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O que é e como funciona: Lightning Network

A Lightning Network tem vindo a tornar-se um termo relevante entre a comunidade da Bitcoin (ver dados). Proposta como uma solução para aumentar a escalabilidade desta criptomoeda, mas não exclusiva desta Blockchain, pode ser usada pelo utilizador comum garantindo transações instantâneas a baixo custo.

Contudo, será esta a solução que levará ao uso quotidiano e massificado da Bitcoin?

Neste artigo iremos explicar o que é a Lightning Network, como funciona, e que vantagens pode trazer para o ecossistema das criptomoedas.

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O que é a Lightning Network?

A Lightning Network é essencialmente uma rede de transferências entre pares, de forma anónima e descentralizada, contruída sobre uma Blockchain, em particular sobre a Bitcoin, mas que pode também ser aplicada a outras Blockchains.

O conceito da Lightning Network foi desenvolvido e publicado em 2016 por Joseph Poon e Thaddeus Dryja. Contudo, a sua implementação só foi possível em 2018. Isto porque a rede Bitcoin necessitava de uma atualização essencial para o funcionamento da Lightning Network: o SegWit, implementado em 2017 através de um soft fork.

Joseph Poon, coautor da Lightning Network
Joseph Poon, coautor do white paper da Lighning Network e cofundador da Lightning Labs. Fonte: Decentralized Web Summit
Thaddeus Dryja, coautor da Lightning Network
Thaddeus Dryja, coautor do white paper da Lightning Network e o seu principal desenvolvedor. Fonte: Crunchbase

É chamada de layer 2 solution, ou seja, se a Blockchain da Bitcoin é a primeira “camada”, a Lightning Network funciona como uma segunda “camada” protocolar sobre a Bitcoin, que depende desta para obter liquidez pois o ativo transacionado são bitcoins.

Por esta razão a Lightning Network pode ser considerada uma D’App de tipo II. Contudo, isto não significa que a Lightning Network seja exclusiva da Bitcoin, existem aplicações da mesma na rede da Litecoin, e pode ser expandida para outras criptomoedas. Ainda assim, como a Bitcoin é considerada a “rainha” das criptomoedas, o grande desenvolvimento da Lightning Network está focado na Bitcoin.

Qual a necessidade da Lightning Network?

O leitor pode perguntar-se: se já existe a Bitcoin para a realização de transações peer-2-peer, numa rede descentralizada, porque é necessária a Lightning Network?

A Bitcoin possui limitações próprias, inerentes à sua natureza descentralizada, ao uso da Blockchain como ledger, e ao seu mecanismo de consenso, o PoW. Se por um lado, esta tecnologia a torna muito segura e viável, por outro limita o número máximo de transações por segundo (TPS). Enquanto a rede Visa processa até 65000 TPS, a rede Bitcoin apenas processa 7 TPS.

É esta a razão fundamental da criação da Lightning Network: aumentar a escalabilidade da rede Bitcoin, permitindo transações instantâneas e de baixíssimo custo. E isto garantindo segurança e privacidade das operações.

Assim, a Lightning Network traz consigo quatro vantagens principais:

  • Velocidade das transações que se tornam praticamente instantâneas, ocorrendo no espaço de milissegundos, podendo no máximo demorar um minuto a serem confirmadas;
  • Taxas de transação irrelevantes dado que podem ser de valores muito inferiores a 1 cêntimo. No caso da Bitcoin, com o congestionamento da rede as taxas tendem a aumentar;
  • Granularidade, permitindo microtransações na ordem dos milisatoshis, ou seja, é possível dividir a unidade mais pequena de uma bitcoin, um satoshi (0,00000001 BTC);
  • Privacidade, dado que as transações não são rastreáveis e é impossível perceber quem transferiu o quê para quem; já no caso da Bitcoin as transações são anónimas, mas é possível auditar cada transação e saber quantas bitcoins existem numa determinada carteira.

Dito isto, é interessante perceber como realmente é conseguido através da Lightning Network, qual a sua estrutura fundamental e o seu funcionamento.

