Bitcoin Thunderbolt protocole : repenser la logique de conception du Lightning Network

I. Les points douloureux de l'utilisation difficile du Bitcoin pour les paiements quotidiens

Bien que Bitcoin possède des caractéristiques de décentralisation et d'immutabilité, il fait face à des difficultés pratiques dans les paiements quotidiens. Lorsque l'on essaie d'acheter un café avec Bitcoin, le temps de confirmation des transactions est souvent plus long que l'attente pour le café, et parfois les frais de transaction dépassent même le prix du café lui-même. Actuellement, la plupart des actifs sur le réseau Bitcoin sont en état de détention statique, ce qui rend difficile des applications flexibles telles que les prêts, les portefeuilles ou l'interopérabilité.

La structure de script de Bitcoin est très conservatrice, limitant la plupart des scénarios d'interaction hors chaîne. Son intention de conception n'était pas de supporter des paiements à haute fréquence de dizaines de milliers de transactions par seconde. Cependant, les utilisateurs souhaitent généralement pouvoir utiliser Bitcoin facilement pour des paiements de petite somme, comme l'achat d'objets de jeu ou des dons vidéo, sans avoir à attendre un temps de confirmation de 10 minutes.

Deux, Lightning Network : opportunités et défis coexistent

Le Lightning Network peut être considéré comme un canal rapide à côté de la chaîne principale de Bitcoin. Son idée centrale est d'établir des "canaux de paiement" exclusifs entre les utilisateurs hors chaîne, permettant un enregistrement fréquent des transactions, et finalement de synchroniser l'état des fonds sur la blockchain uniquement lorsque le canal est fermé. Ce modèle est similaire à celui où des amis se régalent chaque semaine et règlent le tout en une seule fois.

Cependant, ce système apparemment ingénieux révèle de multiples dilemmes dans son application réelle :

1. Le seuil d'établissement du canal est élevé, les utilisateurs doivent verrouiller des fonds à l'avance pour établir un canal de transaction.

2. Les problèmes de routage sont complexes. Lorsqu'il n'y a pas de canal de connexion directe, même s'il existe un chemin indirect, la transaction peut échouer en raison d'un manque de fonds ou de nœuds non disponibles.

3. Il existe des risques de sécurité, demandant aux utilisateurs de rester en ligne pour prévenir la fraude, ce qui impose des exigences trop élevées en matière de maintenance des appareils pour les utilisateurs ordinaires.

Malgré le fait que le Lightning Network fonctionne depuis de nombreuses années, ces défauts structurels rendent son application difficile à faire évoluer. Actuellement, le montant total des fonds verrouillés dans le Lightning Network n'est que d'environ 100 millions de dollars, ce qui est insignifiant par rapport à la capitalisation boursière de Bitcoin, qui se chiffre en milliers de milliards. Cela pousse l'industrie à réfléchir : est-il possible de construire un protocole de paiement hors chaîne plus complet pour surmonter les impasses actuelles ?

Trois, Introduction au protocole Thunderbolt

Bitcoin Thunderbolt est une solution de mise à niveau par soft fork basée sur la couche de base de Bitcoin, apportant des modifications directement au niveau du protocole de la chaîne principale de Bitcoin, améliorant fondamentalement l'évolutivité, la performance des transactions et la capacité de programmation de Bitcoin.

Sur le plan des performances, Thunderbolt utilise la technologie UTXO Bundling pour agréger plusieurs UTXO, réduisant ainsi la quantité de données de transaction et augmentant la vitesse de transaction d'environ 10 fois. En termes de programmabilité, en réintroduisant et en étendant l'opcode OP_CAT, cela permet aux développeurs de construire des logiques de script plus complexes et de mettre en œuvre des contrats intelligents directement sur la chaîne principale de Bitcoin.

Thunderbolt intègre également une norme d'actif unifiée appelée Goldinals, offrant un cadre d'émission d'actifs basé sur des preuves à divulgation nulle et des engagements d'état. Il s'agit d'une norme de jeton "native Bitcoin" qui ne nécessite pas de dépendre d'institutions de confiance externes ou de ponts inter-chaînes complexes.

