مستوى الأداء وقابلية توسع شبكة البلوكشين لـ Bitcoin

البيتكوين هو نظام نقد إلكتروني لامركزي يجعل الدفع من نظير إلى نظير ممكنًا بدون الحاجة إلى وساطة طرف آخر. تم تطوير برنامج البيتكوين الأصلي بواسطة ساتوشي ناكاموتو، وأطلق تحت رخصة MIT في عام 2009، بعد الورقة البيضاء للبيتكوين، Bitcoin: نظام نقد إلكتروني من نظير إلى نظير. البيتكوين هو أول تنفيذ ناجح للعملة المشفرة الموزعة. بعد عشر سنوات من ولادة البيتكوين، اعتبارًا من ديسمبر 2019، يوجد حوالي 18 مليون بيتكوين في التداول وقد وصلت إلى حوالي 132 مليار حجم السوق.

في البيتكوين، المعاملة هي مجموعة من المدخلات والمخرجات التي تنقل ملكية البيتكوين بين الدافع والمتلقي. المدخلات توجه الشبكة إلى أي عملة أو عملات سيتم السحب منها للدفع. يجب أن تكون تلك العملات في المدخلات غير مصروفة، مما يعني أنها لم تستخدم للدفع لشخص آخر.

المخرجات تقدم مبالغ قابلة للصرف من البيتكوين التي يوافق الدافع على دفعها للمتلقين. بمجرد إتمام المعاملة، تصبح المخرجات هي المبالغ غير المصروفة للمتلقي؛ وتظل غير مصروفة حتى يدفع المتلقي الحالي لشخص آخر بالعملة.

عندما تحتاج أليس، على سبيل المثال، إلى دفع بوب 10 بيتكوين، تقوم أليس بفتح محفظتها للبيتكوين، ومسح أو نسخ عنوان معاملة بوب وإنشاء معاملة بقيمة 10 بيتكوين دفعة لبوب. بمجرد توقيع المعاملة رقمياً وتقديمها، يتم إرسالها إلى شبكة سلسلة الكتل للبيتكوين:

بمجرد بث المعاملة إلى شبكة البيتكوين، يقوم عقد محاسب السجل، والذي يكون عادةً عقدة كاملة في شبكة P2P التي تستقبل المعاملات، بالتحقق منها وفقاً لقواعد بروتوكول البيتكوين. إذا كانت المعاملة صالحة، فسيقوم محاسب السجل بإضافتها إلى تجمع المعاملات ونقلها إلى الأقران في الشبكة. في شبكة البيتكوين، كل 10 دقائق، يقوم جزء من عقد الشبكة التي تسمى "عقد التعدين" أو المعدنين بجمع جميع المعاملات الصالحة من تجمع المعاملات وإنشاء كتل مرشحة. كما يقومون بإنشاء معاملة Coinbase لأنفسهم للحصول على مكافأة وجمع رسوم المعاملات، في حالة فوزهم في سباق التعدين وإضافة الكتلة إلى السلسلة، ستقوم جميع العقد بالتحقق من الكتلة الجديدة وإضافتها إلى نسختهم الخاصة من سلسلة الكتل. بشكل سحري، سيكون بوب قادراً على رؤية الدفع من أليس و10 بيتكوين في محفظته.

أحد المخاوف الرئيسية في شبكة البيتكوين، أو بشكل عام لأي سلسلة كتل قائمة على PoW، هو القابلية للتوسع. بشكل تصميمي، يجب أن يتم التحقق من كل معاملة من قبل جميع العقد، ويستغرق الأمر حوالي 10 دقائق في المتوسط لإنشاء كتلة جديدة مع تحديد حجم الكتلة بـ 1 ميغابايت. تفرض قيود حجم الكتلة والتردد مزيدًا من القيود على إنتاجية الشبكة. نتيجة لذلك، يمكن لكتلة البيتكوين استيعاب حوالي 2700 معاملة في المتوسط.

مع أنظمة الدفع الحالية، تستطيع شركة فيزا التعامل مع حوالي 2,000 معاملة في الثانية (tps) في المتوسط، وتصل ذروة المعدل اليومي إلى حوالي 4,000 tps. قام باي بال بمعالجة متوسط 115 tps في أواخر عام 2014، أي ما يعادل حوالي 10 ملايين معاملة يوميًا.

