Bitcoin Lightning Network: Xem xét lại logic thiết kế của mạng Lightning Bitcoin

Một, khó khăn trong thanh toán Bitcoin

Bitcoin là một loại tiền điện tử phi tập trung và không thể bị thay đổi, nhưng trong các tình huống thanh toán thực tế lại gặp phải nhiều thách thức. Khi người dùng cố gắng sử dụng Bitcoin để mua một cốc cà phê, họ thường gặp phải vấn đề thời gian xác nhận giao dịch quá lâu và phí giao dịch quá cao. Trong trường hợp này, thời gian chờ xác nhận giao dịch có thể còn dài hơn thời gian chờ cà phê, đôi khi phí giao dịch thậm chí còn cao hơn giá của cà phê.

Tài sản trên mạng Bitcoin hiện chủ yếu dựa vào việc nắm giữ (HODL), khó có thể thực hiện các chức năng tài chính phức tạp hơn như cho vay, danh mục hoặc tương tác. Điều này chủ yếu là do cấu trúc script của Bitcoin khá bảo thủ, hạn chế hầu hết các tình huống tương tác ngoài chuỗi. Thiết kế ban đầu của Bitcoin không phải để xử lý hàng chục nghìn giao dịch thanh toán mỗi giây, nhưng nhu cầu thực tế yêu cầu Bitcoin có thể được sử dụng dễ dàng hơn cho các khoản thanh toán nhỏ hàng ngày, chẳng hạn như mua trang phục game hoặc tiền thưởng video.

Hai, Lighting Network: Giải pháp dưới sự cân nhắc

Lighting Network có thể được so sánh như một kênh nhanh bên cạnh chuỗi chính của Bitcoin. Ý tưởng cốt lõi là một sự thỏa hiệp về hiệu quả giao dịch trên chuỗi chính: vì giao dịch trên chuỗi gặp phải nút thắt về tốc độ, nên không cần thiết phải kiên trì ghi lại từng giao dịch trên chuỗi, mà thay vào đó là thiết lập "kênh thanh toán" riêng giữa các người dùng để thực hiện ghi chép tần suất cao, cuối cùng chỉ đồng bộ trạng thái tài chính lên blockchain khi kênh đóng.

Mô hình này giống như phương thức thanh toán giữa bạn bè khi mỗi tuần thay phiên nhau mời ăn - mọi người sẽ không chuyển khoản ngay sau mỗi bữa ăn, mà tích lũy nhiều lần tiêu dùng rồi thanh toán một lần. Lighting Network về cơ bản là một mạng lưới giao dịch được cấu thành từ nhiều kênh thanh toán như vậy.

Tuy nhiên, thiết kế có vẻ tinh vi này đã bộc lộ nhiều khó khăn trong ứng dụng thực tế:

1. Rào cản xây dựng kênh cao: Người dùng cần khóa tiền trước để thiết lập kênh giao dịch, điều này có nghĩa là để giao dịch với bất kỳ đối tượng nào, bạn phải thiết lập kết nối kênh riêng trước.

2. Vấn đề định tuyến phức tạp: Khi người dùng A và B thiếu kênh kết nối trực tiếp, ngay cả khi có đường gián tiếp A-C-B, nhưng nếu kênh giữa không đủ vốn hoặc nút đường đi không khả dụng, giao dịch vẫn sẽ thất bại.

3. Rủi ro an ninh: Hệ thống yêu cầu người dùng duy trì trạng thái trực tuyến để phòng ngừa đối tác gửi giao dịch hết hạn nhằm lừa đảo khi kênh bị đóng, điều này đặt ra yêu cầu cao về khả năng vận hành thiết bị của người dùng thông thường.

Những khiếm khuyết cấu trúc này đã khiến việc ứng dụng thực tế của Lighting Network luôn khó khăn trong việc vượt qua các rào cản. Dữ liệu công khai cho thấy, hiện tại tổng số tiền bị khóa trong toàn bộ Lighting Network chỉ duy trì ở mức khoảng 100 triệu USD, so với giá trị vốn hóa thị trường hàng nghìn tỷ của hệ thống Bitcoin, vị thế sinh thái của nó gần như bị gạt sang một bên. Điều này thúc đẩy ngành công nghiệp suy nghĩ: liệu có khả năng xây dựng một giao thức thanh toán ngoại tuyến hoàn thiện hơn để vượt qua tình huống hiện tại?