Dans le domaine des transactions décentralisées, Thunderbolt a lancé le système BitMM, qui permet aux utilisateurs de réaliser des transactions de mise en relation et de validation d'informations sans confiance sur la chaîne Bitcoin. Contrairement à l'approche traditionnelle d'extension, Thunderbolt adopte le chemin "d'extension native de la chaîne principale", toutes les fonctionnalités s'exécutant directement sur la chaîne principale Bitcoin, en utilisant des BTC natifs plutôt que des jetons mappés entre chaînes.

3.1 Analyse des mécanismes fondamentaux

Le mécanisme central de Thunderbolt comprend :

1. Multisignature flexible et ajustable : décomposer la signature Bitcoin, chaque partie détient une partie de la signature et peut être ajustée de manière dynamique, permettant un transfert non interactif.

2. Grand livre de comité tolérant aux pannes asynchrones : un groupe de services composé de plusieurs nœuds est responsable de la comptabilité, même si certains nœuds échouent, le grand livre peut continuer à fonctionner normalement.

3. Finalisation par échange atomique : assurer la reconstruction hors chaîne et le rachat sur chaîne en une seule étape grâce à un échange atomique en trois étapes, empêchant les fraudes unilatérales.

3.2 Conception et innovations clés du protocole Thunderbolt

• Délégation de signature non interactive et récursive : une structure de signature Schnorr à seuil ajustable a été conçue, réduisant considérablement les exigences en ligne.

• À chaque transfert, changez "de verrou": mettez à jour la signature lors de chaque transfert pour empêcher la réutilisation de l'ancienne signature.

• Ne laisser qu'une seule trace sur la chaîne : l'opération sur la chaîne se fait uniquement au début et à la fin, les modifications intermédiaires se font hors chaîne, améliorant ainsi la confidentialité.

• Même hors ligne, vous ne perdrez pas d'argent : tant que la majorité du comité est en ligne, les transferts ou les rachats peuvent être effectués à tout moment.

• Sécurité réelle de la "preuve de machine" : toutes les étapes clés ont été vérifiées formellement par Tamarin Prover.

Quatre, comparaison entre Thunderbolt et les solutions existantes du Lightning Network

L'avantage principal de Thunderbolt par rapport aux solutions existantes réside dans la sécurité et la complétude théorique :

• Le protocole de conception peut être prouvé sûr
• Les utilisateurs malveillants ne peuvent pas réaliser de profits unilatéraux dans n'importe quel état.

Mais il existe également certains inconvénients :

• Déploiement complexe, nécessite actuellement d'exécuter une pile de protocole complète
• La compatibilité de la chaîne principale est limitée, nécessitant un contournement pour réaliser des fonctionnalités.
• Le soutien écologique n'est pas encore parfait, il en est encore au stade de recherche précoce.

Cinq, les impacts potentiels et les chemins de développement de Thunderbolt

Bien que le Lightning Network offre théoriquement la meilleure solution pour BTCFi, son application réelle en est encore à ses débuts. Ses voies de développement potentielles pourraient inclure :

1. Intégration en tant que Rollup : en tant que moteur DeFi côté Bitcoin, intégré dans diverses solutions L2.

2. Former un écosystème standard indépendant : développer son propre écosystème réseau, son système d'exploitation des nœuds et des agrégateurs, etc.

3. Remplacé par une solution plus simple : s'il existe une alternative qui ne nécessite pas de canaux d'état ni de langages formels.

La plus grande signification de Thunderbolt est qu'elle permet aux actifs Bitcoin de disposer pour la première fois de "la combinabilité des contrats hors chaîne". L'introduction des deux caractéristiques UTXO Bundling et OP_CAT a apporté à Bitcoin un programmabilité native et une capacité de traitement accrue. Cela offre la possibilité d'unifier le protocole écologique Bitcoin et d'intégrer divers actifs, mais il nécessite encore un développement supplémentaire pour être véritablement appliqué.