Lightning Network (LN) là một khái niệm được xây dựng bởi Joseph Poon và Thaddeus Dryja vào năm 2015. Ý tưởng chính phía sau dự án này là tạo nên một giao thức thanh toán có thể sử dụng làm giải pháp ngoài chuỗi cho vấn đề mở rộng mạng lưới hiện đang là một thách thức đối với hệ thống của Bitcoin. Không những thế, khái niệm này còn có thể áp dụng rộng rãi với cả các hệ thống tiền mã hóa khác.
Lightning Network xuất hiện trong hoàn cảnh cả Bitcoin lẫn nhiều loại tiền mã hóa khác đang thực sự gặp phải một số giới hạn. Trong thời điểm hiện tại, công nghệ blockchain của Bitcoin chỉ có thể thực hiện từ 2 đến 7 giao dịch mỗi giây (TPS). Cùng với sự phát triển rộng rãi của hệ sinh thái tiền mã hóa, ngày càng có nhiều người tham gia vào mạng lưới, số lượng các giao dịch được khai báo lên blockchain cũng tương ứng theo đó mà tăng dần. Khi mạng lưới nghẽn càng nhiều, hiệu suất tổng thể sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng, gây ảnh hưởng cực xấu đến tính ứng dụng thực tiễn của Bitcoin trong vai trò một loại tiền tệ số toàn cầu. Trước thực tế đó, LN đã được phát minh cho thấy nỗ lực xóa bỏ hoàn toàn sự cố nghẽn mạng xảy ra với công nghệ blockchain của Bitcoin.
Cơ chế hoạt động
Lightning Network gồm có một hệ thống giao dịch off-chain được xây dựng trên nền tảng blockchain của Bitcoin. Hệ thống này vận hành ở cấp độ mạng ngang hàng (P2P), tính ứng dụng của nó dựa trên nguyên lí tạo ra các kênh thanh toán 2 chiều, qua đó người dùng có thể thực hiện các giao dịch tiền điện tử liền mạch.
Sau khi hai bên đã đồng thuận tạo ra một kênh thanh toán, họ có thể chuyển tiền qua lại giữa các ví của nhau. Mặc dù việc thiết lập các kênh thanh toán như vậy sẽ liên quan đến các giao dịch trên chuỗi (on-chain transaction), nhưng bù lại tất cả các giao dịch được thực hiện trong kênh đó đều là off-chain, và sẽ không cần tới sự đồng thuận của toàn hệ thống. Nhờ đó, các giao dịch này có thể được thực thi một cách nhanh chóng thông qua hợp đồng thông minh, cùng với đó là mức chi phí phát sinh thấp đi kèm với tốc độ giao dịch ở mức độ cao hơn rất nhiều.
Để thiết lập một kênh thanh toán, 2 bên tham gia cần khởi tạo một ví đa chữ ký có trữ sẵn một số tiền nhất định. Số tiền này chỉ có thể được truy cập một khi đôi bên đồng thời cung cấp khóa cá nhân (có thể là 2 hoặc nhiều bên, tùy trường hợp). Điều này nhằm đảm bảo không bên nào có thể truy cập được số tiền đó khi chưa có được sự đồng thuận của tất cả các bên còn lại.
Cụ thể hơn, chúng ta có thể xem xét một ví dụ như sau: Giả sử, Alice muốn sử dụng Lightning Network để giao dịch Bitcoin với Bob. Trước tiên, họ cùng thiết lập một kênh thanh toán, sử dụng ví đa chữ ký. Khi đó, kênh thanh toán sẽ mang tính chất một hợp đồng thông minh, còn ví đa chữ kí sẽ chính là một két bảo hiểm để lưu giữ lượng tiền muốn giao dịch. Trong suốt quá trình tồn tại của kênh thanh toán này, Alice và Bob muốn tạo ra bao nhiêu giao dịch off-chain tùy thích.
Ngay sau mỗi giao dịch, Alice và Bob đồng thời phải ký và cập nhật bảng cân đối của riêng họ, bảng này có nhiệm vụ ghi chép lại số lượng coin của mỗi bên đang giữ. Khi giao dịch hoàn tất, kênh thanh toán có thể được đóng lại, bảng cân đối cuối cùng sẽ được khai báo lên blockchain. Hợp đồng thông minh của LN sẽ đảm bảo rằng mỗi bên sẽ nhận được chính xác số lượng bitcoin của mình dựa theo bảng cân đối phiên bản cuối cùng.
