Fiber Network：基于 CKB 的公共Lighting Network

Tổng quan

Fiber Network là một Mạng Lighting công cộng thế hệ tiếp theo xây dựng trên Nervos CKB và các kênh ngoại chuỗi, có thể cung cấp thanh toán đa loại tiền tốc độ cao, chi phí thấp và phi tập trung cho tài sản RGB++ và giao dịch điểm-điểm.

Background

Phát triển và thách thức của công nghệ blockchain

Kể từ khi công nghệ Khối đã xuất hiện từ thời Bitcoin, nó đã trải qua một sự phát triển nhanh chóng. Từ việc thanh toán đơn giản ban đầu, nó đã mở rộng dần sang các lĩnh vực hợp đồng thông minh, tài chính phi tập trung, NFT và nhiều ứng dụng rộng lớn khác. Mặc dù công nghệ Khối có ưu điểm đáng kể về an toàn, tính minh bạch và tính phi tập trung, nhưng nó đối mặt với nhiều thách thức về khả năng mở rộng và tốc độ giao dịch.

1. Vấn đề về khả năng mở rộng: Các khối chuỗi truyền thống như Bitcoin (BTC) và Ethereum (ETH) đều gặp phải hạn chế đáng kể về khả năng xử lý giao dịch. Với giới hạn kích thước khối của BTC và thời gian tạo khối 10 phút, mạng lưới này chỉ có thể xử lý khoảng 7 giao dịch mỗi giây. Ethereum đã có một số cải tiến, nhưng khả năng xử lý giao dịch mỗi giây của nó vẫn thấp hơn nhiều so với Mạng thanh toán truyền thống.
2. Rửa tiền đắt đỏ: Khi mạng trở nên đông đúc hơn, Rửa tiền tăng đáng kể. Ví dụ, phí Gas trong những thời điểm cao điểm của mạng Ethereum có thể cao hơn số tiền giao dịch chính nó, điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến trải nghiệm người dùng và thả sự khả thi của việc thanh toán số tiền nhỏ.
3. Thời gian xác nhận giao dịch dài: Trong mạng lưới Blockchain truyền thống, giao dịch cần phải chờ đợi nhiều khối xác nhận trước khi được coi là xác nhận cuối cùng. Quá trình này có thể mất từ vài phút đến vài giờ, không phù hợp cho các tình huống thanh toán trực tiếp.

Mặc dù Nervos CKB đã được cải thiện về hiệu suất và thời gian xác nhận, nhưng vẫn cần nâng cao tốc độ giao dịch và giảm Chi phí giao dịch, để đáp ứng nhu cầu thanh toán nhỏ và thanh toán ngay lập tức.

Những bài học từ Mạng Lighting

Lighting Network (Lightning Network) là một giải pháp mở rộng lớp hai cho mạng BTC, thành công trong việc thực hiện thanh toán siêu nhỏ nhanh chóng và giá thấp thông qua giao dịch và kênh thanh toán ngoài chuỗi. Các nguyên tắc cốt lõi của nó bao gồm:

1. Kênh thanh toán: Người dùng tạo kênh thanh toán trên on-chain, sau khi kênh được mở, hai bên có thể thực hiện giao dịch off-chain không giới hạn, chỉ có thể thanh toán trên-chain khi kênh được đóng. Điều này giảm đáng kể số lượng giao dịch trên-chain, tăng tốc độ giao dịch, giảm Rửa tiền.
2. Hàm băm时间锁合约（HTLC）：通过 HTLC 技术Lighting Network可以确保资金的安全转移，避免交易对手风险。即使在off-chain交易失败的情况下，用户也能通过on-chain合约获得资金保障。
3. Cơ chế định tuyến: Lighting Network sử dụng định tuyến qua nhiều bước, giúp người dùng không cần mở kênh trực tiếp với người nhận để hoàn thành thanh toán, từ đó tăng tính linh hoạt và khả dụng của mạng.

Lợi thế của Nervos CKB

Nervos CKB là một nền tảng Khối tập trung vào tính chất chung và an toàn. Thiết kế độc đáo của nó khiến nó có lợi thế độc đáo trong việc giải quyết vấn đề mở rộng và tương tác của Khối.

1. Cơ chế đồng thuận: Dựa trên NC-Max[1]Các giao thức Nhận thức chung, đồng thời kết hợp cơ chế công việc chứng thực (PoW) và cơ chế thuê trạng thái để đảm bảo tính bảo mật của mạng và hiệu quả sử dụng tài nguyên.
2. Mô hình hợp đồng thông minh mạnh mẽ: Mô hình Cell độc đáo và máy ảo tập lệnh RISC-V của CKB đã tăng cường đáng kể khả năng của mô hình UTXO, không chỉ hỗ trợ hợp đồng thông minh Turing hoàn thành, mà còn dễ dàng thực hiện các tính năng trừu tượng hóa tài khoản và covenant, mang đến tính linh hoạt lập trình tốt hơn, tính tương tác và tính mở rộng tốt hơn cho các ứng dụng Phi tập trung.
3. Mô hình kinh tế: Mô hình kinh tế của CKB khuyến khích việc giữ lâu dài và sử dụng hợp lý tài nguyên mạng, tạo môi trường sinh thái Phi tập trung an toàn và bền vững cho ứng dụng, nhà phát triển và người dùng.

