Opas: näin toimii salamaverkko (Lightning Network)

salamaverkko - lightning network

Salamaverkko (Lightning Network) noussut vuoden 2019 alussa yhä suuremmaksi puheenaiheeksi. Kyseessä on kauan odotettu ratkaisu Bitcoinin skaalautuvuusongelmiin. Nyt teknologia on kehittynyt tasolle, jossa kuka tahansa voi testata sen helppokäyttöisiä beta-asteen sovelluksia. Tämä artikkeli kertoo, miten salamaverkko ja sen taustalla oleva teknologia oikein toimii.

Salamaverkon historia ulottuu Bitcoinin alkuvuosiin

Salamaverkko on konseptina jo useita vuosi vanha. Sen ensimmäiset askeleet voidaan jäljittää vuoteen 2009 ja Bitcoinin ensimmäisin koodiversioihin. Satoshi Nakamoto kirjoitti jo tuohon aikaan ideasta payment channels, mikä tarkoittaa kahden tahon välistä maksukanavaa.

Payment channel -ideaa kehitettiin eri suuntiin vuosien 2011 ja 2015 välisenä aikana. Työhön osallistui eri sovelluskehittäjiä ja useita eri fintech-yrityksiä sekä yhteisöjä, mutta mitään lopullista ja mullistavaa ratkaisua ei saatu aikaan. Voit lukea lisää maksukanavien alkuvaiheista tästä kattavasta artikkelista.

Vuonna 2015 syntyi konsepti nimeltään Lightning Network, eli suomennettuna salamaverkko. Thaddeus Dryja ja Joseph Poon julkaisivat ensimmäisen version whitepaperista otsikolla The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments vuoden 2015 helmikuussa.

Lightning Network whitepaper esitteli idean Poon-Dryja -maksukanavista, jotka mahdollistivat kanavan päivittämisen molempiin suuntiin rajattoman monta kertaa. Myös Hashed Timelock Contracts (HTLCs) oli merkittävä osa salamaverkon konseptia.

Samaan aikaan Bitcoinin skaalautuvuuskeskustelu kasvoi valtavasti. Aiheesta järjestettiin kaksi merkittävää Scaling Bitcoin -konferenssia loppuvuonna 2015 (Montreal ja Hong Kong). Poon ja Dryja esittelivät Lightning Network -konseptinsa yhä suuremmalle yleisölle saaden sille myös Bitcoin-kehittäjien valtaosan tuen.

Salamaverkon kehitys viime vuosina

Salamaverkon ohjelmakoodi on open source Bitcoinin tavoin. Tästä johtuen eri tahot ovat kehittäneet omaa implementaatioitaan Lightning Network -ohjelmistosta. Merkittäviä operaattoreita ovat ACINQ, Blockstream sekä Lightning Labs. Yhtiöt ovat kehittäneet salamaverkon speksejä yhteistyössä ja varmistuneet samalla yhteensopivuudesta.

Blockstream alkoi kehittää salamaverkkoteknologiaa jo vuonna 2015 C-kielellä, ja heidän versionsa on nimeltään c-lightning. Lightning Labs on puolestaan tammikuussa 2016 startannut fintech-yhtiö. Sen perustajina ovat edellä mainitun whitepaperin kirjoittaneet Thaddeus Dryja ja Joseph Poon yhdessä Elizabeth Starkin sekä Olaoluwa Osuntokunin kanssa.

elizabeth stark lightning labs
Elizabeth Stark lienee tällä hetkellä krypto-skenen tunnetuin nainen.

Moni yhdistää salamaverkkoteknologian nimenomaan Elizabeth Starkiin, joka on ollut aktiivinen puhuja maailman eri konferensseissa viimeisen parin vuoden aikana. Startk on Lightning Labsin toimitusjohtaja ja twiittailee myös ahkerasti handlella @starkness.

Salamaverkkoteknologian käyttöönotto vaati myös tiettyjä muutoksia Bitcoinin ohjelmakoodiin. Tärkein näistä oli kesän 2017 soft forkissa julkaistu SegWit eli Segregated Witness -päivitys.

Lightning Network alkoi muuttua teoriasta käytäntöön vuosien 2017 ja 2018 taitteessa. Lightning Labsin kehittäjä Alex Bosworth twiittasi 28.12.2017 maksaneensa puhelinlaskunsa salamaverkon avulla:

Blockstream ja Lightning Labs julkaisivat vuoden 2018 alussa ensimmäiset versiot ohjelmakoodista, mikä mahdollisti innokkaiden henkilöiden liittymisen verkkoon. Salamaverkko koostuu Bitcoinin tavoin nodeista (solmuista), jotka ovat ohjelmakoodia pyörittäviä palvelinkoneita.

