Hoe werkt Bitcoin Lightning Network?

Wat is het Lightning Network?

Het Lightning Network (LN) werd voorgesteld in een Whitepaper in 2016. Het is een ‘layer-2’ oplossing die bovenop Bitcoin is gebouwd. LN is gemaakt als reactie op schaalbaarheidsproblemen met Bitcoin, namelijk de snelheid en kosten van Bitcoin-transacties. Het gedecentraliseerde en enorm veilige ontwerp van het Bitcoin-netwerk, met een kleine block-size en relatief lange bloktijd, is niet zonder nadelen.

De huidige theoretisch maximale transactiesnelheid per seconde van Bitcoin is ongeveer 10. In vergelijking tot traditionele betalingsverwerkers zoals VISA, die ongeveer 1.700 transactie per seconde verwerken, loopt Bitcoin achter. Ook heeft VISA een, zelf-gerapporteerde, maximale snelheid van 65.000 transacties per seconde.

De transactiekosten van Bitcoin kunnen enorm variëren, afhankelijk van de huidige vraag om het netwerk te gebruiken. Op 20 april 2021 waren de gemiddelde transactiekosten meer dan $50 per transactie, terwijl het gemiddelde nu op ongeveer $0,50 ligt. Voor grote transacties, zoals bankoverschrijvingen of internationale overboekingen, zijn de snelheid en kosten van Bitcoin vergelijkbaar of superieur aan alternatieven. Bitcoin bereikt namelijk definitief akkoord op een betaling binnen 10 minuten, voor traditionele banken duurt tot 1-3 werkdagen. Als Bitcoin echter gebruikt gaat worden voor alledaagse betalingen, de zogenoemde microtransacties, moet de transactiesnelheid flink omhoog en de kosten flink omlaag. Om dit op te lossen is de Bitcoin community gekomen met het Lightning Network.

Lightning Network in theorie

Om te begrijpen hoe LN werkt en de huidige uitdagingen van LN, moeten we het eerst over Bitcoin hebben. De beperkende factor van het Bitcoin-netwerk is dat elke transactie in een nieuw block on chain moet worden gezet. Aangezien er ongeveer elke 10 minuten blokken aan de blockchain worden toegevoegd, is er een harde limiet aan het aantal transacties dat mogelijk is zonder het Bitcoin-protocol significant te wijzigen.

Debatten over belangrijke herwerkingen van het Bitcoin-protocol zijn eerder gebeurd en hebben geresulteerd in 'hard forks', met name de creatie van Bitcoin Cash. Het Lightning Network is, in plaats van een nieuwe blockchain te creëren, een laag-2-oplossing. Dit betekent dat het ervoor zorgt dat het Bitcoin-protocol relatief ongewijzigd blijft, maar dat het wel de voordelen biedt die grote bewerkingen zouden kunnen opleveren.

LN werkt door een betalingskanaal op te zetten tussen twee partijen, waarbij alleen de eerste en laatste transactie op de Bitcoin-blockchain worden gezet. Elk aantal transacties tussen de eerste en de laatste vindt buiten de blockchain plaats, wat betekent dat die transacties niet worden beperkt door het Bitcoin-protocol.

Om een betaalkanaal te starten, moeten beide partijen een bedrag in Bitcoin vastleggen. Dat Bitcoin wordt vastgehouden en kan niet vrijgegeven worden zolang het betalingskanaal open blijft. Het totale bedrag aan Bitcoin dat via dit kanaal kan worden overgedragen, is het totale bedrag aan vastgelegde Bitcoin. Laten we een voorbeeld bekijken om dit te illustreren:

Anne stuurt Bob 1 BTC → Anne 9 BTC, Bob 6 BTC

Anne stuurt Bob 2 BTC → Anne 7 BTC, Bob 8 BTC

Bob stuurt Anne 3 BTC → Anne 10 BTC, Bob 5 BTC

Bob stuurt Anne 1 BTC → Anne 11 BTC, Bob 4 BTC

Wanneer een of beide het kanaal willen sluiten, wordt er een sluitingstransactie naar de blockchain gestuurd met de eindsaldi van Anne en bob. In dit geval is het eindsaldo van Anne 11 BTC en van Bob 4 BTC.

