ما هي شبكة البرق في البيتكوين وكيف تعمل؟

شبكة البرق (بالإنجليزية: Lightning Network)

هي طبقة ثانية تضاف إلى البلوكتشين الخاص بـ البيتكوين (BTC) والتي تسمح بالمعاملات خارج السلسلة، أي المعاملات بين الأطراف غير الموجودة على شبكة البلوكتشين.

تُكّون قنوات الدفع المتعددة بين الأطراف أو مستخدمي البيتكوين الطبقة الثانية، وتعتبر قناة اللايتيننق نتورك طريقة معاملات ثنائية الأطراف يمكن للأطراف من خلالها إجراء أو تلقي مدفوعات من بعضهم البعض، وتعزز الطبقة الثانية قابلية التوسع في تطبيقات البلوكتشين من خلال إدارة المعاملات خارج شبكة البلوكتشين الرئيسية (الطبقة الأولى)، مع الاستمرار في الاستفادة من نموذج الأمان اللامركزي القوي للشبكة الرئيسية.

وتعد قابلية التوسع عائقًا كبيرًا يقيد الاعتماد الواسع النطاق للعملات المشفرة إذا تم توسيع نطاقها بشكل صحيح، يمكن لشبكة البلوكتشين معالجة ملايين إلى مليارات المعاملات في الثانية (TPS).

وفي هذا السياق، تفرض شبكة  البرق رسومًا منخفضة من خلال إجراء المعاملات والتسوية خارج السلسلة، مما يسمح بحالات استخدام جديدة مثل المدفوعات الصغيرة الفورية التي يمكنها حل معضلة “هل يمكنك شراء القهوة بالعملات المشفرة التقليدية؟”، مما يؤدي إلى تسريع أوقات المعالجة وتقليل النفقات (تكاليف الطاقة) المرتبطة بلوك تشين بيتكوين.

ولا تزال شبكة البرق تكافح لحل العديد من المشكلات مثل رسوم التوجيه المنخفضة والهجمات الضارة، وعلى سبيل المثال، هناك رسوم رمزية مطلوبة لفتح وإغلاق قناة دفع، علاوة على هذه الرسوم الصغيرة، هناك رسوم توجيه تذهب نحو العقد التي تتحقق من صحة المعاملات.

والآن، السؤال الذي يطرح نفسه:

إذا كانت رسوم التوجيه منخفضة جدًا، فلماذا تريد العقدة (Node) التحقق من صحة المعاملة المذكورة؟

الإجابة الواضحة

هي أن المعدنين لا يقومون في كثير من الأحيان بالتحقق من صحة المعاملات الصغيرة، لأنهم سيكسبون رسومًا أقل للتحقق من صحة المعاملات غير المهمة، ونتيجة لذلك، يدفع المتداولون رسوم توجيه وقد يضطرون إلى الانتظار لفترة طويلة قبل التحقق من صحة المعاملة.

وفيما يتعلق بالهجمات الخبيثة، يمكن للأداء السيئ بدء قنوات دفع مختلفة وإغلاقها جميعًا مرة واحدة، هذه القنوات تحتاج بعد ذلك إلى التحقق من صحتها والتي تعيق القنوات الشرعية، مما يؤدي إلى ازدحام الشبكة، وأثناء الازدحام، يمكن للمهاجم سحب الأموال قبل أن تدرك الأطراف الشرعية بالوضع.

تاريخ شبكة البرق

تم اقتراح شبكة البرق في عام 2015 من قبل باحثين وهما: Thaddeus Dryja and Joseph Poon ، في ورقة بحثية بعنوان شبكة اللايتنييق بيتكوين  “The Bitcoin Lightning Network “، استندت كتاباتهم إلى المناقشات السابقة لقنوات الدفع التي أجراها ساتوشي ناكاموتو ، منشئ البيتكوين المجهول.

وصف ناكوتو قنوات الدفع لزميله المطور مايك هيرن، الذي نشر المحادثات في عام 2013.  ويصف ملخص الورقة بروتوكولًا خارج السلسلة مكونًا من قنوات الدفع، من خلال قنوات الدفع، يمكن لطرفين غير موثوقين تحويل القيمة دون ازدحام الشبكة الرئيسية، حيث توجد القنوات خارج السلسلة، وتم تصميم القنوات خارج السلسلة لحل مشكلة قابلية تطوير البيتكوين، ثم أوضح Dryja و Poon أن Visa بلغت ذروتها عند 47000 TPS خلال العطلات في عام 2013. ولكي تقترب البيتكوين من TPS في Visa، سيتعين عليها إدارة ثمانية غيغابايت من المعاملات لكل كتلة، والتي لا تقترب من قدرات البلوكتشين الحالية.