من الواضح أن تحقيق سعة مشابهة لشركة فيزا على شبكة البيتكوين غير ممكن اليوم. لتحقيق أداء أعلى للشبكة وقابلية توسُّع أفضل، يتطلب ذلك زيادة حد معالجة المعاملات للشبكة وإجراء تحسينات للبرمجيات الخاصة بشبكة البيتكوين.

هناك مشكلة ثلاثية التوسع في سلسلة الكتل فيما يتعلق بقدرتها على معالجة التوسع واللامركزية والأمن، دون التنازل عن أي منها. تدعي هذه المشكلة أنه من شبه المستحيل تحقيق الخصائص الثلاث جميعًا في نظام سلسلة الكتل.

الرسم البياني التالي هو توضيح لمشكلة ثلاثية التوسع في سلسلة الكتل:

التحدي الرئيسي في قابلية التوسع هو إيجاد طريقة لتحقيق الثلاث خصائص في الطبقة الأساسية. تفضل الخيارات التصميمية للبيتكوين اللامركزية والأمن، مع التضحية بقابلية التوسع.

حلول توسعة البيتكوين

هناك العديد من مقترحات حلول توسعة البيتكوين، ويمكن تقسيمها إلى توسعة على السلسلة وتوسعة خارج السلسلة.

توسعة على السلسلة

تهدف حلول التوسعة على السلسلة، التي يطلق عليها أحيانًا حلول الطبقة الأولى، إلى البحث عن حلول لمعالجة مشاكل التوسع والأداء في الطبقة الأساسية لشبكة سلسلة الكتل للبيتكوين. مع التوسع على السلسلة، يشير إلى حل زمن الانتظار للشبكة. يوفر طريقة للتعامل مع المزيد من المعاملات في البلوك تشين، سيغويت هو مثال على ذلك عن طريق معالجة المزيد من المعاملات في كتلة بحجم 1 ميجابايت. أو ببساطة من خلال زيادة حجم الكتلة، كما فعلت بيتكوين كاش.

سيغويت

سيغويت هو اقتراح تحسين للبيتكوين برقم BIP14، وهو اختصار لشاهد منفصل، مما يعني فصل التوقيع الرقمي للمعاملة. تم تقديمه لأول مرة من قبل المطور بييتر ويل في مؤتمر توسعة بيتكوين في ديسمبر 2015. كان الهدف من سيغويت هو منع التلاعب العرضي بمعاملات البيتكوين، والسماح بنقل البيانات الاختياري، وتجاوز بعض القيود في البروتوكول.

تتكون معاملة البيتكوين من ثلاثة أشياء: إدخال المعاملة، مخرج المعاملة، ومبلغ مع التوقيعات الرقمية.

إدخال المعاملة هو عنوان البيتكوين الذي أرسل منها.

مخرج المعاملة هو عنوان البيتكوين الذي يستقبلها.

المبلغ هو مقدار البيتكوين الذي أرسل مع توقيع رقمي الذي يثبت أن المرسل مؤهل لإرسال العملات.

يتغير معرف المعاملة إذا تغير التوقيع الرقمي. اتضح أن كود البيتكوين يسمح بتغيير التوقيعات الرقمية عندما تكون المعاملة لا تزال غير مؤكدة. بمجرد إضافة المعاملة إلى الشبكة، تصبح المعاملة، بما في ذلك التوقيع، غير قابلة للتغيير. يتم التغيير في التوقيع بطريقة أنه إذا أجريت فحصاً رياضياً عليه، فإنه يظل صالحاً من قبل الشبكة. ومع ذلك، عند تشغيل خوارزمية التجزئة عليه، فإنه يعطي نتيجة مختلفة.

دعونا نلقي نظرة على مثال،

المدخل:

المعاملة السابقة: p9k5ee39a430901c91a5917b9f2dc19d6d1a0e9cea205b009ca73dd04470b9a6

الفهرس: 0

scriptSig: 304502206e21798a42fae0e854281abd38bacd1aeed3ee3738d9e1446618c4571d10

90db022100e2ac980643b0b82c0e88ffdfec6b64e3e6ba35e7ba5fdd7d5d6cc8d25c6b241501

الناتج:

القيمة: 2000000000

scriptPubKey: OP_DUP OP_HASH160 201371705fa9bd789a2fcd52d2c580b65d35549d

OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG

المدخل في هذه المعاملة يستورد 20 BTC من الناتج #0 في المعاملة p9k5e… ثم يرسل الناتج 20 BTC إلى عنوان بيتكوين (يُعبر عنه هنا في الصورة السداسية العشرية 2013… بدلاً من base58 العادي). عندما يرغب المستلم في إنفاق هذه الأموال، سيشير إلى الناتج #0 من هذه المعاملة في مدخل معاملة خاصة به.

