Pickhardt-betalningar: Hur man skickar stora Bitcoin-betalningar på Lightning

Blixtnätverket ses som den huvudsakliga lösningen i Bitcoins ekosystem för att göra små BTC-transaktioner genomförbara, eftersom det gör att de minsta betalningarna kan skickas för nästan inga avgifter.

Faktum är att Lightning har kommit långt sedan det designades första gången 2015 och gick live 2018. Det finns nu över 88,000 4,000 publika kanaler som har över XNUMX XNUMX BTC, enligt data från Txstats.com.

Bitcoin-överlagringsnätverket har haft en betydande tillväxt under det senaste året efter att det sattes i centrum i globala medier med antagandet av bitcoin som lagligt betalningsmedel av El Salvador. Flytten gav mycket legitimitet till Lightning när det blev klart för världen att bitcoin verkligen kunde användas till köpa dagliga varor.

Medan det fortfarande finns mycket arbete att göra för att en global adoption av Lightning Network ska bli realistiskt möjlig har protokollet befäst sin position som den huvudsakliga skalningslösningen för Bitcoin-betalningar.

Men på grund av Lightning Networks design av sammankopplade kanaler är det inte garanterat att betalningar som skickas över nätet lyckas och därför måste beslut fattas om på vilket sätt plånboken ska prioritera betalningsflödet. Ett exempel på detta är prioritering genom routingavgifter, vilket är den populäraste prioriteringen; den söker välja en väg i nätverket som medför minimerade avgiftskostnader för avsändaren.

A bana i Lightning-nätverket avser den väg som en Lightning-betalning tar från avsändare till mottagare över olika kanaler. Routing gör att betalningen kan göras mellan en given avsändare och mottagare utan att de två parterna behöver öppna en kanal sinsemellan. Noder mellan dem dirigerar betalningen genom sina kanaler i utbyte mot en routingavgift.

Även om valet av den billigaste vägen ofta kan fungera bra för små betalningar, eftersom betalningsbeloppet ökar ju mindre sannolikheten är att betalningen lyckas. Med andra ord, sannolikheten för att den billigare vägen – och Lightning Network i stort – framgångsrikt kan leverera en given betalning minskar när storleken på den betalningen växer.

Mycket av detta problem kretsar kring likviditetsfrågan, som är nödvändig för rörelsen av medel från både avsändarens och mottagarens synvinkel – och varje kanal däremellan.

Naturligtvis, ju större betalningen är, desto större behov av likviditet i Lightning-kanalerna för att betalningen ska kunna passera nätverket fram till dess destination. För små betalningar spelar detta inte så stor roll: sannolikheten för att en kanals bitcoinkapacitet räcker för att en liten betalning ska gå igenom är hög, men det minskar när mängden BTC som skickas ökar. Därför behöver avsändare av små Bitcoin-betalningar som skickas via Lightning vanligtvis inte oroa sig så mycket för likviditetsfrågan som när de skickar större betalningar.

Ändå är även små betalningar känsliga för leveransfel på Lightning. I den meningen verkar det som en bra idé att öka tillförlitligheten för både små och stora betalningar.

Med tanke på detta problem började Lightning Network-forskaren och utbildaren Rene Pickhardt undersöka sätt att optimera för sannolikheten för att en betalning ska bli framgångsrik. Nu bär hans forskning frukt.

Pickhardt-betalningar: Ökad tillförlitlighet för Lightning-betalningar

Som förklarats ovan är kärnan av tillförlitlighetsproblemet i Lightning-betalningar centrerad kring likviditet. Som ett resultat försöker det mesta av Pickhardts arbete att svara på frågan: Var finns likviditeten?

Det finns inte ett enda svar på den frågan. Ännu värre, ofta finns det inte ett sätt att vara säker på det heller, även om man överväger en enskild kanal.

Medan det kan vara trivialt att bestämma bitcoin-kapaciteten för en offentlig Lightning-kanal, är det inte lätt att avgöra hur den kapaciteten är uppdelad mellan dess två kamrater – vilket innebär en utmaning att korrekt bedöma utgående och inkommande likviditet i den kanalen. Därför försämras förmågan för en avsändare att exakt bestämma den nödvändiga likviditeten för en framgångsrik dirigering av sin betalning.

På grund av denna osäkerhet fann Pickhardt att det bästa svaret är baserat på sannolikhet.

Pickhardt Payments kvantifierar osäkerheten kring likviditet till en sannolikhet, kartlägger alla möjliga vägar för en given betalning att ta och väljer den som har störst sannolikhet att lyckas. Med andra ord strävar Pickhardt Payments efter att välja vägen med den lägsta nivån av osäkerhet.

