Fiber Network: загальна мережа Lighting Network на основі CKB

Огляд

Fiber Network - це наступне покоління публічної мережі Lightning Network, засноване на Nervos CKB та позаланцюговому каналі, яке може забезпечити швидкі, недорогі та децентралізовані мультивалютні платежі та пункт-пунктові операції з RGB++ активами.

Фон

Розвиток та виклики технології блокчейн

Технологія Блокчейн, починаючи з появи Біткоїну, пройшла швидкий розвиток. Від простої функції оплати вона поступово розширилася на широкі області застосування, такі як смарт-контракти, децентралізація фінансів, Невзаємозамінний токен і т.д. Незважаючи на те, що технологія Блокчейн має значні переваги у відношенні безпеки, прозорості та децентралізації, вона стикається з багатьма викликами щодо масштабованості та швидкодії транзакцій.

1. Проблема масштабованості: традиційні блокчейн-платформи, такі як Біткойн (BTC) та Етер (ETH), мають помітні обмеження щодо пропускної здатності. Завдяки обмеженню розміру блоків BTC та 10-хвилинному інтервалу між генерацією блоків, мережа може обробляти лише близько 7 транзакцій на секунду. Хоча ETH було поліпшено, проте його здатність обробки транзакцій на секунду все ще нижча, ніж у традиційних платіжних мереж.
2. Високі Комісія за транзакцію: зі зростанням навантаження на мережу суттєво збільшується Комісія за транзакцію. Наприклад, вартість Gas на піку попиту в мережі Ethereum може перевищувати суму операції, що значно впливає на досвід користувачів та знижує можливість здійснення мікроплатежів.
3. Тривалість підтвердження угод: у традиційній мережі Блокчейн для остаточного підтвердження угоди потрібно дочекатися кількох підтверджень Блоків. Цей процес може зайняти кілька хвилин або годин, що не підходить для миттєвих платежів.

Nervos CKB, хоча і відбулися покращення в продуктивності та часі підтвердження, все ж потребує подальшого збільшення швидкості транзакцій та зниження вартості транзакцій, щоб задовольнити потреби мікроплатежів та миттєвих платежів.

Відкриття мережі освітлення

Як рішення другого рівня мережі BTC, мережа Lighting Network (Lightning Network) успішно забезпечує швидкий та недорогий мікроплатіж за допомогою технології поза блокчейном у сфері транзакцій та платежів. Її основна ідея полягає в наступному:

1. Платіжний канал: користувачі створюють платіжний канал у блокчейні, після відкриття каналу сторони можуть безліч разів здійснювати поза блокчейном транзакції, розрахунок у блокчейні відбувається лише при закритті каналу. Це значно знижує кількість транзакцій у блокчейні, покращує швидкість транзакцій та знижує комісію за транзакцію.
2. Хешований контракт TimeLock (HTLC): за допомогою технології Lighting Network HTLC може гарантувати безпечний перехід коштів та уникнення ризику для контрагента. Навіть у випадку невдачі угоди поза блокчейном користувач може отримати гарантії фінансової підтримки через контракт у блокчейні.
3. Маршрутизаційний механізм: Lighting Network використовує багатократну маршрутизацію, що дозволяє користувачам здійснювати платежі без необхідності відкривати прямі канали з отримувачем, що підвищує гнучкість та доступність мережі.

Переваги Nervos CKB

Nervos CKB - це платформа Блокчейн, що спеціалізується на універсальності та безпеці. Його унікальний дизайн надає йому унікальні переваги в розв’язанні проблем масштабованості та взаємодії Блокчейну:

1. Механізм консенсусу: на основі NC-Max[1]Протокол консенсусу, що поєднує механізм доказу роботи (PoW) та механізм оренди стану, забезпечує безпеку мережі та ефективне використання ресурсів.
2. Потужна модель Смарт-контракту: CKB унікальна модель Cell та віртуальна машина з набором команд RISC-V значно посилили можливості моделі UTXO, яка не лише підтримує Смарт-контракти з Повнота за Тюрінгом, але також легко реалізує абстракцію рахунку та covenant та інші функції, що забезпечують більш гнучкість програмування для Децентралізація застосунків, а також кращу взаємодію та розширення.
3. Економічна модель: Економічна модель CKB стимулює довгострокове утримання та раціональне використання ресурсів мережі, надаючи безпечне та сталий Децентралізація екологічне середовище для Децентралізація застосувань, розробників та користувачів.

