Fiber Network：basado en CKB en la red pública Lighting Network

Visión general

Fiber Network es una próxima generación de Lighting Network pública construida sobre Nervos CKB y canales fuera de la cadena, que ofrece pagos y transacciones punto a punto rápidos, de bajo costo y descentralizados para activos RGB++.

Fondo

Desarrollo y desafíos de la tecnología blockchain

La tecnología de cadena de bloques ha experimentado un rápido desarrollo desde la aparición del Bitcoin. Ha evolucionado desde una simple función de pago hasta una amplia gama de aplicaciones, como contratos inteligentes, finanzas descentralizadas (DeFi), tokens no fungibles (NFT), etc. A pesar de las significativas ventajas en seguridad, transparencia y descentralización, la tecnología de cadena de bloques enfrenta numerosos desafíos en escalabilidad y velocidad de transacción.

1. Problema de escalabilidad: las cadenas de bloques tradicionales como BTC y Ethereum tienen limitaciones significativas en términos de capacidad de transacción. Debido a las limitaciones de tamaño de bloque de BTC y el tiempo de generación de bloque de 10 minutos, su red solo puede procesar alrededor de 7 transacciones por segundo; aunque Ethereum ha mejorado, su capacidad de procesamiento de transacciones por segundo sigue siendo mucho menor que la Red de pago tradicional.
2. Altos costos de blanqueo de capitales: Con el aumento de la congestión de la red, el costo de blanqueo de capitales aumenta significativamente. Por ejemplo, en momentos de alta demanda en la red de Ethereum, los costos de gas pueden superar el monto de la transacción en sí, lo que afecta gravemente la experiencia del usuario y dificulta la viabilidad de los pagos de pequeñas cantidades.
3. Tiempo de confirmación de transacción largo: en la red de Cadena de bloques tradicional, las transacciones deben esperar varias confirmaciones de bloques para ser consideradas como confirmaciones finales. Este proceso puede llevar desde varios minutos hasta varias horas, lo que no es adecuado para escenarios de pago instantáneo.

Nervos CKB, aunque ha mejorado en rendimiento y tiempo de confirmación, aún necesita aumentar la velocidad de transacción y el Costo de la transacción, para satisfacer las necesidades de pagos de pequeñas cantidades y pagos instantáneos.

La inspiración de la Red de Iluminación

La red Lightning (Lightning Network) como solución de escalabilidad de segunda capa de la red BTC, ha logrado implementar pagos micro rápidos y de bajo costo a través de transacciones fuera de la cadena y tecnología de canales de pago. Sus conceptos clave incluyen:

1. Canal de pago: los usuarios crean un canal de pago en la cadena, una vez abierto, ambas partes pueden realizar transacciones fuera de la cadena (off-chain) de forma ilimitada, solo se realiza un asentamiento en la cadena (on-chain) cuando se cierra el canal. Esto reduce significativamente la cantidad de transacciones en la cadena (on-chain) y aumenta la velocidad de las transacciones, soltando el blanqueo de capitales.
2. Contrato de tiempo de bloqueo hash (HTLC): a través de la tecnología HTLC, Lighting Network puede garantizar la transferencia segura de fondos y evitar el riesgo de la contraparte comercial. Incluso en caso de que falle una transacción fuera de la cadena, los usuarios pueden obtener protección de fondos a través de un contrato en la cadena.
3. Mecanismo de enrutamiento: La Red de Iluminación utiliza un enrutamiento de múltiples saltos para permitir que los usuarios realicen pagos sin necesidad de abrir un canal directo con el destinatario, lo que mejora la flexibilidad y la disponibilidad de la red.

Ventajas de Nervos CKB

Nervos CKB es una plataforma de cadena de bloques centrada en la universalidad y la seguridad. Su diseño único le otorga ventajas distintivas en la solución de problemas de escalabilidad e interoperabilidad de la cadena de bloques:

1. Mecanismo de consenso: basado en NC-Max[1]El protocolo de consenso, al mismo tiempo que combina el mecanismo de Prueba de Trabajo (PoW) y el mecanismo de arrendamiento de estado, asegura la seguridad de la red y la eficacia en la utilización de los recursos.
2. El poderoso modelo de Contrato inteligente: El modelo de Cell exclusivo de CKB y la máquina virtual de conjunto de instrucciones RISC-V mejoran en gran medida la capacidad del modelo UTXO, no solo admitiendo Contratos inteligentes completos de Turing, sino también logrando fácilmente características abstractas de cuenta y covenant, proporcionando una programabilidad más flexible, así como una mejor interoperabilidad y escalabilidad para aplicaciones descentralizadas.
3. Modelo económico: El modelo económico de CKB fomenta la retención a largo plazo y el uso razonable de los recursos de red, lo que proporciona un entorno ecológico seguro y sostenible para la descentralización de aplicaciones, desarrolladores y usuarios.