Como funciona a Lightning Network?

Como já foi dito, a Lightning Network é uma aplicação descentralizada de segundo nível ou layer 2. Isto significa que depende da Blockchain da Bitcoin para funcionar, mas as transações ocorrem off-chain, ou seja, não são inscritas na Blockchain.

Lightning Network
As transações na Lightning Network ocorrem fora da Blockchain da Bitcoin, através de um smart contract entre dois intervenientes. Fonte: Suredbits

O papel da Blockchain está reservado para dois momentos:

  • Liquidez, pois a Lightning Network não possui uma criptomoeda própria. O ativo transacionado tem origem na Blockchain sobre a qual a Lightning Network está a operar;
  • Decisora final em caso de conflito entre duas partes, caso uma aja de forma maliciosa, a Blockchain é o registo inviolável que irá determinar o que pertence a quem.

Mas, como funciona na prática a Lightning Network?

Para realizar uma transação, de bitcoin por exemplo, através da Lightning Network, é necessário, antes de mais, utilizar um serviço ou uma carteira com suporte para a Lightning. Portanto, nem todas as carteiras ou exchanges fazem uso desta rede. De momento, no caso específico da Bitcoin, apenas as carteiras BLW e Eclair Mobile para Android oferecem suporte para a Lightning Network.

  • Caso Prático

Imaginemos que a Alice pretende realizar uma transferência de 0,0001 bitcoin para o Bob, utilizando a Lightning Network:

  1. Em primeiro lugar, um canal de pagamento deve ser criado. Para isso, a Alice e o Bob transferem um determinado valor em bitcoin para o contrato da Lightning Network.
    • A Alice transfere 0,1000 BTC;
    • O Bob transfere 0,0500 BTC;
  2. Estas transferências são registadas na Blockchain da Bitcoin, que funciona como segurança anti-fraude, registando o valor que cada um transferiu para a criação do canal de pagamento.
  3. Agora que cada um dos intervenientes já possui liquidez na Lightning Network, o Bob envia uma invoice, ou fatura, à Alice, que aceita realizar o pagamento e pode ocorrer a transferência:
    • A Alice transfere 0,0001 BTC para o Bob, ficando com 0,0999 BTC.
    • O Bob recebe 0,0001 BTC, ficando com um total de 0,0501 BTC.
  4. Cada um dos intervenientes fica com o registo do valor atual de ambos.
  5. Se optarem por fechar o canal de pagamento, cada um dos intervenientes, a Alice e o Bob, terão devolvidos o valor à sua carteira de bitcoin. Contudo isto implica o pagamento das taxas de transação da própria rede Bitcoin.
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Mas então é necessário criar um canal de pagamento sempre que se pretende realizar uma transferência?

A resposta é não. E é aqui que surge uma das grandes vantagens da Lightning Network: o routing.

Routing
Através do routing, a transferência percorre uma série de canais de pagamento entre o emissário e o destinatário. Fonte: Lightning Network

Através da rede da Lightning Network, a Alice e o Bob não precisam de criar um canal de pagamento diretamente entre si. Quando a Alice assina a transação de pagamento para o Bob, a rede irá procurar o caminho para que essa transferência chegue até ao Bob através de uma série de canais de pagamento existentes na rede. Assim, é esta característica que irá garantir a confidencialidade nas transação da rede. Portanto, cada um dos nós na rede saberá o nó de onde vem a transação e qual o próximo nó para onde se dirige, mas não conhecerá todo o percurso da transação.

Algumas limitações desta tecnologia

A Lightning Network foi desenvolvida com um propósito elementar, permitir transações de Bitcoin, possibilitando a escalabilidade da rede e consequentmente descongestionando-a. Contudo, algumas limitações são características, dado o uso para o qual foi concebida:

  • Para que as transações ocorram, é necessário que ambos os intervenientes estejam online. No entanto, dada a sua velocidade, pode ser necessário apenas durante 1 minuto, no máximo.
  • Devido ao facto de que cada node funciona como um “vigilante” do seu saldo e do saldo dos outros nodes com os quais comunica diretamente, é necessário que estes se mantenham online para evitarem uma fraude. Contudo, este risco pode ser minorizado com a criação de nodes de vigia ou watchtowers que controlam o saldo de vários intervenientes.
  • Não está indicada para transações de grande valor, visto que as transferências na rede dependem da liquidez, ou seja do saldo, que cada node que intervém na transação possuí.

