Fiber Network: Lightning Network public basé sur CKB

Aperçu

Fiber Network est un réseau public de nouvelle génération basé sur Nervos CKB et des canaux hors chaîne, qui peut fournir des paiements multi-devises rapides, peu coûteux et décentralisés pour les actifs RGB++, ainsi que des transactions de pair à pair.

Contexte

Le développement et les défis de la technologie blockchain

La technologie Blockchain a connu un développement rapide depuis la création de Bitcoin. Elle est passée d’une simple fonction de paiement à des domaines d’application étendus tels que les smart contracts, la finance décentralisée (DeFi), les Jetons non fongibles (NFT), etc. Bien que la technologie Blockchain présente des avantages significatifs en termes de sécurité, de transparence et de décentralisation, elle est confrontée à de nombreux défis en termes de scalabilité et de vitesse de transaction.

1. Problème de scalabilité : Les blocs traditionnels tels que Bitcoin (BTC) et Ethereum (ETH) sont confrontés à d’importants obstacles en termes de débit transactionnel. En raison des limites de taille des blocs de BTC et du temps de génération des blocs de 10 minutes, le réseau ne peut traiter qu’environ 7 transactions par seconde ; bien que Ethereum ait fait des améliorations, sa capacité de traitement des transactions par seconde est également bien inférieure à celle du réseau de paiement traditionnel.
2. Les coûts élevés de blanchiment de capitaux : avec l’intensification de la congestion du réseau, le blanchiment de capitaux a considérablement augmenté. Par exemple, les frais de gas pendant les périodes de pointe sur le réseau Ethereum peuvent être supérieurs au montant de la transaction elle-même, ce qui a un impact significatif sur l’expérience utilisateur et diminue la faisabilité des paiements de petites sommes.
3. Temps de confirmation de transaction long : Dans le réseau Blockchain traditionnel, les transactions doivent attendre plusieurs confirmations de blocs pour être considérées comme définitives. Ce processus peut prendre plusieurs minutes à plusieurs heures, ce qui n’est pas adapté aux applications de paiement instantané.

Bien que Nervos CKB ait amélioré ses performances et ses temps de confirmation, il est encore nécessaire d’augmenter la vitesse des transactions et le Coût de transaction pour répondre aux besoins de paiements de petites sommes et de paiements instantanés.

Les enseignements du Lightning Network

Le réseau Lightning (Lightning Network), en tant que solution d’extension de couche 2 pour le réseau BTC, a réussi à réaliser des micro-paiements rapides et peu coûteux grâce aux transactions hors chaîne et à la technologie des canaux de paiement. Ses principes fondamentaux comprennent :

1. Canal de paiement : Les utilisateurs créent un canal de paiement off-chain, une fois le canal ouvert, les deux parties peuvent effectuer des transactions off-chain à plusieurs reprises, et le règlement off-chain n’a lieu qu’à la fermeture du canal. Cela réduit considérablement le nombre de transactions off-chain, améliore la vitesse des transactions, et réduit le blanchiment de capitaux.
2. Contrat de verrouillage temporel de hash (HTLC): Grâce à la technologie HTLC, le réseau Lightning peut garantir le transfert sécurisé des fonds et éviter les risques de contrepartie commerciale. Même en cas d’échec de la transaction hors chaîne, les utilisateurs peuvent bénéficier d’une protection des fonds grâce au contrat hors chaîne.
3. Mécanisme de routage : Le réseau Lightning utilise un routage à plusieurs sauts, ce qui permet aux utilisateurs de réaliser des paiements sans avoir à ouvrir de canal direct avec le destinataire, ce qui améliore la flexibilité et la disponibilité du réseau.

Les avantages de Nervos CKB

Nervos CKB est une plateforme de chaîne de Bloc axée sur la généralité et la sécurité. Sa conception unique lui confère des avantages uniques dans la résolution des problèmes de scalabilité et d’interopérabilité de la chaîne de Bloc :

1. Mécanisme de consensus: basé sur NC-Max[1]Le protocole de consensus, combiné à la preuve de travail (PoW) et au mécanisme de location d’état, garantit la sécurité du réseau et l’efficacité de l’utilisation des ressources.
2. Un modèle de contrat intelligent puissant : Le modèle de cellule unique de CKB et la machine virtuelle RISC-V améliorent considérablement les capacités du modèle UTXO, prenant en charge non seulement les contrats intelligents Turing complet, mais aussi la facilité de mise en œuvre des caractéristiques telles que les comptes abstraits et les covenants, offrant ainsi une programmabilité plus flexible, une meilleure interopérabilité et extensibilité pour les applications de Décentralisation.
3. Modèle économique : Le modèle économique de CKB encourage la détention à long terme et l’utilisation raisonnable des ressources réseau pour fournir un environnement écologique sécurisé et durable pour les applications de décentralisation, les développeurs et les utilisateurs.