Lightning Labs julkaisi maaliskuussa 2018 beta-version omasta implementaatiostaan, joka oli merkittävä askel. Yhtiö keräsi samalla 2,5 miljoonan dollarin rahoituspotin, ja yksi sijoittajista oli Twitterin toimitusjohtaja Jack Dorsey, joka on tunnettu salamaverkon ja Bitcoinin puolestapuhuja.

Salamaverkko on siis kirjaimellisesti verkko, joka koostuu palvelinkoneista (node) Bitcoinin tavoin. Verkko on laajentunut valtavasti vuoden 2018 aikana ja kasvaa 10-20% kuukausivauhdilla. Artikkelin kirjoitushetkellä se sisältää 6767 nodea, jotka ovat avanneet yhteensä 30536 maksukanavaa. Koko verkon kapasiteetti on 730 Bitcoinia.

Löydät ajantasaiset tilastotiedot osoitteesta 1ML.com/statistics.

Käydään seuraavaksi läpi, mitä tämä teknologia oikein tarkoittaa.

Salamaverkko on vie transaktiot toiselle tasolle

Salamaverkon taustalla on kauan jatkunut keskustelu (tai pikemminkin sota) Bitcoinin skaalautuvuudesta. Bitcoin on teknologiana jo 10 vuotta vanha, ja sen transaktiokapasiteetin rajallisuus on tullut esiin monta kertaa viime vuosina.

Käytännössä vaihtoehtoja on kaksi:

  1. Kasvattaa lohkoketjun lohkon kokoa, jolloin siihen mahtuu enemmän transaktioita. Bitcoin Cash halusi valita tämän tien, minkä vuoksi se haarautui Bitcoinista elokuussa 2017.
  2. Siirtää valtaosta transaktioista pois lohkoketjusta. Tämä on ns. off-chain tai layer -ratkaisu, mikä tarkoittaa myös salamaverkkoteknologiaa.

Salamaverkon arkkitehtuurista muodostuu esim. tällainen laatikkoleikki (lähde):

lightning network - salamaverkko

Lightning on vain yksi monista protokollista, jotka ilmestyvät tulevina vuosina Bitcoinin (sekä muiden kryptovaluuttojen) lohkoketjun ”yläpuolelle”. Kolmannen tason muodostavat sitten varsinaiset loppukäyttäjien ohjelmistot, kuten lompakot. Kuten aiemmin mainittu, kyseessä on siis avoimeen lähdekoodiin perustuva teknologia, jota ei omista kukaan yksittäinen taho.

Salamaverkon kantavana ideana on tarjota vaihtoehtoinen verkko usein toistuvia ja pieniä maksuja varten, jotka kuormittavat muuten verkkoa turhaan. Teoriassa salamaverkossa voi siirtää suuriakin maksuja, mutta tämä vaatii verkon kapasiteetin kasvua.

Lightning Network -teknologia mahdollistaa transaktiot kahden eri tahon välillä ilman niiden kirjaamista Bitcoinin lohkoketjuun. Bitcoinin nykyisessä teknologiassa lohkoketjuun luodaan uusi lohko 10 minuutin välein, ja käytännössä kapasiteetti on noin 7-8 transaktiosta per sekunti. Kahvikupin ostaminen on siis mahdotonta, koska transaktiot vaativat yleensä 2-3 vahvistusta eli uutta lohkoketjun lohkoa. Tämä tarkoittaa minimissään noin 30 minuuttia.

Kun transaktiot siirretään pois Bitcoinin lohkoketjusta, päästään eroon louhijoista ja 10 minuutin välein syntyvistä lohkoista. Salamaverkon avulla transaktiot ovat käytännössä reaaliaikaisia, eli maksusuoritus on vähintään yhtä nopeaa kuin luottokortin vinguttaminen kaupassa.

Verkon toiminta

Miten salamaverkkoa sitten käytetään, ja kuinka maksutapahtumat oikein liikkuvat? Salamaverkon ymmärtämiseksi on syytä ensin sisäistää Bitcoinin toimintaperiaate. Jos se ei ole sinulle ennestään tuttu, ole hyvä ja lue ensin tämä artikkeli.

Bitcoinin verkko koostuu kymmenistä tuhansista palvelinkoneista, joita kutsutaan nimellä node (tai suomennettuna solmu). Jokainen node ajaa käytännössä Bitcoin-ohjelmistoa, jonka voi ladata kuka tahansa. Verkko on siis permissionless, eli kuka tahansa voi liittyä sen ylläpitäjäksi milloin tahansa.

