Bitcoin Thunderbolt giao thức: suy nghĩ lại về phương thức tương tác off-chain
Bitcoin là người tiên phong trong lĩnh vực tiền điện tử, với các đặc tính phi tập trung và không thể thay đổi luôn được chú ý. Tuy nhiên, trong ứng dụng thực tế, Bitcoin phải đối mặt với các vấn đề như tốc độ giao dịch chậm và phí giao dịch cao, điều này làm cho nó khó có thể được sử dụng trong các tình huống thanh toán nhỏ hàng ngày. Cấu trúc kịch bản của Bitcoin khá bảo thủ, hạn chế khả năng tương tác off-chain của hầu hết các giao dịch, điều này hoàn toàn phù hợp với mục đích thiết kế của nó - nó không được sinh ra để xử lý hàng chục ngàn giao dịch mỗi giây. Nhưng nhu cầu thực tế là có thật, mọi người mong muốn có thể sử dụng Bitcoin một cách thuận tiện và nhanh chóng, ngay cả khi là để mua vật phẩm trong trò chơi hoặc thưởng cho người sáng tạo video, họ cũng không muốn chờ đợi thời gian xác nhận dài.
Mạng lưới Lightning: Hiệu ứng hai lưỡi kiếm
Mạng lưới Lightning có thể được so sánh với một kênh nhanh bên cạnh chuỗi chính của Bitcoin. Ý tưởng cốt lõi của nó là xây dựng các "kênh thanh toán" riêng giữa người dùng ngoài chuỗi, thực hiện ghi chép tần suất cao, và cuối cùng chỉ đồng bộ trạng thái tài chính của kênh khi đóng kênh lên chuỗi khối. Mô hình này giống như cách bạn bè định kỳ thanh toán chi phí bữa ăn, thay vì chuyển tiền ngay sau mỗi bữa ăn.
Tuy nhiên, thiết kế tưởng chừng như tinh vi này đã bộc lộ nhiều vấn đề trong ứng dụng thực tế. Đầu tiên, việc thiết lập kênh giao dịch cần phải khóa tiền trước, điều này tạo ra một rào cản cho người dùng. Thứ hai, khi thiếu kênh kết nối trực tiếp, việc định tuyến giao dịch trở nên phức tạp và dễ thất bại do thiếu hoặc không có tiền ở các nút trung gian. Nghiêm trọng hơn, người dùng cần phải giữ trực tuyến để ngăn chặn đối phương gửi giao dịch hết hạn để gian lận khi kênh bị đóng, điều này là một yêu cầu không thực tế đối với người dùng thông thường.
Mặc dù mạng lưới Lightning đã hoạt động nhiều năm, nhưng những vấn đề cấu trúc này đã dẫn đến việc phạm vi ứng dụng của nó luôn bị hạn chế. Dữ liệu công khai cho thấy, lượng tiền bị khóa trong mạng lưới Lightning chỉ khoảng 100 triệu USD, so với giá trị thị trường hàng nghìn tỷ của Bitcoin thì không đáng kể. Điều này đã thúc đẩy ngành công nghiệp suy nghĩ: Liệu có thể thiết kế một giải pháp thanh toán off-chain hoàn thiện hơn không?
Tóm tắt giao thức Thunderbolt
Giao thức Thunderbolt là một phương án nâng cấp phân nhánh mềm dựa trên chuỗi chính Bitcoin, nâng cao khả năng mở rộng, hiệu suất giao dịch và khả năng lập trình của Bitcoin trực tiếp ở mức giao thức. Nó không phụ thuộc vào mạng lớp hai hoặc cầu liên chuỗi, mà thực hiện cải tiến trên chuỗi chính Bitcoin.
Về hiệu suất, Thunderbolt sử dụng công nghệ UTXO Bundling, kết hợp nhiều đầu ra giao dịch để xử lý, nén khối lượng dữ liệu giao dịch, đồng thời đảm bảo an toàn và tăng tốc độ giao dịch khoảng 10 lần.
