Comprendre en une seule lecture le réseau Fiber Network de l'écosystème CKB

Vue d’ensemble

Fiber Network est un réseau Lightning Network public de nouvelle génération construit sur Nervos CKB, qui permet des paiements multi-devises rapides et à faible coût ainsi que des transactions peer-to-peer grâce à la technologie de canal hors chaîne. Ce réseau prend en charge les actifs RGB++, offrant un moyen de paiement décentralisé, rapide et peu coûteux, permettant aux utilisateurs de réaliser des transactions instantanées entre différents actifs numériques, tout en maintenant une sécurité et une protection de la vie privée élevées lors de la clôture des canaux hors chaîne.

En outre, Fiber Network a spécialement conçu une interopérabilité avec le réseau BTCLightning Network, permettant un transfert transparent d’actifs entre les deux réseaux, élargissant ainsi les options de paiement pour les utilisateurs et la couverture du réseau. Grâce à ces technologies, Fiber Network vise à apporter une efficacité accrue des transactions et des cas d’utilisation plus étendus à l’écosystème BTC.

Contexte

La technologie de la blockchain a progressé depuis la création du Bitcoin, s’étendant aux domaines des smart contracts, de la finance décentralisée, des jetons non fongibles, etc., mais elle a rencontré des défis en termes de scalabilité et de vitesse de transaction. Pour résoudre ces problèmes, le Lightning Network, en tant que solution d’extension de couche deux pour le Bitcoin, permet des microtransactions rapides et à faible coût grâce à des transactions hors chaîne et des canaux de paiement.

Et Nervos CKB, en tant que plateforme de blockchain innovante, offre une meilleure évolutivité et interopérabilité au réseau BTC grâce à sa conception unique. Le projet Fiber Network utilise les avantages de CKB en combinant l’expérience du Lightning Network pour créer un réseau de paiement en temps réel rapide, à faible coût et décentralisé afin de répondre aux besoins des utilisateurs à grande échelle, de lutter contre le blanchiment d’argent et de fournir des confirmations de paiement en quelques secondes, tout en prenant en charge les paiements multi-actifs et l’interopérabilité entre chaînes.

Capacité du Lightning Network (source :BitcoinVisua)

Principe technique

L’architecture globale du réseau Fiber comprend des modules clés tels que les canaux de paiement hors chaîne, les contrats hors chaîne, les itinéraires à plusieurs sauts et les services de surveillance.

Canal de paiement

La pensée centrale de la technologie des canaux de paiement est de déplacer le processus de transaction hors de la chaîne de Bloc, et de ne réaliser des opérations off-chain que lorsque la mise à jour est nécessaire dans l’état final de Blocoff-chain.

Les canaux de paiement off-chain sont au cœur du réseau Fiber Network, permettant de réaliser des transactions off-chain multiples et de ne procéder au règlement off-chain qu’à la fermeture du canal. Ce mécanisme permet de contourner les limitations de performance de la mainchain telle que BTC, de réaliser des transactions off-chain rapides, de réduire considérablement le nombre de transactions off-chain, et d’améliorer la vitesse des transactions et la lutte contre le blanchiment de capitaux.

Le processus de travail global est le suivant :

• Création de canal : Les utilisateurs des deux parties créent un canal de paiement hors chaîne en verrouillant une certaine quantité d’actifs CKB ou RGB++.
• Transactions hors chaîne : Pendant la période d’ouverture du canal, les deux parties peuvent effectuer des transactions hors chaîne à tout moment. Chaque transaction met à jour l’état du canal, mais n’a pas besoin d’être diffusée immédiatement hors chaîne.
• Fermeture du canal : lorsque l’une des parties décide de fermer le canal, l’état final du canal est diffusé off-chain pour Règlement, afin de confirmer les soldes finals des deux parties.

En prenant l’exemple d’Alice et de Bob, ils peuvent ouvrir un canal de paiement en créant un compte de signature plus long (multisig) off-chain sur le bloc, et en y déposant chacun une certaine quantité de fonds. Dans cet exemple, supposons qu’Alice et Bob déposent chacun 100 unités de fonds. Ensuite, ils peuvent effectuer plusieurs transferts dans le canal de paiement jusqu’à ce qu’ils décident de le fermer, à ce moment-là, leur solde final sera mis à jour sur le bloc off-chain.