Значення проекту мережі Fiber

Через побудову позашляхового каналу на Nervos CKB ми сподіваємося поєднати успішний досвід Lighting Network та технічні переваги CKB, щоб створити швидку, економічну та Децентралізація мережу миттєвих платежів та обміну багатьох активів у реальному часі. Зокрема:

1. Вирішення проблеми масштабованості: за допомогою каналів оплати поза блокчейном та технології маршрутизації з багатьма стрибками, мережа Fiber може забезпечити високу пропускну здатність обробки транзакцій, задовольняючи потреби великої кількості користувачів.
2. Падіння Вартість транзакції: зменшення частоти транзакцій у блокчейні, зниження комісії для користувачів, що робить мікроплатежі реальними та ефективними.
3. Підвищення швидкості угод: за допомогою миттєвого підтвердження угод поза блокчейном досягається досвід підтвердження платежу за секунду, що підходить для різноманітних сценаріїв миттєвих платежів.
4. Підтримка багатьох активів: підтримка різних цифрових активів для оплати, що надає користувачам більший вибір для оплати.
5. Підтримка мережевої взаємодії: підтримка взаємодії з BTCLighting Network, щоб забезпечити підтримку крос-ланцюгових платежів та переміщення активів.

Дизайн архітектури

Загальна архітектура

Архітектура основного модуля мережі із волокна включає наступні основні модулі:

• поза блокчейном платіжний канал（Fiber Channels）
• у блокчейні угода（HTLC）
• Багатокрокова маршрутизація (Multi-Hop Routing)
• Служба вежі (Watchtower Service)

поза блокчейном платіжний шлях

поза блокчейном платіжний канал є основою мережі Fiber Network, через нього можна здійснювати багаторазові угоди поза блокчейном, тільки при закритті каналу проводиться розрахунок у блокчейні. Цей механізм значно зменшує кількість у блокчейні угод, підвищує швидкість угод та зменшує комісію за транзакцію.

Приблизний процес роботи наступний:

1. Створення каналу: користувачі обох сторін створюють платіжний канал у блокчейні, блокуючи певну кількість активів CKB або RGB++.
2. поза блокчейном торгівля: під час відкриття каналу сторони можуть здійснювати довільну кількість поза блокчейном торгівлі, кожна угода оновлює стан каналу, але не потребує негайного розповсюдження в у блокчейні.
3. Закриття каналу: Коли будь-яка зі сторін вирішує закрити канал, транслюйте остаточний статус каналу в блокчейні для Розрахунку, щоб переконатися, що остаточний баланс обох сторін підтверджено.

Конкретний формат взаємодії повідомлень можна переглянути в протоколі повідомлень P2P мережі Fiber Network[2]

у блокчейні合约

Наразі ми використовуємо контракт хешованого часового замка (HTLC), щоб забезпечити безпеку позаблокчейн-транзакцій та сумісність з Lightning Network. Це дозволяє уникнути ризиків з боку контрагента та забезпечити захист коштів користувача навіть у разі невдалих позаблокчейн-транзакцій через контракт у блокчейні.

Приблизний процес роботи наступний:

1. Ініціація угоди: сторона, що здійснює платіж, створює угоду з умовою блокування хешу та часового блокування, блокуючи певну кількість CKB.
2. Перевірка хешу: отримувач платежу повинен надати правильний початковий хеш у визначений час, щоб розблокувати транзакцію та завершити переказ коштів.
3. Повернення через перевищення часу: якщо отримувач не зможе надати правильне початкове значення хеша протягом визначеного часу, тоді операція автоматично розблокується, а кошти повертаються ініціатору оплати.