Ba, Tóm tắt giao thức Mạng Sét

Bitcoin Thunderbolt là một giải pháp nâng cấp phân tách mềm dựa trên lớp cơ sở của Bitcoin. Nó không phụ thuộc vào mạng lớp hai hoặc cầu nối chuỗi chéo, mà thay vào đó thực hiện các thay đổi trực tiếp trên mức giao thức chuỗi chính của Bitcoin, từ đó nâng cao cơ bản khả năng mở rộng, hiệu suất giao dịch và khả năng lập trình của Bitcoin.

Về mặt hiệu suất, giải pháp này đã đạt được tối ưu hóa đáng kể cho mô hình xử lý giao dịch truyền thống của Bitcoin nhờ vào công nghệ UTXO Bundling. UTXO Bundling cho phép xử lý nhiều UTXO cùng lúc, tương đương với việc nén dữ liệu giao dịch, từ đó tăng tốc độ giao dịch lên khoảng 10 lần mà không hy sinh tính bảo mật.

Về khả năng lập trình, giải pháp này đã tái giới thiệu và mở rộng mã lệnh OP_CAT. OP_CAT cho phép thực hiện các thao tác nối dữ liệu, giúp các nhà phát triển có thể xây dựng logic kịch bản phức tạp hơn, từ đó trực tiếp triển khai hợp đồng thông minh trên chuỗi chính của Bitcoin. Điều này có nghĩa là các nhà phát triển có thể triển khai ứng dụng phi tập trung trên mạng Bitcoin gốc mà không cần phụ thuộc vào chuỗi bên, Rollup hay cầu nối xuyên chuỗi.

Trong lĩnh vực tích hợp giao thức tài sản, giải pháp này đã đề xuất tiêu chuẩn thống nhất Goldinals. Goldinals cung cấp một khung phát hành tài sản dựa trên bằng chứng không kiến thức và cam kết trạng thái, là một tiêu chuẩn token "Bitcoin gốc", không phụ thuộc vào các tổ chức tin cậy bên ngoài, cũng như không cần cầu nối đa chuỗi phức tạp, có thể xác minh sự tồn tại và trạng thái của mỗi token trên chuỗi.

Giải pháp này cũng có bước đột phá quan trọng trong giao dịch phi tập trung. Hệ thống BitMM được giới thiệu hỗ trợ người dùng thực hiện giao dịch không cần tin cậy và xác minh thông tin trên chuỗi Bitcoin.

Khác với tư duy mở rộng truyền thống, giải pháp này áp dụng con đường "mở rộng gốc trên chuỗi chính". Dù là nén giao dịch, hỗ trợ hợp đồng thông minh, hay tích hợp tiêu chuẩn tài sản và giao dịch trên chuỗi, tất cả đều chạy trực tiếp trên chuỗi chính của Bitcoin, sử dụng BTC gốc, chứ không phải mã thông báo ánh xạ xuyên chuỗi.

3.1 Phân tích cơ chế cốt lõi

Bitcoin雷霆网络 và Lighting Network đều nhằm giải quyết vấn đề xác nhận giao dịch chậm trên chuỗi chính của Bitcoin, nhưng giữa hai bên có sự khác biệt cơ bản:

• Lighting Network thiên về mô hình "kênh thanh toán", chỉ hỗ trợ chuyển tiền thanh toán, không hỗ trợ hợp đồng thông minh hoặc logic phức tạp, và việc thiết lập và duy trì có ngưỡng cao.

• Mạng Thor cam kết cung cấp các giao thức ngoại tuyến có khả năng lập trình, hỗ trợ các thao tác hoàn chỉnh Turing, có thể xây dựng các tài sản trạng thái phức tạp hơn, các giao thức thanh khoản và các ứng dụng tài chính.

Cơ chế cốt lõi của Lightning Network bao gồm:

1. Chữ ký đa bên linh hoạt và có thể điều chỉnh: Tách chữ ký Bitcoin, được giữ bởi người dùng và ủy ban, thông qua việc thêm "bí mật nhỏ" để thực hiện việc truyền chữ ký mà không cần đối thoại trực tuyến.

2. Sổ cái ủy ban chịu lỗi bất đồng bộ: Một nhóm dịch vụ bao gồm nhiều nút chịu trách nhiệm ghi sổ, ngay cả khi một số nút ngoại tuyến, miễn là phần lớn trong số đó trực tuyến thì sổ cái vẫn có thể hoạt động bình thường.