La signification du projet Fiber Network

En construisant des canaux hors chaîne sur Nervos CKB, nous espérons combiner l’expérience réussie de Lightning Network et les avantages technologiques de CKB pour construire un réseau d’échange de paiement en temps réel, rapide, à faible coût et décentralisé pour plusieurs actifs. Plus précisément :

1. Résoudre les problèmes d’extensibilité : grâce aux canaux de paiement hors chaîne et à la technologie de routage multi-sauts, le réseau Fiber peut traiter un volume élevé de transactions pour répondre aux besoins des utilisateurs à grande échelle.
2. GoutteCoût de transaction : Réduire la fréquence des transactions off-chain, Blanchiment de capitaux des utilisateurs de Goutte, rendant les paiements de petites sommes réalisables et efficaces.
3. Améliorer la vitesse de transaction : grâce aux transactions off-chain confirmées instantanément, offrir une expérience de confirmation de paiement en quelques secondes, adaptée à divers scénarios de paiement instantané.
4. Support multi-actif numérique: prend en charge le paiement de plusieurs actifs numériques, offrant aux utilisateurs un choix de paiement plus large.
5. Prise en charge de l’interopérabilité réseau : prise en charge de l’interopérabilité avec le réseau Lightning Bitcoin (BTCLightning Network), fournissant un soutien aux paiements et aux transferts d’actifs inter-chaînes.

Conception de l’architecture

Architecture générale

L’architecture globale du réseau en fibre comprend les modules principaux suivants :

• Canal de paiement hors chaîne (Fiber Channels)
• contrat hors chaîne (HTLC)
• Routage multi-sauts (MULTI-HOP ROUTING)
• Service de surveillance (Watchtower Service)

Canal de paiement hors chaîne

Le canal de paiement off-chain est au cœur du réseau Fiber, permettant de réaliser plusieurs transactions off-chain et de ne procéder au règlement off-chainRèglement qu’à la fermeture du canal. Ce mécanisme réduit considérablement le nombre de transactions off-chain, améliorant la vitesse des transactions et la lutte contre le Blanchiment de capitauxGoutte.

Le processus de travail approximatif est le suivant:

1. Création du canal : les utilisateurs des deux parties créent un canal de paiement hors chaîne, verrouillant une certaine quantité d’actifs CKB ou RGB++.
2. Transactions hors chaîne : Pendant la période d’ouverture du canal, les deux parties peuvent effectuer des transactions hors chaîne à tout moment, mettant à jour l’état du canal à chaque transaction, sans avoir besoin de le diffuser immédiatement hors chaîne.
3. Fermeture du canal : lorsque l’une des parties décide de fermer le canal, elle diffuse l’état final du canal hors chaîne pour Règlement, assurant ainsi la confirmation des soldes finaux des deux parties.

Le format d’interaction de message spécifique peut être consulté sur le protocole de message P2P du réseau Fiber[2]

contrat hors-chaîne

Actuellement, nous utilisons le contrat à durée de verrouillage hash (HTLC) pour assurer la sécurité des transactions hors chaîne et pour être compatible avec le Lightning Network. Il permet d’éviter les risques de contrepartie et assure que même en cas d’échec des transactions hors chaîne, les utilisateurs peuvent obtenir une protection des fonds via le contrat hors chaîne.

Le processus de travail approximatif est le suivant:

1. Initiation de la transaction : l’émetteur du paiement crée une transaction avec une condition de verrouillage de hachage et une condition de verrouillage temporel, verrouillant une certaine quantité de CKB.
2. Vérification de hash: le destinataire du paiement doit fournir la bonne image d’origine de hash dans le temps imparti pour déverrouiller la transaction et effectuer le transfert de fonds.
3. Remboursement en cas de dépassement du délai : Si le destinataire ne fournit pas l’hash correct dans le délai imparti, la transaction sera automatiquement déverrouillée et le remboursement sera effectué au payeur.

