Bitcoin Thunderbolt protocolo: repensando la lógica de diseño de la Lighting Network

Uno, los puntos críticos de que el Bitcoin es difícil de utilizar para pagos diarios.

A pesar de que Bitcoin tiene características de descentralización e inmutabilidad, enfrenta dificultades prácticas en los pagos diarios. Al intentar comprar café con Bitcoin, el tiempo de confirmación de la transacción a menudo es más largo que esperar el café, y a veces las tarifas incluso superan el precio del café en sí. Actualmente, la mayoría de los activos en la red de Bitcoin se encuentran en un estado de tenencia estática, lo que dificulta aplicaciones flexibles como préstamos, combinaciones o interoperabilidad.

La estructura del script de Bitcoin es muy conservadora, lo que limita la mayoría de los escenarios de interacción fuera de la cadena. Su diseño no fue concebido para soportar miles de pagos de alta frecuencia por segundo. Sin embargo, los usuarios generalmente desean poder utilizar Bitcoin de manera conveniente para pagos pequeños, como la compra de artículos de juegos o donaciones de video, sin tener que esperar 10 minutos para el tiempo de confirmación.

Dos, Lighting Network: oportunidades y desafíos coexistentes

La Lightning Network se puede ver como un canal rápido al lado de la cadena principal de Bitcoin. Su idea central es establecer "canales de pago" exclusivos entre los usuarios fuera de la cadena, permitiendo un registro de cuentas de alta frecuencia y, finalmente, sincronizando el estado de los fondos en la cadena de bloques solo cuando se cierra el canal. Este modelo es similar a la forma en que los amigos se invitan entre sí semanalmente y luego hacen un solo pago.

Sin embargo, este sistema aparentemente ingenioso revela múltiples dificultades en la aplicación práctica:

1. La barrera de entrada para construir un canal es alta, los usuarios deben bloquear fondos por adelantado para establecer un canal de trading.

2. El problema de enrutamiento es complejo; cuando falta un canal de conexión directa, incluso si existe una ruta indirecta, la transacción puede fallar debido a la falta de fondos o la indisponibilidad de nodos.

3. Existe un riesgo de seguridad, se requiere que los usuarios mantengan un estado en línea para prevenir fraudes, lo cual exige una capacidad de operación y mantenimiento de dispositivos demasiado alta para los usuarios comunes.

A pesar de que la Lightning Network ha estado en funcionamiento durante años, estas deficiencias estructurales han dificultado que su aplicación supere el estancamiento. Actualmente, la cantidad de fondos bloqueados en toda la Lightning Network es de solo alrededor de 100 millones de dólares, lo que es insignificante en comparación con la capitalización de mercado de Bitcoin, que asciende a billones. Esto ha llevado a la industria a reflexionar: ¿es posible construir un protocolo de pago fuera de la cadena más completo para superar el estancamiento actual?

Tres, Introducción al protocolo Thunderbolt

Bitcoin Thunderbolt es un esquema de actualización de bifurcación suave basado en la capa base de Bitcoin, que realiza modificaciones directamente a nivel del protocolo de la cadena principal de Bitcoin, mejorando fundamentalmente la escalabilidad, el rendimiento de las transacciones y la capacidad de programación de Bitcoin.

En términos de rendimiento, Thunderbolt utiliza la tecnología UTXO Bundling para procesar múltiples UTXO de manera agregada, comprimiendo la cantidad de datos de la transacción y aumentando la velocidad de transacción en aproximadamente 10 veces. En cuanto a la programabilidad, al reintroducir y expandir el código de operación OP_CAT, permite a los desarrolladores construir lógicas de script más complejas y realizar contratos inteligentes directamente en la cadena principal de Bitcoin.

Thunderbolt también integra un estándar de activos unificado llamado Goldinals, que proporciona un marco de emisión de activos basado en pruebas de conocimiento cero y compromisos de estado. Este es un estándar de token "nativo de Bitcoin" que no requiere depender de entidades de confianza externas o puentes intercadena complejos.