• Previous tx — معرف المعاملة السابقة إلى العنوان A؛

• الفهرس — رقم الإدخال (هنا لدينا رقم إدخال واحد فقط 0);

• scriptSig — الجزء الأول من نص التحقق (يحتوي على توقيع المعاملة);

• القيمة — عدد عملات البيتكوين المراد إرسالها بالساطوشي (بيتكوين واحد = 100 مليون ساطوشي) — 20 بيتكوين في المثال;

• scriptPubKey — الجزء الثاني من نص التحقق، الذي يحتوي أيضًا على عنوان المستلم B.

للتحقق من إمكانية إنفاق مبلغ المعاملة السابقة، يجب دمج scriptSig للمعاملة الجديدة مع scriptPubKey للمعاملة السابقة، للتأكد من أن النتيجة صحيحة وصالحة. يقوم scriptPubKey ببساطة بفحص تساوي المفتاح العام وصحة التوقيع – OP_CHECKSIG

في معاملة البيتكوين، txid هو تجزئة sha256d لجميع حقول بيانات المعاملة. تعتمد قيمة txid على scriptSig.

خلال عملية معاملة في عقدة التعدين، يمكن للعقدة تحوير scriptSig بحيث يظل التوقيع صحيحًا، وستظل للمعاملة نفس التأثير، لكن txid سيتغير.

على سبيل المثال، يمكن إضافة عملية OP_NOP (التي لا تفعل شيئًا). أو للمزيد من التعقيد، يمكن إضافة عمليتين: OP_DUP OP_DROP (الأولى تقوم بتكرار التوقيع على المكدس، والثانية تزيله مرة أخرى). يبقى التوقيع صحيحًا، لكن txid يتغير.

مثال آخر مثل كانت قيمة التوقيع "3"، لكن يمكننا تغييرها إلى "03" أو "3+7-7". من الناحية الرياضية، لا تزال قيمة المعاملة مع توقيع صالح، ولكن هناك نتائج تجزئة مختلفة لأن التجزئة تعتمد على كيفية كتابة القيمة وليس القيمة نفسها.

معرف المعاملة القابل للتغيير لمعاملة موجودة يمكن أن يكون مشكلة لعدة أسباب:

إذا كنت تريد بناء حلول الطبقة الثانية على شبكة البيتكوين، مثل الشبكة، تحتاج إلى التأكد من أن لا أحد يمكنه تغيير الطبقة الأولى لأنها تعتمد عليها.

تعديل معرف المعاملة يمكن أن يسبب مشاكل إذا كنت تنفق أو تقبل أموال غير مؤكدة.

كيف يحل SegWit المشكلة:

في SegWit، يتم فصل جميع المعلومات القابلة للتغيير من المعاملة في "بيانات الشاهد" المنفصلة. عند حساب معرف المعاملة، لن يشمل هذه المعلومات القابلة للتغيير، في هذه الحالة، لن يتمكن المعرف من التغيير أبداً، وستُحل المشاكل. إليك مثال على مخرج معاملة SegWit:

الفهرس 0

التفاصيل

الناتج

العنوان

35SegwitPieWKVHieXd97mnurNi8o6CM73

القيمة

1.00200000 BTC

Pkscript

OP_HASH160

2928f43af18d2d60e8a843540d8086b305341339

OP_EQUAL

Sigscript

0014a4b4ca48de0b3fffc15404a1acdc8dbaae226955

الشاهد

30450221008604ef8f6d8afa892dee0f31259b6ce02dd70c545cfcfed8148179971876c54a022076d771d6e91bed212783c9b06e0de600fab2d518fad6f15a2b191d7fbd262a3e01

039d25ab79f41f75ceaf882411fd41fa670a4c672c23ffaf0e361a969cde0692e8

يمكننا أن نرى أن هناك معلومات الشاهد، وتشمل البيانات جميع المعلومات القابلة للتغيير. تمتلك Sigscript معلومات تجزئة أقل بكثير مقارنة بالمثال السابق دون معاملة Segwit. هذا يعني أيضًا أنه يقلل من حجم معاملة البيتكوين ويحسن سرعات المعاملة عن طريق إزالة بيانات الشاهد من الجزء الأصلي وإلحاقها كهيكل منفصل في النهاية.

