Qué es Lightning Network

Resolver el problema de escalabilidad del Bitcoin no es tarea sencilla. Ha llevado mucho tiempo de investigación y desarrollo, aunque la solución podría estar ya entre nosotros. Su nombre es Lightning Network y podría llevar a Bitcoin a un nuevo nivel de escalabilidad y hacer frente a la masificación de las criptomonedas.

El protocolo Lightning Network, está pensado para mejorar la escalabilidad de Bitcoin. Esto es posible gracias a que trabaja como una segunda capa sobre Bitcoin, que le permite realizar cosas que normalmente no podría. Más específicamente: transacciones instantáneas y con muy bajas comisiones.

El desarrollo de este protocolo comenzó con los trabajos de Joseph Poon y Thaddeus Dryja. Pero en la actualidad son empresas como Blockstream, Lightning Labs, MicroStrategy, Block y ACINQ quienes impulsan su desarrollo.

Si te interesa la parte más técnica de este proyecto, su whitepaper se puede encontrar en este enlace.

Para entender un poco el potencial de esta tecnología, debemos tener presente dos cosas:

1. Bitcoin se creó como una solución de dinero digital.
2. Ese objetivo es imposible de alcanzar en el estado actual de la red y el software Bitcoin, ya que tiene problemas de escalabilidad.

En la actualidad, Bitcoin solo puede procesar de 7 a 8 transacciones por segundo. Con tan poca capacidad no puede hacer frente al uso masivo de la criptomoneda. Como resultado, la red Bitcoin se hace lenta y muy cara a la hora de pagar comisiones.

Por esta razón se necesitaba un modo de realizar transacciones de forma rápida, que fuera sencilla de utilizar y compatible con Bitcoin sin hacer grandes modificaciones. La respuesta a estas necesidades y más es Lightning Network, protocolo del que aprenderás un poco más a continuación.

¿Por qué se necesita mejorar la escalabilidad de Bitcoin?

Seguramente te estarás haciendo la misma pregunta y estás en tu derecho. Pensarás que si Bitcoin tiene una red tan poderosa y extensa por qué necesita mejorar su escalabilidad. La respuesta sencilla es: porque al mejorar la escalabilidad las transacciones se hacen de forma más rápida y son menos costosas.

Para explicar la respuesta de forma larga hagamos este pequeño ejercicio: Imagina que haces una transacción en Bitcoin. En ese momento, la red tiene muy poco uso y el costo en comisiones de cada transacción es muy pequeño.

Sin embargo, el costo de las comisiones puede aumentar debido a que el uso de la red también aumenta. Esto se debe a que se genera una cola, o exceso de transacciones, en la mempool. Es allí, donde los mineros suelen priorizar las transacciones con comisiones más altas, ya que les ofrecen mayores beneficios. De esta forma, si deseas que una transacción sea procesada de forma rápida, tendrás que pagar más comisiones.

Sin embargo, este último caso pone sobre la mesa otro problema: los costos de las comisiones pueden aumentar hasta el punto de no permitirnos realizar micro pagos. Por ejemplo, las comisiones por enviar 1 dólar pueden ser de más de 1 dólar.

Esta es una situación sin sentido y que la mejora de escalabilidad puede solucionar, de ahí la necesidad de mejorar esta característica.

El funcionamiento de Lightning Network

El funcionamiento de Lightning Network depende de varios factores técnicos y de un proceso para que sea seguro. En primer lugar, Lightning Network depende de que la no maleabilidad de la criptomoneda este asegurada. De esta forma, sería imposible para un tercero cambiar la información sobre las transacciones o criptomonedas durante el proceso de verificación o generación de las mismas.

En Bitcoin y Litecoin la propiedad de no maleabilidad de las transacciones se introdujo gracias a la llegada de SegWit (Segregated Witness). Con este soft fork, Bitcoin solucionaba este problema y ponía los primeros ladrillos para la construcción de una nueva forma de escalado.

