Protocolo Thunderbolt do Bitcoin: repensando a lógica de design da Rede de iluminação

Um, Bitcoin é difícil de usar para pagamentos diários.

Embora o Bitcoin tenha características de descentralização e imutabilidade, enfrenta dificuldades práticas no pagamento do dia a dia. Quando se tenta comprar café com Bitcoin, o tempo de confirmação da transação muitas vezes é maior do que esperar pelo café, e às vezes as taxas até excedem o preço do próprio café. Atualmente, a maioria dos ativos na rede Bitcoin está em estado de posse estática, dificultando aplicações flexíveis como empréstimos, combinações ou interoperabilidade.

A estrutura de script do Script do Bitcoin é bastante conservadora, limitando a maioria dos cenários de interação fora da cadeia. O seu design original não foi feito para suportar pagamentos de alta frequência na ordem de dezenas de milhares por segundo. No entanto, os usuários geralmente desejam poder usar Bitcoin de forma conveniente para pagamentos de baixo valor, como comprar itens de jogos ou recompensas em vídeos, sem ter que esperar 10 minutos pelo tempo de confirmação.

Dois, Rede de iluminação: oportunidades e desafios coexistem

A Rede de iluminação pode ser vista como um canal rápido ao lado da cadeia principal do Bitcoin. Sua ideia central é estabelecer "canais de pagamento" exclusivos entre os usuários fora da cadeia, permitindo um registro de contabilidade de alta frequência, e, no final, apenas sincronizar o estado dos fundos na blockchain quando o canal é fechado. Esse modelo é semelhante à forma como amigos se revezam convidando uns aos outros toda semana e depois fazem um acerto único.

No entanto, este sistema aparentemente engenhoso revela múltiplos dilemas na sua aplicação prática:

1. O limiar para a construção do canal é alto, os usuários precisam bloquear fundos antecipadamente para estabelecer o canal de negociação.

2. O problema de roteamento é complexo. Quando não há um canal de conexão direto, mesmo que exista um caminho indireto, a transação pode falhar devido à falta de fundos ou à indisponibilidade de nós.

3. Existem riscos de segurança, exigindo que os usuários mantenham o estado online para prevenir fraudes, o que requer uma capacidade de operação e manutenção de dispositivos demasiado elevada para os usuários comuns.

Embora a Rede de iluminação esteja em funcionamento há vários anos, essas falhas estruturais dificultaram a aplicação dela em superar gargalos. Atualmente, o montante total de fundos bloqueados na Rede de iluminação é de apenas cerca de 100 milhões de dólares, o que é insignificante em relação ao valor de mercado de trilhões do Bitcoin. Isso leva o setor a refletir: será que é possível construir um protocolo de pagamento off-chain mais completo para superar o impasse atual?

Três, Introdução ao protocolo Thunderbolt

Bitcoin Thunderbolt é uma proposta de atualização de soft fork baseada na camada base do Bitcoin, que faz alterações diretamente a nível do protocolo da cadeia principal do Bitcoin, melhorando fundamentalmente a escalabilidade, o desempenho das transações e a capacidade programática do Bitcoin.

Em termos de desempenho, o Thunderbolt utiliza a tecnologia UTXO Bundling para agregar múltiplos UTXOs, comprimindo a quantidade de dados da transação e aumentando a velocidade da transação em cerca de 10 vezes. Em termos de programabilidade, ao reintroduzir e expandir o opcode OP_CAT, permite que os desenvolvedores construam lógicas de script mais complexas, implementando contratos inteligentes diretamente na blockchain do Bitcoin.

Thunderbolt também integrou um padrão de ativos unificado chamado Goldinals, que fornece uma estrutura de emissão de ativos baseada em prova de conhecimento zero e compromisso de estado. Este é um padrão de token "nativo do Bitcoin", que não requer a dependência de instituições de confiança externas ou pontes cross-chain complexas.

Na área de transações descentralizadas, o Thunderbolt lançou o sistema BitMM, que suporta os usuários na realização de correspondência de transações e verificação de informações sem necessidade de confiança na cadeia do Bitcoin. Diferentemente das abordagens tradicionais de escalabilidade, o Thunderbolt adota o caminho de "escalabilidade nativa da cadeia principal", onde todas as funcionalidades operam diretamente na cadeia principal do Bitcoin, utilizando BTC nativo em vez de tokens mapeados entre cadeias.

3.1 Análise do mecanismo central

O mecanismo central da Rede de iluminação inclui:

1. Múltiplas assinaturas flexíveis e ajustáveis: dividir a assinatura do Bitcoin, onde cada parte possui uma parte da assinatura e pode ser ajustada dinamicamente, permitindo transferências não interativas.

2. Livro-razão do comitê com tolerância a falhas assíncronas: um grupo de serviços composto por vários nós é responsável pela contabilidade, mesmo que alguns nós falhem, o livro-razão pode continuar a funcionar normalmente.

3. Finalização de troca atômica: garantir a reestruturação fora da cadeia e o resgate na cadeia em três etapas de troca atômica, prevenindo fraudes unilaterais.

3.2 Design do protocolo da Rede de iluminação e inovações chave

• Delegação de assinatura não interativa e recursiva: estrutura de assinatura Schnorr com limiar ajustável foi projetada, reduzindo significativamente as exigências online.

• A cada transferência, troca-se a "nova chave": atualiza-se a assinatura a cada transferência para evitar que a assinatura antiga seja reutilizada.

• Deixe uma única marca na cadeia: as operações na cadeia são realizadas apenas no início e no fim, enquanto as mudanças intermediárias são feitas fora da cadeia, aumentando a privacidade.

• Mesmo offline não se perde dinheiro: desde que a maioria do comitê esteja online, a transferência ou resgate pode ser concluído a qualquer momento.

• Segurança real da "prova de máquina": todos os passos críticos foram formalmente verificados pelo Tamarin Prover.

Quatro, Comparação entre Thunderbolt e as soluções atuais da Rede de iluminação

A principal vantagem do Thunderbolt em comparação com as soluções existentes reside na segurança e na completude teórica:

• O protocolo de design pode ser provado seguro
• Usuários mal-intencionados não podem lucrar unilateralmente em nenhuma circunstância.

Mas também existem algumas desvantagens:

• Implantação complexa, atualmente é necessário executar uma pilha de protocolos completa
• A compatibilidade da cadeia principal é limitada, sendo necessário contornar para implementar funcionalidades.
• O suporte ecológico ainda não está completo, ainda está em estágio de pesquisa inicial.

Cinco, o impacto potencial e o caminho de desenvolvimento do Thunderbolt

Embora a Rede de iluminação forneça a solução ótima para BTCFi em teoria, a aplicação prática ainda está em fase inicial. Suas possíveis vias de desenvolvimento podem incluir:

1. Integrado como Rollup: como motor DeFi do Bitcoin, integrado em várias soluções L2.

2. Formar um ecossistema padrão independente: desenvolver a sua própria ecologia de rede, sistema de operação de nós e agregadores, entre outros.

3. Substituído por soluções mais simples: se surgirem alternativas que não necessitem de canais de estado ou linguagens formais.

O maior significado da Thunderbolt é permitir que os ativos de Bitcoin tenham pela primeira vez a "combinabilidade de contratos off-chain". A introdução das duas grandes características UTXO Bundling e OP_CAT trouxe programabilidade nativa e maior capacidade de processamento à rede Bitcoin. Isso possibilitou a unificação do protocolo do ecossistema Bitcoin e a integração de diversos ativos, mas ainda precisa de mais desenvolvimento para realmente ser aplicado.