Bitcoin käyttää gossip-nimistä teknologiaa, joka toimii sen nimensä mukaisesti kuin juoruaminen. Kaikki nodet ”juoruavat” toisilleen kaiken informaationsa (esim. transaktiot), ja kaikki nodet sisältävät koko ajan saman datan.

Salamaverkko koostuu täysin vastaavista nodeista, jotka pyörittävät salamaverkon ohjelmakoodia. Myös tähän verkkoon voi liittyä kuka tahansa ja tarjota oman palvelinkoneensa kapasiteettia myös ilmaiseksi. Noden pyörittäjä voi määritellä myös hinnan läpikulkevalle liikenteelle ja tienata transaktiopalkkioita.

salamaverkko nodet eurooppa
Kuvassa salamaverkon solmuja (node) sekä niiden yhteyksiä Euroopassa. Suomesta niitä ei vielä montaa löydy.

Tämän jälkeen alkavat kuitenkin eroavaisuudet.

Jokaisen salamaverkon noden ylläpitäjän on valittava, miten monta kanavaa hän haluaa verkkoon avata. Tämän jälkeen ylläpitäjän on ”steikattava” eli varattava Bitcoineja jokaista kanavaa varten. Käytännössä salamaverkon node sisältää Lightning-lompakon, johon kyseinen ylläpitäjä tekee talletuksen, esimerkiksi kolme (3) Bitcoinia. Tämän jälkeen hän voi avata vaikkapa kolme kanavaa, joista jokaisen kapasiteetti on kolme Bitcoinia. Tai

Tästä johtuen verkko ei ole tarkoitettu suurien siirtojen tekemiseen. Jos yrität esim. lähettää 100 Bitcoinia salamaverkolla, et löydä riittävän suuria kanavia sen prosessointiin.

Salamaverkko eroaa toimintalogiikaltaan Bitcoin-verkosta ja esimerkiksi internetistä. Kun muodostat yhteyden netissä, protokolla vie yhteydenottopyyntösi eteenpäin keskuspalvelin kerrallaan kohti päätepistettä.

Salamaverkko käyttää source routing ja onion routing -konseptia. Tämä tarkoittaa sitä, että lähettäjä laskee verkon sen hetkisen rakenteen perusteella optimaalisen (nopein & halvin) reitin vastaanottajalle. Tämän jälkeen ”reittiopas” paketoidaan kryptattuihin tasoihin, joiden avaaminen muistuttaa sipulin eri kerrosten kuorimista. Tästä nimitys onion routing. Jokainen yhteydenottoa välittävä node saa vain tiedon seuraavasta kohteesta, ja kuorii ikään kuin reittoppaasta yhden tason kerrallaan.

Andreas Antonopoulous twiittasi tänään aiheesta osuvasti. Kukaan ei tiedä, miten monta transaktiota salamaverkossa oikein tapahtuu, ja se on hyvä asia se. Kannattaa tsekata myös twiitissä oleva linkki.

Salamaverkko ja maksukanavat

Salamaverkkoteknologian ytimessä ovat maksukanavat, jotka avataan kahden eri tahon välille. Tässä kohtaa mukaan tulevat älysopimukset, joiden avulla pidetään kirjaa lompakoiden välisestä balanssista.

Alla olevasta videosta saat kuvan salamaverkon toimintalogiikasta visuaalisessa ja varsin simppelissä muodossa.

Koska kyseessä on tuhansia solmuja (node) sisältävä verkko, niin kanavia on käytännössä huomattavasti enemmän kuin 1-2 kappaletta. Salamaverkko toimii siten, että lähettäjä hyödyntää jatkuvasti jo olemassa olevia kanavia. Kun salamaverkkoon liittyy uusi node, sen ylläpitäjä voi valita mihin muihin palvelimiin se on suoraan yhteydessä. Näin verkkoon muodostuu koko ajan uusia kanavia ja lisää kapasiteettia.

Tähän liittyy yksi yleinen virhekäsitys. Jos ostat kupin kahvia salamaverkon avulla, et avaa henkilökohtaisesti kanavaa kahvilan ja sinun välille. Käytännössä lompakkosoftasi sekä kahvilan käyttämä operaattori ovat jo verkossa ja yhteydessä toisiinsa satojen olemassa olevien kanavien kautta.