Ý nghĩa của dự án Mạng lưới sợi quang

Bằng cách xây dựng các kênh ngoại chuỗi trên Nervos CKB, chúng tôi hy vọng kết hợp kinh nghiệm thành công của Lighting Network và lợi thế công nghệ của CKB để xây dựng một mạng trao đổi thanh toán đa tài sản thời gian thực nhanh chóng, chi phí thấp và Phi tập trung. Cụ thể:

1. Giải quyết vấn đề mở rộng: thông qua kênh thanh toán off-chain và công nghệ đa nhảy, mạng Fiber có thể xử lý giao dịch với lưu lượng cao, từ đó đáp ứng nhu cầu của người dùng quy mô lớn.
2. Giảm Chi phí giao dịch: Giảm tần suất giao dịch on-chain, Thả chi phí rửa tiền của người dùng, làm cho thanh toán nhỏ trở nên khả thi và hiệu quả.
3. Nâng cao tốc độ giao dịch: Thông qua giao dịch off-chain được xác nhận ngay lập tức, để trải nghiệm việc xác nhận thanh toán trong tích tắc, phù hợp với các tình huống thanh toán ngay lập tức khác nhau.
4. Hỗ trợ nhiều tài sản kỹ thuật số: Hỗ trợ thanh toán bằng nhiều loại tài sản kỹ thuật số khác nhau, mang đến cho người dùng nhiều sự lựa chọn thanh toán rộng hơn.
5. 支持网络互操作: 支持与BitcoinLighting Network的互操作，为Tương tác chuỗi chéo支付和资产转移提供支持。

Thiết kế kiến trúc

Kiến trúc tổng quan

Kiến trúc tổng thể của Mạng sợi bao gồm các mô-đun cốt lõi sau:

• off-chain支付通道（Fiber Channels）
• Hợp đồng trên chuỗi (HTLC)
• Định tuyến đa nhảy (Multi-Hop Routing)
• Dịch vụ Watchtower

off-chain kênh thanh toán

Kênh thanh toán off-chain là trọng tâm của Mạng Fiber, thông qua đó có thể thực hiện nhiều giao dịch off-chain, chỉ thanh toán trên-chainThanh toán khi kênh được đóng. Cơ chế này giảm đáng kể số lượng giao dịch trên-chain, tăng tốc độ giao dịch vàThảRửa tiền.

Quy trình công việc chung là như sau:

1. Tạo kênh: Người dùng ở cả hai bên tạo kênh thanh toán trên chuỗi và khóa một lượng tài sản CKB hoặc RGB ++ nhất định.
2. Giao dịch off-chain: Trong quá trình mở kênh, hai bên có thể thực hiện giao dịch off-chain bất kỳ số lần nào, mỗi giao dịch đều cập nhật trạng thái kênh, nhưng không cần phải phát sóng ngay lập tức lên on-chain.
3. Đóng kênh: Khi một bên quyết định đóng kênh, trạng thái kênh cuối cùng sẽ được phát sóng lên chuỗi on-chain để thanh toán và đảm bảo xác nhận số dư cuối cùng của cả hai bên.

Cụ thể định dạng tương tác tin nhắn có thể tham khảo Giao thức Tin nhắn P2P Mạng Fiber[2]

Hợp đồng on-chain

Hiện tại chúng tôi sử dụng Hợp đồng khóa thời gian (HTLC) để đảm bảo an toàn của giao dịch không nằm trên chuỗi và tương thích với Lighting Network. Nó giúp tránh rủi ro từ bên đối tác giao dịch, đảm bảo người dùng nhận được bảo đảm vốn thông qua hợp đồng trên chuỗi ngay cả khi giao dịch không nằm trên chuỗi thất bại.

Quy trình công việc chung là như sau:

1. Giao dịch khởi đầu: Bên khởi tạo thanh toán tạo một giao dịch với điều kiện khóa Hàm băm và thời gian khóa, khóa một số lượng nhất định CKB.
2. Xác minh hàm băm: Người nhận thanh toán phải cung cấp đúng nguyên tác hàm băm trong thời gian quy định để mở khóa giao dịch và hoàn tất việc chuyển tiền.
3. Hoàn tiền khi quá hạn: Nếu bên nhận không thể cung cấp Hàm băm gốc chính xác trong thời gian quy định, giao dịch sẽ tự động mở khóa và hoàn tiền cho bên thanh toán.

