Pagamentos Pickhardt: como enviar grandes pagamentos de Bitcoin no Lightning

A rede de relâmpagos é visto como a principal solução no ecossistema Bitcoin para viabilizar pequenas transações BTC, pois permite o envio do menor dos pagamentos quase sem taxas.

Na verdade, o Lightning percorreu um longo caminho desde que foi projetado pela primeira vez em 2015 e foi lançado em 2018. Existem agora mais de 88,000 canais públicos com mais de 4,000 BTC, de acordo com dados da Txstats. com.

A rede de sobreposição Bitcoin teve um crescimento substancial no ano passado, depois de ter sido colocada em destaque na mídia global com a adoção do Bitcoin como moeda legal por El Salvador. A medida conferiu muita legitimidade à Lightning, pois ficou claro para o mundo que o bitcoin poderia de fato ser usado para comprar produtos diários.

Enquanto ainda há muito trabalho a ser feito para que a adoção global da Lightning Network se torne realisticamente possível, o protocolo solidificou sua posição como a principal solução de escalonamento para pagamentos Bitcoin.

No entanto, devido ao design de canais interconectados da Lightning Network, não há garantia de sucesso dos pagamentos enviados através da rede e, portanto, devem ser tomadas decisões sobre como a carteira deve priorizar o fluxo de pagamentos. Um exemplo disso é a priorização por taxas de roteamento, que é a priorização mais popular; procura escolha um caminho na rede que implique gastos minimizados com taxas para o remetente.

A caminho na Lightning Network refere-se à rota percorrida por um pagamento Lightning do remetente ao destinatário em diferentes canais. O roteamento permite que o pagamento seja feito entre um determinado remetente e um destinatário sem exigir que as duas partes abram um canal entre si. Os nós entre eles encaminham o pagamento através de seus canais em troca de uma taxa de roteamento.

Embora a escolha da rota de custo mais baixo possa muitas vezes funcionar bem para pequenos pagamentos, à medida que o valor do pagamento aumenta, menor é a probabilidade de o pagamento ser bem-sucedido. Em outras palavras, a probabilidade de que a rota de custo mais baixo – e a Lightning Network em geral – consiga entregar com sucesso um determinado pagamento diminui à medida que o tamanho desse pagamento aumenta.

Grande parte deste problema gira em torno da questão da liquidez, que é necessária para a movimentação de fundos tanto do ponto de vista do remetente como do destinatário – e de todos os canais intermediários.

Naturalmente, quanto maior for o pagamento, maior será a necessidade de liquidez nos canais Lightning para que o pagamento atravesse com sucesso a rede até o seu destino. Para pequenos pagamentos, isso não importa tanto: a probabilidade de a capacidade de bitcoin de um canal ser suficiente para a realização de um pequeno pagamento é alta, mas diminui à medida que a quantidade de BTC enviada aumenta. Portanto, os remetentes de pequenos pagamentos Bitcoin enviados através do Lightning geralmente não precisam se preocupar muito com a questão da liquidez, como acontece com o envio de pagamentos maiores.

No entanto, mesmo pequenos pagamentos são suscetíveis à falha na entrega no Lightning. Nesse sentido, aumentar a fiabilidade tanto para pagamentos pequenos como grandes parece ser uma boa ideia.

Pensando nesse problema, o pesquisador e educador da Lightning Network, Rene Pickhardt, começou a pesquisar maneiras de otimizar a probabilidade de um pagamento ser bem-sucedido. Agora, sua pesquisa está dando frutos.

Pagamentos Pickhardt: aumentando a confiabilidade para pagamentos relâmpago

Conforme explicado acima, o cerne do problema de confiabilidade nos pagamentos Lightning está centrado na liquidez. Como resultado, a maior parte do trabalho de Pickhardt tenta responder à questão: Onde está a liquidez?

Não há uma resposta única para essa pergunta. Pior ainda, muitas vezes também não há como ter certeza sobre isso, mesmo quando se considera um único canal.

Embora possa ser trivial determinar a capacidade de bitcoin de um canal público da Lightning, não é fácil determinar como essa capacidade é dividida entre seus dois pares – o que representa um desafio para avaliar corretamente a liquidez de entrada e de saída nesse canal. Assim, a capacidade de um remetente determinar com precisão a liquidez necessária para um encaminhamento bem-sucedido do seu pagamento fica prejudicada.

Devido a esta incerteza, Pickhardt descobriu que a melhor resposta é baseada na probabilidade.

A Pickhardt Payments quantifica a incerteza em torno da liquidez até uma probabilidade, mapeando todos os caminhos possíveis para um determinado pagamento e selecionando aquele com maior probabilidade de sucesso. Em outras palavras, a Pickhardt Payments busca selecionar o caminho com o menor nível de incerteza.