Rahat liikkuvat salamaverkossa mielenkiintoisesti nodesta toiseen, minkä alla oleva kuva osoittaa (image credit achainofblocks.com):

Jos kuvassa oleva Laura ostaa mehukioskista tuotteita, hän lähettää ensin Bitcoininsa Alexin nodelle, joka lähettää omasta lompakostaan vastaavan summan kahvillaan. Tästä johtuen et voi lähettää 10 Bitcoinin suuruista transaktiota, jos tarjolla on vain yhden Bitcionin kokoinen kanava. Eli nodet ovat salamaverkossa välittäjiä, jotka ottavat vastaantulevat Bitcoinit ja pistävät seuraavalle nodelle vastaavan summan virtuaalivaluuttaa.

Salamaverkko loppukäyttäjän näkökulmasta

Otetaan lopuksi hieman konkretiaa, eli miten tämä kaikki toimii oikein tavallisen tallaajan näkökulmasta? Pitääkö henkilön osata avata maksukanava, etsiä oikeat nodet ja niin edelleen.

Jos haluat testata salamaverkolla maksamista käytännössä, suosittelen tutustumaan Tippin.me -palveluun. Bitcoinkeskukselta löytyy aiheesta tämä yksityiskohtainen opas, jonka vaiheita ei toisteta suotta tässä kappaleessa. Kyseisessä oppaassa selitetään Lightning-lompakon käyttö tarkemmin, joten tutustu siihen tarkemmin tämän artikkelin lukemisen jälkeen.

Ensimmäisessä vaiheessa tarvitset Lightning -mobiililompakon, joita löytyy nykyisin useita erilaisia: Wallet of Satoshi, Eclair ja Bluewallet.

Tämän jälkeen teet siirron Bitcoin-lompakosta Lightning-lompakkoon, joka on käytännössä normaali Bitcoin-transaktio ja vaatii yleensä 2-3 vahvistusta eli puolisen tuntia. Tämä siirto avaa käytännössä kanavan salamaverkkoon; osa lompakoista ei näytä sitä, mutta osa pyytää käyttäjää erikseen vielä avaamaan (ja lopussa sulkemaan) Lightning-kanavan.

Kun olet siirtänyt varat Lightning-lompakkoosi, voit käyttää niitä maksuihin Bitcoinin tavoin. Alla olevassa kuvassa on edellä mainittu Tippin.me -sovelluksen Twitter-lisäosa, joka mahdollistaa tippien jakamisen hyvistä twiiteistä. Skannaat vain QR-koodin ja laitat satoshit matkaan.

tippinme twitter tip

Salamaverkkoa käytettäessä puhutaan usein satosheista, jotka ovat yksi sadasmiljoonasosa Bitcoinista. Nykykurssilla yhtä dollaria vastaava summa noin 25.000 satoshia.

Lähetys Lightning-lompakosta tapahtuu lähes reaaliajassa – puhutaan käytännössä parista sekunnista. Kulut ovat tällä hetkellä niin pienet, että ne ovat käytännössä nolla. Tämä johtuu siitä, että tässä vaiheessa monet nodet pyörivät ilmaiseksi.

Vastaanotto tapahtuu hieman eri tavalla Bitcoiniin verrattuna. Salamaverkossa luodaan Lightning Invoice eli salamaverkkolasku, joka sisältää myös suoraan vaaditun summan. Esimerkiksi kahvia myyvä kauppias luo tällaisen laskun. Kun skannaat hänen QR-koodinsa, voit maksaa vain kyseessä olevan summan.

Loppukäyttäjä voi mellastaa salamaverkossa miten huvittaa ja lähettää satosheja sekä vastaanottaa niitä mistä tahansa. Nykyiset lompakkosoftat ovat jo niin toimivia, että mitään erikoisempaa tietämystä ei vaadita. Ostot ja vastaanotot tapahtuvat osoitteilla Bitcoin-verkon tavoin, mutta merkkijono on vain salamaverkossa hieman monimutkaisempi.

Kuvassa on bluewalletin screenshotteja.

bluewallet screenshot

Kun haluat poistua salamaverkosta, teet yksinkertaisesti kotiutuksen Lightning-lompakostasi Bitcoin-lompakkoosi. Tässä vaiheessa sinun salamaverkon tilikirjasi päivitetään takaisin Bitcoin-lohkoketjuun.

Riippuu hieman lompakkosoftasta, miten yllä mainittu operaatio on käytännössä toteutettu. Esimerkiksi Eclair-lompakossa kotiutus tapahtuu automaattisesti Lightning-kanavan sulkemisen jälkeen siihen osoitteeseen, josta lähetit alun perin Bitcoineja. Bluewalletin tapauksessa voit käyttää erillistä palvelua, josta varat voi kotiuttaa mihin Bitcoin-osoitteeseen tahansa.

Salamaverkon käyttö on siis jo nyt varsin helppoa myös noviisille, eikä se vaadi monimutkaista teknistä osaamista.

