Fermata #27 - Pagare un caffè in bitcoin

"Lightning Network è più comodo delle carte", lo dice persino Morgan Stanley. Approfondimento sulla tecnologia che permette transazioni istantanee in bitcoin risolvendone il problema della scalabilità

“Le commissioni per inviare transazioni in bitcoin tramite Lightning Network sono vicine allo zero, quindi, per fare piccoli pagamenti, Lightning è uno strumento più pratico rispetto a una carta di debito”.

Il virgolettato è parte di uno studio pubblicato questa settimana da Morgan Stanley, una delle più grandi banche d’affari al mondo. Ma che cos’è Lightning Network? Citandolo nelle puntate precedenti avevo scritto che vi avrei dedicato una fermata intera d’approfondimento e dato che ogni promessa è debito, eccomi qui a mantenerla¹.

Lightning Network: una soluzione alla scalabilità

L’inefficienza della blockchain

Il tema della scalabilità è da sempre uno dei più spinosi per Bitcoin. Come scritto nella fermata #23 la sicurezza e l’ampia decentralizzazione della rete comportano un inevitabile trade-off, quello di una blockchain lenta e poco efficiente in termini di quantità di transazioni supportate (in media solo 280 mila al giorno²).

Per evitare un accentramento del network ampliando la capienza della blockchain base di Bitcoin - anche nota come layer 1 - la comunità è arrivata a una soluzione che permette pagamenti istantanei e potenzialmente illimitati in bitcoin senza però toccare la blockchain. Nel 2015 Joseph Poon e Thaddeus Dryja avevano pubblicato un paper dal titolo: “The Bitcoin Lightning Network: scalable Off-Chain Instant Payments” e tre anni dopo il Lightning Network - anche noto come layer 2 e abbreviato con LN - ha iniziato a operare.

Una rete sopra a una rete

Sopra al layer 1 di Bitcoin, costituito all’incirca da 50 mila nodi distribuiti in tutto il mondo, è oggi presente un layer 2, con circa 17 mila nodi, che consente ai suoi membri di scambiare denaro senza registrare le transazioni sulla blockchain permettendo così di risparmiare tempo e commissioni.

Partiamo con un’analogia: se fossimo obbligati a pagare sempre in contanti prelevandoli ogni volta dalla cassaforte, ogni transazione sarebbe lunga e macchinosa. Supponiamo quindi di prendere dei contanti dalla cassaforte - per esempio € 100 - e di destinarli a un portafoglio dedicato unicamente a delle transazioni con un’altra persona, Alice. Alice decide di fare la stessa cosa e nel portafoglio mette € 100 presi dalla sua cassaforte.

Il portafoglio contiene ora € 200 in contanti, di cui € 100 miei e € 100 di Alice. Ogni volta che viene effettuato un pagamento da parte mia verso Alice o viceversa, il bilancio interno viene aggiornato. Se quindi verso € 50 ad Alice il suo saldo sarà di € 150 e il mio di € 50, ma il bilancio complessivo rimarrà sempre di € 200. Quando alla fine decideremo che il portafoglio non ci serve più potremo ritirare i saldi aggiornati - € 50 per me e € 150 per Alice - riportando i rispettivi contanti nelle casseforti.

In termini estremamente semplificati, questo è il funzionamento base del Lightning Network.

Canali di pagamento e portafogli multisig

Nell’ambito Bitcoin la cassaforte è la blockchain, io e Alice siamo i nodi della rete e il portafoglio è un canale di pagamento.

Quando due nodi della rete vogliono effettuare transazioni veloci e senza commissioni tra loro quello che succede è quanto segue:

• Sulla blockchain il nodo A firma insieme al nodo B una transazione multisig 2 di 2³ bloccando in questo modo una somma predefinita, per esempio 0.3 bitcoin.

• La transazione, come tutte quelle on-chain⁴, viene approvata e registrata in un blocco. Si apre così un canale di pagamento tra il nodo A e il nodo B con un saldo complessivo di 0.3 bitcoin.

• I due nodi possono iniziare a scambiarsi un numero illimitato di pagamenti con la somma che è stata depositata nel canale. Ogni transazione aggiorna il saldo dei due nodi senza però registrare alcuna informazione sulla blockchain, non dovendo quindi attendere alcuna conferma viene effettuata istantaneamente.

• Supponiamo che dopo 310 transazioni effettuate i due nodi stabiliscano che il canale non serva più. Il saldo è di 0.05 bitcoin per il nodo A e di 0.25 bitcoin per il nodo B. I due nodi firmano una transazione multisig 2 di 2 sulla blockchain di bitcoin assegnando 0.05 bitcoin al nodo A e 0.25 bitcoin al nodo B.

• Il canale di pagamento è chiuso e le due parti si sono scambiate più di 300 pagamenti scrivendo sulla blockchain solamente due transazioni: quella di apertura (commitment) e quella di chiusura (settlement) del canale.

Illustrazione della creazione di un canale di pagamento sul layer 2

Il routing dei pagamenti

Ai lettori più attenti potrebbe essere sorto un dubbio: per utilizzare LN devo aprire un canale con tutte le persone con cui ho intenzione di scambiare pagamenti? La risposta, ovviamente, è no.

Come anticipato, anche il Lightning Network è una rete. Questo significa che i nodi sono interconnessi e, oltre a scambiare pagamenti con i nodi con cui hanno canali aperti, possono anche trasportare pagamenti partiti da altri nodi: un processo noto come routing.