Après une série de transactions, supposons que les soldes d’Alice et de Bob soient de 70 unités pour Alice et 130 unités pour Bob. Si l’une des parties souhaite fermer le canal, elle peut soumettre ce solde final à la Bloc off-chain pour effectuer le Règlement. Ce processus semble simple, mais implique en réalité des mécanismes complexes pour garantir la sécurité des transactions et l’intégrité des deux parties.

Pour faire face à d’éventuelles tentatives de fraude, telles que celles de Bob qui essaie de tromper le système en utilisant un état de transaction expiré, le canal de paiement utilise deux concepts clés : les “transactions d’engagement” et la "révocation de Clé secrète ". Après chaque transaction, les deux parties génèrent une nouvelle paire de transactions d’engagement, déclarant ainsi leur solde actuel dans le canal. Ces transactions d’engagement sont asymétriques, ce qui signifie que les conditions de déverrouillage sont différentes pour les deux parties, offrant ainsi un mécanisme d’équilibrage.

Si Bob tente de soumettre une transaction de promesse expirée, Alice peut utiliser la clé de révocation Clé secrète pour punir Bob en confisquant ses fonds. Ce mécanisme garantit que tout comportement de Double dépense est puni, ce qui protège l’intégrité du canal de paiement.

La mise en œuvre du réseau Fiber basée sur CKB optimise davantage ce processus. Comparé à BTCLightning Network, Fiber peut prendre en charge nativement plusieurs actifs, y compris CKB, BTC et RGB++ stablecoins, et pas seulement BTC. De plus, étant donné que Layer1 mainchain, sur lequel Fiber dépend, est CKB, les frais de transaction pour l’ouverture et la fermeture des canaux de paiement sont également beaucoup plus faibles, ce qui confère à Fiber Network un avantage évident en termes d’expérience utilisateur. Grâce à ces mécanismes, Fiber Network offre une solution de canaux de paiement rapide, peu coûteuse et sécurisée.

Cycle de vie du canal de paiement (source:Nervos）

WatchTower瞭望塔

WatchTower est un élément important de Fiber Network et de BTCLightning Network, jouant un rôle de sécurité à temps plein. Dans les canaux de paiement, les participants doivent surveiller en permanence l’autre partie pour éviter qu’elle ne soumette des transactions d’engagement périmées à l’extérieur de la chaîne. Cependant, étant donné que les utilisateurs ne peuvent pas être en ligne à tout moment, la conception de WatchTower devient particulièrement importante.

La principale fonction de WatchTower est d’aider les utilisateurs à surveiller les activités off-chain. Dès qu’il détecte qu’une promesse de transaction a expiré, il agit immédiatement pour garantir la sécurité des canaux et des fonds. En particulier, Alice ou Bob peuvent préalablement construire une transaction de sanction correspondante (en utilisant la révocation de la clé secrète pour traiter les promesses de transaction expirées et déclarer qu’ils en sont les bénéficiaires) et envoyer le texte clair de la transaction de sanction à WatchTower. Dès que WatchTower détecte qu’une promesse de transaction a expiré et a été soumise off-chain, il soumet immédiatement la transaction de sanction pour une sanction ciblée.

Pour protéger la vie privée des utilisateurs, Fiber Network ne demande aux utilisateurs que de soumettre à WatchTower le hachage des transactions d’engagement expirées et le Texte clair des transactions de pénalité, de sorte que WatchTower ne connaisse pas initialement le contenu spécifique de la transaction d’engagement, mais seulement son hachage. Sauf si une transaction d’engagement expirée est soumise off-chain, WatchTower ne verra le Texte clair que si c’est le cas, et soumettra immédiatement la transaction de pénalité. Cette conception signifie que, sauf comportement malveillant, WatchTower ne voit généralement pas l’historique des transactions des participants au canal. Même s’il le voit, il ne verra qu’une seule transaction.

