Платежі Pickhardt: як надсилати великі платежі в біткойнах через Lightning

Мережа блискавки розглядається як основне рішення в екосистемі біткойн для здійснення невеликих транзакцій BTC, оскільки воно дозволяє надсилати найменші платежі майже без комісій.

Дійсно, Lightning пройшов довгий шлях з моменту створення в 2015 році та запуску в 2018 році. Згідно з даними з Txstats.com.

Оверлейна мережа біткойнів значно розширилася за останній рік після того, як Сальвадор прийняв біткойн як законний платіжний засіб і став центром світових ЗМІ. Цей крок надав Lightning значної легітимності, оскільки світові стало ясно, що біткойн справді можна використовувати для придбання товарів повсякденного попиту.

Поки є ще багато роботи, яку потрібно зробити щоб глобальне впровадження Lightning Network стало реально можливим, протокол зміцнив свої позиції як основного рішення для масштабування платежів у біткойнах.

Однак, через схему взаємопов’язаних каналів мережі Lightning Network, платежі, надіслані через мережу, не гарантовано будуть успішними, і, отже, необхідно прийняти рішення щодо того, яким чином гаманець має віддавати пріоритет платіжному потоку. Одним із прикладів цього є встановлення пріоритетів за платою за маршрутизацію, що є найпопулярнішим визначенням пріоритетів; воно прагне вибрати шлях у мережі, який мінімізує витрати відправника.

A шлях у мережі Lightning Network означає маршрут, який проходить платіж Lightning від відправника до одержувача через різні канали. Маршрутизація дозволяє здійснювати платіж між певним відправником і одержувачем, не вимагаючи від обох сторін відкривати канал між собою. Вузли між ними направляють платіж через свої канали в обмін на плату за маршрутизацію.

Навіть незважаючи на те, що вибір найдешевшого маршруту часто може добре працювати для невеликих платежів, оскільки сума платежу збільшується, тим меншою стає ймовірність успішного здійснення платежу. Іншими словами, ймовірність того, що недорогий маршрут — і Lightning Network загалом — зможе успішно доставити певний платіж зменшується зі збільшенням розміру цього платежу.

Значна частина цієї проблеми пов’язана з проблемою ліквідності, яка необхідна для руху коштів як з точки зору відправника, так і з точки зору одержувача — і кожного каналу між ними.

Природно, що більший платіж, то більша потреба в ліквідності в каналах Lightning для того, щоб платіж успішно пройшов мережею до місця призначення. Для невеликих платежів це не має такого великого значення: ймовірність того, що потужності каналу в біткойнах буде достатньо для здійснення невеликого платежу, висока, але вона падає зі збільшенням кількості BTC, що надсилається. Тому відправникам невеликих біткойн-платежів, надісланих через Lightning, зазвичай не потрібно особливо турбуватися про проблему ліквідності, як при надсиланні великих платежів.

Тим не менш, навіть невеликі платежі схильні до збою доставки на Lightning. У цьому сенсі підвищення надійності як для малих, так і для великих платежів виглядає гарною ідеєю.

Розмірковуючи про цю проблему, дослідник і викладач Lightning Network Рене Пікхардт почав досліджувати способи оптимізації ймовірності успішного платежу. Тепер його дослідження приносять плоди.

Платежі Pickhardt: підвищення надійності для блискавичних платежів

Як пояснювалося вище, суть проблеми надійності платежів Lightning зосереджена навколо ліквідності. У результаті більша частина роботи Пікхардта намагається відповісти на запитання: де ліквідність?

На це запитання немає однозначної відповіді. Гірше того, часто немає способу переконатися в цьому, навіть коли розглядається один канал.

У той час як визначити потужність публічного каналу Lightning у біткойнах може бути тривіально, визначити, як ця потужність розподіляється між двома аналогами, непросто, що створює проблему для правильної оцінки вихідної та вхідної ліквідності в цьому каналі. Отже, здатність відправника точно визначати необхідну ліквідність для успішної маршрутизації свого платежу погіршується.

Через цю невизначеність Пікхардт виявив, що найкраща відповідь базується на ймовірності.

Pickhardt Payments кількісно оцінює невизначеність щодо ліквідності до ймовірності, відображаючи всі можливі шляхи здійснення даного платежу та вибираючи той, який має найвищу ймовірність успіху. Іншими словами, Pickhardt Payments намагається вибрати шлях із найменшим рівнем невизначеності.