Un nodo A può inviare un pagamento a un nodo D a patto esista un percorso che permetta alla transazione di arrivare a destinazione. Quindi se il nodo A ha un canale con il nodo B, il nodo B lo ha con il nodo C e il nodo C lo ha con il nodo D, allora il nodo A può pagare il nodo D (e viceversa). Il procedimento tramite il quale un nodo cerca una strada per portare un pagamento a destinazione si chiama pathfinding.

Illustrazione del percorso di un pagamento su Lightning Network

Il modo migliore per sfruttare al meglio la tecnologia Lightning Network è quello di avere un nodo ben connesso - quindi con numerosi canali di pagamento verso altri nodi - ma non è un requisito fondamentale. E’ possibile ricevere e inviare transazioni Lightning anche con wallet che permettono di utilizzare i loro nodi: Blue, Muun, Phoenix tra i più noti.

Conseguenze e diffusione del Lightning Network

A soli 4 anni dalla sua nascita LN si sta dimostrando una tecnologia in grado di rivoluzionare il mercato mondiale dei pagamenti di piccola e media entità: eliminare gli intermediari coinvolti nelle transazioni con carta - banche e circuiti - comporta un grosso risparmio in termini di tempo e di commissioni.

Aziende come l’americana Strike, poi, permettono di inviare pagamenti digitali in dollari sfruttando il protocollo Lightning Network, rendendo possibili transazioni istantanee ed eliminando il rischio della volatilità per quei clienti che non conoscono o non vogliono detenere bitcoin. E per scopi simili è fervente anche lo sviluppo di chi su Bitcoin fa ricerca: i protocolli RGB (una delle cui menti è l’italiano Giacomo Zucco) e Taro - ancora non implementati ma in avanzata fase di sviluppo - si pongono l’obiettivo di utilizzare LN per permettere il trasferimento di asset anche diversi da bitcoin.

In El Salvador, dove la criptovaluta introdotta da Satoshi Nakamoto è stata resa a corso legale lo scorso anno, Lightning Network viene utilizzato quotidianamente e alcuni hanno documentato piccole transazioni come il pagamento di un caffè in locali quali, ad esempio, un comunissimo McDonald’s.

Lo stato dell’arte

La crescita del layer 2 è stata recentemente fotografata dal report di Arcane Research e Open Node The State of Lightning, che ha riportato come il volume dei pagamenti in dollari effettuati off-chain sia cresciuto del 410% rispetto all’anno scorso.

Crescita del Lightning Network - Fonte: Arcane Research

Nello specifico, a febbraio 2022 il layer 2 ha ospitato poco più di 500 mila transazioni per un totale di 20 milioni di dollari transati: una media di 40 dollari a pagamento. Sì, perché LN non è pensato per transazioni di grande portata.

La sicurezza del network, pur essendo molto più alta rispetto alle reti di pagamento tradizionali che tutti noi utilizziamo, è inferiore se paragonata all’inviolabilità e all’immutabilità che garantisce la blockchain di Bitcoin, che sarà sempre più indicata per inviare e ricevere somme significative.

E’ forse comodo pensare ai due livelli di Bitcoin come al proprio conto in banca e al proprio portafoglio. Uno per i pagamenti più consistenti, l’altro per quelli di minor portata e più immediati.

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COME ACQUISTARE BITCOIN?

Personalmente, quello che reputo come il servizio migliore è Relai. Per acquistare bitcoin risparmiando lo 0,5% in commissioni potete usare il codice “FEDERICO”.

Si tratta di un’applicazione sviluppata da un’azienda svizzera che applica una politica di KYC light: a differenza dei grandi exchange non richiede registrazioni o dati personali, tutto ciò che serve per comprare è il proprio IBAN. E’ ottimale per impostare dei piani di accumulo.

Una delle migliori caratteristiche è il servizio non-custodial. Gli euro bonificati a Relai vengono convertiti automaticamente in bitcoin e trasferiti su un wallet di cui è l’utente ad avere il controllo. I grossi exchange, al contrario, non forniscono le chiavi private ai clienti. In più Relai non vende centinaia di inutili criptovalute, ma solo bitcoin.

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1. Disclaimer: non essendo Bitcoin Train una newsletter dedicata a un lettore tecnico mi limito volontariamente a spiegare il funzionamento di Lightning Network per sommi capi, gli informatici mi scuseranno. Per qualunque dubbio o volontà di approfondire scrivetemi e sarò felice di rispondere. Se riceverò molte richieste valuterò una nuova fermata che entri più nei dettagli della tecnologia.

2. La blockchain di Bitcoin ospita all’incirca 280 mila transazioni al giorno, mentre grandi reti centralizzate (e in quanto tali più efficienti) come Mastercard e Visa processano rispettivamente 366 milioni e 597 milioni di transazioni.

3. Come spiegato nella fermata #7, la funzione multisig (abbreviazione di multi-signature, ovvero firma multipla) permette di gestire un portafoglio con più chiavi. Se il cda di un’azienda, per esempio, volesse controllare i propri bitcoin in modo distribuito, potrebbe utilizzare un wallet con 5 chiavi (numero del tutto esemplificativo) e stabilire che le transazioni possano essere effettuate solo se firmate dalla maggioranza, ad esempio 3 su 5. Un portafoglio multisig 2 di 2 consente lo spostamento dei fondi solo con la firma di entrambe le parti.

4. I pagamenti effettuati sulla blockchain di Bitcoin sono definiti on-chain, quelli su Lightning Network sono definiti off-chain.