Red Rayo: Micropagos para ampliar la blockchain de Bitcoin

La Red Lightning se ha consolidado como una capa transformadora construida sobre Bitcoin, que promete hacer que las transacciones sean más rápidas, más baratas y más escalables. Crea canales entre usuarios, lo que les permite realizar transacciones a través de conexiones compartidas, de forma similar a las relaciones entre amigos de amigos. Aunque los detalles técnicos pueden resultar difíciles de explicar, la esencia radica en la creación y gestión de estos canales. En este estudio de Trakx, analizaremos cómo la Red Lightning podría dar lugar a una red más descentralizada y eficiente.

El gran cisma del bitcoin de 2017

En el verano de 2017, Bitcoin (BTC) se disparó hasta alcanzar la cifra, astronómica para la época, de $3.000. Sin embargo, la comunidad de Bitcoin se encontró en una encrucijada, dividida por un problema de larga data: la limitación del tamaño de los bloques de la cadena de bloques. Satoshi Nakamoto había fijado el tamaño de los bloques en 1 MB, una decisión que se convirtió en un cuello de botella a medida que las transacciones se disparaban durante el eufórico auge del bitcoin. La comunidad, ante la necesidad de escalabilidad, se dividió en dos bandos, cada uno de los cuales proponía una solución diferente.

La primera vía abogaba por aumentar el tamaño de los bloques, inicialmente a 8 MB y posteriormente a 32 MB. La segunda vía, una solución más intrincada, proponía una modificación del protocolo denominada Testigos segregados (SegWit). Esta modificación aumentó ligeramente el límite de tamaño de los bloques, pero introdujo una tecnología revolucionaria conocida como Lightning Network.

Ambas soluciones eran válidas, pero el debate se centró en la posibilidad de excluir a personas del funcionamiento de un nodo completo debido al aumento del tamaño de los bloques.

El cisma provocó una bifurcación en Bitcoin, una divergencia en su trayectoria. Por un lado, había bloques más grandes, y por otro, la adopción de la tecnología SegWit. Surgió la pregunta: ¿qué cadena debería llamarse legítimamente Bitcoin? Los exchanges intervinieron para resolver el dilema, denominando Bitcoin Cash a la cadena con bloques más grandes y continuando utilizando Bitcoin para la cadena que había adoptado SegWit.

Entre en la Red del Rayo

En Red del Rayo (LN) surgió como una solución innovadora a los problemas planteados por el límite de tamaño de los bloques de Bitcoin. Funciona a través de canales, esencialmente una dirección con varias firmas en la blockchain de Bitcoin donde una parte deposita BTC. Mover BTC dentro del canal requiere dos firmas. Esta dirección gestiona la contabilidad a través de mecanismos técnicos, determinando el saldo de BTC de cada parte implicada. Esta contabilidad se mantiene mediante el intercambio de transacciones firmadas.

Es fundamental señalar que estas transacciones firmadas, aunque no se registran inmediatamente en la cadena de bloques, determinan la cantidad de BTC que se debe a cada usuario cuando el canal se cierre finalmente. La transacción firmada puede imaginarse como un trozo de papel en el que se indica: «De este canal que contiene 10 BTC, Joe tiene derecho a 6 BTC y Anna tiene derecho a 4 BTC», y que lleva las firmas de ambas partes. En realidad, el canal rara vez se cierra, y los valores circulan mediante el intercambio de estos trozos de papel simbólicos. La Red Lightning lleva un registro de las deudas y los créditos de todos los participantes, y los liquida cuando se cierra el canal registrando la transacción en la cadena de bloques.

Seis grados de separación en Bitcoin

La Red del Rayo introduce un concepto novedoso similar a la teoría de los seis grados de separación en semiótica y sociología. Esta teoría sostiene que cualquier persona puede estar conectada con cualquier otra persona o cosa a través de una cadena de conocidos y relaciones, con no más de cinco intermediarios. Aprovechando esta teoría, el mundo entero podría conectarse y simplificarse fácilmente mediante grandes centros de conectividad, siguiendo los pasos de la historia de Internet.

En la práctica, la Red Rayo funciona sobre la premisa de las conexiones indirectas. Los usuarios no necesitan establecer canales directos con todo el mundo, sino que pueden utilizar canales de contactos comunes. La teoría se alinea con la idea de canales de terceros, donde un usuario, como Anna, puede realizar transacciones con otro usuario, Julia, a través de un amigo común, Joe, que actúa como intermediario.

Consideremos un escenario en el que Anna necesita pagar 1 BTC a Julia. No tienen un canal directo, pero ambas tienen un amigo en común, Joe, que tiene canales para Anna y Julia. Anna enruta su pago a través de Joe, permitiendo la transacción sin necesidad de una transacción Bitcoin en la cadena.