Den sannolikhetsmodell som Pickhardt använder uppskattar mängden likviditet som det finns i en kanal. Den modellen körs på Lightning Networks publika betalningskanaler för att uppskatta hur troligt det är att en viss mängd likviditet finns i en given kanal. Betalningen skickas sedan genom den väg som är mer sannolikt att innehålla den högsta mängden likviditet – i syfte att optimera för tillförlitlighet. Om betalningen misslyckas lär sig modellen av sitt misstag genom att uppdatera sin övertygelse om nätverket.

Pickhardts tillvägagångssätt tillämpar årtionden gammal datavetenskaplig forskning på det spirande Lightning-protokollet. Närmare bestämt drar Lightning-forskaren från sent informationsteorins fader Claude Shannons arbete på kommunikationskanaler, entropi och osäkerhet för att kvantifiera kommunikationsosäkerhet med probabilistiska fördelningar.

Pickhardt-betalningar för stora transaktioner

På Lightning görs stora betalningar mer genomförbara genom att delas upp i mindre betalningar. Dessa dirigeras sedan över nätverket till destinationen och om de alla är framgångsrika är den ursprungliga betalningen framgångsrik.

Med tanke på att alla divisioner måste lyckas för att den ursprungliga betalningen ska lyckas, ju fler betalningar en ursprunglig betalning är uppdelad i, desto lägre är sannolikheten för framgång. Detta beror på att sannolikheten för att den ursprungliga betalningen ska lyckas hittas genom att multiplicera sannolikheterna för att varje "barn"-betalning ska lyckas. Detta skapar en slags paradox eftersom, i teorin, ju mindre betalning desto större är chansen att lyckas. Därför uppstår en optimeringsutmaning när det gäller att hitta rätt uppdelning.

Pickhardt Payments strävar efter att öka sannolikheten för att den ursprungliga betalningen lyckas genom att sträva efter denna optimering, som görs genom att minska osäkerhetskostnaderna. För att uppnå det utnyttjar den operationsforskning (OR).

Mer specifikt använder Pickhardt Payments Minimikostnadsflöden, ett välstuderat verktyg från OR-området, för att modellera och genomföra den optimala flerdelade Lightning-betalningen — förbättra beslutsprocessen för att dela upp och leverera betalningar på Lightning. I korthet är utgångspunkten att det finns en inneboende kostnad kopplad till osäkerheten om likviditetsinformationen för varje kanal.

För att inte förväxla med avgiftskostnader kan osäkerhetskostnader ses som möjlighetskostnad att pröva en given väg. I teorin, ju högre osäkerhetskostnad, desto högre alternativkostnad eftersom det är mindre sannolikt att betalningen kommer att lyckas. Genom att kvantifiera den osäkerheten kan Pickhardt Payments minimera alternativkostnaden och välja den väg som maximerar chansen att lyckas.

I slutändan, dessa optimeringar tillåter Pickhardt Betalningar till skicka stora Lightning-betalningar som tidigare var omöjliga på nätverket.

Pickhardts design skiljer sig från nuvarande praxis på Lightning eftersom, precis som med enstaka betalningar, prioritering för de delade betalningarna vanligtvis görs baserat på avgifter. Å andra sidan prioriterar Pickhardt Payments att sänka osäkerhetskostnaderna eftersom det strävar efter att öka sannolikheten för betalningsleverans, vilket innebär att avgifter ofta kan bli relativt dyra jämfört med de som vanligtvis betalas på Lightning.

Men Pickhardt berättade för Bitcoin Magazine att hans algoritm också kan erbjuda valet att optimera för avgifter, även om han hävdar att göra det är för närvarande beräkningsmässigt tungt med tanke på att Lightnings grundavgift finns. I så fall skulle utmaningen vara att hitta en optimal balans mellan de två alternativen - som han kallar "funktioner" - när användare pysslar med vad de i slutändan vill prioritera för.

Hur man använder Pickhardt Payments idag

Användning av Pickhardt Payments idag kan göras via LND hanteraJ av Carsten Otto. Alternativt utvecklar Pickhardt ett bibliotek som för närvarande möjliggör simuleringar och produktionstester. Pickhardt berättade för Bitcoin Magazine att han så småningom kommer att skicka biblioteket med bindningar för implementeringar, men det är för närvarande inte lika hög prioritet som teknisk korrekthet, säkerhet och körtid. Även om det ännu inte finns något enkelt sätt för en vanlig användare att dra nytta av Pickhardt Payments, bör tillgängligheten öka eftersom utvecklare fortsätter att arbeta med algoritmen och biblioteket för att stoltsera med dess robusthet och säkerhet.

Tack till Rene Pickhardt för information och feedback.

För mer information om Pickhardt Payments, navigera till relaterade uppsats och postlista inlägg. Fler resurser finns också tillgängliga på Pickhardt's webbplats.