En el artículo anterior, "Cómo funciona la Red Lightning (2),Exploramos los principios de funcionamiento de la Lightning Network de Bitcoin. Básicamente, la Lightning Network es un sistema de canales de pago cuidadosamente diseñado que conecta canales de pago individuales en una vasta red de pagos interconectada. Esto permite que las partes que no están directamente vinculadas realicen pagos entre sí a través del enrutamiento multi-salto, con contratos como HTLC y PTLC que garantizan la seguridad de las rutas.

A pesar de años de desarrollo y un progreso significativo tanto en tecnología como en experiencia de usuario, debemos enfrentar la realidad de que la red Lightning aún no ha alcanzado el nivel de adopción a gran escala. En el artículo de hoy, nos centraremos en un desafío clave que enfrenta actualmente la red Lightning: el problema de liquidez. Este desafío se puede dividir en dos aspectos: la falta general de liquidez en la red y el problema de la distribución de la liquidez.

Escasez general de liquidez en la red

Según las últimas estadísticas de Mempool, la Red Lightning de Bitcoin actualmente cuenta con 12,389 nodos y 48,000 canales de pago, con una capacidad total de canal de 5,311.8 BTC.

La red Lightning es una red de liquidez P2P, y para lograr una adopción a gran escala, el número de nodos, canales de pago y capacidad general del canal tendría que crecer cientos o incluso miles de veces. Entonces, ¿cómo podemos atraer más nodos para unirse a la red?

En primer lugar, es crucial reducir las barreras para configurar y mantener nodos de la Red Lightning, facilitando que los usuarios sin conocimientos técnicos puedan ejecutar un nodo de la Red Lightning. Varios equipos en el ecosistema Bitcoin ya han introducido soluciones de hardware plug-and-play, como la caja de hardware de Umbrel, que admite la ejecución de nodos de la Red Bitcoin Lightning. De manera similar, Fi5Box no solo admite la Red Lightning de Bitcoin, sino que también permite la ejecución de nodos para otras redes, como la Red de Fibra CKB. Estos dispositivos proporcionan soluciones de nodo sin mantenimiento para los usuarios.

En segundo lugar, la introducción de mecanismos de incentivos adicionales es clave para crear un bucle de retroalimentación positiva para Lightning Network. Una vez que se abre un canal de pago en Lightning Network, los fondos se bloquean. Por ejemplo, si Alice quiere actuar como proveedor de servicios Lightning (LSP) y abrir canales con 100 personas, asignando 1 BTC por canal, tendría que bloquear 100 BTC. Estos fondos solo generan ingresos cuando están en movimiento; Los fondos ociosos no lo hacen. Esto se debe a que los ingresos principales de los nodos de Lightning Network provienen de las tarifas de transacción, que generalmente se calculan como "Tarifa base + Tasa de tarifa por satoshi". La tarifa base es una cantidad fija que se cobra por cada transacción, independientemente de su tamaño, mientras que la tasa de tarifa es el porcentaje cobrado por satoshi en la transacción.

Según las estadísticas de Mempool, la tarifa base promedio actual en la Red Lightning de Bitcoin es de 950 mSat (0,95 sat), y la tasa de tarifa promedio es de 764 ppm (0,000764 Sat por satoshi). Esto significa que para una transacción de 10,000 satoshis (0,0001 BTC, actualmente valorados en alrededor de $6.50), el nodo de enrutamiento ganaría menos de 9 satoshis en tarifas. Además, el volumen de transacciones en la Red Lightning sigue siendo relativamente bajo, y muchas transacciones no requieren nodos de enrutamiento en absoluto (porque las dos partes involucradas tienen un canal de pago directo). Como resultado, aquellos que poseen BTC y buscan rendimientos de inversión no eligen principalmente bloquear su BTC en la Red Lightning para ganar tarifas de transacción. En su lugar, prefieren prestar su BTC en intercambios o participar en proyectos emergentes que ofrecen oportunidades de Staking/Re-Staking.