Este mecanismo de enrutamiento flexible y eficiente muestra el poder de la Lightning Network en la navegación de transacciones indirectas, creando una red descentralizada e interconectada de intercambio de valor. A medida que la red Lightning sigue evolucionando, se convierte en un testimonio de la resistencia y adaptabilidad del ecosistema Bitcoin.

La inmersión en la técnica: protección de los canales de la red Lightning

Profundicemos en los aspectos técnicos y veamos cómo se abre un canal de Lightning Network. Paradójicamente, para abrir un canal sin problemas, lo que se prepara es una transacción de cierre del canal. Por lo tanto, incluso antes de abrir el canal, la red ya sabe cómo cerrarlo. Esto evita posibles acciones fraudulentas o inconvenientes derivados de las firmas dobles (amenazas de no firma o desaparición de un firmante), que harían imposible el cierre seguro del canal.

Si los firmantes deciden depositar 5 BTC cada uno, intercambiarán una transacción de cierre que distribuirá los 10 BTC del canal, 5 para cada parte. Cuando los dos firmantes crean e intercambian esta transacción de cierre, proceden a la apertura del canal. Ambos firmantes firman la transacción con los respectivos BTC depositados, y el canal puede cerrarse en cualquier momento, gracias a la transacción de cierre creada previamente.

Se crea una nueva transacción de cierre para transferir valor, en la que una de las partes modifica los valores iniciales. Por ejemplo, si el canal consta de 5 BTC para Anna y 5 BTC para Joe, y Anna necesita pagar a Joe 1 BTC, construye una transacción de cierre que devuelve 6 BTC a Joe y 4 BTC a Anna, firmada por ambas partes.

El reto ahora es que Joe debe asegurarse de que Anna descarte la transacción de cierre inicial, aquella que cierra el canal y distribuye 5 BTC a cada uno. Si Anna cerrara el canal con esa transacción, Joe perdería los BTC que Anna le había pagado. ¿Cómo se puede obligar a alguien a borrar transacciones firmadas antiguas? En realidad, no hay una forma directa de hacerlo, ya que una transacción es un simple archivo que los usuarios pueden guardar en copias de seguridad infinitas, ocultar, etc. Así pues, veamos cómo mantiene la red la seguridad.

Debemos entender que las transacciones con Bitcoin pueden incluir condiciones temporales y prácticas. En la transacción de cierre siempre se inserta una condición. Se trata de un aspecto algo complejo de comprender, y añadamos otra capa: las transacciones de cierre que involucran a los dos usuarios no son idénticas; difieren en sus condiciones.

En la primera transacción de cierre mantenida por Anna, en la que se repartirán 5 BTC a cada uno, se insertan dos condiciones: 5 BTC se entregan instantáneamente a Joe, y los otros 5 tienen dos condiciones: irán a Anna en 24 horas, O irán a Joe si revela una palabra clave conocida por ambos. De este modo, tras una serie de transacciones, Anna tiene derecho a 3 BTC y Joe a 7 BTC. Supongamos que Anna decide escribir la transacción anterior en la blockchain. En ese caso, Joe tiene 24 horas para protegerse, revelar la palabra clave, activar la condición y llevarse los 5 BTC restantes sin que nada vaya a parar a Anna.

Del mismo modo, Joe dispone de una transacción idéntica, pero con las condiciones invertidas: Anna recibe al instante 5 BTC, y Joe recibe los 5 BTC tras 24 horas, siempre que Anna no revele la palabra clave. Si Joe tiene derecho a más de 5 BTC, no tendrá ningún incentivo para crear esta transacción. No hay motivo para preocuparse; Joe y Anna no tienen que vigilar las acciones del otro para intervenir en el plazo de 24 horas. Afortunadamente, el protocolo se encarga de todo automáticamente.

En esencia, cualquiera que intente defraudar a la otra parte pierde todo el BTC del canal, incluso aquel al que tiene derecho. Este ingenioso truco no borra las transacciones firmadas anteriormente, pero desincentiva su uso.

Abordar los puntos críticos: Retos de la seguridad de las redes de rayos

Sin embargo, hay que tener en cuenta algunos puntos críticos:

• Presencia en línea para la seguridad: Una preocupación notable es que los usuarios deben estar en línea para protegerse de las acciones malintencionadas de sus homólogos. En el ejemplo mencionado, la ventana de 24 horas es ilustrativa, pero las partes pueden acordar plazos diferentes. Requiere vigilancia, ya que los participantes deben estar alerta dentro del periodo acordado para salvaguardar sus intereses.
•  Custodia de las operaciones de cierre: Otro aspecto crítico tiene que ver con la custodia de la transacción de cierre. Si una de las partes la perdiera, su recurso se limitaría a esperar que la contraparte generara una nueva transacción. Este escenario se aleja del principio fundamental que subyace a la creación de blockchain: establecer un entorno en el que se minimice la confianza en los demás.

