siguientes; de lo contrario, los fondos se devuelven a Bob.
4. Del mismo modo, Carol crea una HTLC con Dave, por la que éste recibe 1 BTC si proporciona (R) en los ocho bloques siguientes; de lo contrario, los fondos se devuelven a Carol.
5. En este punto, Dave conoce el secreto “R” para resolver el Hash “H”, por lo que puede desbloquear el HTLC para obtener el pago de 1 BTC de Carol. Tan pronto como Dave utiliza el secreto para recibir los fondos, el secreto pasa a estar disponible también para Carol.
6. Carol, una vez recibido el secreto, desbloquea los 1,001 BTC enviados por Bob y, al hacerlo, le revela el secreto.
7. Finalmente, Bob utiliza el secreto para obtener 1,002 BTC del canal entre él y Alice.
¿Por qué son cruciales los contratos de bloqueo de tiempo?
Los HTLC son fundamentales para el funcionamiento de la Red del Rayo, ya que 1) permitir un sistema sin confianza en la red garantizando el cumplimiento de determinadas condiciones en una transacción, y 2) facilitar con seguridad las transacciones “multisalto”. Para Alice, esto significa que no tiene que confiar en Bob y Carol como intermediarios: el protocolo hace el trabajo en su nombre, asegurándose de que Dave recibe los tokens de forma segura; de lo contrario, los tokens se le devuelven automáticamente.
Conclusiones: El estado actual de la Red del Rayo
La Red Rayo ha demostrado ser prometedora hasta la fecha. Sin embargo, no es perfecto.
He aquí sus principales problemas e inconvenientes:
Los problemas relacionados con el enrutamiento de pagos pueden verse afectados por la fiabilidad y disponibilidad de los nodos (por ejemplo, cuando el nodo de enrutamiento no tiene suficientes canales abiertos a otros nodos de enrutamiento buenos para un enrutamiento fiable). También hay fallos en el encaminamiento de pagos no atribuidos, en los que las partes pueden acabar utilizando nodos defectuosos sin ni siquiera ser conscientes de que hay un problema con ellos.
La falta de liquidez en la ruta, o la falta de fondos, de los canales de una ruta puede hacer que fracasen los pagos en ese canal. Esto puede ser especialmente cierto en el caso de las grandes transacciones.
Existen vulnerabilidades críticas y otras amenazas a la seguridad, como los ataques zombis o griefing, en los que un grupo malintencionado congestiona una red y deja inutilizables algunos nodos, lo que bloquea los fondos de todos los canales conectados a ella. Además, entre otras cosas, existe la posibilidad de un ataque de doble gasto (una torre de vigilancia mal configurada en la red puede permitir a los actores maliciosos gastar los mismos fondos varias veces).
A pesar de los defectos de Lightning Network, cabe señalar que los desarrollos y la implantación en los últimos años han sido continuos. A principios de 2023, MicroStrategy anunció sus planes para desarrollar soluciones Lightning Network. Más recientemente, la empresa de pagos digitales Strike puso en marcha en Filipinas sus servicios de envío de remesas basados en Lightning Network.
La Lightning Network sigue creciendo, con cientos de empresas, proyectos y aplicaciones que conforman su ecosistema y millones de dólares en capital asignados a este espacio. Dado que la mayoría de los desarrollos en el espacio Bitcoin llegan a través de la Lightning Network, no sería sorprendente seguir viéndola progresar en los próximos años, y que los actores de la industria sigan impulsando la tecnología.
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