Fue así como comenzó el desarrollo de Lightning Network y sus llamados canales de pago. Estos canales de pago, son la piedra angular del funcionamiento de Lightning Network y la llave para ofrecer una escalabilidad sin precedentes en Bitcoin.

¿Qué son los canales de pago?

Los canales de pago o payment channels son la base de la Lightning Network.

Un canal de pago es una transacción multifirma en la blockchain con, al menos, una de ellas enviando fondos. En dicho canal, cada persona tiene una clave privada y cada transacción futura podrá realizarse únicamente si las claves de las dos partes firman. Se trata de un medio de consenso que demuestra que la transacción ha sido aprobada por ambas partes para poder ejecutarse.

Además, los canales de pagos pueden estar abiertos durante un determinado periodo de tiempo. Normalmente, este es de unos 10 minutos o lo que tarde en minarse el próximo bloque en la blockchain. Pero una vez abierto el canal, sus participantes pueden intercambiar activos entre ellos de forma instantánea utilizando los fondos almacenados en él. Esto en pocas palabras, significa que las partes que conforman un canal de pago Lightning Netwok, pueden realizar pagos entre si de forma instantánea.

Pese a este comportamiento, las transacciones realizadas en dicho canal de pago son completamente válidas en la blockchain. Esto se debe a que une vez se cierra el canal, las transacciones realizadas se envían a la red, se verifican y se incluyen en un bloque Bitcoin.

Explicando paso a paso el funcionamiento de Lightning Network

Para entender como funciona Lightning Network lo mejor es desglosar paso a paso todo su proceso de funcionamiento. Por esa razón, te explicaremos con un sencillo ejercicio como se realiza, junto a otros puntos de interés para despejar todas tus dudas.

En primer lugar, dentro de Lightning tendremos dos participantes que crearán una transacción inicial en la cadena de bloques de 20$. De esos 20$, 10$ serán de Carmen y 10$ de Aitor. Este reparto podría ser distinto y puede variar dentro del canal que mencionábamos anteriormente, por lo que Carmen podría tener 15$ y Aitor 5$ al final de todos los intercambios.

Lo que Lightning hace es tomar la tecnología tras los canales de pago y crear una red que los conforma utilizando smart contracts para asegurarse de que puede funcionar de forma descentralizada.

En tal sentido, nos quedaría el siguiente desglose del proceso:

1. Carmen abre un canal de pago con Aitor que a su vez tiene un canal con Laura, que a su vez tiene un canal abierto con David.
2. Ahora mismo tenemos 4 partes participando en distintos canales de pago o payment channels.
3. Carmen quiere intercambiar activos con David, por lo que podrá enviar fondos a través de Aitor y Laura para que lleguen, en última instancia, a David, el receptor.
4. Debido a la naturaleza de la Lightning Network, Carmen no tendría por qué confiar en Aitor y Laura dentro del proceso, ya que se usa la criptografía para asegurarse de que los fondos que recibirá David serán exactamente los mismos que ha mandado Carmen. En caso contrario, se devolverán de forma automática a Carmen.

Ahora bien, nos quedamos con una serie de preguntas que es muy importantes responder: ¿Cómo es posible confiar en el paso 3?, ¿Qué sucede con la disponibilidad? y ¿Cómo se combate el engaño?

Estas tres preguntas las responderemos a continuación.

¿Cómo es posible confiar en el paso 3?

En realidad, Aitor y Laura actúan como nodos dentro de la red, algo parecido a los mineros de la red Bitcoin. Ellos procesan de forma descentralizada todas las transacciones sin tener control de los fondos que ayudan a mover.

Por esta razón, en ningún momento Aitor y Laura podrían robar los fondos de Carmen, ya que tan solo se recibirán los fondos a enviar si ya se ha realizado la transacción de salida al recipiente final, que en este caso es David.

¿Qué sucede con la disponibilidad?

Si Aitor se desconecta, los fondos del canal no quedarían indefinidamente atrapados en él, sino que dentro del mecanismo de smart contract de Lightning Network los usuarios pueden cerrar de forma unilateral los canales. Si Aitor desapareciera, Carmen podría recuperar su dinero gracias al atributo de tiempo añadido en el contrato.