إليك بعض الفوائد مع Segwit:

أداء العقد – يتم تقليل حجم المعاملة، وتقليل الازدحام في شبكة البيتكوين حتى تتمكن العقد من التحقق من الكتل أو المعاملات بشكل أسرع.

قابلية تغيير المعاملات – كما ناقشنا، مع Segwit، تم نقل التوقيع من بيانات المعاملة إلى كتلة بيانات الشاهد. هوية المعاملة (txid) غير قابلة للتغيير وتحمي بيانات المعاملة من التعرض للاختراق.

التحجيم الخطي لعمليات تجزئة التوقيع – من خلال تقليل حجم المعاملة، يمكننا إضافة المزيد من بيانات المعاملات لمعاملة معينة كدفعة. يفصل Segwit توقيعات المعاملات عن بيانات المعاملة بحيث لا تحتاج كل بايت من المعاملة إلى التجزئة أكثر من مرتين.

زيادة الأمان للمعاملات متعددة التوقيعات - يوفر SegWit نصين مختلفين؛ أحدهما لمفتاح عام والآخر يوجه الدفعات إلى تجزئة نصية. مع دمج هذه النصوص، يعزز SegWit الأمان من خلال تمكين معاملة متعددة التوقيعات.

البناء على القمة - يعد SegWit رائعاً لتطوير بروتوكولات الطبقة الثانية للبيتكوين، مثل شبكة البرق الخاصة به. كما أن تنشيط SegWit عزز العمل على تطوير ميزات أخرى مثل MAST (التي تمكّن عقود البيتكوين الذكية الأكثر تعقيدًا)، وتوقيعات Schnorr (التي ستمكّن من زيادة أخرى في سعة المعاملة) وTumbleBit (شبكة ذات طبقة علوية مجهولة).

يحمي شبكة البرق - تعتمد قنوات الدفع المصغر في شبكة البرق على معاملات موقعة مزدوجة لقفل الإيداعات الأولية. لبدء دفعة بشبكة البرق، يتم إرسال الأموال من كلا الطرفين إلى عنوان موقّع مزدوجًا. لمنع الغش، يجب أن تكون المعاملة موقعة مزدوجة قبل إرسال أي أموال هناك بالفعل. كلا الطرفين بحاجة إلى المزامنة لجمع مخرجات المعاملات من سلسلة الكتل الرئيسية. هذا المعرف المطلوب للمعاملة غير قابل للتغيير، وهنا يأتي SegWit للإنقاذ.

يمكن أن يضاعف SegWit، نظريًا، إنتاجية البيتكوين إلى حوالي ستة TPS. بينما يعتبر هذا الأمر مهمًا جدًا لتحسين شبكة البيتكوين، لكن هذا التصور النظري لمضاعفة إخراج المعاملات لا يزال منخفضًا للغاية لاستخدام البيتكوين بشكل رئيسي كنظام دفع.

حجم الكتلة

اقتراح آخر لتحسين قابلية توسع البيتكوين على السلسلة هو زيادة حجم الكتلة. الفكرة بسيطة على السطح: زيادة حجم الكتلة من 1 ميجابايت اليوم إلى، على سبيل المثال، 8 ميجابايت ستزيد من إخراج المعاملات ثمانية أضعاف. بعض العملات البديلة، مثل بيتكوين كاش. كانت كتل BCH في البداية 8 ميجابايت، حاليًا كتلة BCH هي 32 ميجابايت. هذا مشابه لنهج التوسع الرأسي لإضافة المزيد من المعاملات في كتلة واحدة. ومع ذلك، زيادة حجم الكتلة يعني أن سلسلة البلوكشين يمكن أن تكون أكبر بكثير وهذا سيتطلب قدرة حسابية أفضل من أجل معالجة الكتل الكبيرة الحجم. في نفس الوقت، هذا سيقلل من أمان الشبكة إلى حد ما بسبب تقليل الطاقة الحسابية الصادقة الفعالة. قد يؤدي ذلك أيضًا إلى سيناريو حيث تتركز الشبكة في أيدي مجموعة من الأغنياء، وبالتالي قد يهدد ذلك في نهاية المطاف اللامركزية والأمان، وهي المبادئ الأساسية لسلسلة الكتلة.