Về khả năng lập trình, Thunderbolt đã tái giới thiệu và mở rộng mã lệnh OP_CAT, cho phép các nhà phát triển xây dựng logic kịch bản phức tạp hơn, thực hiện chức năng hợp đồng thông minh. Điều này có nghĩa là có thể triển khai ứng dụng phi tập trung trực tiếp trên mạng Bitcoin mà không cần phụ thuộc vào chuỗi bên hoặc cầu nối giữa các chuỗi.
Trong việc tích hợp giao thức tài sản, Thunderbolt đã đề xuất tiêu chuẩn thống nhất Goldinals, đây là một khung phát hành tài sản dựa trên bằng chứng không biết và cam kết trạng thái. Nó cho phép xác minh sự tồn tại và trạng thái của từng token trên chuỗi mà không cần dựa vào các tổ chức tin cậy bên ngoài.
Thunderbolt còn giới thiệu hệ thống BitMM, hỗ trợ người dùng thực hiện giao dịch không cần tin cậy và xác minh thông tin trên chuỗi Bitcoin. Phương pháp "mở rộng gốc chuỗi" này cho phép tất cả các chức năng hoạt động trực tiếp trên chuỗi chính Bitcoin, sử dụng BTC gốc thay vì token ánh xạ giữa các chuỗi.
Cơ chế cốt lõi của Thunderbolt
Mục tiêu thiết kế của Thunderbolt là cung cấp một giao thức off-chain có khả năng lập trình, hỗ trợ các thao tác Turing hoàn chỉnh, có thể xây dựng tài sản trạng thái phức tạp, giao thức thanh khoản và ứng dụng tài chính. Cơ chế cốt lõi của nó bao gồm:
Chữ ký nhiều bên có thể điều chỉnh linh hoạt: Chia chữ ký Bitcoin thành hai phần, được người dùng và ủy ban nắm giữ riêng biệt, thông qua việc thêm "bí mật nhỏ" để thực hiện chuyển giao an toàn.
Sổ cái ủy ban với khả năng chịu lỗi không đồng bộ: Một nhóm dịch vụ được tạo thành từ nhiều nút chịu trách nhiệm ghi chép, ngay cả khi một phần nút ngoại tuyến, chỉ cần phần lớn nút trực tuyến là có thể duy trì hoạt động bình thường của sổ cái.
Hoàn tất hoán đổi nguyên tử: Đảm bảo tính nhất quán giữa tái cấu trúc off-chain và hoàn trả on-chain thông qua ba bước hoán đổi nguyên tử, ngăn chặn bất kỳ bên nào vi phạm đơn phương.
Sự đổi mới chính của Thunderbolt
Ủy quyền chữ ký không tương tác, đệ quy: Thiết kế cấu trúc chữ ký Schnorr với ngưỡng có thể điều chỉnh lại, đơn giản hóa quy trình tương tác và giảm yêu cầu trực tuyến.
Cập nhật "khóa" mỗi lần chuyển nhượng: Sử dụng bí mật nhỏ mới để cập nhật chữ ký mỗi lần chuyển nhượng, ngăn chặn việc sử dụng lại chữ ký cũ.
Tối thiểu hóa hoạt động trên chuỗi: chỉ thực hiện các hoạt động trên chuỗi vào lúc bắt đầu và kết thúc, tất cả các thay đổi ở giữa đều được thực hiện ngoài chuỗi, nâng cao tính riêng tư và hiệu quả.
Đảm bảo an ninh ngoại tuyến: Ngay cả khi người dùng ngoại tuyến, chỉ cần đa số ủy ban trực tuyến, có thể hoàn thành việc chuyển nhượng hoặc quy đổi, tránh được rủi ro hết thời gian khóa hoặc đóng kênh một cách ác ý.
Xác minh hình thức: Tất cả các bước quan trọng đều đã trải qua xác minh hình thức của Tamarin Prover, đảm bảo tính an toàn của giao thức.
