Lightning Network: Cách mạng hoá giao dịch bằng Bitcoin?

Bitcoin đã và đang đón nhận được nhiều sự quan tâm từ cộng đồng tài chính trên thế giới. Ngoài ra, những giá trị về công nghệ mà Bitcoin mang lại cũng không kém phần thú vị. Và mạng Lightning là 1 trong số đó.

Lightning Network: Cách mạng hoá giao dịch bằng Bitcoin?

Đọc giả lưu ý khi đọc bài

Bài viết này nhằm mục địch cung cấp thông tin, không nhằm mục đích khuyến khích đầu tư.

Bitcoin on hundred dollars bills.

Instagram - @bermixstudio | Donation https://paypal.me/bermixclub Goal: $0 of $100 - any amount appreciated 🤘
Photo by Bermix Studio / Unsplash

Sau một khoảng thời gian dài nằm vùng trong nhiều cộng đồng tiền ảo ở Việt Nam thì có một đặc điểm khá rõ rệt mà mình để ý đó là Bitcoin không quá phổ biến ở Việt Nam so với các nước phương Tây. Về khía cạnh công nghệ và ứng dụng, hầu hết các cuộc thảo luận trên các diễn đàn cũng như là các group chat sẽ xoay quanh chủ đề về Altcoin (Các coin còn lại bên cạnh Bitcoin). Cũng từ đó, hầu hết mọi người biết đến Bitcoin như một công cụ "dự trữ giá trị" (store of value) thay vì mang tính cách mạng cho các ứng dụng đời sống. Tuy nhiên, Bitcoin cũng thu hút được đông đảo sự đóng góp của cộng động lập trình viên trên toàn cầu cùng với những cải tiến đột phá. Đặc biệt nhất có thể kể đến mạng Lightning - giải pháp lớp thứ 2 của Bitcoin.


Mạng Lightning là gì?

Nguồn: mạng

Lightning Network hay Mạng Lighting là giải pháp lớp 2 (Layer 2) trên được triển khai rộng rãi trên chuỗi khối của Bitcoin. Lightning Network được nghiên cứu và xuất bản whitepaper (Bạn có thể đọc qua về whitepaper của Lightning Network tại đây Whitepaper của Lighting Network) bởi hai tác giả phụ trách cũng là đồng sáng lập của Lighting Network là Joseph Poon Thaddeus Dryja. Joseph Poon còn được biết đến như là đồng tác giả của Plasma, giải pháp mở rộng sidechain trên chuỗi khối Ethereum.

Nói ngắn gọn thì, Lightning Network giải quyết các vấn đề còn tồn động trên hạ tầng lớp sơ cấp (lớp thứ 0) của mạng lưới Bitcoin. Mặc dù có độ chặt về bảo mật bởi số lượng node tham gia vào cơ chế đồng thuận của hệ phân tán, Bitcoin gặp rất nhiều vấn đề về khả năng mở rộng (scalability)tốc độ giao dịch mỗi giây (transaction per second - TPS) trên mạng lưới. Điều này tạo ra nhiều rào cản lớn cho Bitcoin để tạo ra được nhiều giá trị với người giữ Bitcoin (Bitcoin holder).

Trích dẫn từ Whitepaper của Lightning Network, mạng lưới thanh toán của Visa có tốc độ giao dịch mỗi giây lên đến 47,000 TPS (2013) và trung bình hàng trăm triệu giao dịch mỗi ngày. Trong khi đó, Bitcoin chỉ có thể thực thi cao nhất 7 giao dịch mỗi giây với khối lượng dữ liệu tối đa mỗi giao dịch là 1MB* (trước nâng cấp SegWit).

TPS vào năm 2022 của Bitcoin vẫn không được cải thiện đáng kể

Một blockchain layer 0 khác cũng gặp vấn đề tương tự với Bitcoin là Ethereum. Mặc dù Ethereum có rất nhiều dự định lớn lao để phát triển hạ tầng chuỗi khối bằng các cải tiến như Ethereum 2.0, sharding, beacon chain...tuy nhiên vẫn còn rất nhiều ẩn số đối với thành công các cải tiến này vì sẽ phải thay đổi trực tiếp lên lớp sơ cấp của Ethereum.