Wat als Anne nu een transactie wilt maken met Karel? Toevallig heeft Bob een betalingskanaal met Karel, dus doet Anne transacties met Bob, en geeft Bob de transactie door aan Carol. Houd er in dit geval rekening mee dat Bob in dit scenario een kleine betaling kan doen voor het doorgeven van de transactie. Door deze functionaliteit kan Anne met iedereen een transactie doen die is minimaal 1 kanaal open heeft met eenander.

Node A kan een transactie maken met node Q ondanks dat A enkel is verbonden met C en B en Q enkel is verbonden met E, L en P. 

Lightning Network in de praktijk

LN is een nieuw protocol waar nog flink aan wordt gesleuteld. Zodanig wordt het geconfronteerd met vele uitdagingen, variërend van bruikbaarheid tot beveiliging.

Zo zijn er zorgen over hoe moeilijk het is om een Lightning Node te runnen. Om LN succesvol te laten zijn, is een robuust netwerk van Bitcoin nodes die het LN protocol runnen vereist. Het runnen van een LN-node kan behoorlijk moeilijk zijn en het kan zijn dat er problemen zijn met het betalingsstimulans voor het runnen van kleinere nodes. Er kan worden gesteld dat het runnen van LN niet veel moeilijker is dan het runnen van een volledige Bitcoin node.

LN heeft ook te maken met concurrenten. In januari 2023 heeft LN ongeveer 5.200 BTC geblokkeerd. Dit klinkt misschien als veel, maar ter vergelijking, Bitcoin is opgesloten op Ethereum (WBTC, Wrapped Bitcoin) voor een bedrag van 183.000 BTC. Aangezien de bloktijden op Ethereum ongeveer elke 14 seconden zijn in tegenstelling tot de 10 minuten van Bitcoin, is het al veel sneller om Bitcoin via WBTC op het Ethereum-netwerk af te handelen. Verder is het mogelijk dat Ethereum-projecten zoals ETH 2.0 en Ethereum Plasma het Lightning Network overbodig kunnen maken. Het is ook belangrijk om te onthouden dat het gebruik van WBTC alle voordelen van toegang tot DeFi met zich meebrengt, wat LN (nog) niet heeft. Op Lightning worden ook steeds meer applicaties en mogelijkheden gebouwd. 

Op het moment wordt Lightning echter vooral nog gebruik voor betalingen en beloningen. 

Waar staat Lightning nu?

Het gebruik van het Lightning Network is een beetje een blackbox vanwege het protocolontwerp. Daarom moeten de meesten kijken naar onvolmaakte openbare statistieken om de groei in het gebruik van het Lightning Network te meten.

Lightning betalingen met uitzondering van Stortingen en terugboekingen

Verschillende andere factoren wijzen op een groot potentieel voor een verdere toename van de acceptatie van het Lightning Network. Geschat was dat in augustus 2022 ongeveer 100.000 gebruikers toegang hadden tot het Lightning netwerk. In maart 2022 is dit geschat op meer dan 80 miljoen. Gebruikers met toegang tot Lightning-betalingen zijn niet hetzelfde als actieve gebruikers. Het is bijvoorbeeld redelijk om aan te nemen, en de cijfers ondersteunen het, dat de meeste gebruikers van populaire betalings-apps die onlangs Lightning-betalingen hebben geïmplementeerd, Lightning nog steeds niet gebruiken. Meer gebruikerstoegang verhoogt echter de kans op meer algemeen gebruik. En de mogelijkheden om bitcoin-betalingen via Lightning te gebruiken, groeien, zoals blijkt uit een golf van aankondigingen van Lightning-integratie op Bitcoin 2022.