Cuando un canal se cierre a la vez, tras haberse realizado un número de intercambios indefinido en él, los fondos finales de cada parte constarán en la blockchain en 10 minutos o lo que tarde en aparecer el próximo bloque de la red.

¿Cómo se combate el engaño?

Si Carmen enviara fondos de su dirección multifirma a David en la Lightning Network, pero no cumple y lo que hace es emitir una transacción antigua en la blockchain para cerrar el canal en el estado en el que estaba antes de enviar la transacción a David, el propio software en búsqueda de este tipo de acciones hará que Carmen pierda todos sus fondos enviados a David. Esto como penalización a tal acción, por lo que todo aquel que intente transmitir una transacción antigua e inválida será penalizado.

Gracias a esta red de canales persona a persona es posible encontrar un patrón dentro de la red por el que poder transmitir transacciones fuera de la cadena de bloques sin límites. Todo ello sin perder la confianza de que posteriormente y tras cerrarse el canal constará dentro de la blockchain de Bitcoin.

Seguridad de Lightning Network

En cuanto a la seguridad, existe un paper publicado en 2019 que realiza un análisis bastante técnico sobre la robustez de este desarrollo.

Los autores, Aggelos Kiayias (IOHK y Universidad de Edimburgo) y Orfeas Stefanos Thyfronitis Litos (IOHK) realizaron un exhaustivo examen sobre la seguridad de la red Lightning y el resultado del mismo es un documento de 84 páginas que puedes consultar y descargar haciendo click en la siguiente imagen.

Haz clic en la imagen para descargar el documento

Ventajas y desventajas de Lightning Network

Ventajas

1. En primer lugar, Lightning ofrece una de las más poderosas opciones para mejorar la escalabilidad de Bitcoin. Lightning puede llevar a Bitcoin hasta niveles cercanos a 1 millón de transacciones por segundos, mucho más que las manejadas por sistemas de pago como VISA o MasterCard.
2. Ofrece altos niveles de seguridad y anonimato, ya que las transacciones ocurren off-chain, por lo que los pagos son prácticamente imposible de rastrear.
3. Lightning es compatible con otros proyectos de criptomonedas además de Bitcoin. Por ejemplo, es posible usar Lightning con Litecoin.
4. Es capaz de reducir enormemente el nivel de tráfico de transacciones dentro de la red Bitcoin, con lo que se mejora la eficiencia de la red.
5. Las transacciones usando Lightning Network se realizan de forma casi instantánea.
6. Permite la realización de micropagos e incluso permite la automatización de los mismos.
7. Habilita la capacidad de realizar intercambios atómicos cross-chain. Esto permite que dos cadenas de bloques que usen la misma función hash, puedan intercambiar tokens sin necesidad de un intermediario como un exchange.

Desventajas

1. Una de las principales desventajas de Lightning es que los pagos solo pueden realizarse a usuarios que estén conectados a un canal de pago. Esto quiere decir, que el usuario debe estar activo y conectado a un canal. Las transacciones de criptomonedas tradicionales no tienen esta limitación.
2. Lightning Network es un protocolo que está en constante desarrollo. Prueba de ello, es que sus creadores aún recomiendan no usar Lightning para operaciones con altas sumas de dinero.
3. El protocolo limita la liquidez del canal al total de criptomonedas que sostienen todas las partes. Esta es otra situación que atenta contra las operaciones de alto valor, pues lleva a los usuarios a dividir sus fondos para tener liquidez en la blockchain normal y en los canales Lightning.

Aunque Lightning Network todavía está en una etapa temprana de su desarrollo, las soluciones a la escalabilidad de Bitcoin que ofrece son un gran paso adelante para la adopción de las criptomonedas. Al crear un canal de pagos instantáneo y sin grandes costes, Bitcoin tiene el potencial para reemplazar a las tarjetas de crédito e incluso al dinero fíat.