En el ámbito de las transacciones sin confianza, Thunderbolt ha lanzado el sistema BitMM, que permite a los usuarios realizar emparejamientos de transacciones y verificación de información sin confianza en la cadena de Bitcoin. A diferencia del enfoque tradicional de escalabilidad, Thunderbolt adopta la ruta de "escalabilidad nativa de la cadena principal", donde todas las funciones se ejecutan directamente en la cadena principal de Bitcoin, utilizando BTC nativo en lugar de tokens mapeados entre cadenas.

3.1 Análisis del mecanismo central

El mecanismo central de Thunderbolt incluye:

1. Firma múltiple flexible y ajustable: dividir la firma de Bitcoin, donde cada parte posee una parte de la firma y puede ajustarla dinámicamente, logrando transferencias no interactivas.

2. Libro mayor de comité asíncrono y tolerante a fallos: un grupo de servicio compuesto por múltiples nodos es responsable de la contabilidad, incluso si algunos nodos fallan, el libro mayor puede seguir funcionando normalmente.

3. Finalización de intercambio atómico: asegurar la reconstrucción fuera de la cadena y el rescate en la cadena en tres pasos de intercambio atómico, para prevenir el fraude unilateral.

3.2 Diseño del protocolo de Lightning Network y innovaciones clave

• Delegación de firma no interactiva y recursiva: se diseñó una estructura de firma Schnorr con umbral ajustable, lo que reduce significativamente los requisitos en línea.

• Cada transferencia cambia la "nueva cerradura": se actualiza la firma en cada transferencia para evitar que la firma antigua sea reutilizada.

• Deja huella en la cadena solo una vez: la operación en la cadena se realiza solo al principio y al final, mientras que los cambios intermedios se completan fuera de la cadena, mejorando la privacidad.

• No se perderá dinero incluso estando desconectado: mientras la mayoría del comité esté en línea, se podrá realizar la transferencia o el canje en cualquier momento.

• Seguridad de "prueba de máquina" genuina: todos los pasos clave han sido formalmente verificados por Tamarin Prover.

Cuatro, la comparación entre Thunderbolt y los esquemas existentes de la Lighting Network

La principal ventaja de Thunderbolt en comparación con las soluciones existentes radica en la seguridad y la completitud teórica:

• El diseño del protocolo puede ser demostrado como seguro
• Los usuarios malintencionados no pueden beneficiarse unilateralmente bajo ninguna circunstancia.

Pero también existen algunas desventajas:

• Despliegue complejo, actualmente se requiere ejecutar una pila de protocolos completa
• La compatibilidad de la cadena principal es limitada, se necesita desviar para implementar la funcionalidad.
• El apoyo ecológico aún no es perfecto, sigue en una etapa de investigación temprana.

Cinco, el impacto potencial de Thunderbolt y su trayectoria de desarrollo

Aunque Lightning Network ofrece la solución óptima para BTCFi en teoría, la aplicación práctica aún se encuentra en una etapa temprana. Sus posibles caminos de desarrollo podrían incluir:

1. Integración mediante Rollup: como motor DeFi del lado de Bitcoin, integrado en varias soluciones L2.

2. Formar un ecosistema estándar independiente: desarrollar su propia red ecológica, sistema de operación de nodos y agregadores, etc.

3. Ser reemplazado por soluciones más simples: si aparece una alternativa que no requiera canales de estado ni lenguajes formales.

El mayor significado de Thunderbolt radica en que los activos de Bitcoin obtienen por primera vez la "combinabilidad de contratos fuera de la cadena". La introducción de las dos características UTXO Bundling y OP_CAT trae una programabilidad nativa y un mayor rendimiento a la red de Bitcoin. Esto ofrece la posibilidad de unificar el protocolo del ecosistema de Bitcoin y de integrar diversos activos, pero aún necesita un desarrollo adicional para poder aplicarse realmente.