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4 giugno 2018

Innovazione nella Blockchain: il Lightning Network

In conseguenza all’inarrestabile crescita e successivo crollo del prezzo dello scorso inverno, la criptovaluta Bitcoin ha ottenuto una notorietà mai raggiunta in precedenza. In molti, infatti, hanno inizato ad acquistare Bitcoin e ad approcciarsi alla nuova tecnologia della blockchain.

Tale improvvisa popolarità del Bitcoin, tuttavia, ha rivelato anche alcuni dei suoi limiti. In particolare, si è manifestato con particolare evidenza il problema della scalabilità: l’attuale tecnologia del Bitcoin non permette che venga utilizzato per centinaia di migliaia di transazioni ogni secondo da soggetti sparsi in tutto il mondo.

L’introduzione del Lightning Network si presenta come un’innovazione atta a rendere il Bitcoin una vera valuta mondiale, capace di soddisfare il fabbisogno mondiale di transazioni.

Partendo dai punti di debolezza della criptovaluta, giungeremo ad analizzare la rete Lightning Network come la soluzione capace di superare tali criticità.

Cosa avviene quando si trasferiscono Bitcoin?

Nel momento in cui un soggetto A invia un certo ammontare di Bitcoin (BTC) ad un soggetto B, le informazioni che compongono tale transazione, ancora non validata dalla rete del BTC, vengono propagate attraverso il network di computer che partecipano all’infrastruttura del BTC.

Tale transazione pendente viene raccolta da alcuni soggetti “speciali” partecipanti al network, chiamati “miner”, ed inserita in una lista di altre transazioni pendenti (candidate block) che non può eccedere, per motivi di sicurezza, la dimensione di 1MB.

I miner, dopo aver raccolto tale insieme di transazioni non confermate, entrano in competizione per verificare che tali transazioni siano effettivamente valide. Prendendo in considerazione il caso generico di una transazione da un soggetto A ad uno B, i miner controllano che:

  • A abbia effettivamente a disposizione l’ammontare di BTC che intende trasferire;
  • A non stia cercando di inviare questo ammontare contemporaneamente a più soggetti terzi.

È importante capire che un miner utilizza una grande potenza di calcolo per effettuare questi controlli e di conseguenza necessita di una remunerazione per essere incentivato a svolgere il suo fondamentale ruolo di validatore.

Tale remunerazione viene ottenuta dal miner che per primo valida il blocco candidato ed è in parte composta da BTC di nuova generazione ed in parte dalle commissioni che sono associate a ciascuna delle transazioni incluse nel blocco validato.

In media, un blocco di transazioni viene validato (“minato”) ogni 10 minuti ed aggiunto alla catena di blocchi precedentemente validati dal network (blockchain).

Trasferimento Bitcoin

Problematiche di scalabilità legate all’attuale funzionamento del Bitcoin

Dalla spiegazione presente nel precedente paragrafo, possiamo dedurre il motivo per il quale il BTC possa gestire solo un numero limitato di transazioni al secondo. Se infatti si considera che:

  • Un blocco viene mediamente minato ogni 10 minuti;
  • Un blocco non può eccedere 1MB di dimensioni;
  • Una semplice transazione ha una dimensione di circa 250 byte.

Possiamo calcolare il numero di transazioni gestibili in 1 secondo: (1.000.000 / 250) / (10 * 60) = 6,67 ≈ 7

Tale numero appare estremamente basso se si confronta con le circa 17.000 transazioni già gestite ogni secondo da VISA.

Transizioni gestibili da Bitcoin

Cosa succede se questo limite di 7 transazioni al secondo viene oltrepassato?

Di per sé, il BTC non prevede nessuna contromisura che impedisca agli utenti di effettuare transazioni. Pertanto, ci si potrebbe chiedere quali possano essere le conseguenze di una rete sovrautilizzata dagli utenti.

In questo caso, la velocità di accumulo delle transazioni non confermate supera la velocità con la quale i miner riescono a validare le transazioni stesse, sicché molte transazioni vengono messe in coda per la validazione.

Inoltre, si è osservato che, in questa situazione, gli utenti entrano in competizione per ottenere una maggiore velocità di validazione delle proprie transazioni offrendo così commissioni più elevate ai miner.

Il risultato è che la blockchain diventa lenta ed economicamente sconveniente da utilizzare.

Bitcoin e Blockchain

La soluzione alle problematiche di scalabilità: il Lightning Network

Il Lightning Network (LN) è una rete di secondo livello, ausiliaria rispetto alla blockchain del BTC, che intende rendere il BTC effettivamente scalabile.

Il LN si basa sull’idea che gran parte delle transazioni che vengono effettuate da un individuo avvengono sempre con le stesse persone. Ad esempio, ogni mese, il sig. Rossi paga l’affitto di casa al proprietario, ogni giorno paga il caffè al bar sotto casa, ogni tre settimane paga il taglio di capelli al barbiere di fiducia e così via.

Il LN permette di aprire un canale di pagamento diretto tra due soggetti i quali vincoleranno a tale canale di pagamento un ammontare arbitrario di BTC.

Il canale di pagamento e le somme vincolate ad esso vengono registrati sulla blockchain, ma tutte le transazioni che prevedono una semplice redistribuzione delle cifre vincolate vengono gestite fuori dalla blockchain, attraverso il LN. In ogni momento, i soggetti che hanno aperto il canale possono decidere unilateralmente di chiuderlo e solo il saldo delle transazioni verrà registrato sulla blockchain del BTC.

Per di più, il LN permette il trasferimento di BTC off-blockchain anche nel caso in cui due soggetti non siano direttamente collegati tra loro da un canale di pagamento. Si pensi infatti al caso in cui Alice è collegata a Bob e Bob è collegato a Carol, ma Alice e Carol non sono direttamente collegate. Se Alice vuole inviare BTC a Carol può farlo trasferendo fondi prima a Bob, che poi li trasferirà a Carol.

Il vantaggio di questo approccio risiede nel fatto che il LN non richiede la procedura di validazione delle transazioni spiegata in precedenza, ma solo una conferma sia da parte del soggetto che invia BTC, sia dal soggetto che li riceve, sicché le transazioni sono estremamente veloci e quasi prive di commissioni.

Lightning Network

di Marco Foggia