إحدى المخاوف هي الأمان. هناك اعتقاد شائع أن الشبكة تكون أكثر أمانًا إذا شارك المزيد من عقد الشبكة في معالجة المعاملات في سلسلة الكتلة. مع التوزيع الأوسع لسلاسل العملات البديلة، ستعمل عقود أقل على أي سلسلة بلوكشين معينة. قد يجعل ذلك سلسلة الكتلة أقل أمانًا، حيث قد تكون شبكة العملات البديلة الأصغر أكثر عرضة للهجمات الشبكية. لنفترض أن لدينا حوالي 10,000 عقدة على الشبكة الأكبر، سيتطلب ذلك على الأقل 5,001 عقدة (أو ما يسمى 51%) ليتم اختراقها لإطلاق هجوم على الشبكة. إذا قمنا بتقسيم 10,000 عقدة إلى 50 سلسلة أصغر، كل سلسلة تتكون من 200 عقدة، فإنه يتطلب فقط 101 عقدة لإسقاط أي سلسلة أصغر، وهذا ما نسميه مشكلة هجوم 1%. مشكلة أخرى هي تكامل السلاسل المتعددة. على الرغم من وجود بعض الحلول لمعالجة تكامل السلاسل المتعددة، فإن التعقيد العام لتكامل السلاسل الصغيرة والعملات البديلة سيزداد بشكل كبير.

كانت Segwit2x اقتراحًا للتسوية في جدال حجم الكتلة في عام 2017. اقترح أن يتم تفعيل Segwit كخطوة أولى، وبعد ذلك سيتم زيادة حجم الكتلة إلى 2 ميجابايت. لم يتم قبول هذا الاقتراح من قبل غالبية شبكة البيتكوين.

الحلول خارج السلسلة

مشابهة للأسس المنطقية للحلول داخل السلسلة، فإن مجتمع البيتكوين يبحث أيضًا بنشاط عن حلول خارج السلسلة، ويسمى أحيانًا حلول الطبقة الثانية. في التحجيم خارج السلسلة، الحل هو بناء طبقات إضافية على قمة سلسلة كتل البيتكوين ومعالجة جميع أنواع المعاملات بمشاركة طرفين. يمكن بعد ذلك تجميع هذه المعاملات وإرسالها كمعاملة واحدة على سلسلة الكتل. أحد هذه الحلول خارج السلسلة يسمى شبكة البرق.

شبكة البرق

في يناير 2016، تم تقديم ورقة بيضاء - شبكة البرق الخاصة بالبيتكوين: المدفوعات الفورية القابلة للتطوير خارج السلسلة تم تقديمها بواسطة جوزيف بون وثاديوس دريجا. هنا تم وصف معالم شبكة البرق.

البرق هو شبكة لامركزية تستخدم وظيفة العقد الذكي في البلوكشين لتمكين المدفوعات الفورية عبر شبكة من المشاركين.

شبكة البرق هي حل دفع "الطبقة 2" الذي يقوم بتوسيع البلوكشينات وتمكين المدفوعات الفورية دون ثقة عن طريق إبقاء معظم العمليات التجارية خارج السلسلة.  تبني شبكة من القنوات الدفع ما يسمى، حيث يلتزم طرفان بعملية تجارية ويدفعون لبعضهم البعض فقط. العملية فورية، ولا تحتاج العملية التجارية إلى التحقق أو التوجيه أو التخزين من قبل كل عقدة في شبكة البيتكوين، بل فقط بين مشاركين اثنين.  

من خلال نقل المدفوعات خارج السلسلة، يتم تقليل تكلفة الحفاظ على القنوات مقارنة بحجم المدفوعات في تلك القناة، مما يمكن المدفوعات الصغيرة والمتناهية الصغر التي قد تكون رسوم العمليات التجارية على السلسلة لها غالية جداً لتبريرها. علاوة على ذلك، تقوم شبكة البرق بتوسيع قدرة العمليات التجارية خارج السلسلة مع معالجة البيانات الحديثة وحدود الوقت – يمكن معالجة المدفوعات بسرعة بالغة.