في البداية، كان بإمكان البيتكوين التعامل مع سبع معاملات فقط في الثانية، بافتراض أن هذه المعاملات كانت حوالي 300 بايت لكل منها، وبالإضافة إلى ذلك، كانت كتل البيتكوين تحتوي على حد للمعاملات يبلغ واحد ميغا بايت فقط في ذلك الوقت، لذلك لم يكن هناك بالتأكيد مكان لأي مكان بالقرب من 47000 معاملة البيتكوين لتناسب كتلة واحدة.

وتم إنشاء قنوات الدفع خارج السلسلة الخاصة بالشبكة  لمعالجة افتقار البيتكوين إلى قابلية التوسع، حيث تسمح القنوات بوجود معاملات متنوعة وأصغر دون تكدس الشبكة.

في عام 2016، أسس Dryja و Poon  (لايتيننق لابز) مع عدد قليل من المساهمين الآخرين، وهي شركة لتطوير شبكة  اللايتيننق نتورك. وعلى الرغم من التغييرات المختلفة التي قام بها أعضاء الفريق بمرور الوقت، عملت Lightning Labs على جعل البروتوكول متوافقًا مع شبكة البيتكوين الأساسية، وأصبح الاختراق ممكنًا بعد الشوكة الناعمة (soft fork) المستندة إلى سيج ويت- SegWit من بيتكوين في عام 2017، والتي وفرت مساحة لمزيد من المعاملات لتلائم كل كتلة وبهذا أزالت خطأ بيتكوين طويل الأمد الذي يدعى بقابلية المعاملة التجارية.

مكّن هذا الخطأ المستخدمين من تزوير المعاملات والكذب على الشبكة والاحتفاظ بالبيتكوين في محافظهم، ونظرًا لاختبارات الإطلاق المسبق، يمكن للمطورين إنشاء تطبيقات على شبكة اللايتيننق نتورك على الفور، تضمنت التطبيقات حالات استخدام بسيطة مثل المحافظ ومنصات المقامرة، والتي سخرت قوة المعاملات الدقيقة لشبكة اللايتيننق نتورك.

في عام 2012، أطلقت لايتننق لابز- Lightning Labs أخيرًا إصدارًا تجريبيًا من تطبيق اللايتيننق نتورك في شبكة بيتكوين الرئيسية.

في هذا الوقت، بدأت شخصيات عامة مثل مؤسس تويتر جاك دورسي مشاركتها في المشروع، وعلى سبيل المثال، استأجرت دورسي مجموعة من المطورين للتركيز حصريًا على تطوير شبكة  اللايتيننق نتورك عن طريق الدفع لهم بعملة البيتكوين، كما يخطط لتطبيق اللايتيننق نتورك في تويتر في المستقبل.

كيف تعمل شبكة البرق Lightning Network؟

يتيح هذا البروتوكول إنشاء قناة دفع من نظير إلى نظير أو الند للند (P2P) بين طرفين، مثل بين العميل والمقهى، وتسمح لهم القناة بإرسال عدد غير محدود من المعاملات التي تكاد تكون فورية وغير مكلفة، إنه بمثابة دفتر الأستاذ الصغير/ سجل الحسابات الخاص به للمستخدمين من أجل الدفع مقابل سلع وخدمات أصغر مثل القهوة دون التأثير على شبكة بيتكوين.  

ولإنشاء قناة دفع، يجب على الدافع قفل مبلغ معين من بيتكوين في الشبكة، وبمجرد قفل البيتكوين، يمكن للمستلم إصدار فاتورة بمبالغه على النحو الذي يراه مناسبًا، وإذا أراد العميل إبقاء القناة مفتوحة، فيمكنه اختيار إضافة بيتكوين باستمرار.       

باستخدام قناة اللايتيننق نتورك، يمكن للطرفين التعامل مع بعضهما البعض، وعند مقارنتها بالمعاملات العادية على سلسلة بلوكتشين بيتكوين، يتم التعامل مع بعض المعاملات بشكل مختلف، مثلًا: عندما يفتح طرفان قناة ويغلقانها، يتم تحديثهما فقط على البلوكتشين الرئيس، ويمكن للطرفين تحويل الأموال فيما بينهما إلى أجل غير مسمى دون إخبار البلوكتشين الرئيسي.