Salamaverkko ja tulevaisuus

Salamaverkko on täällä tänään, siitä ei ole epäilystäkään. Tilanne oli vielä hyvin erilainen keväällä 2018, mutta verkko on kasvanut kuluneen vuoden aikana huimasti. Tarjolla on myös varsin helppokäyttöisiä lompakoita, joiden avulla noviisikin voi testailla salamaverkon maksuja. Tämän lisäksi Lightning Network myös toimii! Transaktiot ovat todellakin hyvin nopeita.

Salamaverkolla on myös kriitikoita, ja yksi näistä on totta kai Bitcoin Cashin keulakuva Roger Ver. Hän julkaisi äskettäin alla olevan videon:

Se on totta, että salamaverkko ei ole sinänsä mikään maailmaa mullistava teknologia. Jos olet kokeillut siirtää esimerkiksi Ripplen XRP-tokenia tai vastaavan kapasiteetin kryptovaluuttoja, niin transaktio on käytännössä yhtä nopea kuin salamaverkossa. Bitcoin Cash -leiri kommentoi vastaavaa myös ko. valuutan osalta, mutta tämä tietysti riippuu vaadittujen vahvistusten määrästä.

Salamaverkko tuo Bitcoinin transaktiokapasiteetin vuodesta 2009 vuoden 2019 tasolle…aikanaan. Verkolla on vielä pitkään kapasiteettirajoitteensa, kun taas riittävän skaalautuvilla ratkaisuilla voi jo nyt lähettää 0,1$ tai 1000000$ arvoisia transaktioita samalla tavalla ja yhtä nopeasti.

Osa kriitikoista on myös huolissaan salamaverkon mahdollisesta keskittymisestä suurten operaattoreiden käsiin. Ehkä maailman jättiläispankit tai muut instituutiot avaavat suuren kapasiteetin palvelimia, jonka jälkeen iso osa liikenteestä ohjautuisi kyseisten pullonkaulojen läpi?

Tällä hetkellä myös siirtyminen Bitcoin-verkosta salamaverkkoon ottaa oman aikansa. Lightning-lompakosta saat hyödyn irti vain silloin, kun se sisältää jo valmiiksi riittävästi varoja maksuja varten.

Jos kävelet kauppaan tyhjällä Lightning-lompakolla, joudut odottamaan Bitcoin -> LN siirtoa sen puoli tuntia. Eli lompakossa on pidettävä tietty varallisuus lukittuna, jotta transaktioita voi tarpeen tullen suorittaa nopeasti. Tulevaisuudessa tämä ongelma varmasti ratkaistaan siten, että BTC -> LN -transaktio voidaan näyttää käyttäjälle reaaliajassa.

Lopuksi on vielä hyvä muistaa yksi oleellinen asia. Lightning Network -protokollaa on kehitetty Bitcoinin kanssa, mutta se ei ole vain kyseisen kryptovaluutan käytössä. Esimerkiksi Bitcoiniin lähes täysin pohjautuva Litecoin on ottanut myös teknologian haltuunsa.

Tämän lisäksi markkinoilla on muitakin off-chain-skaalausvaihtoehtoja, kuten Ethereumin Plasma ja Raiden Network. Myös Stellar on kertonut kehittävänsä omaa salamaverkkoa vastaavaa teknologiaansa.

Kyseessä on erittäin mielenkiintoinen teknologia, joka on alkanut saada julkisuutta yhä enemmän vuoden 2019 alkupuolella. Kannattaa ihmeessä asentaa itselleen Lightning-lompakko ja testata transaktioita käytännössä!

Lopuksi voi suositella Bitcoin-jeesus Andreas Antonopoulosin videota, jossa oiotaan muutamia yleisiä väärinkäsityksiä salamaverkosta ja selitetään hyvin monia tässä artikkelissa sivuttuja asioita.

Kuva: Pexels, Flickr / PICNIC Network,  | Löydät lisätietoa mm. seuraavista lähteistä: The History of Lightning: From Brainstorm to Beta, Bitcoin Lightning Network | Simply Explained & Illustrated, Payment Provider Bitrefill Runs Successful Lightning Transaction Test, Lightning Network


Disclaimer: Bitcoinkeskus ei anna sijoitusvinkkejä eikä suosittele ostamaan mitään tiettyä kryptovaluuttaa. Kryptovaluutat sisältävät suuren riskin sijoituksen menettämisestä. Vuoden 2018 aikana suurin osa tunnetuista kryptovaluutoista on pudonnut yli 90% kurssihuipustaan. Lue lisää info-sivulta.

Ei kommentteja, oletko sinä ensimmäinen?

Kommentoi

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.


*