Si se pueden introducir mecanismos de incentivos adicionales para animar a más personas a ejecutar nodos de Lightning Network o convertirse en LSP y si se motiva a más poseedores de BTC a depositar sus BTC en la Lightning Network para obtener recompensas, el problema de la escasez de liquidez de la red podría resolverse potencialmente. A medida que Lightning Network se vuelva más fácil de usar, atraerá aún más usuarios, lo que conducirá a un aumento de las transacciones, lo que a su vez aumentará los ingresos por tarifas de los nodos de enrutamiento y animará a más personas a convertirse en LSP. Esto eventualmente llevaría a Lightning Network a un bucle de retroalimentación positiva.

Actualmente, en el ecosistema de Bitcoin, UTXO Stack ha anunciado su transición a una capa de staking para la Lightning Network. A través de un protocolo de staking descentralizado, tiene como objetivo proporcionar una mayor liquidez y un modelo de rendimiento mejorado para la Lightning Network. Además, UTXO Stack introducirá un mecanismo de incentivo de tokens para animar a los usuarios a hacer staking de BTC y mejorar la liquidez de los canales de pago de Lightning Network.

Problema de Distribución de Liquidez

Incluso si se resuelve la escasez general de liquidez, distribuir eficazmente esta liquidez sigue siendo un desafío.

Tomemos un ejemplo en el que Alice realiza un pago a Carol a través del nodo de enrutamiento Bob. Inicialmente, tanto Alice como Carol tienen 20,000 satoshis en sus canales, mientras que Bob tiene 10,000 satoshis en cada canal. Después de varias transacciones, la distribución del saldo en los canales puede verse así (por simplicidad, no estamos considerando las comisiones de enrutamiento cobradas por Bob):

Si Alice y Carol todavía tienen tratos comerciales en el futuro, donde Alice necesita hacer pagos adicionales a Carol, ¿qué se puede hacer? Bob ya no puede enrutarse pagos (ya que Bob ya no tiene suficientes fondos en su canal con Carol para transferirle dinero). En este caso, Bob necesita reequilibrar su canal.

Este escenario es bastante común para los nodos de enrutamiento en la Lightning Network. Los operadores de nodos deben equilibrar constantemente la liquidez entre sus canales. Si un canal no tiene fondos de tu lado, no puedes enviar pagos; si todos los fondos están de tu lado, no puedes recibir pagos.

En el ejemplo anterior, una opción sería cerrar el canal entre Bob y Carol y abrir uno nuevo. Sin embargo, este enfoque no es rentable ya que tanto el cierre como la apertura de canales requieren transacciones en cadena, que incurren en tarifas de mineros de Bitcoin. El objetivo principal de la Red Lightning es reducir las operaciones en cadena y trasladar tantas transacciones como sea posible a canales fuera de cadena. Si se abrieran y cerraran millones de canales en la Red Lightning todos los días, la cadena de bloques de Bitcoin se congestionaría y las tarifas de mineros se dispararían.

Para abordar esto, la comunidad de Bitcoin ha propuesto varias soluciones innovadoras para resolver el problema de la distribución de liquidez:

Submarine Swap (intercambio submarino)

En pocas palabras, Submarine Swap permite a los usuarios enviar BTC desde sus canales a un servicio de intercambio dentro de la Red Lightning. A cambio, el servicio de intercambio envía una cantidad equivalente de BTC a una dirección de recepción especificada en la cadena de bloques de Bitcoin, o viceversa: los usuarios pueden enviar BTC en cadena al servicio de intercambio, que luego envía BTC desde el canal al nodo de recepción designado. Aunque este proceso implica al servicio de intercambio, es completamente sin confianza gracias a los Contratos con Bloqueo de Tiempo de Hash (HTLC, por sus siglas en inglés).

El intercambio submarino también ha inspirado muchas innovaciones posteriores, como el protocolo de ajuste de saldo del canal PeerSwap, que permite a los usuarios realizar intercambios submarinos directamente con sus contrapartes del canal. En el ejemplo anterior, Carol puede actuar como el servicio de intercambio. Bob transfiere BTC en cadena a Carol, y a cambio, Carol paga a Bob la cantidad equivalente de BTC del canal.