لنلقِ نظرة على كيفية عمل شبكة البرق.

في البداية، تملك أليس معاملة الالتزام A1، ويمتلك بوب معاملة الالتزام B1.

المفتاح الإلغاء للالتزام A1، K A1، يمتلكه أليس فقط;

المفتاح الإلغاء للالتزام B1، K B1، يمتلكه بوب فقط.

لنفترض أن أليس وبوب، يمتلك كل منهما 10 بيتكوين في حسابه. تريد أليس إرسال 2 بيتكوين إلى بوب.

يقوم كل من أليس وبوب بإيداع مبالغ متساوية من المال، في حالتنا، 10 بيتكوين ويضع كل منهما قفلاً عليها.  يتم تسجيل هذا الإجراء لإيداع مبالغ متساوية من المال في صندوق مشترك على تقنية البلوك تشين كـ "قناة دفع" ومن ثم تُفتح قناة دفع بين هذين الشخصين.

تقوم أليس بإنشاء معاملة جديدة لصالح بوب، B2، تُخصص فيها 8BTC لأليس و12 BTC لبوب.

تقوم أليس بتوقيع B2 وترسله إلى بوب.

يتلقى بوب B2، يوقعه، ويحتفظ به.

يقوم بوب بإنشاء معاملة جديدة لصالح أليس، A2، تُخصص فيها 8 BTC لأليس و12 BTC لبوب.

يوقع بوب A2 ويرسله إلى أليس.

تتلقى أليس A2، توقعه، وتحتفظ به.

تقدم أليس K A1، مما يلغي A1، ويمكنها عندئذ حذف A1.

يقدم بوب K B1، مما يلغي B1؛ ويمكنه عندئذ حذف B1.

لتلخيص الأمر، تخلق قناة الدفع مزيجًا من تجميع الأموال للطرفين ومن ثم نقل وعد الملكية بالمال المجمع بالطريقة المتفق عليها.

عندما يرغب أي من أليس أو بوب في إغلاق القناة، يمكنهما فعل ذلك. إغلاق القناة يعني ببساطة أن يأخذ كلا الجانبين أموالهما الخاصة مرة أخرى. يحدث فتح الصندوق على البلوك تشين ويتم تسجيل من يمتلك كم من الصندوق إلى الأبد.

استخدام شبكة Lightning عقود الوقت المقفل حسب التجزئة (HTLCs) هو نوع من الدفعات التي تستخدم التجزئة والأقفال الزمنية لتتطلب من مستلم الدفع إما الاعتراف بتلقي الدفع قبل الموعد النهائي من خلال توليد دليل دفع مشفر أو فقدان القدرة على المطالبة بالدفع وإعادته إلى الدافع.

وهو يسمح بإرسال المعاملات بين الأطراف الذين ليس لديهم قناة مباشرة عن طريق توجيهها عبر نقلات متعددة، لذا فإن أي شخص متصل بشبكة Lightning هو جزء من نظام مالي عالمي واحد ومترابط.

دعونا نلقي نظرة على مثال:

أليس تريد إرسال دفعة إلى تيم، لكنها ليس لديها قناة دفع مع تيم.  أليس لديها قناة دفع مع بوب، الذي لديه قناة دفع مع تيم، كيف يمكن لأليس دفع تيم؟

لكي تتمكن من القيام بذلك، يجب على تيم إنشاء سلسلة سرية مشفرة (مفتاح)، ثم يقوم بتجزئتها باستخدام دالة تجزئة مثل SHA-256 ثم يرسلها إلى أليس.  يقوم تيم أيضاً بمشاركة تلك التجزئة مع الجميع: بوب. لتبسيط هذا التوضيح المكتوب، سنمثل القيمة بـ V.

HTLC

هذه التجزئة V هي القفل، المفتاح هو الكود لفتح عقود HTLC’s.