Thunderbolt so sánh với các giải pháp hiện có
So với các giải pháp mạng lưới chớp hiện có, Thunderbolt có ưu điểm về tính an toàn và tính hoàn thiện lý thuyết:
Thiết kế giao thức có thể được chứng minh là an toàn
Người dùng ác ý không thể thu lợi một cách đơn phương trong bất kỳ trạng thái nào.
Tuy nhiên, Thunderbolt cũng đối mặt với một số thách thức:
Triển khai phức tạp, cần chạy đầy đủ giao thức
Tính tương thích với chuỗi chính Bitcoin cần được giải quyết thông qua việc thực hiện phức tạp
Hỗ trợ sinh thái vẫn chưa hoàn thiện, đang ở giai đoạn nghiên cứu sớm.
Ảnh hưởng tiềm năng và lộ trình phát triển của Thunderbolt
Thunderbolt có thể trở thành giải pháp tối ưu lý thuyết cho BTCFi, nhưng hiện tại vẫn đang ở giai đoạn đầu. Sự phát triển trong tương lai của nó có thể có một số hướng sau đây:
Được tích hợp Rollup: Là động cơ DeFi của Bitcoin sidechain, được tích hợp vào nhiều giải pháp L2 khác nhau.
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, có thể xuất hiện ví chuyên dụng, nút, sàn giao dịch và bể thanh khoản.
Bị thay thế bởi giải pháp đơn giản hơn: Nếu trong tương lai xuất hiện môi trường thực thi hợp đồng hiệu quả hơn hoặc công nghệ chuỗi chéo, Thunderbolt có thể trở thành sản phẩm chuyển tiếp.
Ý nghĩa lớn nhất của Thunderbolt là mang lại "khả năng kết hợp hợp đồng off-chain" cho tài sản Bitcoin. Các đặc tính UTXO Bundling và OP_CAT được giới thiệu mang đến tính lập trình gốc cho mạng Bitcoin và tăng cao khả năng xử lý trên chuỗi. Điều này mở ra khả năng thống nhất giao thức sinh thái Bitcoin và tích hợp các tài sản khác nhau, nhưng vẫn còn một khoảng cách đến ứng dụng thực tế.
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
Giao thức Thunderbolt: Mô hình đổi mới cho giao tiếp off-chain của Bitcoin
Bitcoin Thunderbolt giao thức: suy nghĩ lại về phương thức tương tác off-chain
Bitcoin là người tiên phong trong lĩnh vực tiền điện tử, với các đặc tính phi tập trung và không thể thay đổi luôn được chú ý. Tuy nhiên, trong ứng dụng thực tế, Bitcoin phải đối mặt với các vấn đề như tốc độ giao dịch chậm và phí giao dịch cao, điều này làm cho nó khó có thể được sử dụng trong các tình huống thanh toán nhỏ hàng ngày. Cấu trúc kịch bản của Bitcoin khá bảo thủ, hạn chế khả năng tương tác off-chain của hầu hết các giao dịch, điều này hoàn toàn phù hợp với mục đích thiết kế của nó - nó không được sinh ra để xử lý hàng chục ngàn giao dịch mỗi giây. Nhưng nhu cầu thực tế là có thật, mọi người mong muốn có thể sử dụng Bitcoin một cách thuận tiện và nhanh chóng, ngay cả khi là để mua vật phẩm trong trò chơi hoặc thưởng cho người sáng tạo video, họ cũng không muốn chờ đợi thời gian xác nhận dài.
Mạng lưới Lightning: Hiệu ứng hai lưỡi kiếm
Mạng lưới Lightning có thể được so sánh với một kênh nhanh bên cạnh chuỗi chính của Bitcoin. Ý tưởng cốt lõi của nó là xây dựng các "kênh thanh toán" riêng giữa người dùng ngoài chuỗi, thực hiện ghi chép tần suất cao, và cuối cùng chỉ đồng bộ trạng thái tài chính của kênh khi đóng kênh lên chuỗi khối. Mô hình này giống như cách bạn bè định kỳ thanh toán chi phí bữa ăn, thay vì chuyển tiền ngay sau mỗi bữa ăn.