Futuras implementações e casos de uso

Como já foi referido, existem múltiplas vantagens quanto à implementação desta tecnologia, sobretudo pela privacidade, velocidade e possibilidade de micropagamentos devido às taxas de transação quase insignificantes.

Portanto, tendo em conta uma ou mais destas características, surgem diversos casos de uso para a Lightning Network:

  • Paywalls, ou muros de pagamento no acesso a conteúdo de jornais ou blogs online, cujos pagamentos podem passar a ser realizados através da Lightning Network de forma instantânea.
  • Tipping, traduzido à letra como “gorgeta”, muito usual como forma de recompensar, com pequenos valores, o trabalho produzido por criadores de conteúdo em redes sociais, blogs ou fóruns.
  • Publicidade online, podendo ser evitada se os utilizadores optarem por pagar pelo conteúdo.
  • Lojas de Aplicações ou App Stores, através das quais se podem comprar aplicações para diversas plataformas.
  • Crosschain Swaps, ou seja, conversão de uma criptomoeda por outra, pertencendo a diferentes Blockchains. No fundo operando como uma corretora descentralizada (DEX).
  • Serviços podem passar a ser pagos através de Bitcoin, de forma instantânea com recurso à Lightning Network. Um exemplo disto é um dispensador de cerveja que permite o pagamento em bitcoin. Pode parecer um exemplo algo trivial mas no fundo trata-se da bitcoin a ser utilizada numa situação quotidiana, através da Lightning Network.
  • IOT (Internet of things) é uma das implementações possíveis, permitindo que dispositivos eletrónicos comuniquem entre si e realizem transações de forma automatizada sem a necessidade da interferência humana.
4 | O que é e como funciona: Lightning Network
Dispensador de Cerveja apresentado na Lightning Conference em Outubro de 2019. Fonte: Ministry of Nodes

Estes são apenas alguns casos de uso da Lightning Network, que podem implicar outras criptomoedas para além da Bitcoin. Contudo, estes exemplos dizem respeito, na sua maioria, a transações semelhantes a pagamentos ou doações, não refletindo a complexidade de D’Apps de tipo III que podem ser construídas sobre a própria rede da Lightning Network. Ou seja, novas funcionalidades podem ser implementadas, indiretamente, sobre a Bitcoin, possibilitando inclusive a execução de smart contracts, executados quando verificadas determinadas condições, à semelhança do que sucede com a rede Ethereum, por exemplo. Isto é particularmente notório, mas não exclusivo, de aplicações que impliquem transações automáticas entre máquinas, sem a necessidade de confirmação humana.

Os limites da Lightning Network serão definidos sobretudo pela criatividade da comunidade que desenvolve aplicações para a mesma e da adesão de um grupo mais alargado de entusiastas de criptomoedas a esta nova tecnologia. No futuro, podemos inclusive dar uso à Lightning Network sem termos a real perceção de que a estamos a utilizar. Talvez essa seja a derradeira prova do seu sucesso.

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Sobre o Autor:
Produtor de Conteúdos - Jornal da Moeda

Estudante de Engenharia Informática no Instituto Politécnico de Viana do Castelo e licenciado em Antropologia pela Universidade de Coimbra em 2012, de onde herdou a curiosidade pela escrita e o hábito de desconstruir crenças e práticas culturais e sociais.
Foi introduzido ao universo das criptomoedas em 2017 ao qual ficou imediatamente rendido. Foi ainda tradutor no projeto DaVinci/Utopian na plataforma Steem até 2019.

Citação:
"A desmistificação das criptomoedas é acima de tudo um meio para a educação financeira, questionando as próprias convenções sobre a natureza do dinheiro."

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