El significado del proyecto de la red de fibra

A través de la construcción de canales fuera de la cadena en Nervos CKB, esperamos combinar la experiencia exitosa de Lighting Network y las ventajas tecnológicas de CKB para construir una red de intercambio de pagos en tiempo real rápida, de bajo costo y descentralizada para múltiples activos. En concreto:

1. Resolver el problema de escalabilidad: con canales de pagos off-chain y tecnología de enrutamiento multi-hop, la red Fiber puede lograr un alto rendimiento en el procesamiento de transacciones, satisfaciendo así las necesidades de usuarios a gran escala.
2. Soltar Costo de la transacción：减少on-chain交易频次，Soltar用户的Blanqueo de capitales，使得小额支付变得可行和高效。
3. Mejorar la velocidad de las transacciones: mediante transacciones off-chain confirmadas instantáneamente, se logra una experiencia de confirmación de pago en cuestión de segundos, adecuada para diversos escenarios de pagos instantáneos.
4. Soporte para múltiples activos: admite el pago de varios activos digitales, lo que brinda a los usuarios una selección de pago más amplia.
5. Soporte de interoperabilidad de redes: Compatible con la interoperabilidad con la red Bitcoin Lighting Network, proporcionando soporte para pagos y transferencias de activos de interacción cross-chain.

Diseño de la arquitectura

Arquitectura general

La arquitectura general de la red de fibra incluye los siguientes módulos principales:

• canales de pago fuera de la cadena (Fiber Channels)
• contrato on-chain (HTLC)
• Enrutamiento Multi-Hop
• Servicio de vigilancia (Watchtower Service)

canal de pago fuera de la cadena

El canal de pago off-chain es el núcleo de la red de fibra, a través del cual se pueden realizar múltiples transacciones off-chain y solo se realiza un Asentamiento on-chain cuando se cierra el canal. Este mecanismo reduce significativamente la cantidad de transacciones on-chain, aumenta la velocidad de transacción y reduce la posibilidad de Blanqueo de capitales.

El flujo de trabajo general es el siguiente:

1. Creación de canales: los usuarios de ambas partes crean canales de pago en la cadena, bloqueando una cierta cantidad de activos CKB o RGB++.
2. Transacciones fuera de la cadena: Durante la apertura del canal, ambas partes pueden realizar transacciones fuera de la cadena tantas veces como deseen, actualizando el estado del canal con cada transacción, pero sin necesidad de difundirlo inmediatamente a la cadena.
3. Cierre del canal: Cuando una de las partes decida cerrar el canal, se difundirá el estado final del canal a on-chain para el Asentamiento, asegurando que los saldos finales de ambas partes se confirmen.

El formato específico de intercambio de mensajes se puede consultar en el Protocolo de Mensajes P2P de la Red de Fibra[2]

Contrato on-chain

Actualmente utilizamos el contrato de tiempo de bloqueo hash (HTLC) para garantizar la seguridad de las transacciones fuera de la cadena (off-chain) y ser compatible con la Red Lightning. A través de él, se puede evitar el riesgo de contraparte en las transacciones y garantizar que los usuarios obtengan protección de fondos a través del contrato en la cadena (on-chain), incluso en casos de fallas en las transacciones fuera de la cadena.

El flujo de trabajo general es el siguiente:

1. Inicio de la transacción: el pagador crea una transacción con una condición de bloqueo de hash y bloqueo de tiempo, bloqueando una cierta cantidad de CKB.
2. verificación de hash: el receptor del pago debe proporcionar el hash original correcto dentro del tiempo especificado para desbloquear la transacción y completar la transferencia de fondos.
3. Reembolso por tiempo de espera: si el receptor no puede proporcionar la imagen original de hash correcta dentro del tiempo especificado, la transacción se desbloqueará automáticamente y se reembolsará al iniciador del pago.