Grâce à la complétude de Turing de CKB, nous pouvons mettre en œuvre des contrats hors-chaîne plus flexibles et plus sécurisés. Nous étendrons ensuite les fonctionnalités du contrat, telles que l’introduction d’un mécanisme d’annulation basé sur le numéro de version et des contrats verrouillés dans le temps plus sécurisés.

Routeur Multisauts

La technologie de routage multi-sauts permet aux utilisateurs de effectuer des paiements en passant par plusieurs nœuds intermédiaires sans avoir à établir directement un canal de paiement avec l’autre partie. Ce mécanisme renforce la flexibilité et la couverture du réseau.

Processus de travail：

1. Découverte du chemin : L’émetteur de paiement découvre le chemin optimal de lui-même au destinataire du paiement via le module de routage.
2. Verrouillage du chemin : un contrat HTLC correspondant est créé pour chaque Nœud sur le chemin pour assurer le transfert sûr des fonds.
3. Paiement terminé: le destinataire du paiement débloque HTLC et les fonds sont transférés séquentiellement à chaque Nœud sur le chemin.

Nous utiliserons également des contrats HTLC ici pour faciliter les paiements de l’interaction cross-chain, en utilisant le service de hub cross-chain pour prendre en charge l’interopérabilité avec le réseau Lightning. Vous pouvez consulter le protocole de canal de paiement cross-chain avec HTLC pour plus de détails.[3]

Service de surveillance

Le service de surveillance est une partie importante du réseau Fiber Network, il est responsable de surveiller l’état des canaux de paiement hors chaîne, pour assurer la sécurité des canaux et des fonds. Ses fonctions et ses rôles sont les suivants :

1. Surveillance des canaux : surveiller en temps réel l’état des canaux de paiement de tous les utilisateurs participants, y compris le processus de création, de mise à jour et de fermeture des canaux.
2. Détection d’anomalies : détecte les activités anormales dans le canal, telles que les utilisateurs malveillants essayant de fermer le canal avec un ancien état ou tentant une Attaque par double dépense.
3. Réponse proactive: lorsqu’une anomalie est détectée, diffuser rapidement l’état le plus récent du canal sur le réseau blockchain pour éviter les pertes de fonds causées par des comportements malveillants.

Progrès actuels et plans

Nous avons actuellement terminé un prototype de réseau Fiber, qui permet de créer, mettre à jour et fermer des canaux entre deux nœuds de base, et qui a également été validé pour son interopérabilité avec le BTCLightning Network cross-chain. Le code du projet est disponible dans ces deux dépôts GitHub :

Le plan de travail à venir consiste à finaliser le routage multi-sauts et les services de surveillance, ainsi qu’à améliorer l’interface RPC et le SDK afin de permettre à davantage de développeurs de se connecter facilement au réseau Fiber.

Le protocole de routage à sauts multiples est basé sur l’algorithme de Dijkstra pour rechercher le chemin de paiement, réduire les coûts de routage et améliorer le taux de réussite des paiements à sauts multiples. Après la mise en ligne de Fiber Network, nous optimiserons l’algorithme de routage en fonction du trafic et des performances. Nous prévoyons de proposer 2-3 stratégies de recherche de chemin différentes pour répondre aux préférences et aux besoins de routage des utilisateurs. Fiber Network introduira également une stratégie de paiement multi-chemins, qui divisera un montant de paiement plus important en plusieurs parties et chaque partie sera envoyée par un chemin différent, augmentant ainsi encore plus les chances de réussite du paiement.

Les services de surveillance seront fournis par certains nœuds du réseau Fiber Network, qui restent en ligne pour suivre les situations anormales dans le réseau, et aider à protéger les actifs dans les canaux. Les services de surveillance suivront également le service de concentrateur inter-chaînes. Même si un utilisateur est hors ligne pendant un certain temps, les services de surveillance garantiront le succès des échanges avec le Lightning Network.

En outre, nous envisageons d’intégrer davantage de fonctionnalités dans le réseau Fiber, telles que l’utilisation de la programmabilité de CKB pour mettre en œuvre l’algorithme de protection de la vie privée, et optimiser ainsi l’algorithme de routage et les services de surveillance pour assurer la sécurité et la confidentialité des informations de paiement des utilisateurs.