Thread by @JonnyJi50127056

Qué es #LightningNetwork, qué problemas intenta solucionar y cómo funciona?
Esta es una explicación muy simple de lo que necesitas saber para entender la red lightning de #Bitcoin. Este hilo tal vez sea un poco largo, pero trata de cubrir los conceptos básicos de este protocolo.

Lo primero que hay que entender es que la red se llama "The Bitcoin Lightning Network". La tecnología es flexible pero se llama "Red Lightning de Bitcoin: Pagos instantáneos escalables fuera de la cadena".

La red Lightning es una red superpuesta, lo que significa que no es una cadena de bloques, no es una cadena lateral, no es una cadena de estado, no es una cadena de transmisión, no es ningún tipo de cadena, es una red P2P que opera junto, o si prefieren, encima de Bitcoin.

La llamamos protocolo de segunda capa porque permite Tx de gran volumen casi instantáneas, y utiliza la red principal de Bitcoin para asegurar sus Tx, por lo que utiliza las reglas de consenso y la seguridad de la cadena para proporcionar transacciones muy rápidas y muy baratas.

La principal ventaja de Lightning Network es su escalabilidad. Dado que la red existe sobre la cadena de bloques de Bitcoin, no está sujeta a las restricciones técnicas que obstaculizan el rendimiento de Bitcoin. En consecuencia, Lightning Network es enormemente expandible.

Actualmente, la plataforma puede permitir millones de transacciones por segundo utilizando una red de igual a igual sobre la cadena de bloques de Bitcoin.

Para utilizar Lightning Network solo necesitas una billetera que se conecte con la red para poder enviar/recibir los pagos.

Estas billeteras son básicamente un nodo para Lightning con datos de la cadena principal de Bitcoin y que se conecta con otros nodos LN e intercambia la información necesaria para tejer la red de la capa de lightning.

Cuando instalamos una billetera/nodo de Lightning, una de las primeras cosas que se hace es depositar saldo on-chain para poder abrir canales LN en la billetera.

Este saldo se envía a una dirección de Bitcoin, que es una dirección BTC de la Wallet (que entendemos que es un Nodo Lightning) y que es simplemente un “Contrato Inteligente” (canal de pago).

Este canal de pago, es una dirección valida de Bitcoin de múltiples firmas y con múltiples firmas y con un timelock para asegurar el saldo en la red.

Para realizar esto Lightning Network hace uso de una implementación de Contrato Inteligente Multifirma (dinero programable) utilizando los scripts incorporados en Bitcoin.

Estos fondos depositados en la dirección on-chain de múltiples firmas del nodo Lightning son representados como una transacción, que una vez es verificada, queda registrada en un bloque y es escrita en el libro mayor público de Bitcoin (apertura del canal de pago).

Todo este proceso se realiza, sin que los participantes del canal tengan la custodia unilateral de los fondos o se lo entreguen a un tercero que los custodie.

Entendamos primero que es un canal de pago y que hace está transacción de multifirmas.

Un canal de pago no es una cosa física, tampoco es una cosa de red, es básicamente una configuración de transacciones de Bitcoin, de tal manera que podemos intercambiar valor entre dos usuarios de la red que posean las firmas que validan la transacción de la dirección multifirma

La forma en que funciona está transacción es mediante el uso de dos características del protocolo de Bitcoin, la primera son las transacciones de firma múltiple

(las transacciones de Firma múltiple son transacciones en las que se necesitan, en este caso, dos personas que firmen la Tx para mover las monedas) y la segunda característica que utiliza son los bloqueos de tiempo (timelock),

que es donde puede configurar la transacción para que no sea ejecutable hasta que se cumplan algunas condiciones en el futuro. Estas dos características juntas son básicamente todo lo que necesita para configurar un canal de pago lightning.

Así que está transacción de multifirma para abrir el canal de pago es, básicamente, una dirección dos de dos firmas múltiples prefirmadas, en donde si pones dinero en ella, solo se puede gastar desde esa dirección, si ambos participantes firman la transacción de salida.

Al hacer esto, en segundo plano, a través de la red Lightning, establecemos una conexión, y los dos usuarios (nodos) intercambian algunas claves para poder configurar esta dirección de firma múltiple para intercambiar efectivamente claves públicas

para así configurar esta dirección como la transacción de fondeo y apertura del canal de pago directo entre los dos usuarios.