3. Hoàn tất bằng phương thức hoán đổi nguyên tử: Thực hiện tái cấu trúc ngoài chuỗi và thu hồi trên chuỗi một cách liền mạch thông qua "hoán đổi nguyên tử" ba bước, ngăn chặn bất kỳ bên nào thu lợi đơn phương.

3.2 Thiết kế giao thức và đổi mới chính của Lightning Network

• Ủy quyền ký tên phi tương tác, đệ quy: Thiết kế cấu trúc chữ ký Schnorr với ngưỡng có thể điều chỉnh lặp lại, giảm yêu cầu trực tuyến một cách đáng kể.

• Mỗi lần chuyển nhượng đều đổi "khóa mới": Mỗi lần chuyển nhượng cập nhật chữ ký, làm cho chữ ký cũ không còn hiệu lực, ngăn chặn việc sử dụng lại.

• Chỉ để lại một dấu vết trên chuỗi: chỉ thực hiện thao tác trên chuỗi vào lúc bắt đầu và kết thúc, các thay đổi ở giữa được thực hiện ngoài chuỗi, tăng cường tính riêng tư.

• Ngoài việc không bị mất tiền: Chỉ cần đa số ủy ban trực tuyến, có thể hoàn thành việc chuyển giao hoặc chuộc lại, không cần lo lắng về vấn đề hết thời gian khóa.

• Chứng minh an toàn máy: Tất cả các bước quan trọng đều được xác minh hình thức, an toàn được kiểm tra bằng công cụ tự động.

Bốn, So sánh giữa Mạng Sét và các giải pháp Mạng Sét hiện có

Ưu điểm chính của mạng Thunder so với các giải pháp Lightning Network hiện có ( như giao thức BOLT, Breez SDK, Phoenix ) nằm ở "độ an toàn" và "tính hoàn chỉnh lý thuyết":

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

Tuy nhiên, Mạng lưới Sấm sét cũng tồn tại một số điểm yếu:

• Triển khai phức tạp: hiện tại cần phải chạy toàn bộ ngăn xếp giao thức, người dùng bình thường khó mà tiếp cận.
• Tính tương thích của chuỗi chính: bị hạn chế bởi ngôn ngữ kịch bản đơn giản của chuỗi chính Bitcoin, độ khó thực hiện tăng lên
• Hỗ trợ hệ sinh thái vẫn còn thiếu: So với BOLT đã có nhiều ví và nút hỗ trợ, Mạng sét vẫn đang ở giai đoạn nghiên cứu ban đầu.

Năm, Ảnh hưởng tiềm năng của Mạng sét: Chất xúc tác cho BTCFi?

Mạng Sét về lý thuyết có thể là giải pháp tối ưu nhất cho BTCFi hiện tại, nhưng trong thực tế vẫn đang ở giai đoạn đầu. Nó giống như "Báo cáo trắng Ethereum 2.0" trong thế giới Bitcoin, có tầm nhìn nhưng vẫn chưa đi vào triển khai hệ thống kỹ thuật.

Đường đi có thể của Mạng Sấm Sét bao gồm:

1. Được tích hợp Rollup: Là động cơ DeFi phía Bitcoin, tích hợp vào các giải pháp L2 hiện có.

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

3. Bị thay thế bởi giải pháp đơn giản hơn: Nếu trong tương lai xuất hiện hệ thống có thể thực hiện chức năng tương tự mà không cần cơ chế phức tạp.

Từ góc độ sinh thái, ý nghĩa lớn nhất của Lightning Network là lần đầu tiên cho phép tài sản Bitcoin có "khả năng kết hợp hợp đồng ngoài chuỗi". Hai tính năng được giới thiệu là UTXO Bundling và OP_CAT mang lại khả năng lập trình gốc và thông lượng trên chuỗi cao hơn cho mạng Bitcoin. Điều này tạo ra khả năng thống nhất các giao thức sinh thái Bitcoin, bao gồm nhiều loại tài sản khác nhau và thực hiện BitMM.

Tuy nhiên, Mạng sấm sét hiện vẫn đang ở giai đoạn nghiên cứu lý thuyết, còn một khoảng cách nhất định để các nhà phát triển có thể ứng dụng thực tế. Tương lai nó sẽ hòa nhập như thế nào với hệ sinh thái Bitcoin, và liệu có thể thực sự trở thành bước đột phá cho BTCFi hay không, vẫn cần thời gian để kiểm chứng.