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As fábricas de canais são uma camada intermediária entre o blockchain do Bitcoin e a Lightning Network (LN) proposta por Conrad Burchert, Christian Decker e Roger Wattenhofer em um papel em 2017. Inicialmente chamado de ‘Fundo Escalável de Redes de Canais de Micropagamento Bitcoin’, o conceito se tornou comumente conhecido como ‘fábricas de canais’.
As fábricas de canais são projetadas para reduzir o número de transações na cadeia necessárias para abrir e fechar canais LN. Você pode pensar neles como canais de superestradas que podem existir entre muitos usuários sem aumentar o número de transações na cadeia necessárias para abrir e fechar canais.
Os usuários podem abrir e fechar um número virtualmente ilimitado de canais, tendo o potencial de reduzir drasticamente a carga na cadeia do LN se ele se expandir para uma rede de pagamentos global popular de milhões de usuários.
Histórico em canais LN
A abertura de um canal LN entre dois participantes requer uma transação para financiar o canal e abri-lo com compromissos de seus saldos BTC para o blockchain Bitcoin. Uma vez que o canal é aberto e financiado, os usuários podem trocar o BTC quantas vezes quiserem, dentro dos limites do saldo no canal que é transferido de um lado para outro entre eles.
A mágica é atualizar com segurança o equilíbrio do estado do canal sem publicar transações em cadeia.
O fechamento do canal também requer uma transação em cadeia, onde o saldo do canal é publicado no blockchain Bitcoin. No entanto, existem duas limitações principais da configuração do canal bidirecional.
- O requisito para transações de abertura / fechamento na cadeia não se adapta bem com a adoção do LN devido às limitações na capacidade do Bitcoin na cadeia.
- Os fundos (BTC) estão bloqueados no canal.
Primeiro, conforme o número de usuários do LN do Bitcoin aumenta, a quantidade de transações em cadeia também aumentará drasticamente – especialmente se cada usuário estiver abrindo vários canais. A capacidade de transação em cadeia do Bitcoin pode facilmente lidar com as transações de abertura / fechamento do LN agora, mas se for para atingir o nível desejado de adoção, o problema precisa ser resolvido.
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Por exemplo, se 1.000 usuários ativos do LN estão procurando abrir 5 canais cada, isso cria 10.000 transações em cadeia. Quanto mais usuários, mais problemática se torna a pressão sobre o Bitcoin.
Em segundo lugar, a quantidade fixa de BTC em um canal LN é inconveniente, especialmente quando surge a necessidade de rebalancear os canais ou é necessário reabastecer os canais. Os saldos de canal baixos são adequados para duas partes interagindo, mas não são ideais para o desempenho de pico do LN, que exigiria nós de roteamento e saltos de pagamentos entre nós.
O documento de fábrica de canais destaca esses dois problemas e se esforça para fornecer uma solução escalonável onde os usuários podem criar um número arbitrário de canais como parte de um grupo – reduzindo drasticamente os custos de transações de blockchain. De acordo com o jornal:
“Para um grupo de 20 usuários com 100 canais intragrupo, o custo das transações de blockchain é reduzido em 90% em comparação com 100 canais regulares de micropagamento abertos no blockchain. Isso pode ser aumentado ainda mais para 96% se o Bitcoin introduzir assinaturas Schnorr com agregação de assinatura. ”
A parte sobre assinaturas Schnorr é importante, pois a inclusão de assinaturas Schnorr no protocolo Bitcoin está no horizonte e oferece um conjunto de recursos aprimorados de eficiência e privacidade para a rede. Combinado com as fábricas de canal, as assinaturas Schnorr permitem transações de fábrica de canal muito mais compactas quando são publicadas na cadeia.
Fábricas de canais
As fábricas de canais são canais empiricamente multipartidários de micropagamento que consistem em grupos de participantes criando canais um-para-um fora da cadeia. O mesmo método para transmitir o fechamento de um canal LN pode ser otimizado para abrir outro canal simultaneamente. Na verdade, as fábricas de canais alavancam essa capacidade de criar e encerrar canais fora da cadeia sem a necessidade de transmissão para o blockchain Bitcoin. De acordo com o jornal:
“Os fundos são comprometidos com um grupo de outros usuários em vez de um único parceiro e podem ser movidos entre canais com apenas algumas mensagens dentro deste grupo colaborador, o que reduz o risco, pois uma conexão não lucrativa pode ser rapidamente dissolvida para formar uma melhor conexão com outro parceiro. ”
As fábricas de canais bloqueiam fundos de canais de várias partes usando uma “transação de gancho”, que abre a propriedade compartilhada dos fundos depositados entre as partes. O componente inteligente que permite o financiamento de muitos canais multipartidários é chamado de ‘alocação’, onde uma ou várias transações sequenciais podem recuperar os fundos bloqueados do canal multipartidário como uma entrada e financiar vários canais com seus resultados. De acordo com o jornal:
“A alocação substitui efetivamente as transações de financiamento de vários canais de duas partes.”