Tuy nhiên, thiết kế tưởng chừng như tinh vi này đã bộc lộ nhiều vấn đề trong ứng dụng thực tế. Đầu tiên, việc thiết lập kênh giao dịch cần phải khóa tiền trước, điều này tạo ra một rào cản cho người dùng. Thứ hai, khi thiếu kênh kết nối trực tiếp, việc định tuyến giao dịch trở nên phức tạp và dễ thất bại do thiếu hoặc không có tiền ở các nút trung gian. Nghiêm trọng hơn, người dùng cần phải giữ trực tuyến để ngăn chặn đối phương gửi giao dịch hết hạn để gian lận khi kênh bị đóng, điều này là một yêu cầu không thực tế đối với người dùng thông thường.
Mặc dù mạng lưới Lightning đã hoạt động nhiều năm, nhưng những vấn đề cấu trúc này đã dẫn đến việc phạm vi ứng dụng của nó luôn bị hạn chế. Dữ liệu công khai cho thấy, lượng tiền bị khóa trong mạng lưới Lightning chỉ khoảng 100 triệu USD, so với giá trị thị trường hàng nghìn tỷ của Bitcoin thì không đáng kể. Điều này đã thúc đẩy ngành công nghiệp suy nghĩ: Liệu có thể thiết kế một giải pháp thanh toán off-chain hoàn thiện hơn không?
Tóm tắt giao thức Thunderbolt
Giao thức Thunderbolt là một phương án nâng cấp phân nhánh mềm dựa trên chuỗi chính Bitcoin, nâng cao khả năng mở rộng, hiệu suất giao dịch và khả năng lập trình của Bitcoin trực tiếp ở mức giao thức. Nó không phụ thuộc vào mạng lớp hai hoặc cầu liên chuỗi, mà thực hiện cải tiến trên chuỗi chính Bitcoin.
Về hiệu suất, Thunderbolt sử dụng công nghệ UTXO Bundling, kết hợp nhiều đầu ra giao dịch để xử lý, nén khối lượng dữ liệu giao dịch, đồng thời đảm bảo an toàn và tăng tốc độ giao dịch khoảng 10 lần.
Về khả năng lập trình, Thunderbolt đã tái giới thiệu và mở rộng mã lệnh OP_CAT, cho phép các nhà phát triển xây dựng logic kịch bản phức tạp hơn, thực hiện chức năng hợp đồng thông minh. Điều này có nghĩa là có thể triển khai ứng dụng phi tập trung trực tiếp trên mạng Bitcoin mà không cần phụ thuộc vào chuỗi bên hoặc cầu nối giữa các chuỗi.
Trong việc tích hợp giao thức tài sản, Thunderbolt đã đề xuất tiêu chuẩn thống nhất Goldinals, đây là một khung phát hành tài sản dựa trên bằng chứng không biết và cam kết trạng thái. Nó cho phép xác minh sự tồn tại và trạng thái của từng token trên chuỗi mà không cần dựa vào các tổ chức tin cậy bên ngoài.
Thunderbolt còn giới thiệu hệ thống BitMM, hỗ trợ người dùng thực hiện giao dịch không cần tin cậy và xác minh thông tin trên chuỗi Bitcoin. Phương pháp "mở rộng gốc chuỗi" này cho phép tất cả các chức năng hoạt động trực tiếp trên chuỗi chính Bitcoin, sử dụng BTC gốc thay vì token ánh xạ giữa các chuỗi.
Cơ chế cốt lõi của Thunderbolt
Mục tiêu thiết kế của Thunderbolt là cung cấp một giao thức off-chain có khả năng lập trình, hỗ trợ các thao tác Turing hoàn chỉnh, có thể xây dựng tài sản trạng thái phức tạp, giao thức thanh khoản và ứng dụng tài chính. Cơ chế cốt lõi của nó bao gồm:
Chữ ký nhiều bên có thể điều chỉnh linh hoạt: Chia chữ ký Bitcoin thành hai phần, được người dùng và ủy ban nắm giữ riêng biệt, thông qua việc thêm "bí mật nhỏ" để thực hiện chuyển giao an toàn.