Comparé au réseau BTCLightning traditionnel, le réseau Fiber Network a apporté quelques optimisations dans la conception de la tour de guet WatchTower. Dans le réseau BTCLightning, le mécanisme de pénalité associé à la clé secrète de révocation est appelé"LN-Penalty", qui présente quelques inconvénients, tels que le besoin pour WatchTower de stocker tous les hachages de transactions de promesse expirées et leurs clés secrètes de révocation correspondantes, ce qui entraîne une pression de stockage importante. En revanche, le réseau Fiber Network améliore la conception de la clé secrète de révocation en mettant en œuvre le protocole Daric, ce qui permet à une même clé secrète de révocation d’être utilisée pour plusieurs transactions de promesse expirées, réduisant ainsi considérablement la pression de stockage pour WatchTower et les clients utilisateurs.

Dans les canaux de paiement BTCLightning Network et Fiber Network, WatchTower joue un rôle de surveillance de sécurité en protégeant les fonds des utilisateurs lorsqu’ils ne sont pas en ligne. Pour mieux comprendre ce concept, supposons qu’Alice et Bob aient ouvert un canal de paiement qui leur permet de faire des transactions instantanées sans avoir à les inscrire à chaque fois dans la blockchain. Cependant, ce mécanisme comporte également des risques - l’une des parties pourrait soumettre une transaction d’engagement expirée dans une situation injuste, dans le but de voler les fonds.

Par exemple, supposons qu’à chaque fois qu’Alice et Bob effectuent une transaction, chacun génère une nouvelle transaction d’engagement pour garantir la mise à jour la plus récente de l’état du canal de paiement. Cependant, si Bob décide soudainement de tricher en essayant de soumettre une transaction d’engagement expirée - par exemple, en soumettant une ancienne transaction mise à jour et annulée dans l’espoir de tirer parti de l’état financier antérieur d’Alice. Dans ce cas, si Alice n’est pas en ligne, elle ne pourra pas détecter immédiatement le comportement malveillant de Bob.

À ce moment, le rôle de WatchTower est crucial. Alice envoie à l’avance le texte clair de la transaction de punition pertinente à WatchTower et lui communique la valeur de hachage. Lorsque Bob tente de soumettre cette transaction expirée, WatchTower l’identifie immédiatement comme expirée et soumet la transaction de punition préalablement construite par Alice, empêchant ainsi Bob de voler avec succès les fonds et le punissant en conséquence, tandis qu’Alice peut obtenir une compensation.

Grâce à ce processus, WatchTower a non seulement protégé les intérêts d’Alice, mais a également réduit la pression qu’elle devait exercer en surveillant constamment les canaux de paiement.

Mécanisme WatchTower (source: Geek web3)

Routage à plusieurs sauts et HTLC/PTLC

Les techniques de routage multi-sauts et HTLC/PTLC sont des mécanismes essentiels dans le BlocChain Réseau de paiement pour assurer un transfert de valeur sécurisé et flexible :

• Les routes multiples permettent aux utilisateurs de transférer des fonds via plusieurs nœuds intermédiaires, même s’ils n’ont pas de canal de paiement direct, en passant par d’autres nœuds pour effectuer des transactions. Ce processus garantit la couverture et la flexibilité du réseau de paiement.
• HTLC (Hashed Time-Locked Contract) garantit que chaque Nœud intermédiaire fournit la Clé secrète correcte dans le délai imparti pour compléter la transaction et empêcher les intermédiaires malveillants de détourner les fonds. Les transactions qui ne sont pas terminées en temps opportun seront automatiquement annulées et les fonds seront retournés à l’expéditeur.
• PTLC (Point Time-Locked Contract) est une version améliorée de HTLC, où chaque nœud utilise une clé secrète différente pour déverrouiller la transaction, évitant ainsi toute corrélation dans le chemin de la transaction qui pourrait être déduite de l’extérieur, garantissant ainsi une protection supplémentaire de la vie privée des utilisateurs.

Dans le réseau Fiber Network, la combinaison de la technologie de routage multi-sauts et des technologies HTLC/PTLC améliore la flexibilité, la sécurité et la confidentialité du Réseau de paiement. Le routage multi-sauts permet aux utilisateurs de transférer des fonds via plusieurs nœuds intermédiaires, même s’ils n’ont pas de canal de paiement direct. Cela est possible grâce à la structure de réseau ouverte et à l’algorithme de chemin le plus court de Dijkstra, qui permet de trouver le chemin de transfert optimal pour garantir une transaction efficace.

