Nuevo plan de pagos off-chain de Bitcoin: Análisis profundo del protocolo Thunderbolt

Uno, las dificultades de los pagos con Bitcoin

Bitcoin, como moneda digital descentralizada e inmutable, enfrenta algunos desafíos en escenarios de pago reales. Cuando los usuarios quieren comprar una taza de café con Bitcoin, se encuentran con problemas como el largo tiempo de confirmación de transacciones y altas tarifas. La estructura del script Script de Bitcoin es bastante conservadora, lo que limita la mayoría de los escenarios de interacción off-chain, lo cual está relacionado con su diseño original que no fue creado para manejar pagos de alto volumen y bajo monto. Sin embargo, los usuarios desean poder utilizar Bitcoin de manera conveniente para sus compras diarias, y esta necesidad real crea una contradicción con las limitaciones técnicas de Bitcoin.

Dos, el efecto de espada de doble filo de la red Lightning

La red Lightning, como solución de escalado para Bitcoin, es similar a un canal rápido establecido al lado de la cadena principal. A través de la creación de canales de pago exclusivos entre usuarios, permite un registro de cuentas de alta frecuencia, y finalmente solo sincroniza el estado de los fondos al blockchain cuando se cierra el canal. Este modo es similar a que amigos acumulen múltiples consumos y luego salden la cuenta de una sola vez.

Sin embargo, la red Lightning ha expuesto múltiples dilemas en la aplicación práctica:

1. La barrera de entrada para construir un canal es alta, los usuarios deben bloquear fondos por adelantado.
2. Problemas de enrutamiento complejos, las rutas indirectas pueden causar fallos en las transacciones debido a fondos insuficientes o nodos no disponibles.
3. Riesgos de seguridad, se requiere que los usuarios mantengan su estado en línea para prevenir fraudes.

Estos defectos estructurales han dificultado la aplicación real de la red Lightning para superar los cuellos de botella. Actualmente, el volumen de fondos bloqueados en toda la red Lightning es de aproximadamente 100 millones de dólares, lo cual es insignificante en comparación con el valor de mercado de billones del sistema Bitcoin.

Tres, Análisis del protocolo Thunderbolt

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

Las principales características incluyen:

1. Optimización del rendimiento: se utiliza la tecnología de agrupamiento UTXO para aumentar la velocidad de las transacciones en aproximadamente 10 veces.
2. Mejora de la programabilidad: reintroducir y expandir el código de operación OP_CAT, que admite una lógica de script más compleja.
3. Integración del protocolo de activos: se lanza el estándar unificado Goldinals, que proporciona un marco de emisión de activos basado en pruebas de conocimiento cero y compromisos de estado.
4. Transacciones sin confianza: El sistema BitMM soporta la conciliación de transacciones y la verificación de información sin necesidad de confianza en la cadena.

Thunderbolt adopta el camino de "escalado nativo en la cadena principal", todas las funciones se ejecutan directamente en la cadena principal de Bitcoin, utilizando BTC nativo en lugar de tokens mapeados entre cadenas.

mecanismo central

1. Firma múltiple flexible y ajustable: divide la firma en dos mitades, una mitad es sostenida por el usuario y la otra mitad por el comité, logrando la transferencia mediante la adición de un pequeño secreto.

2. Libro mayor de comité con tolerancia a fallos asíncronos: un grupo de servicio compuesto por múltiples nodos es responsable de la contabilidad, asegurando el funcionamiento normal del libro mayor.

3. Finalización de intercambio atómico: a través de un proceso de intercambio atómico en tres pasos, se asegura que la reconstrucción off-chain y el rescate on-chain se realicen de una sola vez.

innovación clave

1. Delegación de firma no interactiva y recursiva: se utiliza una estructura de firma Schnorr con umbral ajustable para reducir los requisitos en línea.

2. Cada vez que se transfiere, actualiza el bloqueo: utiliza un nuevo secreto pequeño para actualizar la firma y evitar que se reutilice la firma antigua.

3. Minimizar las operaciones en la cadena: realizar operaciones en la cadena solo al inicio y al final, para aumentar la privacidad.

4. Garantía de seguridad fuera de línea: incluso si el usuario está fuera de línea, el comité aún puede completar las operaciones de transferencia o redención.

5. Verificación formal: todos los pasos clave son verificados por la herramienta automatizada Tamarin Prover.

Cuatro, comparación entre Thunderbolt y soluciones de red Lightning existentes

La principal ventaja de Thunderbolt radica en su seguridad y completitud teórica:

• El diseño del protocolo puede ser probado como seguro
• Los usuarios maliciosos no pueden obtener beneficios unilaterales en ninguna circunstancia.

Las desventajas incluyen:

• Despliegue complicado, requiere ejecutar una pila de protocolos completa
• La compatibilidad de la cadena principal es limitada, lo que aumenta la dificultad de implementación.
• El soporte ecológico aún no está completo.

Cinco, el impacto potencial y las rutas de desarrollo de Thunderbolt

Thunderbolt se considera la solución óptima teórica de BTCFi, pero su aplicación práctica aún se encuentra en una etapa temprana. Las posibles vías de desarrollo incluyen:

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

2. Formar un ecosistema estándar independiente: desarrollar su propia ecología de red, 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 proporcionar combinabilidad de contratos off-chain para los activos de Bitcoin. Las características UTXO Bundling y OP_CAT introducidas aportan programabilidad nativa y una mayor capacidad de transacciones a la red de Bitcoin. Esto ofrece la posibilidad de unificar el protocolo del ecosistema de Bitcoin e incluir diversos activos, pero aún queda un camino por recorrer hasta su aplicación práctica.