Fact #1: Số lượng Bitcoin tối đa được giao dịch trên mạng Lightning là 0.0429 BTC

Vì tốc độ giao dịch lớn và được xử lý ngoài chuỗi (off-chain), Lightning Network phù hợp với các giao dịch nhỏ lẻ hơn các giao dịch với khối lượng lớn. Do đó, hạn chế khối lượng Bitcoin được giao dịch xuống còn 0.0429 BTC sẽ giữ cho mạng lưới ổn định hơn. Các giao dịch nhỏ lẻ có thể được thực thi trên Lightning Network để giảm chi phí còn các giao dịch với khối lượng sẽ được thực thi trực tiếp trên chuỗi chính. 

Trong khi đó, Lightning Network lại được xem là một thành công lớn của giải pháp lớp 2 trong blockchain vì các ưu điểm như:

  • Lightning Network là một hệ phân tán riêng biệt không phụ thuộc vào các cơ chế đồng thuận hiện tại của Bitcoin.
  • Lightning Network được xây dựng trên lớp sơ cấp nguyên bản của Bitcoin nên bảo mật rất tốt (theo The Longest Chain Rule)
  • Các giao dịch trên Lighting Network được thực thi ngoài chuỗi (off-chain) nên tốc độ xử lý cao kèm theo phí giao dịch thấp.
  • Các lỗ hổng bảo mật xảy ra trên mạng Lightning sẽ không gây ảnh hưởng đối với chuỗi chính của Bitcoin (trừ việc mất mát về tiền).
  • Sức mạnh nổi trội nhất của Lightning Network đó là cho phép người dùng khả năng atomic swap. Hay có thể hiểu ở đây là các giao dịch nhỏ lẻ trước khi được đẩy lên chuỗi chính.

Lightning Network hoạt động như thế nào?

Lightning Network là một mạng lưới bao gồm các node liên kết với nhau thông qua các kênh giao dịch (Payment channel) mà trong đó, các bên cung cấp node phải mở cổng thông qua việc cung cấp thanh khoản (hay gốp vốn). Các cổng giao dịch này là bắt buộc và hai chiều.

Fact #2: Điều thú vị về Lightning Network channel - State Channel

Lightning Network cho đến hiện nay vẫn chỉ mang tính ứng dụng trong giao dịch tiền kỹ thuật số. Tuy nhiên, đã có rất nhiều nghiên cứu và cải tiến đưa ra nhằm triển khai state channel (kênh trạng thái). Khác biệt giữa state channel và payment channel là state channel bao gồm các đặc tính của payment channel nhưng cũng mở rộng khả năng cho pháp chuyển đổi trạng thái (state) giữa các chương trình. Điều này sẽ giúp cho Lightning Network tiến gần hơn với khả năng phát triển hợp đồng thông minh trên Bitcoin.

Bài giảng của MIT về cổng thanh toán (Payment Channels) và mạng Lightning

Một điểm đặc biệt là nếu một mạng lưới lighting có 3 cổng kết nối (cổng A, cổng B, cổng C) thì cổng A có thể giao tiếp với cổng C, chỉ cần cổng A và cổng C có kết nối đến cổng B nhưng không có kết nối với nhau. Từ đó, ta có thể thiệt lập một mạng lưới các node liên kết với nhau chặt chẽ (theo hiệu ứng mạng lưới). Điểm đặc biệt trong việt thiết kế node của mạng Lightning là các node không cần phải thật sự biết về nhau, các node chỉ cần biết node tiếp theo và node trước đó (Tương đồng với thiết kế của Router trong mạng LAN).

The Network Effect Bible: https://www.nfx.com/post/network-effects-bible/

Vì tất cả các node được chạy và tham gia vào mạng lưới đều có liên kết gián tiếp với nhau tạo thành các nhóm (cluster) riêng biệt, một giao dịch tại Việt Nam tới Mỹ thông qua cổng thanh toán của Lightning Network cũng cho tốc độ rất cao vì khả năng routing và khả năng bảo mật tốt thông qua các công nghệ về mật mã học trên mạng Lightning (ví dụ điển hình là Hashed Timelock Contract - HTLC).