Una vez abierto el canal de pago, este se convierte en una conexión de pago directa y bidireccional entre dos nodos de la red.

Y una vez que se abre un canal de pago entre los nodos de la red, se pueden enviar y recibir pagos ilimitados a cualquier usuario sin preocuparse por la congestión o el aumento de tarifas en la red principal de Bitcoin.

Ahora bien, hasta ahora, según hemos visto, para la cadena de bloques de Bitcoin solo se ha realizado una transacción, la de apertura de canal de pago, entonces cómo hace Lightning para gastar ese saldo y transferirlo entre usuarios,

ya que la transferencia de valor sólo se puede lograr al crear una transacción de salida desde la dirección multifirma, firmada por ambas partes y distribuyendo las monedas entre los participantes del canal, como corresponda a cada quien.

Para gastar los fondos del canal, ambas partes deben ponerse de acuerdo sobre cómo se distribuye el saldo en la dirección multifirma (deben decidir quién le paga a quién y cuánto saldo le corresponde a cada uno, moviendo efectivamente el equilibrio de saldo entre las partes).

Para realizar un pago, ambas partes firman un nuevo gasto (llamado invoice o factura). Esta factura es un contratos inteligentes o HTLC (Hash Time Locked Contract) fuera de la red de Bitcoin,

que consiste en intercambiar una transacción de salida parcialmente firmada a través de esta red P2P redistribuyendo el saldo entre el par de usuarios (pagador y beneficiario).

Este HTLC crea, con cada pago, una nueva transacción de salida firmada parcialmente desde la dirección multifirma de fondeo del canal y cuando la factura es pagada,

la distribución del saldo se actualiza y se almacena como la transacción de salida más reciente firmada por ambas partes.

Y todas las transacciones de salida antiguas se invalidan al hacerlo, manteniendo el script de la dirección multifirma actualizado con el saldo como se debe distribuir las monedas una vez se cierre el canal.

Como vemos una parte no puede gastar fuera de este canal regresando el saldo a on-chain sin el acuerdo de la otra parte y eso significa que no tienen que confiar el uno en el otro.

Como parte de los Scripts en la dirección multifirma, también hay un guión que permite obtener un reembolso por el dinero que se coloca después de un período de tiempo en caso de que la contraparte simplemente desaparezca y deje colgado al otro,

por lo que hay un mecanismo para garantizar que el dinero no esté bloqueado allí sin poder ser recuperado por cualquiera de los participantes, así que ahora se puede comenzar a intercambiar transacciones en lightning de forma segura.

Podemos enviar las transacciones tan rápido como queramos entre los participantes, cientos de veces por segundo y cada transacción que se envía y paga, utiliza un contrato inteligente para invalidar la transacción anterior, actualizando el saldo,

de modo que cada vez solo se puede gastar la última actualización de saldo si se decide cerrar ese canal y asignar el saldo como está a cada una de las partes. Este es el funcionamiento básico de un canal de pago.

De esta forma, el usuario de Lightning Network no requiere la cooperación de la contraparte para salir del canal. Ambas partes tienen la opción de cerrar unilateralmente, terminando su relación.

Al cerrar el canal se crea una transacción de salida en la cadena con el saldo definitivo distribuyéndolo a cada parte la cantidad que le corresponde.

Esto significa, que a pesar que en la Lightning Network se haya realizado múltiples operaciones, en la cadena de Bitcoin sólo se reflejan dos transacciones, una de apertura de canal y una de cierre del Canal,

abaratando los costos de comisiones y reduciendo la cantidad de transacciones en la red principal. Solo una vez que el canal se cierra, estos pagos se registran en la cadena de bloques en una única transacción que se denomina transacción de cierre de canal.

Lo interesante de Lightning es que no hay razón para cerrar el canal y transmitir esa transacción a la cadena, porque ambas partes saben que en cualquier momento que quieran y lo necesiten puede realizar esa transacción de salida, que ya está firmada,

pero si mantienen el canal abierto pueden seguir enviando y recibiendo pagos a través de la red, de forma instantánea y a un bajo costo en comisiones. En realidad, el canal puede permanecer abierto por un tiempo indefinido, su única limitante de uso será la liquidez del canal.