Gracias a la completa capacidad de Turing de CKB, podemos lograr contratos on-chain más flexibles y seguros. Más adelante, ampliaremos aún más las funciones del contrato, como la introducción de un mecanismo de revocación basado en el número de versión y contratos más seguros de Point Time-Locked.

Enrutamiento multipunto

La tecnología de enrutamiento multi-hop permite a los usuarios realizar pagos a través de múltiples nodos intermedios sin tener que establecer un canal de pago directo con la contraparte. Este mecanismo mejora la flexibilidad y la cobertura de la red.

Proceso de trabajo:

1. Descubrimiento de ruta: el iniciador del pago descubre a través del módulo de enrutamiento la ruta óptima desde sí mismo hasta el destinatario del pago.
2. Bloqueo de ruta: Se crea un contrato HTLC correspondiente en cada Nodo en la ruta para garantizar la transferencia segura de fondos.
3. Pago completado: el receptor del pago desbloquea HTLC y los fondos se transfieren sucesivamente a cada Nodo en la ruta.

Al mismo tiempo, también implementaremos pagos con contratos HTLC aquí para lograr la interoperabilidad de la cadena cruzada, con el soporte de servicios de concentrador de cadena cruzada, para interactuar con Lighting Network. Para más detalles, consulte el Protocolo de canal de pago cruzado con HTLC.[3]

Servicio de monitoreo

El servicio de monitoreo es una parte importante de la red de fibra, es responsable de monitorear el estado de los canales de pago fuera de la cadena, asegurando la seguridad y la seguridad de los fondos. Sus funciones y efectos son los siguientes:

1. Monitoreo de canales: supervisa en tiempo real el estado de los canales de pago de todos los usuarios participantes, incluyendo los procesos de creación, actualización y cierre de los canales.
2. Detección de anomalías: detectar actividades anómalas en el canal, como usuarios malintencionados que intentan cerrar el canal con un estado anterior o intentar Ataque de doble gasto.
3. Respuesta activa: cuando se detecta una anomalía, se transmite de inmediato el estado más reciente del canal a la red de blockchain para evitar pérdidas de fondos causadas por comportamientos maliciosos.

Progreso y planes actuales

Actualmente hemos completado un prototipo de la red Fiber Network, que ha logrado la funcionalidad básica de crear, actualizar y cerrar canales entre dos Nodo, y también ha verificado la capacidad de Interacción cross-chain con BTCLighting Network. El código del proyecto se puede encontrar en estos 2 repositorios de GitHub:

El plan de trabajo siguiente es completar el enrutamiento de múltiples saltos y los servicios de monitoreo, así como mejorar la interfaz RPC y el SDK, para que más desarrolladores puedan acceder fácilmente a la Red de Fibra.

La ruta de salto múltiple se basa en el protocolo de búsqueda de ruta de pago usando el Algoritmo de Dijkstra para soltar el costo de la ruta y mejorar la tasa de éxito del pago de ruta múltiple. Después de que Fiber Network esté en funcionamiento, optimizaremos el algoritmo de enrutamiento según el tráfico de red y el rendimiento operativo, y se espera que brindemos 2-3 estrategias de búsqueda de ruta para adaptarnos a las preferencias y necesidades de enrutamiento de los usuarios. Fiber Network también introducirá una estrategia de pago de múltiples rutas, dividiendo grandes cantidades de pago en varias partes para que cada parte sea transmitida por una ruta diferente, aumentando aún más la probabilidad de éxito del pago.

El servicio de monitoreo será proporcionado por algunos Nodos en la red de Fiber Network, que se mantienen en línea para seguir las anomalías en la red y ayudar a proteger los activos en los canales. El servicio de monitoreo también rastreará el servicio de centro de cadenas cruzadas. Incluso si los usuarios están desconectados durante un período de tiempo, el servicio de monitoreo garantizará que los intercambios con la Red de Lighting puedan ser exitosos.

Además, también consideraremos agregar más funcionalidades a la red de fibra, como utilizar la programabilidad de CKB para lograr la privacidad Algoritmo, y basándonos en esto, optimizar Algoritmo de enrutamiento y servicios de monitoreo para proteger la seguridad y privacidad de la información de pago de los usuarios.