Bitcoin off-chain paiement nouvelle solution : analyse approfondie du protocole Thunderbolt

I. Les difficultés du paiement en Bitcoin

Bitcoin, en tant que monnaie numérique décentralisée et immuable, fait face à certains défis dans les scénarios de paiement réels. Lorsque les utilisateurs souhaitent acheter une tasse de café avec Bitcoin, ils rencontrent des problèmes tels que des temps de confirmation de transaction longs et des frais élevés. La structure de script de Bitcoin est relativement conservatrice, limitant la plupart des scénarios d'interaction off-chain, ce qui est lié au fait qu'elle n'a pas été conçue pour traiter des paiements fréquents et de faible montant. Cependant, les utilisateurs souhaitent pouvoir utiliser facilement Bitcoin pour leurs dépenses quotidiennes, et cette demande réelle crée une contradiction avec les limitations techniques de Bitcoin.

Deuxième partie, l'effet de double tranchant du réseau Lightning

Le réseau Lightning, en tant que solution d'évolutivité pour Bitcoin, est similaire à un canal rapide établi à côté de la chaîne principale. Il permet de réaliser une comptabilité à haute fréquence en établissant des canaux de paiement exclusifs entre les utilisateurs, et finalement, ne synchronise l'état des fonds sur la blockchain qu'au moment de la fermeture du canal. Ce modèle est similaire à celui d'amis qui règlent une fois pour toutes leurs comptes après avoir accumulé plusieurs dépenses.

Cependant, le réseau Lightning a révélé de multiples défis dans son application réelle :

1. Les barrières à la construction de canaux sont élevées, les utilisateurs doivent verrouiller des fonds à l'avance.
2. Problèmes de routage complexes, les chemins indirects peuvent entraîner l'échec des transactions en raison de fonds insuffisants ou de nœuds non disponibles.
3. Risques de sécurité, exigeant que les utilisateurs restent en ligne pour prévenir la fraude.

Ces défauts structurels rendent difficile le dépassement des obstacles à l'application réelle du réseau Lightning. Actuellement, le montant des fonds verrouillés dans l'ensemble du réseau Lightning n'est que d'environ 100 millions de dollars, ce qui est négligeable par rapport à la capitalisation boursière du système Bitcoin qui atteint des milliers de milliards.

Trois, analyse du protocole Thunderbolt

Thunderbolt est un schéma de mise à niveau par soft fork basé sur la couche de base de Bitcoin, qui modifie directement le protocole de la chaîne principale de Bitcoin, améliorant ainsi l'évolutivité, la performance des transactions et la capacité de programmation de Bitcoin.

Les principales caractéristiques comprennent :

1. Optimisation des performances : utilisation de la technologie UTXO Bundling pour augmenter la vitesse des transactions d'environ 10 fois.
2. Amélioration de la programmabilité : réintroduire et étendre le code d'opération OP_CAT, prenant en charge une logique de script plus complexe.
3. Intégration des protocoles d'actifs : lancement de la norme unifiée Goldinals, fournissant un cadre d'émission d'actifs basé sur des preuves à divulgation nulle de connaissance et des engagements d'état.
4. Échange décentralisé : le système BitMM prend en charge la mise en correspondance des transactions et la validation des informations sans confiance sur la chaîne.

Thunderbolt adopte la voie de "l'extension native de la chaîne principale", toutes les fonctionnalités fonctionnent directement sur la chaîne principale de Bitcoin, utilisant le BTC natif plutôt que des jetons mappés inter-chaînes.

mécanisme central

1. Multi-signature flexible et ajustable : diviser la signature en deux parties, une partie détenue par l'utilisateur et l'autre par le comité, en ajoutant un petit secret pour réaliser le transfert.

2. Registre de comité tolérant aux pannes asynchrones : un groupe de services composé de plusieurs nœuds est responsable de la comptabilité, garantissant le bon fonctionnement du registre.

3. Finalisation par échange atomique : assurer la reconstruction off-chain et le rachat on-chain en une seule étape grâce à un processus d'échange atomique en trois étapes.

innovation clé

1. Délégation de signature non interactive et récursive : utilisation d'une structure de signature Schnorr à seuil ajustable, réduisant les exigences en ligne.

2. Mise à jour du verrou à chaque transfert : utiliser un nouveau petit secret pour mettre à jour la signature, afin d'empêcher la réutilisation des anciennes signatures.

3. Minimiser les opérations on-chain : effectuer des opérations on-chain uniquement au début et à la fin pour améliorer la confidentialité.

4. Garanties de sécurité hors ligne : même si l'utilisateur est hors ligne, le comité peut toujours effectuer des opérations de transfert ou de rachat.

5. Vérification formelle : toutes les étapes clés sont vérifiées par l'outil automatisé Tamarin Prover.

Quatre, comparaison entre Thunderbolt et les solutions de réseau Lightning existantes

L'un des principaux avantages de Thunderbolt est sa sécurité et sa complétude théorique :

• La conception du protocole peut être prouvée sécurisée
• Les utilisateurs malveillants ne peuvent pas tirer un profit unilatéral dans n'importe quel état.

Les inconvénients comprennent :

• Déploiement complexe, nécessite l'exécution de la pile de protocoles complète
• La compatibilité de la chaîne principale est limitée, ce qui augmente la difficulté de mise en œuvre.
• Le soutien écologique n'est pas encore parfait

Cinq, l'impact potentiel et les voies de développement de Thunderbolt

Thunderbolt est considéré comme la solution optimale théorique de BTCFi, mais l'application réelle en est encore au stade précoce. Les chemins de développement possibles incluent :

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, système de maintenance des nœuds et agrégateurs, etc.

3. Remplacé par une solution plus simple : si une alternative sans canal d'état et langage formel apparaît.

La plus grande signification de Thunderbolt réside dans la fourniture de la combinabilité des contrats off-chain pour les actifs Bitcoin. Les caractéristiques UTXO Bundling et OP_CAT introduites apportent une programmabilité native au réseau Bitcoin et une capacité de traitement des transactions plus élevée. Cela offre la possibilité d'unifier le protocole de l'écosystème Bitcoin et d'inclure divers actifs, mais il reste encore un certain chemin à parcourir avant une application pratique.