O gancho permite que um usuário retire seus fundos de um canal se as outras partes se tornarem não cooperativas. A abertura de canais de pagamento secundários em uma fábrica de canais é essencialmente instantânea, pois a fábrica de canais em si tem uma quantidade suficiente de confirmações – os usuários estão criando canais dentro de um canal.
Além disso, as fábricas de canais removem o risco entre as partes participantes usando timelocks e uma árvore de invalidação onde apenas um caminho da árvore pode ser transmitido após o término dos timelocks. Nenhuma parte individual ou em conluio pode gastar arbitrariamente os fundos da fábrica do canal devido a restrições derivadas de multi-sig.
A liquidação consiste em as partes na fábrica de canais decidirem cooperativamente fechar o canal, e apenas o gancho e a transação de liquidação são publicados no blockchain. No entanto, a liquidação de canais de pagamento secundários cai em três opções principais:
- Confirma o estado final do canal secundário para o blockchain.
- Atualizar saldos dentro da fábrica de canais mais ampla.
- Abra um novo canal.
A coordenação agregada necessária para fábricas de canais maiores aumenta, mas eles ainda mantêm a capacidade de funcionar com apenas duas transações em cadeia, apesar dos tamanhos de grupo arbitrários. As implicações de grandes fábricas de canais são atraentes para o crescimento orgânico do LN.
Vantagens, riscos e desenvolvimento futuro
As fábricas de canais são melhorias convincentes para o LN ao considerar as limitações na movimentação de fundos entre canais para rebalanceamento. Os problemas de reequilíbrio surgem quando uma parte de um canal bidirecional tem uma soma desequilibrada do equilíbrio do canal e a outra parte não pode enviar BTC porque sua extremidade do canal é muito baixa.
“Uma nova alocação é montada, que substitui cada canal por um novo balanceado, mantendo a aposta total de cada parte igual”, detalha o jornal.
As fábricas de canais podem, subsequentemente, permitir que fundos sejam movidos entre canais, criar novos canais ou remover canais antigos – tudo sem transmitir para o blockchain.
As fábricas de canais também oferecem benefícios exclusivos em sistemas complexos. No LN do Bitcoin, as fábricas de canais têm o potencial de aumentar a profundidade das conexões entre grandes grupos de nós. Na verdade, isso aceleraria a velocidade de saltos de pagamento entre nós que as pessoas não têm canais diretos abertos com.
Com fábricas de canais, a sobreposição entre grandes fábricas de canais permitiria caminhos mais curtos entre os participantes de grupos separados, tornando o LN mais distribuído ao mesmo tempo em que fortalece suas conexões.
Por outro lado, grandes fábricas de canais têm uma deficiência notável. O número de partes capazes de fechar a fábrica de canais aumenta em um sistema de ordem superior e remove a capacidade de mover fundos entre canais secundários após a transmissão do gancho e da transação de liquidação para o blockchain.
Esses cenários não são diretamente maliciosos – já que nenhum dinheiro do usuário é perdido ou roubado – mas podem ser usados por usuários básicos para aumentar as taxas de mineração pagas pelo espaço extra de blockchain que a fábrica de canais exige – causando inconveniência para usuários de canais de pagamento secundários no processo . Os usuários cooperativos podem decidir sobre soluções de liquidação fora da publicação do caminho para a árvore de invalidação, no entanto.
No geral, as fábricas de canais são uma proposta convincente para a expansão e escalabilidade do LN do Bitcoin. The LN’s a adoção está crescendo rapidamente, e as fábricas de canais são uma ferramenta prática para complementar a escalabilidade da rede por meio de melhor eficiência na cadeia e rebalanceamento de canais de pagamento secundários para um ecossistema de pagamento mais líquido.