Investigación sobre la lógica de diseño de la Lightning Network y la Red de Trueno de Bitcoin

Uno, las dificultades de pago de Bitcoin

Bitcoin, como moneda digital descentralizada e inmutable, enfrenta numerosos desafíos en escenarios de pago real. Problemas como el largo tiempo de confirmación de transacciones y las altas tarifas hacen que sea difícil comprar productos cotidianos con Bitcoin. La estructura de scripts de la red Bitcoin es conservadora, lo que limita los escenarios de interacción fuera de la cadena y no puede satisfacer la demanda de pagos rápidos y de bajo valor.

Dos, Lightning Network: Ventajas y Limitaciones

La Lightning Network como solución de escalado de Bitcoin, logra el registro de transacciones de alta frecuencia mediante el establecimiento de canales de pago exclusivos entre usuarios. Su principio es similar a cuando amigos acumulan múltiples gastos y luego liquidan la cuenta de una sola vez. Sin embargo, este diseño ha expuesto múltiples dilemas en su aplicación práctica:

1. La barrera de entrada para la construcción de canales es alta, se requiere bloquear fondos por adelantado.
2. Problemas complejos de enrutamiento, las transacciones pueden fallar debido a la falta de fondos en los canales intermedios o la indisponibilidad de nodos.
3. Existe un riesgo de seguridad, se requiere que los usuarios mantengan su estado en línea para prevenir fraudes.

A pesar de que la Lightning Network ha estado en funcionamiento durante varios años, su aplicación práctica todavía enfrenta dificultades para superar los cuellos de botella. La cantidad total de fondos bloqueados en toda la red se mantiene en alrededor de 100 millones de dólares, lo cual es insignificante en comparación con la capitalización de mercado de billones del sistema Bitcoin.

Tres, Análisis del Protocolo de la Lightning Network

La red Thunderbolt es un esquema de actualización de bifurcación suave basado en la cadena principal de Bitcoin, que realiza cambios a nivel de protocolo para mejorar la escalabilidad, el rendimiento de las transacciones y la capacidad de programación de Bitcoin.

Las características principales incluyen:

1. Utilizando la tecnología UTXO Bundling, la velocidad de las transacciones se incrementa aproximadamente 10 veces.
2. Reintroducir y ampliar el opcode OP_CAT para mejorar la funcionalidad de los contratos inteligentes.
3. Lanzamiento del estándar de activos unificados Goldinals, basado en pruebas de conocimiento cero y compromisos de estado.
4. Lanzamiento del sistema BitMM, que soporta la creación automática de mercado en cadena y transacciones descentralizadas.

A diferencia de las soluciones de escalado tradicionales, la Red de Truenos adopta un enfoque de "escalado nativo de la cadena principal", donde 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 una parte del usuario y una parte del comité, logrando una transferencia no interactiva a través de compartición secreta.

2. Libro mayor de comité con tolerancia a fallos asíncronos: un grupo de servicios compuesto por múltiples nodos es responsable de llevar la contabilidad, garantizando la descentralización y la seguridad.

3. Finalización de intercambio atómico: a través de un proceso de intercambio atómico de tres pasos, se asegura que la reconstrucción fuera de la cadena y el canje en la cadena se realicen de manera fluida.

innovación clave

1. Delegación de firma no interactiva y recursiva: reduce los requisitos de comunicación y en línea.
2. Cada vez que se transfiere, se actualiza la firma: prevenir la reutilización de firmas antiguas.
3. Minimización de operaciones en cadena: mejora de la eficiencia y la protección de la privacidad.
4. Garantía de seguridad fuera de línea: el mecanismo del comité asegura la seguridad de los fondos.
5. Verificación formal: utilizar la herramienta Tamarin Prover para la prueba de seguridad.

Cuatro, comparación entre la red Thunder y las soluciones actuales de la Lightning Network

La red Thunder tiene ventajas en términos de seguridad y completitud teórica, pero también presenta desventajas como la complejidad de implementación, la compatibilidad limitada con la cadena principal y el apoyo ecológico insuficiente.

Ventajas:

• El diseño del protocolo puede demostrar seguridad
• Prevenir que los usuarios malintencionados obtengan beneficios unilaterales

Desventajas:

• Despliegue complejo, difícil de manejar para usuarios comunes
• La compatibilidad de la cadena principal es limitada
• El soporte ecológico todavía se encuentra en una etapa temprana

Cinco, el impacto potencial y las rutas de desarrollo de la Lightning Network

La Red de Trueno se considera la solución óptima teórica de BTCFi, pero la aplicación práctica aún se encuentra en una etapa temprana. Sus posibles caminos de desarrollo incluyen:

1. Integrado por Rollup: como motor DeFi de la cadena lateral de Bitcoin, en combinación con proyectos como BOB, RGB, BitVM, etc.

2. Formar un ecosistema estándar independiente: desarrollar su propia ecología de red, sistema de operación y mantenimiento de nodos y agregadores, y podrían aparecer billeteras, nodos, DEX y AMM especializados.

3. Ser reemplazado por soluciones más simples: si en el futuro aparecen soluciones que no requieran canales de estado complejos y protocolos fuera de la cadena.

El mayor significado de la Lightning Network radica en proporcionar combinabilidad de contratos fuera de la cadena para los activos de Bitcoin, introduciendo dos características clave: UTXO Bundling y OP_CAT, lo que aporta programación nativa y el potencial de aumentar el rendimiento de las transacciones en la red Bitcoin. Sin embargo, actualmente la Lightning Network todavía se encuentra en la etapa de investigación teórica, y queda un cierto camino por recorrer hasta su aplicación práctica.