Lightning Network: ¿Qué es y cómo funciona?

La red Lightning es una de las soluciones más prometedoras para mejorar la escalabilidad y la velocidad de las transacciones de Bitcoin. Se trata de una red de segunda capa que opera sobre la cadena de bloques de Bitcoin, permitiendo realizar pagos instantáneos y casi gratuitos entre usuarios. En este artículo, te explicaremos qué es la red Lightning, cómo funciona, cuáles son sus ventajas y sus desafíos, y cómo puedes empezar a usarla.

¿Qué es la red Lightning?

La red Lightning es una red de capa 2 que se construye sobre la cadena de bloques de Bitcoin, y que permite hacer pagos rápidos y casi sin coste entre los usuarios. Se trata de una red distribuida para transacciones de pequeñas cantidades y de gran frecuencia, que haría posible realizar operaciones al instante y con tarifas muy bajas.

La idea detrás de la red Lightning es establecer canales de pago bidireccionales entre los participantes de la red. Estos canales son como tuberías por las que fluyen los bitcoins entre dos partes, sin necesidad de registrar cada transacción en la cadena de bloques principal. Así se evita la congestión y se reduce el tiempo de confirmación y el coste de las transacciones.

Los autores de la propuesta de la red Lightning se inspiraron en conversaciones anteriores sobre canales de pago que tuvo Satoshi Nakamoto, el misterioso creador de Bitcoin. Nakamoto explicó los canales de pago al desarrollador Mike Hearn, quien publicó las charlas en 2013.

¿Por qué es necesaria la red Lightning?

La red Lightning surge como una respuesta al problema de la escalabilidad de Bitcoin. La escalabilidad es la capacidad de una red para procesar un gran número de transacciones por segundo (TPS). Actualmente, la red Bitcoin puede procesar unas 7 TPS, mientras que redes como Visa pueden procesar unas 24.000 TPS. Esto se debe a que cada bloque de la cadena de Bitcoin tiene un tamaño limitado de 1 MB, lo que restringe el número de transacciones que puede contener. Además, cada bloque se genera cada 10 minutos, lo que implica que las transacciones deben esperar a ser incluidas en un bloque y confirmadas por la red.

Estas limitaciones hacen que la red Bitcoin sea lenta y cara, especialmente cuando hay mucha demanda de transacciones. Los usuarios deben competir por el espacio en los bloques, ofreciendo tarifas más altas a los mineros que validan las transacciones. Esto puede hacer que las transacciones de pequeñas cantidades no sean rentables, ya que la tarifa puede superar el valor del pago. También puede hacer que las transacciones de grandes cantidades no sean seguras, ya que pueden ser víctimas de ataques de doble gasto si no se esperan suficientes confirmaciones.

La red Lightning pretende resolver estos problemas, ofreciendo una alternativa más rápida y barata para realizar transacciones de Bitcoin. Al mover las transacciones fuera de la cadena, se libera espacio en los bloques y se reduce la presión sobre la red. Así, la red Lightning puede aumentar el número de TPS de Bitcoin, facilitar los micropagos, mejorar la privacidad y reducir el consumo de energía.

¿Cómo funciona la red Lightning?

La red Lightning funciona mediante la creación de canales de pago entre los usuarios que quieren intercambiar bitcoins. Estos canales son como contratos inteligentes que se registran en la cadena de bloques de Bitcoin, pero que se actualizan fuera de la cadena. Para entender cómo funcionan los canales de pago, vamos a ver un ejemplo con dos usuarios: Alice y Bob.

Apertura y cierre de canales

Alice y Bob quieren abrir un canal de pago para intercambiar bitcoins entre ellos. Para ello, deben crear una transacción especial en la cadena de bloques de Bitcoin, llamada transacción de financiación. Esta transacción bloquea una cierta cantidad de bitcoins en una dirección multifirma, que requiere la firma de ambos para ser gastada. Por ejemplo, Alice y Bob pueden bloquear cada uno 0,5 BTC, creando un canal con una capacidad de 1 BTC.