Ahora llegamos a una parte donde es inevitable la pregunta, es Bitcoin lo que se transfiere a través de la red Lightning? La respuesta simple es si, por supuesto.

Es importante entender que lightning no tiene su propia moneda o un token o su propia cadena de bloques, es simplemente una red para intercambiar transacciones de Bitcoin entre iguales, podemos decir que es un medio de pago, tengamos eso en cuenta primero.

Así que, Lightning usa y transfiere Bitcoin que siempre está en posesión y control total del usuario. Lightning no es una moneda separada, es Bitcoin. Cuando se hacen los pagos, se hacen en una red que opera como protocolo de segunda capa sobre la cadena principal de Bitcoin.

El debate que tienen algunos usuarios parece centrado en definir si Lightning usa BTC real y para argumentar usan términos como BTC on-chain y BTC lightning, y allí es donde se enreda el asunto, porque solo hay un Bitcoin y su unidad menor son los satoshis,

no hay subcategorías de BTC, lo que está on-chain y off-chain son las transacciones para intercambiar la propiedad de ese Bitcoin.

Para entender esto, debemos aclarar este punto de "transferencia de propiedad de Bitcoin". Bitcoin es un sistema basado en UTXO (transacción de salida no gastada, Monedas no gastadas).

Las cantidades de los UTXO de Bitcoin existentes están vinculadas a las direcciones criptográficas que las pueden gastar por medio de transacciones (Tx) que se registran en la cadena.

Cuando un usuario (A) desea transferir BTC a un usuario (B), construye una Tx, especificando en ella la cantidad de Bitcoin que cede de los UTXO que posee, más la dirección publica del destinatario (B), firma la Tx con su clave privada y la transmite a la red de Bitcoin

para ser verificada y escrita en la cadena de bloques.

Expliquemos mejor esto. Cuando se enseña las propiedades de Bitcoin y cómo funciona, tratamos de simplificar los conceptos técnicos para hacerlos más "entendibles".

En esa simplificación terminamos haciendo parecer que las transacciones de Bitcoin son como mover un objeto físico, como lanzar una pelota. "Cuando el usuario 'A' envía un Tx al usuario 'B', le manda los BTC a través de la red Bitcoin".

Y esto no es exactamente así. En realidad no se están moviendo monedas, el Bitcoin solo sale de una dirección y aparece en otra, transfiriendo la propiedad de un usuario a otro.

Bitcoin es una moneda digital y una red de pagos, es decir, para resumir, es un conjunto de programas.

En programación solo existen "0" y "1", también "=" y otros comandos, pero usemos "0 y 1", por ahora. "On-off", "0-1", "encendido-apagado", "verdadero-falso", "true-false"; en programación no existen estados intermedios, no hay una condición "en tránsito".

Como no hay una condición intermedia entre un estado y otro, de 0 a 1, de 1 a 0, lo que existe es la ejecución de una orden previa para cumplir una orden posterior, "pasa a 0 si tal condición se cumple, pasa a 1 si tal condición se cumple" (más o menos es así).

Cuando se hace una Tx de Bitcoin, se crea una orden que le indica al programa que los UTXO que cumplen el protocolo y están registrados en una dirección pasen a otra dirección si se cumple la condición previa. Cuál condición, que la Tx y UTXO cumplan el protocolo de Bitcoin.

Podemos decir que al hacer una Tx para transferir la propiedad de los UTXO de emisor a receptor, en realidad no se están moviendo monedas, lo que sucede en la red, al instante de enviar la Tx, es que los BTC permanecen en su dirección de origen hasta que la Tx se verifica.

Y cuando la Tx es verificada y se registra en la cadena de bloques de Bitcoin, es en ese momento y de forma instantánea que la moneda se pasa de manera atómica a la dirección del destinatario dejando la dirección de origen en saldo cero.

(De 1 a 0, ejecuta, de 0 a 1, final, si se cumple las reglas de Bitcoin).

Ahora veamos cómo funciona esta transferencia de valor en Lightning Network. Primero, recordemos que para entrar o salir de Lightning Network, se necesita crear una transacción especial en la cadena de bloques de Bitcoin.

Para realizar esto Lightning Network hace uso de una implementación de Contrato Inteligente Multifirma utilizando los scripts incorporados en Bitcoin. Estas Tx especiales se realizan on-chain, la primera es para abrir un canal de pago con los BTC de depósito.