HTLC assure que le Nœud intermédiaire termine la transaction à temps en utilisant des verrous de temps et de hachage. Sinon, les fonds seront automatiquement remboursés pour empêcher toute mauvaise conduite du Nœud intermédiaire. PTLC renforce davantage la protection de la confidentialité en utilisant une Clé secrète différente pour chaque Nœud, évitant ainsi la corrélation de la trajectoire de la transaction.

Cette combinaison étend non seulement la couverture du Réseau de paiement, mais garantit également la sécurité et la confidentialité des transactions, résolvant des vulnérabilités telles que des attaques de boucles de transactions de remplacement dans le Lightning Network traditionnel, faisant de Fiber Network un système de paiement plus sûr et plus efficace.

Suppose Alice wants to transfer 100 yuan to Daniel, but there is no direct payment channel between them. In the Fiber Network, using multi-hop routing and HTLC/PTLC technology, Alice can complete this transaction with the help of an intermediate Nœud.

Bob

Daniel sait qu’il possède la Clé secrète R, donc il la soumet dans le temps imparti et reçoit 100 yuans de Carol. Ensuite, Carol remet également la Clé secrète à Bob dans les délais impartis, et Bob fournit ensuite la Clé secrète à Alice, accomplissant ainsi l’ensemble de la transaction. Bob et Carol gagnent chacun des frais de service, tandis qu’Alice parvient à transférer 100 yuans à Daniel. Au cours de ce processus, la technologie PTLC renforce la protection de la vie privée, chaque Clé secrète à chaque étape étant indépendante. Bob et Carol ne connaîtront pas le chemin complet de la transaction et ne pourront pas déduire la relation entre Alice et Daniel, protégeant ainsi la vie privée des deux parties.

Dans le réseau Fiber, cette transaction est non seulement sécurisée, mais également sélectionnée par l’algorithme de Dijkstra pour choisir le chemin optimal, garantissant une transaction rapide et à faible coût. En même temps, l’optimisation du stockage de Fiber rend la mise en œuvre de HTLC/PTLC plus efficace, réduisant la charge de stockage du réseau et améliorant les performances globales.

Paiement atomique inter-chaînes

Fiber et BTCLightning Network peuvent réaliser des paiements transfrontaliers via HTLC (Hashed TimeLock Contract) et PTLC (Point TimeLock Contract) pour garantir l’atomicité du processus transfrontalier. Cela signifie que dans les paiements transfrontaliers, toutes les étapes sont soit complétées avec succès, soit totalement Rollback, évitant ainsi les situations partiellement réussies ou partiellement échouées, assurant ainsi la sécurité des actifs des utilisateurs.

Ce design permet l’interopérabilité entre Fiber et le réseau BTCLightning, permettant aux utilisateurs de transférer des fonds sans problème entre les deux réseaux. Par exemple, les utilisateurs peuvent transférer des fonds vers les utilisateurs du réseau BTCLightning depuis le réseau Fiber, ou échanger des actifs CKB ou RGB++ contre des BTC via le réseau Fiber.

Le processus spécifique peut être compris de la manière suivante: supposons qu’Alice souhaite transférer du CKB du réseau Fiber vers Bob dans le réseau BTCLightning Network. Elle peut réaliser cette transaction en utilisant l’intermédiaire Ingrid, qui agit comme un nœud intermédiaire dans les deux réseaux. Alice paie du CKB à Ingrid, qui à son tour paie du BTC à Bob.

Par exemple, supposons que Bob souhaite recevoir 1 BTC. Alice et Ingrid conviennent d’un taux de change de 1,1 CKB pour 1 BTC. Alice paie 1,1 CKB à Ingrid, dont 0,1 CKB sont des frais de transaction pour Ingrid. Ingrid paie ensuite 1 BTC à Bob via le réseau BTCLightning. Au cours de ce processus, grâce au mécanisme HTLC, Ingrid doit connaître la clé secrète R de Bob pour effectuer le paiement, afin de garantir que l’argent d’Alice ne se perde pas en cours de route.