La transacción de financiación genera un balance inicial entre Alice y Bob, que refleja la cantidad de bitcoins que cada uno ha aportado al canal. Este balance se almacena en un estado del canal, que es un documento que contiene las firmas de Alice y Bob y que se actualiza cada vez que realizan una transacción entre ellos. El estado del canal no se publica en la cadena de bloques, sino que se guarda de forma privada por Alice y Bob.

Alice y Bob pueden usar el canal de pago para enviarse bitcoins entre ellos tantas veces como quieran, sin necesidad de esperar confirmaciones ni pagar tarifas. Cada vez que realizan una transacción, actualizan el estado del canal, modificando el balance entre ellos. Por ejemplo, si Alice le envía 0,1 BTC a Bob, el nuevo estado del canal reflejará que Alice tiene 0,4 BTC y Bob tiene 0,6 BTC.

Alice y Bob pueden cerrar el canal de pago cuando quieran, o cuando se agote la capacidad del canal. Para ello, deben crear una transacción de liquidación, que se publica en la cadena de bloques de Bitcoin y que libera los bitcoins bloqueados en la dirección multifirma. La transacción de liquidación se basa en el último estado del canal, que contiene el balance final entre Alice y Bob. Por ejemplo, si el último estado del canal indica que Alice tiene 0,4 BTC y Bob tiene 0,6 BTC, la transacción de liquidación les enviará esa cantidad a sus respectivas direcciones.

¿Cómo evita la red Lightning que se hagan trampas?

Uno de los desafíos de la red Lightning es garantizar que los usuarios no puedan hacer trampas al usar los canales de pago. Por ejemplo, ¿qué pasaría si Alice intentara cerrar el canal con un estado anterior, que le favoreciera? ¿O si Bob intentara gastar los bitcoins del canal en otra transacción? ¿O si alguno de los dos desapareciera o dejara de cooperar?

Para evitar estos escenarios, la red Lightning utiliza una serie de mecanismos de seguridad, basados en la criptografía y en los incentivos económicos. Estos mecanismos son los siguientes:

• Contratos de bloqueo temporal con hash (HTLC, por sus siglas en inglés). Estos son contratos inteligentes que permiten enviar bitcoins de forma condicional, es decir, sólo si se cumple una cierta condición. La condición suele ser la revelación de un secreto, que se genera a partir de un hash (una función matemática que transforma un dato en una cadena alfanumérica). El contrato también tiene un tiempo límite, que impide que los bitcoins queden bloqueados indefinidamente. Los HTLC se usan para crear rutas de pago entre usuarios que no tienen un canal directo entre ellos, y también para penalizar a los usuarios que intenten cerrar el canal con un estado anterior.
• Transacciones de penalización. Estas son transacciones especiales que se generan cada vez que se actualiza el estado del canal. Estas transacciones permiten a un usuario reclamar todos los bitcoins del canal, si detecta que su contraparte ha intentado cerrar el canal con un estado anterior. Para ello, el usuario debe usar un secreto que conoce, y que su contraparte le ha entregado al actualizar el estado del canal. Así, se crea un incentivo para que los usuarios no intenten hacer trampas, ya que podrían perder todos sus fondos.
• Transacciones de compromiso. Estas son transacciones especiales que se generan cada vez que se crea un estado del canal. Estas transacciones contienen dos salidas: una para cada usuario. Cada salida tiene un tiempo de bloqueo diferente, que impide que los usuarios puedan gastar los bitcoins inmediatamente después de cerrar el canal. El tiempo de bloqueo es más largo para el usuario que inicia el cierre del canal, que para el usuario que lo recibe. Esto permite que el usuario que recibe el cierre del canal tenga tiempo de verificar que el estado del canal es el correcto, y de aplicar una transacción de penalización si no lo es.
• Nodos vigilantes. Estos son nodos especiales que se encargan de monitorizar el estado de los canales de pago, y de aplicar transacciones de penalización si detectan algún intento de fraude. Los nodos vigilantes pueden