Específicamente, el proceso funciona de la siguiente manera:

1. Bob genera un valor secreto R (preimagen) y su hash H.
2. Bob crea un HTLC en la cadena de bloques de Bitcoin usando el hash H: pagará a Carol 10,000 satoshis, siempre que pueda revelar el secreto R dentro de 5 bloques; de lo contrario, los fondos volverán a Bob.
3. Carol crea un HTLC en su canal de pago con Bob usando el mismo hash H: le pagará a Bob 10,000 satoshis del canal, siempre que pueda revelar el secreto R dentro de 4 bloques; de lo contrario, los fondos volverán a Carol (para mayor simplicidad, no estamos considerando ninguna tarifa de servicio cobrada por el servicio de intercambio).
4. Bob usa el secreto R para desbloquear el HTLC en el canal y toma 10,000 satoshis.
5. Después de que Bob retire los fondos, Carol también conoce el secreto R y lo utiliza para desbloquear el HTLC en la cadena de bloques de Bitcoin y retirar 10,000 satoshis.

En comparación con cerrar el canal y abrir uno nuevo, Submarine Swap implica solo una transacción en cadena, lo que lo hace más económico y completamente sin confianza.

Spliceado

El empalme de canales es un método de reequilibrio en cadena en el que un nodo cierra un canal y luego abre un nuevo canal en una sola transacción, cambiando así el saldo bloqueado en el canal. Cuando un nodo bloquea más fondos a través de este proceso, se le denomina "empalme hacia adentro"; si reduce los fondos bloqueados, se llama "empalme hacia afuera". En el ejemplo anterior, el canal entre Bob y Carol puede extenderse mediante el empalme de canales.

La concatenación de canales es mucho más conveniente que usar dos transacciones para cerrar y volver a abrir un canal. Sin embargo, todavía requiere la difusión de la transacción a través de la red, pagar tarifas a los mineros en cadena y esperar a que la transacción sea confirmada.

Pago de ruta múltiple (MPP)

Los pagos de múltiples rutas permiten que un pago se divida en varias partes, que pueden ser retenidas o enrutadas simultáneamente a través de diferentes canales. Por ejemplo, si Alice necesita pagarle a Carol 10,000 satoshis y Bob ya no puede enrutarse pagos, Alice puede pagarle a Carol 6,000 satoshis a través del nodo de enrutamiento David y 4,000 satoshis a través del nodo de enrutamiento Eva. De esta manera, el pago de 10,000 satoshis de Alice puede completarse utilizando pagos de múltiples rutas.

La intención original de la tecnología de pagos multipath es superar las limitaciones de los pagos de un solo camino, lo que permite que los pagos más grandes se realicen dividiéndolos en partes más pequeñas. Por ejemplo, una transacción de Lightning Network de 1 BTC se puede dividir en 100 transacciones de 0.01 BTC cada una. Los pagos multipath benefician la descentralización de la red y la privacidad de las transacciones. En cuanto a la seguridad, la tecnología de pago multipath atómico (AMP) garantiza que si un camino no logra completar el pago, entonces todos los pagos fallarán, evitando la confusión y el fraude.

Además, en la Red Lightning, también se pueden completar grandes transacciones a través de canales Wumbo. Los canales Wumbo eliminan el límite en la cantidad de Bitcoin que un canal Lightning regular puede contener (0.1667 BTC), lo que permite a los nodos tener capacidades de canal más altas y, por lo tanto, admitir transacciones más grandes.

Conclusión

La liquidez es uno de los principales factores que limitan el desarrollo de la Lightning Network. Al reducir las barreras para establecer y mantener los nodos de la Lightning Network e introducir mecanismos de incentivos adicionales, la red puede abordar el problema de la insuficiente liquidez. Soluciones como Submarine Swap, el empalme de canales y los pagos de múltiples rutas también contribuyen a abordar la distribución de liquidez dentro de la red.

Además de estas soluciones, la comunidad de Bitcoin ha propuesto otras estrategias para optimizar la liquidez de la red, incluyendo Lightning Pool (un mercado de subasta de alquiler de canales), Publicidad de Liquidez (un esquema de alquiler de canales) y pagos en bucle (donde un nodo se paga a sí mismo a través de un bucle formado por canales de pago para lograr el reequilibrio fuera de la cadena).

La gestión de la liquidez es sin duda una tarea compleja para la Red Lightning. Sin embargo, con los continuos avances tecnológicos y los esfuerzos continuos de la comunidad, tenemos motivos para creer que estos desafíos de liquidez eventualmente se resolverán.

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