Scénario d’application

Fiber Network, built on Nervos CKB, demonstrates extensive potential in the core business models of the encryption industry, including cross-chain payments, cross-chain liquidity mining, cross-chain lending, and decentralized exchange platforms (DEX). In these scenarios, Fiber’s technical details provide a foundation for efficient and secure operations.

Interaction cross-chain paiement

L’Interaction cross-chain Payment est un cas d’utilisation important du réseau Fiber. Grâce aux canaux de paiement off-chain et aux contrats HTLC, Fiber offre une fonctionnalité de paiement cross-chain rapide, à faible coût et prenant en charge plusieurs devises. Les utilisateurs peuvent effectuer des paiements instantanés entre le réseau Bitcoin et d’autres chaînes telles que Nervos CKB, sans intermédiaire ni nécessité de faire confiance à un tiers.

Par exemple, l’utilisateur A peut transférer des CKB ou d’autres actifs RGB++ pris en charge à l’utilisateur B depuis le réseau BTC via Fiber. Techniquement, Fiber garantit la sécurité des paiements inter-chaînes grâce au contrat HTLC: A verrouille les fonds et initie la transaction, B déverrouille les fonds après avoir fourni une pré-image de hachage correcte, assurant une exécution sans confiance de la transaction. Si B ne parvient pas à déverrouiller les fonds en temps opportun, les fonds seront automatiquement remboursés à A. L’interopérabilité avec le réseau Lightning de BTC renforce encore la portée de paiement de Fiber, prend en charge plus de types d’actifs et apporte une plus grande flexibilité de transaction.

Le processus d’échange inter-chaîne atomique entre CFN et le réseau Lightning Network (source :Nervos）

Interaction cross-chain Liquidité Mining

En utilisant le canal Interaction cross-chain et la fonction de routage multi-saut de Fiber, les utilisateurs peuvent fournir de la Liquidité pour une variété d’actifs et en tirer des bénéfices.

Plus précisément, les utilisateurs peuvent verrouiller BTC dans le canal de paiement de Fiber pour fournir de la Liquidité aux MEME jetons ou à d’autres jetons de l’écosystème Bitcoin, soutenir l’interaction cross-chain et l’émission et l’échange de nouveaux actifs. Grâce au canal de paiement off-chain, les utilisateurs peuvent fournir de la Liquidité off-chain en mettant à jour l’état du canal sans avoir à effectuer fréquemment des opérations off-chain, ce qui non seulement réduit considérablement le Coût de transaction off-chain, mais améliore également l’efficacité de la Liquidité. De plus, le service de guet de Fiber protège également les fournisseurs de Liquidité, en surveillant en temps réel les transactions et l’état des canaux pour empêcher les utilisateurs malveillants d’essayer d’attaquer en utilisant d’anciens états de canal.

Interaction cross-chain原子化借贷

Grâce à la capacité d’échange croisé de Fiber, les utilisateurs peuvent utiliser des actifs tels que Bitcoin (BTC) comme garantie pour emprunter des jetons de stabilité sur le réseau CKB ou d’autres jetons hors chaîne.

Dans ce scénario de prêt, le contrat HTLC joue à nouveau un rôle clé : l’emprunteur verrouille d’abord du BTC sur le réseau BTC, puis lance une transaction de prêt, et la monnaie stable prêtée est transférée du réseau Fiber au réseau CKB. Le verrouillage par hachage et le mécanisme de verrouillage temporel du HTLC garantissent la sécurité et l’opération sans confiance du processus de prêt, de sorte que même en cas de problème de transaction off-chain, l’utilisateur peut toujours récupérer en toute sécurité les actifs verrouillés via un contrat off-chain. Ainsi, Fiber construit un marché de prêt cross-chain, sans permission et décentralisé, brisant les frontières du marché traditionnel de prêt.

Interaction de Fiber Network avec d’autres réseaux (source:Nervos）

Interaction cross-chainDécentralisationplateforme d’échange（DEX）

La plateforme d’échange décentralisée (DEX) est un autre scénario important pris en charge par Fiber. Grâce à la technologie de la chaîne croisée d’interaction de Fiber, les utilisateurs peuvent effectuer des transactions décentralisées entre BTC, CKB et les actifs RGB++ pris en charge, sans avoir besoin des services de correspondance d’une plateforme d’échange centralisée.

