Giải pháp thanh toán off-chain Bitcoin mới: Phân tích sâu về giao thức Thunderbolt

Một, những khó khăn trong thanh toán bằng Bitcoin

Bitcoin như một loại tiền điện tử phi tập trung và không thể thay đổi, nhưng trong các tình huống thanh toán thực tế lại gặp phải một số thách thức. Khi người dùng muốn dùng Bitcoin để mua một cốc cà phê, họ sẽ gặp phải các vấn đề như thời gian xác nhận giao dịch lâu và phí giao dịch cao. Cấu trúc kịch bản Script của Bitcoin khá bảo thủ, hạn chế hầu hết các tình huống tương tác off-chain, điều này liên quan đến mục đích thiết kế ban đầu của nó không phải để xử lý thanh toán nhỏ lẻ với tần suất cao. Tuy nhiên, người dùng mong muốn có thể dễ dàng sử dụng Bitcoin cho các giao dịch tiêu dùng hàng ngày, nhu cầu thực tế này tạo thành mâu thuẫn với các hạn chế kỹ thuật của Bitcoin.

Hai, hiệu ứng lưỡi dao hai lưỡi của mạng lưới Lightning

Mạng lưới Lightning như một giải pháp mở rộng cho Bitcoin, tương tự như việc thiết lập các kênh nhanh bên cạnh chuỗi chính. Nó thông qua việc tạo ra các kênh thanh toán riêng giữa người dùng để thực hiện ghi chép tần suất cao, cuối cùng chỉ đồng bộ trạng thái quỹ khi kênh được đóng vào blockchain. Mô hình này giống như việc bạn bè tích lũy nhiều lần tiêu dùng và sau đó thanh toán một lần.

Tuy nhiên, mạng lưới ánh sáng đã bộc lộ nhiều khó khăn trong ứng dụng thực tế:

1. Rào cản xây dựng kênh cao, người dùng cần khóa trước vốn.
2. Vấn đề định tuyến phức tạp, đường dẫn gián tiếp có thể dẫn đến giao dịch thất bại do thiếu vốn hoặc nút không khả dụng.
3. Rủi ro an ninh, yêu cầu người dùng giữ trạng thái trực tuyến để phòng ngừa gian lận.

Những khiếm khuyết cấu trúc này đã khiến cho việc ứng dụng thực tế của mạng lưới Lightning khó có thể vượt qua được ngưỡng. Hiện tại, tổng số tiền khóa trong toàn bộ mạng lưới Lightning chỉ khoảng 100 triệu đô la, so với giá trị thị trường hàng nghìn tỷ của hệ thống Bitcoin thì không đáng kể.

Ba, Phân tích giao thức Thunderbolt

Thunderbolt là một giải pháp nâng cấp phân nhánh mềm dựa trên lớp cơ sở của Bitcoin, thực hiện thay đổi trực tiếp ở cấp độ giao thức chuỗi chính của Bitcoin, nâng cao khả năng mở rộng, hiệu suất giao dịch và khả năng lập trình của Bitcoin.

Các đặc điểm chính bao gồm:

1. Tối ưu hóa hiệu suất: Sử dụng công nghệ UTXO Bundling, tăng tốc độ giao dịch khoảng 10 lần.
2. Nâng cao khả năng lập trình: tái giới thiệu và mở rộng toán tử OP_CAT, hỗ trợ logic kịch bản phức tạp hơn.
3. Tích hợp giao thức tài sản: Ra mắt tiêu chuẩn thống nhất Goldinals, cung cấp khung phát hành tài sản dựa trên chứng minh không kiến thức và cam kết trạng thái.
4. Giao dịch phi tập trung: Hệ thống BitMM hỗ trợ việc khớp giao dịch và xác thực thông tin trên chuỗi mà không cần tin tưởng.