Tổng kết lại, các bên tham gia thực tế khi đó sẽ chỉ phải tương tác với mạng lưới blockchain của Bitcoin 2 lần. Một lần để mở kênh thanh toán, lần tiếp theo là đóng nó lại. Điều này có nghĩa là tất cả các giao dịch khác phát sinh trong kênh thanh toán sẽ không trực tiếp được thực hiện trên chuỗi chính.
Điều hướng mạng lưới (Network Routing)
Ngay cả khi các bên tham gia không sở hữu một kênh thanh toán trực tiếp, họ vẫn có thể chuyển và nhận Bitcoin thông qua các kênh thanh toán liên kết. Điều này cho phép Alice có thể chuyển khoản cho Charlie khi cả 2 người này không cần thiết phải cùng nhau thiết lập một kênh thanh toán trực tiếp, miễn là giữa họ tồn tại một tuyến mạng có đủ số lượng thanh toán.
Vì vậy, nếu Alice hiện đang có một kênh thanh toán với Bob, Bob có một kênh với Charlie, Alice có thể chuyển khoản được cho Charlie thông qua Bob. Việc điều hướng thanh toán như vậy cần có sự tham gia của nhiều node Lightning Network, tuy nhiên các hợp đồng thông minh có thể đảm nhận được công việc khai thác các tuyến khả dụng tối ưu nhất.
Ưu điểm của LN
- Dự án LN hiện vẫn đang nghiên cứu các giải pháp off-chain để giải quyết vấn đề mở rộng mạng lưới. Một khi thành công, lưu lượng trên hệ thống blockchain của Bitcoin sẽ được giảm tải.
- Bằng cách sử dụng kênh thanh toán 2 chiều, LN có khả năng cho phép các giao dịch được thực hiện gần như ngay lập tức.
- LN có thể áp dụng được cho các thanh toán vi mô đến mức độ 1 sts. Hơn nữa, các thanh toán vi mô tự động có thể áp dụng được trong nền kinh tế máy móc thay thế con người khi các giao dịch được thực hiện trực tiếp bởi các thiết bị điện tử mà không cần có sự can thiệp của con người.
Một số hạn chế của LN
- Không giống như các giao dịch on-chain, các khoản thanh toán bằng LN không thể thực hiện được khi người nhận ở trạng thái offline.
- Người tham gia mạng lưới bắt buộc phải giám sát kênh thanh toán thường xuyên nhằm bảo vệ tài khoản của mình (tuy nhiên các yếu tố rủi ro này có thể được khắc phục nhờ sự hỗ trợ từ các dịch vụ giám sát ngoài).
- LN không phù hợp với các thanh toán khối lượng lớn. Do khối lượng ví đa chữ ký trên mạng lưới là rất lớn (về cơ bản là ví chia sẻ), khả năng cao là các ví này sẽ không cung cấp đủ số dư khi thực hiện vai trò làm trung gian của các giao dịch lớn.
- Việc mở và đóng các kênh thanh toán sẽ liên quan đến việc tương tác với các giao dịch on-chain, do đó các công việc đòi hỏi thủ công sẽ nhiều hơn đi kèm với việc gia tăng chi phí giao dịch.
Khi nào LN ra mắt?
Nếu tính cả bản beta của mạng chính LN được Lightning Labs công bố, thì LN đã chính thức xuất hiện từ ngày 15.03.2018. Tuy nhiên, bản chính thức hiện vẫn chưa được triển khai hiệu quả trên blockchain của Bitcoin nên vẫn chưa được công bố.
Từ khi ra mắt bản beta, số lượng các node LN và kênh thanh toán đã tăng lên ồ ạt. Tính đến tháng 11.2018, theo báo cáo của Grafana đã có hơn 12.500 kênh thanh toán được thiết lập.
Tính chất cộng tác giữa các node và kênh thanh toán chính sự đặc biệt biến LN thành một giải pháp thú vị trong việc giải quyết bài toán mở rộng của blockchain. Phiên bản beta đã trải qua nhiều lần thử nghiệm, tuy nhiên tính hiệu quả của nó thực tế vẫn chưa được xác thực. Dù vậy, LN vẫn là một công nghệ đầy tiềm năng trong vấn đề cải thiện hệ sinh thái của Bitcoin và tiền mã hóa.