O modelo probabilístico utilizado por Pickhardt estima a quantidade de liquidez existente em um canal. Esse modelo é executado nos canais de pagamento públicos da Lightning Network para estimar a probabilidade de existência de uma certa quantidade de liquidez em um determinado canal. O pagamento é então enviado pelo caminho que tem maior probabilidade de conter a maior quantidade de liquidez – buscando otimizar a confiabilidade. Se o pagamento falhar, o modelo aprende com o seu erro, atualizando a sua crença sobre a rede.

A abordagem de Pickhardt aplica pesquisas de décadas em ciência da computação ao crescente protocolo Lightning. Mais especificamente, o pesquisador da Lightning extrai dados recentes pai da teoria da informação Claude Shannon trabalho em canais de comunicação, entropia e incerteza para quantificar a incerteza de comunicação com distribuições probabilísticas.

Pagamentos Pickhardt para grandes transações

No Lightning, grandes pagamentos tornam-se mais viáveis ​​ao serem divididos em pagamentos menores. Eles então são roteados pela rede até o destino e, se todos forem bem-sucedidos, o pagamento original será bem-sucedido.

Dado que todas as divisões precisam de ser bem sucedidas para que o pagamento original seja bem sucedido, quanto maior for o número de pagamentos em que um pagamento original é dividido, menor será a probabilidade de sucesso. Isso ocorre porque a probabilidade de o pagamento original ser bem-sucedido é encontrada multiplicando-se as probabilidades de sucesso de cada pagamento “filho”. Isto cria uma espécie de paradoxo porque, em teoria, quanto menor for o pagamento, maior será a probabilidade de sucesso. Conseqüentemente, surge um desafio de otimização para encontrar a divisão correta.

A Pickhardt Payments busca aumentar a probabilidade de sucesso do pagamento original, buscando essa otimização, que é feita através da redução dos custos de incerteza. Para conseguir isso, ele aproveita pesquisa operacional (OR).

Mais especificamente, a Pickhardt Payments utiliza Fluxos de custo mínimo, uma ferramenta bem estudada na área de OR, para modelar e conduzir o pagamento Lightning multiparte ideal – melhorando o processo de tomada de decisão de divisão e entrega de pagamentos no Lightning. Em suma, a premissa é que existe um custo inerente à incerteza sobre a informação de liquidez para cada canal.

Não devem ser confundidos com custos de taxas, os custos de incerteza podem ser considerados como o custos de oportunidade ao tentar um determinado caminho. Em teoria, quanto maior for o custo da incerteza, maior será o custo de oportunidade, pois é menos provável que o pagamento seja bem sucedido. Quantificar essa incerteza permite que a Pickhardt Payments minimize o custo de oportunidade e escolha o caminho que maximiza a chance de sucesso.

Em última análise, essas otimizações permitir Pagamentos Pickhardt para enviar grandes pagamentos Lightning que antes eram impossíveis na rede.

O design de Pickhardt difere das práticas atuais no Lightning porque, assim como acontece com os pagamentos únicos, a priorização dos pagamentos parcelados geralmente é feita com base em taxas. Por outro lado, a Pickhardt Payments prioriza a redução dos custos de incerteza, pois busca aumentar a probabilidade de entrega do pagamento, o que significa que as taxas muitas vezes podem ficar relativamente caras se comparadas às normalmente pagas no Lightning.

No entanto, Pickhardt disse à Bitcoin Magazine que seu algoritmo também poderia oferecer a opção de otimizar taxas, embora ele argumente fazer isso é atualmente computacionalmente pesado, dada a existência da taxa básica do Lightning. Nesse caso, o desafio seria encontrar um equilíbrio ideal entre as duas opções – que ele chama de “recursos” – à medida que os usuários se envolvem com o que desejam priorizar.

Como usar pagamentos Pickhardt hoje

O uso do Pickhardt Payments hoje pode ser feito via Gerenciamento de LND J por Carsten Otto. Alternativamente, Pickhardt está desenvolvendo uma biblioteca que atualmente permite simulações e testes de produção. Pickhardt disse à Bitcoin Magazine que eventualmente enviará a biblioteca com ligações para implementações, mas isso não é atualmente uma prioridade tão alta quanto a correção técnica, segurança e tempo de execução. Embora ainda não exista uma maneira simples de um usuário comum aproveitar as vantagens do Pickhardt Payments, a disponibilidade deve aumentar à medida que os desenvolvedores continuam trabalhando no algoritmo e na biblioteca para ostentar sua robustez e segurança.

Agradecimentos a Rene Pickhardt pelas informações e comentários.

Para obter mais detalhes sobre Pickhardt Payments, navegue até o relacionado trabalho de pesquisa e postagem da lista de discussão. Mais recursos também estão disponíveis no Pickhardt's site do Network Development Group.