Esta primera Tx de apertura es una transacción multifirma, que al ser on-chain, queda registrada en la cadena de Bitcoin, asegurando la propiedad de los fondos en una dirección para su uso en la red Lightning. Esto se denomina apertura de canal.

Lightning es una red P2P basada en canales de pago fuera de la cadena de bloques. Y esto se realiza mediante la creación de contratos inteligentes fuera de la red de Bitcoin, que consiste en agrupar las transacciones por pares de usuarios (pagador y beneficiario).

Como ya mencionamos, Bitcoin es un sistema basado en UTXO y en cada Tx de Bitcoin lo que se transfiere es la propiedad de los UTXO. Como para iniciar el canal de pago en Lightning se aseguro una cantidad de BTC en una dirección de múltiples firmas y con múltiples firmas,

para transferir la propiedad de esos UTXO se crean facturas de pago (invoice) o contratos inteligentes HTLC (Hash Time Locked Contract).

Para realizar esta transferencia de propiedad fuera de la cadena principal de Bitcoin, ambas partes firman un nuevo gasto (invoice), con una transacción de salida desde el canal de pago.

Al pagar la factura, el último saldo se almacena como la transacción más reciente firmada por ambas partes.

Todas las transacciones de salida antiguas en el canal se invalidan al pagar la última transacción, actualizando lo que sería la propiedad de los UTXO almacenados en la dirección multifirma de apertura de canal.

De esta forma la factura de pago en Lightning transfiere la propiedad de los UTXO de Bitcoin de un propietario a otro con transacciones fuera de la cadena principal de Bitcoin (off-chain).

Una vez que los participantes deciden que ya han realizado toda las transacciones en Lightning que necesitan, proceden a cerrar el canal de pagos mediante la creación de una única Tx on-chain que ambos firman.

Al cerrar el canal se crea esa nueva transacción de salida on-chain en la cadena de bloques con el saldo definitivo distribuido entre los participantes del canal, dependiendo de cómo gastaron el saldo en la red Lightning de Bitcoin.

Como cada invoice pagado es una representación criptográfica del saldo del canal, los participantes en la transacción tiene prueba criptográfica de la distribución de la propiedad de los UTXO

que están almacenados en la dirección multifirma de apertura del canal Lightning cuando deciden cerrar ese canal y crear la transacción on-chain de salida que distribuye el saldo entre las partes.

Esto significa, que a pesar que en Lightning se haya realizado múltiples operaciones, en la cadena de bloques de Bitcoin sólo se reflejan dos transacciones, una de apertura de canal y una de cierre del canal, representando la transferencia de propiedad de los UTXO de Bitcoin.

Ahora ampliemos el concepto de canal de pago y veamos el concepto de equilibrio, liquidez, capacidad de los canales y como se envía el saldo a través de los canales de pago. Como ya dijimos, técnicamente hablando, un canal de pago es un contrato inteligente,

una caja de seguridad de múltiples firmas en la cadena de bloques que usted y un compañero de su elección controlan mutuamente.

Un canal de pago es básicamente un acuerdo entre dos participantes del canal, y es un acuerdo en este caso que les permite gastar dinero si ambos firman la transacción y les permite realizar un seguimiento de un saldo que mantienen en ese canal de pago virtual que les permite

esencialmente, transferir dinero de una parte a la otra, es decir, para intercambiar dinero entre los participantes, a través de Lightning, en lugar de usar transacciones que potencialmente se transmiten en la red de Bitcoin.

La capacidad de estos canales depende del monto en satoshis con los que se abre dicho canal. Es decir, la cantidad total de satoshis que se envían a la dirección multifirma de apertura del canal, por ejemplo, deseas abrir un canal de 200 mil satoshis,

haces una transacción inicial on-chain de fondeo con los 200 mil satoshis más la comisión de red hacía tu nodo o un nodo de confianza, pero una vez abierto el canal, este estará lleno,

sólo lo podrás usar para enviar satoshis, pero no tendrá capacidad de recibir pagos, es decir no tendrá liquidez entrante. Tratemos de explicar esto.

En un canal de pago hay dos saldos, tenemos lo que se llama saldo local o cantidad de monedas que puede utilizar para hacer pagos hasta que este vacío el canal (liquidez de salida)

y lo que se llama saldo remoto o capacidad de monedas que puede recibir hasta que esté lleno el canal (liquidez entrante).