ولأن جميع المعاملات داخل البلوكتشين لا تحتاج إلى الموافقة عليها من قبل جميع العقد، فإن هذه الاستراتيجية تعمل على تسريع أوقات المعاملات بشكل كبير، ويتم تشكيل عقد  اللايتيننق نتورك القادرة على توجيه المعاملات من خلال الجمع بين قنوات الدفع الفردية بين الأطراف المعنية، ولذلك، فإن شبكة  اللايتيننق نتورك هي نتيجة ربط العديد من أنظمة الدفع معًا.

في النهاية

عندما يقرر الطرفان إنهاء المعاملة، يمكنهما إغلاق القناة، ويتم بعد ذلك دمج جميع معلومات القناة في معاملة واحدة، والتي يتم إرسالها إلى شبكة البيتكوين الرئيسية للتسجيل، ويضمن الدمج إرسال عشرات المعاملات الصغيرة إلى الشبكة في وقت واحد، مما يبسطها في معاملة واحدة تستغرق وقتًا وجهدًا أقل للعقد للتحقق من صحتها.            

بدون قنوات الدفع، فإن المعاملات الأصغر تعيق المعاملات الأكبر، ومما يؤدي إلى ازدحام الشبكة وإضافة المزيد للعقد للتحقق من صحتها، وعلى سبيل المثال، لنفترض أن مايك يذهب إلى مقهى محلي يوميًا ويريد الدفع بعملة البيتكوين، يمكنه اختيار إجراء معاملة صغيرة لكل فنجان قهوة، ولكن نظرًا لمشاكل قابلية التوسع في بيتكوين يمكن أن تستغرق المعاملة أكثر من ساعة للتحقق من صحتها، وسيتعين على مايك أيضًا دفع الرسوم المرتفعة لشبكة بيتكوين، على الرغم من قيامه بإجراء معاملة صغيرة.

كيف تعمل شبكة البرق

تعمل المعاملات الصغيرة مع طرق الدفع التقليدية مثل البطاقة لأن الشركات مثل فيزا-Visa لديها البنية التحتية لمعالجة أكثر من 24000 TPS. في المقابل يمكن لـ بيتكوين  في يوم عادي التحقق من صحة سبع TPS.

باستخدام شبكة البرق، يمكن لـ مايك فتح قناة دفع مع المقهى، ويتم تسجيل كل عملية شراء قهوة داخل تلك القناة، ويستمر الدفع إلى المتجر، تعتبر الصفقة رخيصة أو ربما مجانية، وكذلك فورية، بعد ذلك، عندما يتم إنفاق عملة البيتكوين التي بدأت القناة، ويمكن لمايك اختيار إغلاق القناة أو إعادة تعبئتها.

الآن عندما يتم إغلاق القناة، سيتم بعد ذلك تسجيل جميع معاملاتها في سلسلة بيتكوين البلوكتشين الرئيسية، وتنشئ شبكة  اللايتيننق نتورك عقدًا ذكيًا بين طرفين، ويتم ترميز قواعد الاتفاقية في العقد عند الإنشاء ولا يمكن كسرها، ويضمن رمز العقد الذكي أيضًا أن يتم تنفيذ العقد تلقائيًا، حيث يتم إبرام العقود مبدئيًا بمتطلبات محددة مسبقًا توافق عليها جميع الأطراف المشاركة.

وبمجرد تلبية هذه المتطلبات، مثل عندما يدفع العميل المبلغ الصحيح للقهوة، يتم الوفاء بالعقد تلقائيًا دون مشاركة طرف ثالث، تقوم شبكة اللايتننق نتورك بإخفاء هوية المعاملات داخل قناة الدفع بمجرد التحقق من صحتها، وكل ما يمكن لأي شخص رؤيته هو التحويل الإجمالي للقيمة، وليس المعاملات الفردية داخله.

 من الممكن تمامًا إجراء المعاملات دون أي قيود خارج البلوكتشين. يمكن الوثوق بالمعاملات خارج السلسلة لفرض البلوكتشين مع الأخذ في الاعتبار أنها تنتهي في الشبكة الرئيسية بمجرد إغلاق قنوات الدفع، تعتبر الشبكة الرئيسية هي الحكم في جميع المعاملات، في حين أن البروتوكولات خارج السلسلة لها دفتر الأستاذ- سجل المعاملات الخاص بها، فإن دفتر الأستاذ هذا يتكامل دائمًا مرة أخرى في السلسلة الرئيسية، وهو أمر أساسي لتصميم اللايتننق نتورك، فقط إذا كان هناك السلسلة الرئيسية  للبناء، يمكن أن توجد بروتوكولات خارج السلسلة.