Nhờ tính toàn diện Turing của CKB, chúng ta có thể thực hiện hợp đồng on-chain linh hoạt và an toàn hơn. Sau đó, chúng tôi sẽ mở rộng các chức năng của hợp đồng, chẳng hạn như giới thiệu cơ chế huỷ bỏ dựa trên số phiên bản và hợp đồng Point Time-Locked an toàn hơn.

Định tuyến nhiều nhảy

Công nghệ định tuyến nhiều bước cho phép người dùng thực hiện thanh toán thông qua nhiều nút trung gian mà không cần thiết lập kênh thanh toán trực tiếp với đối tác. Cơ chế này tăng cường tính linh hoạt và phạm vi phủ sóng của mạng.

Quy trình làm việc:

1. Khám phá đường dẫn: Người khởi tạo thanh toán phát hiện ra đường dẫn tối ưu từ chính nó đến người nhận thanh toán thông qua mô-đun định tuyến.
2. Khóa đường dẫn: Tạo hợp đồng HTLC tương ứng trên mỗi Nút trên đường dẫn để đảm bảo việc chuyển tiền an toàn.
3. Thanh toán hoàn tất: Người nhận thanh toán mở khóa HTLC, tiền được chuyển tiếp lần lượt đến từng Nút trên đường truyền.

Đồng thời, chúng tôi cũng sẽ triển khai việc thanh toán Tương tác chuỗi chéo bằng hợp đồng HTLC, hỗ trợ khả năng tương tác với Mạng Lighting thông qua dịch vụ cross-chain hub, có thể tham khảo cụ thể giao thức Kênh Thanh toán Chuỗi chéo với HTLC[3]

Dịch vụ giám sát

Dịch vụ giám sát là một phần quan trọng của Mạng Fiber, nó chịu trách nhiệm giám sát trạng thái của các kênh thanh toán off-chain, đảm bảo an toàn và an ninh vốn của kênh thanh toán. Các chức năng và vai trò như sau:

1. Giám sát kênh: Theo dõi trạng thái kênh thanh toán của tất cả người dùng tham gia, bao gồm quá trình tạo, cập nhật và đóng kênh.
2. 异常检测：检测通道中的异常活动，如恶意用户试图以旧状态关闭通道或企图Tấn công thanh toán gấp đôi。
3. Phản ứng tích cực: Khi phát hiện ra sự bất thường, kịp thời phát sóng trạng thái kênh mới nhất đến mạng blockchain để ngăn chặn mất mát vốn do hành vi ác ý.

Hiện tại và kế hoạch

Hiện tại, chúng tôi đã hoàn thành một nguyên mẫu Fiber Network, thực hiện các chức năng cơ bản như tạo, cập nhật và đóng kênh giữa hai Nút, đồng thời xác minh khả năng tương tác chuỗi cross với BTCLighting Network. Mã dự án có thể tìm thấy trong hai kho GitHub này:

Kế hoạch công việc tiếp theo là hoàn thành dịch vụ định tuyến đa nhảy và giám sát, cũng như hoàn thiện giao diện RPC và SDK, giúp nhiều nhà phát triển có thể dễ dàng kết nối với Mạng Fiber.

Đánh thực hiện điều chỉnh chi phí đường truyền bằng Thuật toán Dijkstra dựa trên giao thức để tìm kiếm đường truyền thanh toán, qua đó giảm chi phí đường truyền và tăng cược thanh toán qua đường truyền nhiều bước. Sau khi Fiber Network được triển khai, chúng tôi sẽ tối ưu hoá Thuật toán đường truyền dựa trên lưu lượng và tình trạng hoạt động mạng, dự kiến sẽ cung cấp 2-3 chiến lược tìm kiếm đường truyền để phù hợp với sở thích và nhu cầu đường truyên của người dùng. Ngoài ra, Fiber Network còn giới thiệu chiến lược thanh toán qua đường truyền nhiều bước, chia mức thanh toán lớn thành nhiều phần, mỗi phần được chuyển qua một đường truyền khác nhau, từ đó tăng cược thanh toán thành công.

Dịch vụ giám sát sẽ được cung cấp bởi một số Nút trong Fiber Network, họ duy trì trạng thái trực tuyến, theo dõi tình hình bất thường trong mạng, giúp bảo vệ tài sản trong kênh. Dịch vụ giám sát cũng sẽ theo dõi dịch vụ trung tâm hub cross-chain. Ngay cả khi người dùng offline trong một khoảng thời gian, dịch vụ giám sát cũng có thể đảm bảo giao dịch với Lighting Network thành công.

此外， chúng tôi cũng sẽ xem xét việc thêm nhiều tính năng vào Mạng Fiber, như sử dụng tính lập trình của CKB để thực hiện bảo vệ quyền riêng tưThuật toán, và dựa trên điều này để tối ưu hóaThuật toán định tuyến và dịch vụ giám sát, bảo vệ an toàn và quyền riêng tư thông tin thanh toán của người dùng.