Імовірнісна модель, яку використовує Пікхардт, оцінює кількість ліквідності, яка є в каналі. Ця модель запускається на загальнодоступних платіжних каналах Lightning Network, щоб оцінити, наскільки ймовірно, що в даному каналі існує певна кількість ліквідності. Потім платіж надсилається через шлях, який, швидше за все, міститиме найвищий обсяг ліквідності, намагаючись оптимізувати для надійності. Якщо платіж не вдається, модель вчиться на своїй помилці, оновлюючи свої переконання щодо мережі.

Підхід Пікхардта застосовує дослідження інформатики десятиліттями до протоколу Lightning, що розвивається. Точніше, дослідник Блискавки черпає з пізнього часу батько теорії інформації Клода Шеннона робота на каналах зв’язку, ентропії та невизначеності для кількісної оцінки невизначеності зв’язку за допомогою імовірнісних розподілів.

Платежі Pickhardt для великих транзакцій

На Lightning великі платежі стають більш здійсненними, якщо їх розбити на менші платежі. Потім вони направляються через мережу до місця призначення, і якщо всі вони успішні, то початковий платіж успішний.

З огляду на те, що всі підрозділи повинні бути успішними, щоб початковий платіж був успішним, чим більша кількість платежів ділиться на початковий платіж, тим менша ймовірність успіху. Це пояснюється тим, що ймовірність успіху початкового платежу визначається шляхом множення ймовірностей успішності кожного «дочірнього» платежу. Це створює певний парадокс, оскільки, теоретично, чим менший платіж, тим вищий шанс на успіх. Отже, виникає проблема оптимізації під час пошуку правильного розподілу.

Платежі Pickhardt прагнуть збільшити ймовірність успішного виконання початкового платежу, прагнучи до цієї оптимізації, яка здійснюється шляхом зменшення витрат на невизначеність. Щоб досягти цього, він використовує важелі дослідження операцій (OR).

Зокрема, Pickhardt Payments використовує Потоки з мінімальними витратами, добре вивчений інструмент зі сфери OR, для моделювання та проведення оптимального багатокомпонентного платежу Lightning — покращення процесу прийняття рішень щодо розподілу та доставки платежів на Lightning. Коротше кажучи, передумова полягає в тому, що невизначеність інформації про ліквідність для кожного каналу пов’язана з невід’ємними витратами.

Не плутати з витратами на комісію, витрати на невизначеність можна розглядати як Альтернативна вартість спробувати заданий шлях. Теоретично, чим вище вартість невизначеності, тим вище альтернативна вартість, оскільки менш імовірно, що платіж буде успішним. Кількісна оцінка цієї невизначеності дозволяє Pickhardt Payments мінімізувати альтернативні витрати та вибрати шлях, який максимізує шанси на успіх.

Зрештою, ці оптимізації дозволяти Пікхардт Платежі до надсилати великі платежі Lightning які раніше були неможливі в мережі.

Дизайн Пікхардта відрізняється від поточної практики Lightning, оскільки, як і у випадку з одноразовими платежами, пріоритети для розділених платежів зазвичай здійснюються на основі комісій. З іншого боку, Pickhardt Payments надає пріоритет зниженню витрат на невизначеність, оскільки прагне збільшити ймовірність доставки платежу, а це означає, що комісії часто можуть бути відносно дорогими порівняно з тими, які зазвичай сплачуються на Lightning.

Однак Пікхардт сказав журналу Bitcoin Magazine, що його алгоритм також може запропонувати оптимізацію за комісією, хоча він стверджує, що це наразі важко обчислювально, враховуючи існування базової плати Lightning. У такому разі виклик полягав би в тому знайти оптимальний баланс між двома варіантами — які він називає «функціями» — коли користувачі пробують те, чому вони зрештою хочуть визначити пріоритет.

Як користуватися Pickhardt Payments сьогодні

Використовувати Pickhardt Payments сьогодні можна через LND управлятиJ Карстен Отто. Альтернативно Пікхардт розвивається бібліотека що наразі дозволяє проводити моделювання та виробничі випробування. Пікхардт сказав журналу Bitcoin Magazine, що з часом він доставить бібліотеку з прив’язками для реалізацій, але це наразі не такий високий пріоритет, як технічна коректність, безпека та час виконання. Незважаючи на те, що ще не існує простого способу, у який звичайний користувач може скористатися перевагами Pickhardt Payments, доступність має зрости, оскільки розробники продовжують працювати над алгоритмом і бібліотекою, щоб похвалитися їх надійністю та безпекою.

Дякуємо Рене Пікхардту за інформацію та відгук.

Щоб дізнатися більше про платежі Pickhardt, перейдіть до пов’язаних дипломну роботу та пошта розсилки. Інші ресурси також доступні на Pickhardt's сайт.