La escalabilidad es uno de los problemas más importantes y antiguos de Bitcoin en lo que respecta a su crecimiento y adopción como una alternativa de pleno derecho a los protocolos de pago tradicionales.
En la actualidad, la red de Bitcoin sólo puede procesar hasta 7 transacciones por segundo, lo que está muy por debajo del rendimiento necesario para una red que aspira a convertirse en un sistema de transferencia de valores verdaderamente global y generalizado. Como referencia, Visa y MasterCard tienen la capacidad de liquidar más de 5000 transacciones por segundo.
Para resolver este problema y aumentar la capacidad de rendimiento de Bitcoin, la apasionada comunidad de desarrolladores de Bitcoin ha propuesto varias soluciones de escalado que se dividen principalmente en dos grandes categorías: soluciones de primera capa o capa de protocolo y soluciones de segunda capa o fuera de la cadena.
¿Cuál es la diferencia entre una solución de escalado de primera capa y una de segunda capa?
Una solución de escalado de primera capa (también conocida como solución on-chain) es un método que implica un cambio fundamental en el código base del protocolo de la criptomoneda. Las soluciones de escalado de la primera capa o de la capa del protocolo suelen implicar un aumento del tamaño de los bloques, como en el caso del hard fork de Bitcoin Cash. Otra alternativa es la reducción del tiempo de bloque o del tiempo medio que tarda toda la red en encontrar un nuevo bloque y añadirlo a la cadena de bloques.
Las soluciones de segunda capa (o off-chain), por otro lado, se construyen sobre la blockchain principal e interactúan con ella sin requerir cambios en el código base del protocolo subyacente. Suelen implicar la descarga de ciertas transacciones a canales secundarios fuera de la cadena para reducir la congestión de la red y acelerar los tiempos de procesamiento de las transacciones.
Una de las soluciones de escalabilidad de segunda capa más conocidas para Bitcoin es la Lightning Network, implementada por primera vez el 10 de enero de 2018.
¿Qué es la red Lightning?
La red Lightning es un protocolo de pago de segunda capa fuera de la cadena que opera sobre la cadena de bloques de BTC. Fue desarrollado por Joseph Poon y Thaddeus Dryja y publicado en el libro blanco Lightning en 2015.
La idea detrás de la red Lightning es resolver los problemas de escalabilidad de Bitcoin mediante el enrutamiento de las transacciones fuera de la cadena principal. En su lugar, utiliza canales de pago bidireccionales generados por el usuario que permiten a los participantes de la red realizar transacciones de criptodivisas peer-to-peer casi instantáneas.
La red Lightning es independiente de la red Bitcoin que opera sobre ella. Por “encima de ella”, queremos decir que los usuarios que realizan pagos utilizando la red Lightning pueden realizar transacciones con otros pares de la red sin transmitir o registrar cada una de las transacciones en la cadena de bloques principal.
Es importante recordar que la Lightning Network no tiene su propia moneda ni su propia cadena de bloques. En cambio, es simplemente una red para intercambiar transacciones de Bitcoin de forma barata, privada y casi instantánea. Como referencia, una transacción típica en la red de Bitcoin tarda al menos 10 minutos en liquidarse y puede costar hasta varios dólares en tasas de transacción. En cambio, las transacciones de Bitcoin realizadas a través de Lightning tardan milisegundos en liquidarse y cuestan menos de un satoshi o una fracción de céntimo.
¿Cómo funciona la red Lightning?
Como ya hemos mencionado, la Red Lightning permite a los usuarios de Bitcoin crear canales bidireccionales, peer-to-peer, fuera de la cadena y llevar a cabo tantas transacciones como quieran sin transmitir cada una de ellas en la cadena de bloques de Bitcoin.
Para establecer un canal de pago en la Red Lightning, dos partes que realizan transacciones necesitan crear un monedero conjunto con múltiples firmas, que es un tipo especial de monedero de criptodivisas que requiere más de una clave privada o firma para autorizar una transacción. En ciertos aspectos, el monedero multi-firma es como una cuenta bancaria conjunta en la que todos los firmantes tienen que firmar la transacción antes de que se confirme.