إيجابيات شبكة البرق:

الإيجابيات الواضحة لشبكة اللايتننق نتورك هي المعاملات الأسرع والأرخص، مما يتيح المدفوعات الصغيرة بطريقة لم تكن ممكنة من قبل، وبدون شبكة اللايتننق نتورك  سيتعين على المستخدمين دفع رسوم عالية مقابل معاملة بسيطة ثم الانتظار لمدة ساعة أو أكثر حتى يتم التحقق من صحتها.

 تحدث أوقات انتظار أطول للمعاملات الأصغر، حيث يختار المعدنون التحقق من صحة المعاملات الأكبر لأنهم يكسبون مكافآت أكبر مقابل القيام بذلك، وترتبط شبكة اللايتننق نتورك بـ بتكوين البلوكتشين الموجودة كطبقة فوقها.   

يعني الاتصال أن شبكة البرق لا تزال تستفيد من بروتوكولات أمان البيتكوين. يمكن للمستخدمين بعد ذلك اختيار بلوكتشين رئيسي للمعاملات الأكبر والمبادلة خارج سلسلة  اللايتننق نتورك للمعاملات الأصغر دون القلق بشأن السلامة.

توفر قنوات الدفع الخاصة بشبكة  البرق أيضًا معاملات خاصة، حيث لا يمكن للمشاهدين إلقاء نظرة خاطفة على كل معاملة فردية، بدلاً من الحزمة الإجمالية فقط، وكما قام المتحمسون للعملات المشفرة باختبار المقايضات الذرية، وهي عملية مبادلة عملة مشفرة بأخرى دون استخدام طرف ثالث أو تبادل.

وتعد أوتوميك سواب-Atomic Swaps أكثر فائدة من التبادل، لأنها توفر مقايضة شبه فورية مع رسوم قليلة أو معدومة أو تحويلات محفظة.

سلبيات شبكة البرق:

يتعين على المرء الحصول على محفظة متوافقة مع شبكة اللايتننق نتورك للاستفادة منها، أثناء العثور على محفظة تعمل مع شبكة البرق يحتاج المستخدم إلى تمويلها من محفظة البيتكوين التقليدية، وتكلف المعاملة الأولية من المحفظة التقليدية إلى محفظة اللايتننق نتورك رسومًا، لذلك يفقد المستخدمون بعض عملات البيتكوين للتفاعل مع البروتوكول.

بعد أن تكون الأموال في محفظة شبكة البرق، يجب على المستخدمين قفل عملات البيتكوين الخاصة بهم لإنشاء قناة دفع، وقد يكون إرسال البيتكوين بين المحافظ أمرًا مزعجًا ومكلفًا، وهو أمر غير مناسب للمستخدمين الجدد، ومع ذلك، يمكن لبعض المحافظ إدارة المدفوعات داخل وخارج السلسلة دون دفع رسوم، ومن المرجح أن تتحسن لتصبح أكثر موائمة مع مرور الوقت.

 إذا قرر أي من المشاركين في قناة الدفع سحب بعض الأموال، فعليهم إغلاق القناة واسترداد البيتكوين مرة أخرى قبل استخدام الأموال، وليس من الممكن سحب القليل من المال وترك القناة مفتوحة، على سبيل المثال: إغلاق قناة الدفع أو فتحها يتطلب من الطرفين المشاركين إجراء معاملة أولية تسمى رسوم التوجيه، بينما يعد فتح قناة أمرًا بسيطًا من حيث المفهوم، فإن كل هذه المدفوعات الإضافية تجعل العملية أكثر تكلفة مما سيهتم به العديد من المستخدمين المحتملين.

ومع ذلك، فإن إحدى أعظم مشاكل شبكة البرق هي عمليات الاحتيال في المعاملات دون اتصال بالإنترنت، وإذا اختار أحد المشاركين في قناة الدفع إغلاقها بينما يكون الطرف الآخر غير متصل، فيمكن للأول سرقة الأموال، وعندما يبدأ الطرف الأخير في الاتصال بالإنترنت، يكون الوقت قد فات لفعل أي شيء، ويمكن للمخادع أن يظل غير متصل بالإنترنت دون أي وسيلة للاتصال به.