Thunderbolt áp dụng "mở rộng gốc chuỗi chính" với tất cả các chức năng hoạt động trực tiếp trên chuỗi chính Bitcoin, sử dụng BTC gốc thay vì token ánh xạ xuyên chuỗi.

cơ chế cốt lõi

1. Chữ ký đa phương linh hoạt có thể điều chỉnh: Chia chữ ký thành hai phần, một phần do người dùng nắm giữ, một phần do ủy ban nắm giữ, thông qua việc thêm bí mật nhỏ để thực hiện chuyển khoản.

2. Sổ cái ủy ban chịu lỗi không đồng bộ: Nhóm dịch vụ gồm nhiều nút chịu trách nhiệm ghi sổ, đảm bảo sổ cái hoạt động bình thường.

3. Hoàn tất trao đổi nguyên tử: Thông qua quá trình trao đổi nguyên tử ba bước, đảm bảo việc tái cấu trúc off-chain và việc chuộc lại trên chuỗi diễn ra liền mạch.

Đổi mới chính

1. Ủy quyền ký không tương tác, đệ quy: Sử dụng cấu trúc chữ ký Schnorr có ngưỡng có thể điều chỉnh lại, giảm yêu cầu trực tuyến.

2. Cập nhật khóa chuyển giao mỗi lần: Sử dụng bí mật nhỏ mới để cập nhật chữ ký, ngăn chặn việc sử dụng lại chữ ký cũ.

3. Tối thiểu hóa các thao tác trên chuỗi: chỉ thực hiện các thao tác trên chuỗi vào lúc bắt đầu và kết thúc, nâng cao tính riêng tư.

4. Bảo đảm an toàn ngoại tuyến: Ngay cả khi người dùng ngoại tuyến, ủy ban vẫn có thể hoàn thành các thao tác chuyển nhượng hoặc đổi lại.

5. Xác minh hình thức: Tất cả các bước quan trọng đều được xác minh bởi công cụ tự động Tamarin Prover.

Bốn, So sánh Thunderbolt với các giải pháp mạng Lightning hiện có

Ưu điểm chính của Thunderbolt nằm ở tính bảo mật và tính hoàn chỉnh lý thuyết:

• Thiết kế giao thức có thể được chứng minh là an toàn
• Người dùng ác ý không thể đơn phương thu lợi trong bất kỳ trạng thái nào.

Những yếu điểm bao gồm:

• Triển khai phức tạp, cần chạy đầy đủ giao thức.
• Tính tương thích của chuỗi chính hạn chế, độ khó thực hiện tăng lên
• Hỗ trợ hệ sinh thái vẫn chưa hoàn thiện

Năm, Ảnh hưởng tiềm năng và hướng phát triển của Thunderbolt

Thunderbolt được coi là giải pháp tối ưu lý thuyết cho BTCFi, nhưng ứng dụng thực tế vẫn đang ở giai đoạn đầu. Các con đường phát triển có thể bao gồm:

1. Được tích hợp Rollup: Là động cơ DeFi của Bitcoin, được tích hợp vào các giải pháp L2 khác nhau.

2. Hình thành hệ sinh thái tiêu chuẩn độc lập: Phát triển hệ sinh thái mạng riêng, hệ thống vận hành nút và bộ tổng hợp, v.v.

3. Bị thay thế bởi giải pháp đơn giản hơn: Nếu xuất hiện giải pháp thay thế không cần kênh trạng thái, ngôn ngữ hình thức.

Ý nghĩa lớn nhất của Thunderbolt là cung cấp tính khả thi kết hợp hợp đồng off-chain cho tài sản Bitcoin. Các tính năng UTXO Bundling và OP_CAT được giới thiệu đã mang lại tính khả trình bản địa và tăng khả năng thông lượng giao dịch cho mạng Bitcoin. Điều này mở ra khả năng thống nhất giao thức hệ sinh thái Bitcoin và bao gồm nhiều loại tài sản khác nhau, nhưng vẫn còn một khoảng cách nhất định đến việc ứng dụng thực tế.