El canal de pago o el monedero multifirma se crea con la llamada transacción de anclaje o de apertura. Se trata de una transacción regular en la cadena registrada en el blockchain de Bitcoin. Con la transacción de apertura, las partes depositan una determinada cantidad de bitcoin en el monedero multi-sig. Posteriormente, pueden utilizar estos fondos para realizar tantas transacciones sin sentido e instantáneas en la red.
Las cantidades depositadas por ambas partes no tienen por qué ser iguales. Por ejemplo, si Alice y Bob quieren abrir un canal de pago Lightning, Alice podría depositar un BTC en el monedero multisig, mientras que Bob podría depositar dos. La red Lightning utiliza entonces el protocolo de contrato inteligente nativo de Bitcoin para llevar la cuenta de qué pertenece a quién, de forma que cualquiera de las partes sólo puede acceder hasta la cantidad que haya depositado en el monedero multisig.
A partir de este punto, todas las transacciones entre las dos partes dentro del canal de pago se realizan fuera de la cadena. De hecho, si nos ponemos a ello, la red Lightning no envía realmente bitcoins entre las partes, sino que se limita a actualizar los respectivos saldos de cada parte dentro del monedero multi-sig.
Dado que todas las transacciones se producen esencialmente fuera de la cadena o dentro del monedero multisig, no hay necesidad de minar para confirmar las transacciones, lo que ahorra mucho tiempo y costes.
Cuando las partes deciden que han terminado de realizar transacciones entre ellas, pueden cerrar el canal de pago de Lightning enviando y firmando una transacción de cierre. Una vez más, se trata de una transacción regular en la cadena transmitida en el libro mayor de Bitcoin. La transacción de cierre permite a las partes transmitir las sumas finales de toda su actividad fuera de la cadena en una sola transacción de Bitcoin, reduciendo efectivamente el número de transacciones en la cadena, lo que permite a Bitcoin escalar.
Enrutamiento de pagos
La característica principal de la red Lightning es que permite el enrutamiento de los pagos entre pares conectados dentro de la red. Esto es lo que hace que la red Lightning sea una red. De lo contrario, toda esta infraestructura fuera de la cadena no sería tan útil.
¿Qué significa esto? Significa que todos los pares de la red Lightning pueden realizar transacciones con todos los demás pares de la red siempre que estén conectados a través de algún otro par de la red. Por ejemplo, si Alice quiere enviar a Jane algún bitcoin, no tiene que abrir un canal de pago Lightning directo con Jane, sino que puede dirigir su transacción a través del canal de pago previamente establecido entre Bob y Jane. Para ello, Bob transferirá el bitcoin a Jane y, a su vez, Alice reembolsará a Bob el importe total a través de su propio canal de pago directo.
De este modo, los pares de la red Lightning pueden conectarse y realizar transacciones a la velocidad del rayo y pagar tarifas nominales. Cuando un peer envía algún bitcoin a otro peer en la red, el protocolo calcula automáticamente y enruta la transacción a través del camino más corto posible. Si en algún punto del camino se rompe la conexión, o alguno de los pares de la cadena no tiene fondos suficientes para llevar a cabo la transacción, ésta simplemente se cancela sin que ninguna de las partes pueda recurrir a ella.
Esta red de segunda capa, formada por miles de canales de pago interconectados, permite que se realicen millones de transacciones instantáneas sin atascar ni causar ningún problema a la red principal de Bitcoin.
Ventajas y limitaciones de la red Lightning
Algunas de las ventajas de la red Lightning, como las velocidades de transacción super rápidas, las tarifas de transacción asombrosamente bajas y la posibilidad de realizar micropagos por debajo de los satoshi, deberían ser ya algo obvias.
Sin embargo, hay dos ventajas significativas que aún no hemos mencionado. Una es la privacidad, y la otra son los intercambios atómicos entre cadenas.