أيضًا، لا تعاني شبكة  اللايتننق نتورك من أخطاء مثل المدفوعات المتوقفة، وهي معاملات صادرة لم تخضع للتحقق، تقوم شبكة البيتكوين برد دفعة متوقفة، ولكن قد يستغرق الأمر أيامًا للحصول عليها، حيث ترى المعاملات الصالحة أولوية أكبر من المعاملات العالقة عندما يتعلق الأمر بالتحقق.

أخيرًا، حتى لو نجحت شبكة البرق في حل جميع مشكلاتها، فلا تزال هناك حالة المنظمين، وقد يكافح المنظمون لفهم شبكة البرق بما يكفي لسن التشريعات المناسبة، إذا كان المنظمون يعانون، فقد يعاني مستخدمو التشفير المعروفين من استخدام شبكة اللايتننق نتورك أيضًا.

 حتى إذا كان المنظمون يفهمون البروتوكول، فقد لا يسمحون بشبكة اللايتننق نتورك بسبب عدم الكشف عن هويتهم. قد تخيف المعاملات المجهولة المشرعين، مع الأخذ في الاعتبار أنه لا يمكنهم رؤية معاملة نهائية إلا بعد أن يغلق المستخدم قناة الدفع الخاصة بهم، وليس المعاملات الفردية التي تتم داخل القناة.

آفاق شبكة البرق:

تبني استخدام شبكة البرق آخذ في الازدياد، فوفقًا ل داب رادار-DappRadar هناك أكثر من 110 مليون دولار في البيتكوين مقفل في شبكة اللايتننق نتورك، يمكن أن يكون هؤلاء أشخاصًا يدفعون مقابل السلع والخدمات، ويستخدمون التطبيقات، والمقامرة، وغير ذلك. تعتبر بعض التطبيقات حيوية لاستخدام الشبكة، مثل المحافظ المتوافقة مع شبكة البرق.

بالنظر إلى أن شبكة البرق هي بروتوكول منفصل عن شبكة Bitcoin الرئيسية، فإنها تتطلب نوعًا مختلفًا من المحفظة حتى يتمكن المستخدمون من إنشاء قنوات الدفع.

لا يمكن للتجار استخدام شبكة البرق بدون محافظ محسّنة، إذا استمر اعتماد البرق في النمو، فيمكن للصناعة أن تتوقع المزيد من مطوري المحفظة لدمج دعم شبكة اللايتننق نتورك، يمكن أيضًا أن يصبح المستخدمون المتخصصون “عقدة”، (Node) مما يؤدي إلى تسريع أوقات معاملات اللايتننق نتورك.       

ومن الجدير بالذكر أيضًا أن التطوير في البرق قد توسع للعمل كحل من الطبقة الثانية في العديد من المشاريع، وبدأت أيضًا عمليات تبادل العملات المشفرة في دعم البروتوكول، مما أدى إلى توفير شبكة لأكبر عدد ممكن من المتداولين.

تسمح هذه التبادلات التي تدمج شبكة اللايتننق نتورك للمتداولين بسحب كميات أصغر من بيتكوين بسعر رخيص وفوري (حتى عندما تكون عملة البيتكوين مزدحمة)، وبدون شبكة البرق، قد يعاني المستخدمون من ارتفاع رسوم المعاملات وأوقات الانتظار بسبب تقنية البيتكوين التقليدية.

أبراج المراقبة (Watchtowers)

خدمة حماية من طرف ثالث تتكون من عقد متخصصة مختلفة، تم تقديمها أيضًا إلى شبكة  البرق. تنقطع بعض العقد أثناء عدم الاتصال بالإنترنت من وقت لآخر، مما يترك قنوات الدفع الخاصة بها مفتوحة لعمليات الاحتيال على المعاملات دون اتصال بالإنترنت، وبدلاً من ترك قناته دون مراقبة، يمكن للمشارك دفع رسوم رمزية لبرج المراقبة وتقديم دال متعلق بمعاملة القناة.

يُستخدم برج المراقبة الدال لتحديد قناة المستخدم من بين البقية ويراقبه، إذا استشعر برج المراقبة نشاطًا ضارًا، مثل محاولة الطرف الآخر إغلاق قناة الدفع، فسيقوم تلقائيًا بتجميد الأموال وإعادة الأموال إلى المستخدم غير المتصل بالإنترنت، كما سيعاقب برج المراقبة الطرف الخبيث بسحب أمواله من القناة.