Al tiempo que se introducen soluciones innovadoras para escalabilidad de blockchain y la velocidad de las transacciones, la Lightning Network expone a los usuarios a retos únicos. El requisito de presencia en línea y la vulnerabilidad potencial derivada de la pérdida de transacciones de cierre subrayan la importancia de los continuos avances tecnológicos y la educación de los usuarios para garantizar una experiencia segura y fácil de usar.

A medida que la Lightning Network madure, será interesante observar cómo se abordan estos retos, potencialmente mediante el desarrollo de mecanismos más robustos o soluciones fáciles de usar que mitiguen la necesidad de una presencia en línea constante y mejoren la fiabilidad general de la red. El panorama en evolución de las tecnologías de blockchain y criptomoneda a menudo experimenta mejoras iterativas, y la Lightning Network no es una excepción en este ecosistema dinámico.

Transacciones por canal de terceros en la red Lightning

Ahora, profundicemos en los aspectos técnicos de las transacciones que implican canales de terceros. La trama se complica. Imaginemos una situación en la que Anna necesita enviar 1 BTC a Julia, pero, al no disponer de un canal directo, recurren a un «amigo» común: un canal ya abierto propiedad de Joe.

¿Cómo podemos asegurarnos de que el intermediario (Joe) envíe la cantidad adeudada al destinatario? Analicémoslo juntos.

Las transacciones que facilitan el intercambio siguen cumpliendo estas dos condiciones. Sin embargo, la condición especial incluye ahora una «contraseña» sometida a un hash criptográfico. Esta contraseña la establece el destinatario, se cifra mediante una función hash y se comparte con el remitente y el intermediario. Basta con saber que es imposible deducir la contraseña cifrada (P) a partir de la función hash, pero sí es fácil deducir el hash a partir de la contraseña cifrada. Denotemos el hash como H y la contraseña como P. Julia comparte H con las partes implicadas, y las transacciones se estructuran de la siguiente manera:

1. La transacción de Anna con Joe:

•    1 BTC vuelve a Anna en 2 horas.
•    1 BTC va a Joe si puede revelar P de H.

2. La transacción de Joe con Julia:

•    1 BTC vuelve a Joe en 1 hora.
•    1 BTC va a Julia si revela P de H.

Julia, que creó la contraseña, puede revelarla y cumplir la condición. Una vez que Joe conoce la contraseña P, él también la conoce y puede cumplir la condición de la transacción de Anna, recuperando así los BTC que le había dado a Julia.

Como se ha observado, las condiciones temporales son diferentes para proteger al intermediario. Suponiendo que ambas condiciones temporales sean de 2 horas, si Julia registrara su transacción de cierre en la cadena de bloques tras 1 hora, 59 minutos y 59 segundos, podría retirar los BTC de Joe. Sin embargo, Joe no podría registrar y publicar la transacción a tiempo para revelar la clave P a Anna y recuperar los BTC.

Además, una vez revelada P, cualquiera puede escribir la transacción en la cadena. Sin embargo, esto cerraría el canal, lo que es inconveniente para todas las partes. Por lo tanto, los participantes acordaron intercambiar transacciones simples de cierre de canal con cantidades modificadas, olvidándose de H y P.

Todo este proceso se lleva a cabo de forma totalmente automática. Los participantes pueden comunicarse sin necesidad de hablar por teléfono ni enviar correos electrónicos. El sofisticado protocolo de Lightning Network gestiona estas complejidades a la perfección, lo que pone de relieve la eficiencia y la automatización inherentes a su diseño.

Descifrando la Red del Rayo: Perspectivas y consideraciones

En este Trakx nos hemos adentrado en el funcionamiento técnico de la Lightning Network. Es comprensible que podría ser más intuitiva y fácil de usar. Sin embargo, esta cuestión se aborda a través de los monederos custodiados, que son más arriesgados pero más fáciles de usar. El consejo es cargar en los monederos custodiados sólo la cantidad destinada a un uso a corto plazo. Para los más experimentados, merece la pena adentrarse en esta fascinante tecnología y probarla. Ofrece una solución al problema del tamaño de los bloques sin comprometer las aspiraciones de los pequeños operadores que desean mantener un nodo completo para descentralizar nuestro querido Bitcoin.