تقوم أليس بإنشاء عقد الوقت المقفل حسب التجزئة (HTLC) مع بوب وتخبر بوب بأنني سأدفع لك إذا استطعت إنتاج الصورة الأصلية لـ V خلال 3 أيام. تقوم أليس بتوقيع معاملة بقفل زمني مقداره 3 أيام بعد أن يتم بثها. يمكن لبوب استردادها بمعرفة V، وبعد ذلك يمكن استردادها فقط من قبل أليس. يسمح HTLC لأليس بتقديم وعد مشروط لبوب بينما يضمن أن أموالها لن تُحرق عن طريق الخطأ إذا لم يعرف بوب ما هو V.

يفعل بوب الشيء نفسه، حيث ينشئ HTLC سيدفع لتم إذا تمكن تم من إنتاج V خلال يومين. ومع ذلك، فإن تم يعرف فعلياً ما هو V. نظرًا لأن تم قادر على سحب المبلغ المطلوب من بوب باستخدام مفاتيحه، يمكن لتم اعتبار الدفع من أليس مكتملاً. الآن، ليس لديه مشكلة في إخبار بوب بـ V بحيث يكونوا قادرين على جمع أموالهم أيضًا.

يفصح تم عن المفتاح لبوب، في غضون يومين، ويتلقى تم الدفع من بوب.

يفصح بوب عن المفتاح لأليس، في غضون 3 أيام، ويحصل بوب على الدفع من أليس.

بعد تعاون الجميع، تحدث كل هذه المعاملات داخل شبكة البرق. يحصل الجميع على دفع بطريقه ميكانيكية. شبكة البرق تكاد تكون ذرية في طبيعتها وتسمح بالمعاملات ثنائية الاتجاه، مما يعني إما أن الجميع يحصلون على الدفع أو لا يحصل أحد على الدفع.

في شبكة البرق، عند إذاعة معاملة الدفع، سيتم التحقق أولاً من جميع المعاملات الفردية، ويجب أن تتوافق مع تاريخ المعاملات لتجنب إذاعة معاملات مزيفة أو غير صحيحة. كما يوجد عقوبة تفرض على المعاملات الاحتيالية حيث إذا اكتشفت شبكة البرق فاعل سيء في النظام، يتم تغريمه فوراً بعقوبة. بهذه الطريقة، تضمن الشبكة بأكملها المصداقية والاتساق مع تثبيط السلوك السيء.

هناك العديد من الفوائد لاستخدام شبكة البرق مقارنة بالمعاملات على السلسلة:

معاملات سريعة وفورية: وقت تسوية المعاملات على شبكة البرق يكون أقل من دقيقة ويمكن أن يحدث في أجزاء من الثانية.

المدفوعات الصغيرة: إنها تتيح إجراء معاملات الصغيرة بكميات كبيرة.

معدل نقل المعاملات: لا توجد حدود أساسية لعدد المدفوعات في الثانية التي يمكن أن تحدث بموجب البروتوكول. عدد المعاملات يقتصر فقط على سعة وسرعة كل عقدة.

الخصوصية: لا سجلات على سلسلة الكتل. تفاصيل معاملات الدفع الفردية على شبكة البرق لا يتم تسجيلها علنًا على سلسلة الكتل مباشرة. قد يتم توجيه المدفوعات عبر قنوات تسلسلية متعددة حيث سيكون لكل مشغل عقدة القدرة على رؤية المدفوعات عبر قنواتهم، لكنهم لن يتمكنوا من رؤية مصدر أو وجهة تلك الأموال إذا لم تكن متجاورة.

تقليل الازدحام على الشبكة على السلسلة:

رسوم معاملات منخفضة للغاية: الرسوم على شبكة Lightning المدفوعة للعقد الوسيطة تكون في الغالب مبالغ صغيرة جداً، عادةً في ميزوساتوشي.

القيود

تتكون شبكة Lightning من قنوات دفع ثنائية الاتجاه بين عقدتين والتي عند تجميعها تخلق عقوداً ذكية. إذا قام أي من الطرفين بإسقاط القناة في أي وقت، سوف تُغلق القناة ويتم تسويتها على البلوكشين.

بسبب طبيعة آلية حل النزاعات في شبكة Lightning، والتي تتطلب من جميع المشاركين مراقبة قناتهم باستمرار وتتبع حالة دفتر الحسابات غير المتصلة المرسلة إلى الشبكة. تم تطوير مفهوم "برج المراقبة" لحل هذه المشكلة.