Canais de pagamento

Curiosidade

1. Como duas partes podem realizar milhares de pagamentos instantâneos, enviando apenas duas transações para a blockchain do Bitcoin?
2. Qual mecanismo impede que um participante transmita uma transação de compromisso mais antiga que favoreça seu saldo?
3. Por que os primeiros canais de pagamento, descritos por Jeremy Spilman em 2013, eram apenas unidirecionais?

Explorar

1. A camada base do Bitcoin liquida transações em intervalos de aproximadamente dez minutos, o que gera latência e restrições de taxas para micropagamentos de alta frequência. Os canais de pagamento transferem a carga computacional das atualizações de estado para fora da cadeia (off-chain), permitindo que os participantes troquem estados de saldo assinados indefinidamente sem propagação pela rede. A blockchain on-chain serve apenas como camada de liquidação, verificando somente os eventos iniciais de financiamento e o fechamento final.
2. O canal começa com uma transação de financiamento: uma saída multisig de 2 de 2 que bloqueia os fundos controlados tanto por Alice quanto por Bob. Se cada um contribuir com 1 BTC, a capacidade do canal é de 2 BTC. Nenhuma das partes pode gastar esses fundos unilateralmente sem a assinatura da outra. Essa estrutura une os participantes em uma conta compartilhada que existe apenas como um direito potencial sobre a cadeia principal.
3. Durante a operação, Alice e Bob trocam transações de compromisso que representam novas distribuições de saldo. Cada atualização substitui o estado anterior; se Alice envia 0,1 BTC para Bob, eles assinam uma nova transação transferindo os recursos da saída de Alice para a de Bob. Essas transações assinadas, mas ainda não transmitidas, são transações válidas de Bitcoin, garantindo que qualquer estado final possa ser aplicado na cadeia sem depender da confiança entre as partes envolvidas.
4. Cada lado também precisa ser impedido de transmitir um estado desatualizado que lhe pagou mais. O Lightning faz isso com segredos de revogação e timelocks, abordados em uma lição posterior; em resumo, publicar um estado revogado permite que a outra parte tome todo o saldo do canal, o que torna a trapaça uma aposta perdida.
5. O encerramento ocorre de forma cooperativa ou unilateral. Em um encerramento cooperativo, ambas as partes assinam uma transação de liquidação que paga seus saldos finais imediatamente, sem timelocks. Se uma das partes se desconecta ou age de maneira maliciosa, a outra pode forçar o encerramento ao transmitir (broadcast) a última transação de compromisso. Nesse caminho unilateral, a parte que força o encerramento deve aguardar um timelock relativo antes de gastar sua própria parcela, dando tempo para uma reivindicação de penalidade; a saída da outra parte fica disponível quase imediatamente.
6. Os precursores incluem os canais unidirecionais de Jeremy Spilman (2013), nos quais os pagamentos podiam fluir apenas do pagador para o beneficiário, e os canais duplex de Christian Decker e Roger Wattenhofer (2015). O artigo de Joseph Poon e Thaddeus Dryja sobre a Lightning Network (esboço de 2015, versão de 2016) introduziu compromissos revogáveis, permitindo que um canal permanecesse aberto por tempo indeterminado, além dos HTLCs, que possibilitam que os pagamentos sejam encaminhados por vários canais. Implementações em mainnet como LND, Core Lightning e Eclair agora gerenciam esses estados, com uma adoção significativa começando de fato em 2018.

Fatos-chave

Exercício nove, seis, três, um

Verificação de fatos

Datas, números e afirmações verificados com as fontes publicadas listadas abaixo.

• J. Poon & T. Dryja, 'The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments' (2016)
• A. M. Antonopoulos, O. Osuntokun & R. Pickhardt, Mastering the Lightning Network (2021)
• Lightning Network BOLT specifications (github.com/lightning/bolts)