Veamos el canal de pago en LN como una botella llena de agua, cuando abrimos el canal, el canal está lleno de satoshis, la botella está llena, no podemos verter nada dentro porque está llena, para poder recibir un pago a través de LN,

primero hay que sacar satoshis del canal, hay que vaciar el contenido de la botella, así hacemos espacio para recibir satoshis entrantes. Regresemos al ejemplo del canal abierto con 200k sats, este canal recién abierto tiene una capacidad de 200k sats para pagar y está lleno.

Para empezar a recibir pagos en este canal, primero hay que hacer algunos pagos, enviando algunos satoshis fuera del canal, la cantidad máxima de satoshis que puedes enviar será un poco menor a los 200k sats, esto es la liquidez de salida,

y esto es debido a que el canal conserva como reserva un cierto monto del saldo total para poder pagar las comisiones de la red en la transacción on-chain de cierre, esto en caso que el canal sea cerrado,

este monto de reserva siempre está variando porque al estar apartado para pagar la comisión de la Tx on-chain de cierre de canal, dependerá de las comisiones de red de Bitcoin en el momento en que se decida cerrar el canal y todo el saldo pase a una dirección en la billetera.

Una vez que se empieza a hacer pagos, sacando satoshis del canal, empezaremos a tener capacidad para recibir pagos, mientras más vacío este el canal LN, más capacidad para recibir pagos tendrá,

la cantidad de satoshis que podemos recibir será igual a la cantidad de satoshis que hemos sacado del canal hasta que lo vaciemos por completo y el máximo de satoshis que podemos recibir es el equivalente al monto máximo con los que abrimos el canal,

menos la reserva que se aparta para el cierre del canal, esto es la liquidez entrante.

Al decir que un canal de lightning network está equilibrado, estamos diciendo de forma elegante que el canal tiene capacidad para hacer y recibir pagos, es decir, del monto máximo de satoshis con los que se abrió el canal,

hemos sacado la cantidad suficiente para que este canal pueda recibir pagos de lightning, pero conserva suficientes satoshis como para seguir haciendo pagos sin esperar a recibir primero.

No hay una regla para decidir la cantidad de liquidez entrante y liquidez de salida que debe tener un canal de lightning network, el usuario decide cuantos satoshis debe conservar en cada canal abierto para poder enviar y recibir pagos en el momento que lo necesite.

Ahora que el canal está abierto y balanceado, veamos cómo funciona el envío de saldo a través de los canales. Como ya vimos, una vez abierto el canal de pago, este se convierte en una conexión de pago directa y bidireccional entre dos nodos de la red.

Y una vez que se abre un canal de pago entre los nodos de la red, se pueden enviar y recibir pagos ilimitados.

En cada canal hay dos partes, para los efectos de la explicación llamemos usuario A y usuario B.

Los usuarios A y B tienen un canal abierto entre ellos. Si A desea recibir un pago de B, genera una factura LN, que es un código alfanumérico de una imagen previa de hashes criptográficos que contiene, entre otros datos,

la identificación del nodo al que se conecta A, el saldo que debe recibir y un código secreto que está hasheado, para que B pueda realizar el pago.

El usuario B recibe la factura y decodifica el código y realiza el pago. Ambos usuarios dan por terminada la operación y actualizan el saldo del canal, sin necesidad de cerrarlo.

Ahora, veamos que sucede cuando hay varios usuarios conectados en la red y se desea realizar un pago. Supongamos que ahora tenemos los usuarios A, B, C, D y E. Utilizando el ejemplo anterior, el usuario A tiene un canal abierto con el usuario B.

El usuario B tiene un canal abierto con el usuario C. El usuario C tiene canal abierto con D. El usuario D tiene un canal abierto con el usuario E.

El usuario A desea enviar saldo al usuario E, pero no tiene canal directo abierto con este usuario. Aquí es donde entra en ejecución la versatilidad de la red lightning.

El usuario A no necesita abrir un canal directo con el usuario E, puede utilizar la interconexión de los diferentes nodos de la red para que el pago llegue a su destino.