Sổ cái ủy ban với khả năng chịu lỗi không đồng bộ: Một nhóm dịch vụ được tạo thành từ nhiều nút chịu trách nhiệm ghi chép, ngay cả khi một phần nút ngoại tuyến, chỉ cần phần lớn nút trực tuyến là có thể duy trì hoạt động bình thường của sổ cái.
Hoàn tất hoán đổi nguyên tử: Đảm bảo tính nhất quán giữa tái cấu trúc off-chain và hoàn trả on-chain thông qua ba bước hoán đổi nguyên tử, ngăn chặn bất kỳ bên nào vi phạm đơn phương.
Sự đổi mới chính của Thunderbolt
Ủy quyền chữ ký không tương tác, đệ quy: Thiết kế cấu trúc chữ ký Schnorr với ngưỡng có thể điều chỉnh lại, đơn giản hóa quy trình tương tác và giảm yêu cầu trực tuyến.
Cập nhật "khóa" mỗi lần chuyển nhượng: Sử dụng bí mật nhỏ mới để cập nhật chữ ký mỗi lần chuyển nhượng, ngăn chặn việc sử dụng lại chữ ký cũ.
Tối thiểu hóa hoạt động trên chuỗi: chỉ thực hiện các hoạt động trên chuỗi vào lúc bắt đầu và kết thúc, tất cả các thay đổi ở giữa đều được thực hiện ngoài chuỗi, nâng cao tính riêng tư và hiệu quả.
Đảm bảo an ninh ngoại tuyến: Ngay cả khi người dùng ngoại tuyến, chỉ cần đa số ủy ban trực tuyến, có thể hoàn thành việc chuyển nhượng hoặc quy đổi, tránh được rủi ro hết thời gian khóa hoặc đóng kênh một cách ác ý.
Xác minh hình thức: Tất cả các bước quan trọng đều đã trải qua xác minh hình thức của Tamarin Prover, đảm bảo tính an toàn của giao thức.
Thunderbolt so sánh với các giải pháp hiện có
So với các giải pháp mạng lưới chớp hiện có, Thunderbolt có ưu điểm về tính an toàn và tính hoàn thiện lý thuyết:
Tuy nhiên, Thunderbolt cũng đối mặt với một số thách thức:
Ảnh hưởng tiềm năng và lộ trình phát triển của Thunderbolt
Thunderbolt có thể trở thành giải pháp tối ưu lý thuyết cho BTCFi, nhưng hiện tại vẫn đang ở giai đoạn đầu. Sự phát triển trong tương lai của nó có thể có một số hướng sau đây:
Được tích hợp Rollup: Là động cơ DeFi của Bitcoin sidechain, được tích hợp vào nhiều giải pháp L2 khác nhau.
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, có thể xuất hiện ví chuyên dụng, nút, sàn giao dịch và bể thanh khoản.
Bị thay thế bởi giải pháp đơn giản hơn: Nếu trong tương lai xuất hiện môi trường thực thi hợp đồng hiệu quả hơn hoặc công nghệ chuỗi chéo, Thunderbolt có thể trở thành sản phẩm chuyển tiếp.
Ý nghĩa lớn nhất của Thunderbolt là mang lại "khả năng kết hợp hợp đồng off-chain" cho tài sản Bitcoin. Các đặc tính UTXO Bundling và OP_CAT được giới thiệu mang đến tính lập trình gốc cho mạng Bitcoin và tăng cao khả năng xử lý trên chuỗi. Điều này mở ra khả năng thống nhất giao thức sinh thái Bitcoin và tích hợp các tài sản khác nhau, nhưng vẫn còn một khoảng cách đến ứng dụng thực tế.