Tổng các node đang chạy và các cổng thanh toán liên kết với nhau trên mạng Lightning (Xem thêm tại https://explorer.acinq.co/n)

Những vấn đề còn tồn động của Lightning Network

Mạnh mẽ là thế, tuy nhiên Lightning Network cũng còn nhiều hạn chế về mặt kỹ thuật và bảo mật. Rõ ràng là lỗi bảo mật DDOS (Distributed Denial of Service) hay Tấn công từ chối dịch vụ phân tán. Điều này cũng xảy ra với các blockchain có TPS cao nhưng khả năng chịu tải còn yếu, dẫn đến việc các hacker có thể tận dụng DDOS nhằm làm hại đến mạng lưới. Solana là một chuỗi khối layer 0 điển hình cho việc TPS cao và gặp DDOS liên tục. Với Lightning Network, đã có trường hợp xảy ra. Theo Wikipedia:

20 tháng 3 năm 2018, hệ thống Lightning Network bị tấn công từ chối dịch vụ phân tán (DDoS) khiến 200 node bị rớt mạng, giảm tổng số node hoạt động từ 1,050 xuống 870. Kẻ tấn công đã mở thật nhiều kết nối tới các node để những kết nối bình thường không thể được tiếp tục sinh ra.

Bên cạnh đó, để có thể giao dịch được trên Lightning Network yêu cầu kết nối Internet. Tuy nhiên, mình tin rằng giao dịch ngoại tuyến sử dụng Lightning Network sẽ là điều khả thi trong lương lai. Lấy ví dụ điển hình khi Blockstream - một công ty công nghệ hàng đầu trong lĩnh vực Bitcoin - cung cấp giao dịch Bitcoin ngoại tuyến thông qua vệ tinh của Blockstream. Bạn có thể xem thêm tại đây

Blockstream Satellite: Bitcoin blockchain broadcasts
Blockstream Satellite broadcasts the Bitcoin blockchain around the world 24/7 for free, expanding access to the Bitcoin network to anyone in the world.

Hệ sinh thái Lightning Network

Lightning Network cũng có cho mình một hệ sinh thái riêng, trong hệ sinh thái này bao gồm

Đơn vị tiền tệ được sử dụng chính trên mạng Lightning

Có thể bạn không biết, mặc dù được xây dựng trên hạ tầng của Bitcoin và cũng sử dụng BTC làm tiền tệ chính nhưng đơn vị tiền tệ trên Lightning sẽ là Satoshi.

1 Satoshi = 0,00000001 BTC

  • Ví Lightning: Cho phép người dùng có thể thanh toán sử dụng công nghệ Lightning Network.
  • Các dịch vụ cho phép thanh toán bằng Lightning (của hàng, trò chơi, mạng xã hội...)
  • Lightning Finance: Tương đồng với tài chính phi tập trung. Người dùng có thể tối đa hoá lợi nhuận thu được sử dụng các dịch vụ tài chính xây dựng trên Lightning Network. Ví dụ như Staking chẳng hạn.
  • Hạ tầng Node: Trong Lightning Network thì đây là mảnh ghép quan trọng nhất của hệ sinh thái. Để mở rộng hạ tầng thì phải có các bên dịch vụ giúp người dùng có thể chạy node và mở Lightning channel nhằm tham gia vào mạng lưới một cách đơn giản nhất.

Ngoài ra sẽ còn nhiều mảnh ghép khác nhưng đa phần là liên quan đến kỹ thuật mà mình sẽ liệt kê ra trong một bài viết khác thuần công nghệ hơn.  

https://medium.com/@fulgur.ventures/building-an-overview-of-the-lightning-network-ecosystem-a93be2343f61

Đến đây thì bài viết cũng khá dài và cũng ít nhiều đi qua được những điều đáng chú ý về mạng Lightning. Theo đánh giá cá nhân và kinh nghiệm làm việc với công nghệ này, mình nghĩ Lightning Network là một ví dụ đáng học hỏi cho các bạn tìm hiểu về hệ phân tán và mật mã học. Còn về khía cạnh ứng dụng như là giao dịch bằng Bitcoin, mình sẽ không đưa ra nhận xét vì mình nghĩ chủ đề này vẫn còn rất tranh luận. Cảm ơn các bạn đã đọc bài viết này và hãy đăng ký blog của mình để đón đọc các bài viết chất lượng hơn!