Plus précisément, la fonction de routage multi-saut de Fiber permet aux utilisateurs de transférer des actifs cross-chain via plusieurs Nœud intermédiaires, sans avoir à établir directement un canal de paiement avec la contrepartie, ce qui améliore considérablement la flexibilité des transactions. De plus, le contrat HTLC fournit une garantie de sécurité pour le processus de transaction, chaque Nœud verrouillant les fonds avec des verrous de hachage et de temps pour assurer la sécurité de chaque étape de la transaction. En fin de compte, cette fonction de transaction cross-chain à faible coût et rapide augmentera considérablement la Liquidité des actifs dans les écosystèmes Bitcoin et CKB, favorisant ainsi l’expansion des applications de Finance décentralisée.

En combinant ces détails techniques, Fiber Network démontre un potentiel d’application puissant dans des scénarios tels que les paiements en cross-chain, le minage de liquidité, les prêts et les transactions décentralisées, ce qui en fait une infrastructure importante pour stimuler l’innovation et le développement de l’écosystème BTC et Nervos CKB.

Conclusion

Situation actuelle et avenir

À ce jour, Fiber Network a terminé le développement du prototype, publié un demo correspondant, et a réussi à mettre en œuvre les fonctionnalités de base entre deux Nœud, y compris l’ouverture, la mise à jour et la fermeture de canal, et a vérifié l’interaction cross-chain avec BTCLightning Network. Le code du projet correspondant peut être trouvé dans le dépôt GitHub suivant :

• Fiber Network GitHub
• Fiber Scripts GitHub

Dans le cadre des plans de développement futurs, l’équipe s’engage à terminer le développement du routage multi-sauts et du service Watchtower, tout en améliorant les interfaces RPC et SDK afin que les développeurs puissent accéder plus facilement au réseau Fiber.

Le protocole de routage à sauts multiples est basé sur l’algorithme de Dijkstra, utilisé pour rechercher des chemins de paiement afin de réduire les frais de routage et d’améliorer le taux de réussite des paiements à sauts multiples. Après le lancement officiel de Fiber Network, l’équipe prévoit d’optimiser l’algorithme de routage en fonction du trafic réseau et de la situation opérationnelle réelle, en proposant probablement 2 à 3 stratégies de recherche de chemins pour répondre aux préférences et aux besoins de routage différents des utilisateurs. De plus, Fiber Network introduira également des stratégies de paiement à plusieurs chemins, divisant les montants de paiement plus importants en plusieurs parties et les transmettant par différents chemins pour améliorer davantage le taux de réussite des paiements.

Le service de la Tour de Garde sera fourni par certains nœuds du réseau Fiber, ces nœuds resteront en ligne pour surveiller en temps réel les anomalies du réseau et aider à protéger les actifs dans les canaux. Le service de surveillance suivra également les services de hub d’interaction entre chaînes, garantissant le succès des transactions avec le réseau Lightning même si l’utilisateur est hors ligne pendant un certain temps.

Par ailleurs, l’équipe prévoit d’intégrer davantage de fonctionnalités dans le réseau Fiber Network, telles que l’utilisation de la programmabilité de CKB pour mettre en œuvre la protection de la vie privée Algorithme , et pour optimiser par la suite l’algorithme de routage et les services de la tour de guet afin de renforcer la sécurité et la confidentialité des informations de paiement des utilisateurs.

Conclusion

Fiber Network, en tant que prochaine génération de Lightning Network public basée sur Nervos CKB, offre des capacités de paiement et d’échange multi-devises rapides et à faible coût pour les écosystèmes BTC et CKB. Il améliore la vitesse des transactions et diminue les coûts grâce à des canaux de paiement hors chaîne et à une technologie de routage multi-saut, tout en prenant en charge l’interopérabilité cross-chain pour renforcer la scalabilité du réseau et augmenter la Liquidité des actifs. De plus, Fiber Network introduit des services de surveillance pour renforcer la sécurité, offrant ainsi une base solide pour les applications de Finance décentralisée et stimulant l’innovation et le développement de l’ensemble de l’écosystème. En résumé, Fiber Network est un projet d’infrastructure essentiel pour améliorer l’efficacité et la flexibilité des transactions dans les écosystèmes BTC et CKB.