Privacidad – Lo mejor de los pagos fuera de la cadena es que son en gran medida anónimos. Por ejemplo, si Alice y Bob abrieran un canal de pago Lightning, las personas ajenas sólo verían las transacciones de apertura y cierre emitidas en la cadena principal, pero nada más. Esencialmente, otros participantes en la red Bitcoin sólo pueden saber que Alice y Bob han abierto un canal, pero no pueden ver ninguna de las transacciones dentro del canal. Además, Alice podría utilizar a Bob para dirigir los pagos a Jane, y nadie puede saber a dónde fue el dinero una vez que el canal de pago Alice-Bob se cierra.
Intercambios atómicos o entre cadenas – Un intercambio atómico es una tecnología que aprovecha los contratos inteligentes para facilitar el intercambio entre dos criptomonedas diferentes que se ejecutan en dos blockchains distintas que comparten el mismo algoritmo de hash, sin utilizar un intermediario centralizado como un intercambio. Los intercambios atómicos pueden producirse directamente entre blockchains o a través de canales fuera de la cadena, como la Lightning Network. Esencialmente, una vez que esté plenamente operativa, Lightning Network permitirá realizar transacciones instantáneas, baratas y privadas entre pares a través de diferentes blockchains.
Dicho esto, la red Lightning no es la solución única a todos los problemas de Bitcoin, y el protocolo tiene sus propios problemas y limitaciones.
Núcleos centralizados – Una de las principales preocupaciones respecto a la implantación de Lightning Network es la centralización. En concreto, la forma en que la red está formada e interconectada podría dar lugar a la aparición de enormes “hubs” centralizados o grandes nodos muy conectados con mucha liquidez. Esto conduciría esencialmente a una situación en la que los participantes de la red que deseen realizar transacciones con el mayor número posible de nodos de la red se verían prácticamente obligados a conectarse a estos centros, empeorando aún más la situación. Aparte de los problemas de censura, si, hipotéticamente, uno de estos centros dejara de funcionar, se llevaría por delante una parte importante de la red.
Usabilidad – La segunda gran preocupación de la Lightning Network es la experiencia del usuario. Los proyectos de criptomonedas no vienen con las aplicaciones más fáciles de usar para empezar, y la adición de una segunda capa en la parte superior de ellos ciertamente no hace las cosas mejor. Tal y como están las cosas, operar un nodo de Lightning Network es algo más lento y técnicamente más difícil que operar en la cadena de bloques principal.
No es adecuado para grandes pagos – El tercer problema importante de Lightning Network es que la capacidad de realizar transacciones y encaminar pagos a través del protocolo está muy limitada por la liquidez bloqueada en las tuberías. Por ejemplo, si Alice y Bob tienen 5 BTC cada uno en su canal, pero Jane sólo tiene 1 BTC bloqueado en su canal con Bob, entonces Alice nunca podría enviar más de 1 BTC a Jane a través de Bob. Esto limita el número de fondos que se pueden enviar a través de la red, lo que tiene un efecto adicional en la usabilidad.
El estado actual de la Red Lightning
Lightning Network está creciendo de forma lenta pero constante. En enero de 2021, contaba con más de 16.000 nodos en línea, más de 37.000 canales activos y algo más de 1.000 BTC de capacidad.
En términos de desarrollo, la red todavía está en fase beta y es un trabajo en progreso. Desde 2015, varios equipos, incluyendo Blockstream, Lightning Labs y ACINQ, han estado trabajando en sus propias implementaciones de la tecnología. Sin embargo, todas las implementaciones son interoperables y compatibles con las especificaciones Basis of Lightning Technology (BOLT) redactadas a finales de 2016.
A medida que avanza el tiempo, el funcionamiento de un nodo Lightning es cada vez más sencillo. Para los usuarios menos expertos en tecnología, muchas empresas como Casa, Hodl One, Lightning in a Box y Lux Node ofrecen dispositivos Lightning de nodo completo “plug and go” que cualquiera puede configurar y empezar a funcionar en cuestión de minutos.
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