Завдяки повній тьюрінг-повноті CKB ми можемо реалізувати більш гнучкі та безпечні у блокчейні угоди. Далі буде розширено функціонал угод, наприклад, введено механізм скасування на основі номера версії та більш безпечні угоди Point Time-Locked.

Маршрутизатор з кількома переходами

Технологія маршрутизації з декількома стрибками дозволяє користувачам здійснювати платежі через кілька проміжних Нода без прямого встановлення платіжного каналу з іншою стороною. Цей механізм покращує гнучкість і охоплення мережі.

Процес роботи:

1. Виявлення шляху: ініціатор платежу знаходить найкращий шлях від себе до отримувача платежу за допомогою модуля маршрутизації.
2. Блокування шляху: для кожної Нода на шляху створюється відповідний контракт HTLC, щоб забезпечити безпечний перехід коштів.
3. Оплата завершена: отримувач платежу розблоковує HTLC, кошти послідовно перекладаються на різні вузли шляху.

Тимчасово ми також будемо використовувати контракти HTLC для забезпечення платежів між крос-ланцюжковими інтерфейсами, через сервіс хабу крос-ланцюжкових платежів, для підтримки взаємодії з Lighting Network. Детальніше можна ознайомитися з Payment Channel Cross-Chain Protocol з HTLC. 01928374656574839201[3]

Служба моніторингу

Служба моніторингу є важливою складовою частиною мережі Fiber Network, вона відповідає за стан моніторингу платіжних каналів поза блокчейном, для забезпечення їх безпеки та безпеки коштів. Функції та цілі наступні:

1. Моніторинг каналів: в режимі реального часу моніторинг стану всіх каналів оплати, включаючи процес створення, оновлення та закриття каналів для всіх зареєстрованих користувачів.
2. Виявлення відхилень: виявлення ненормальної активності в каналі, такої як спроби зловживання з боку зловмисного користувача вимкнути канал у попередньому стані або спроби Атака з подвійними витратами.
3. Активна відповідь: в разі виявлення відхилень негайно транслювати останній стан каналу у мережу блокчейн, щоб запобігти втраті коштів внаслідок злочинної поведінки.

Поточний прогрес і плани

Наразі ми вже завершили прототип мережі Fiber Network, реалізувавши основні функції створення, оновлення та закриття каналу між двома Нода, а також перевірили функцію взаємодії з BTCLighting Network через крос-ланцюг. Код проекту можна знайти у цих 2 сховищах GitHub:

Наступний план роботи передбачає завершення багатоскокового маршрутизування та служб моніторингу, а також вдосконалення інтерфейсу RPC та SDK, щоб забезпечити зручний доступ до мережі Fiber для більшої кількості розробників.

Багатоскоковий маршрутовий протокол базується на алгоритмі Дейкстри для пошуку шляху оплати, з метою зниження вартості маршруту та підвищення ймовірності успішної оплати за багатоскоковим маршрутом. Після запуску мережі Fiber Network ми будемо оптимізувати алгоритм маршрутизації в залежності від обсягу трафіку та стану роботи мережі, передбачається, що буде надано 2-3 стратегії пошуку шляху для відповідності різним вподобанням та потребам користувачів. Крім того, Fiber Network впровадить стратегію мультиплатежів, розбиваючи велику суму оплати на частини та передаватиме кожну частину різними маршрутами, що ще більше збільшить ймовірність успішної оплати.

Моніторингові послуги буде надавати деякі Нода в мережі Fiber Network, які залишаються в мережі, виявляють відхилення в мережі, допомагають захищати активи в каналі. Моніторингові послуги також відстежуватимуть хаб-сервіси між ланцюговими мережами. Навіть якщо користувач буде відключений протягом певного часу, моніторингові послуги забезпечать успішну взаємодію з мережею Lighting.

Крім того, ми також розглянемо можливість включення в мережу Fiber Network додаткових функцій, таких як використання програмованості CKB для забезпечення конфіденційності Алгоритм та оптимізація маршрутизації Алгоритму та служб моніторингу на їх основі, щоб захистити безпеку та конфіденційність інформації про оплату користувачів.