Cómo funcionaría el envío. El usuario E crea una factura con el código secreto hasheado y se la presenta al usuario A, este revisa los datos de la factura y en segundo plano analiza la red para establecer el mejor y más rápido camino para realizar el pago.

La red le informa que el mejor camino es de la siguiente forma: A le envía saldo a B, B envía saldo a C, C envía saldo a D y D le realiza el pago a E.

El usuario A le informa al usuario E cual es el nodo que le realizará el pago y E procede a compartir el secreto con D, que es el último nodo de la ruta.

El usuario D recibe el secreto que le informa a quien debe realizar el pago y a quien debe enviar el secreto para recibir saldo de vuelta, luego comparte el secreto con C, para recibir un reembolso de su saldo. C recibe el secreto y realiza el mismo procedimiento con el pago.

Cuando C hace el pago, comparte el secreto con B, para también recibir un reembolso por su pago. Ahora B recibe el secreto y lo comparte con el usuario A, para que este le envié el saldo correspondiente al pago que acaba de realizar.

Todo el intercambio funciona en segundo plano y de forma instantánea, de modo que para los efectos el usuario A le está pagando al usuario E, vía lightning network.

Como cada pago en esta ruta depende del mismo secreto que genero E, los participantes pueden realizar sus respectivos pagos con seguridad, porque al compartir este secreto con su contraparte en cada canal van a obtener el reembolso del saldo que envíen.

Lo que significa que no hay riesgo de que no tenga el pago, no tiene que confiar en ninguna de las partes, y si alguno de los participantes en la ruta no realiza el pago,

el protocolo lo detectará y los canales regresarán de vuelta donde estaban antes de esa transacción que se enrutó entre ellos, estas son las reglas del contrato de bloqueo de tiempo hash.

Los HTLC pueden encadenar tantos canales de pago como necesiten, de esta manera, todos los pagos pueden conseguir una ruta entre usuarios, y cada usuario que recibe un secreto y realiza un pago recibirá un reembolso por ese pago que realizó.

Nadie puede ser engañado en el camino y nadie tiene custodia del saldo porque cada canal requiere dos firmas y acuerdos entre ambas partes por canal.

Los usuarios no pueden ser defraudados porque si alguien abandona un pago a mitad de camino, la cadena de pago se revierte y las personas pueden obtener reembolsos después de un tiempo de espera si alguna parte desaparece,

gracias a esto, el sistema no necesita confianza entre las partes. No existe una centralización en el sistema porque nadie tiene la custodia del dinero, el saldo está en una multifirma entre las dos partes para cada canal de pago,

las rutas de los pagos las decide la red de forma aleatoria considerando las mejores condiciones para realizar cada pago en cada momento en particular de la red y como no tenemos que esperar la confirmación de la Tx porque solo lo hacemos cuando cerramos los canales de pago

hacía la red principal de Bitcoin, todos los pagos intermedios nos dan la posibilidad de hacer pagos muy rápidos.

Por último, si en cada uno de estos saltos las partes que están participando se aseguran de que el pago que reciben es unas fracciones más de satoshis que el pago que envían al siguiente nodo, la diferencia de esos pocos Satoshi,

es efectivamente una tarifa de enrutamiento que pueden cobrar por reenviar un pago y de esa manera también hay un mecanismo de tarifas en Lightning Network. Esto es la descripción general de cómo funciona Lightning Network y los canales de pago.

Utilizando Lightning Network, los pagos son casi instantáneos y el protocolo puede manejar millones de transferencias por segundo, esto permite que la transferencia de valor utilizando Bitcoin sea instantánea y muy barata de realizar al momento de pagar comisiones por transacción

Usar Bitcoin y Lightning Network parece complicado, pero no lo es, por que el tema de crear nodos y canales de pago lo realizan las Wallets de forma automática,

sin mayor necesidad de conocimiento que los típicos de seguridad de una billetera, como guardar las frases semilla de esa billetera, respaldar el archivo con los datos de los canales abiertos y saber enviar y recibir pagos.

Las mejores billeteras de Bitcoin que soportan la red Lightning y que puedo recomendar son:

Blixt, Phoenix, Simple Bitcoin Wallet (SBW), Electrum, ZeusLN, Breez y Muun Wallet (esta última es técnicamente una billetera Bitcoin on-chain, pero tiene funciones que le permiten enviar y recibir pagos a través de LN y es muy fácil de usar)...