Được viết bởi: Echo, Infinitas

Giám đốc: Hong Shuning

Với việc chính thức thành lập Satoshi Lab, một phòng thí nghiệm được đồng tài trợ bởi Web3 Labs và Waterdrip Capital, tại Hồng Kông, cuộc thảo luận về hệ sinh thái Bitcoin đang dần gia tăng trên toàn bộ thị trường mã hóa. Sử dụng các giải pháp xác minh phía khách hàng để xây dựng hợp đồng thông minh trên tập lệnh Bitcoin, đồng thời tương thích với Lightning Network có khả năng mở rộng vô hạn cho các giao dịch kênh, có thể trở thành một khối trên tam giác đồng thời đảm bảo “bảo mật, phân cấp và khả năng mở rộng” cho chuỗi ứng dụng quy mô lớn các giải pháp.

Bài viết này sẽ cung cấp lời giải thích khoa học phổ biến về một số khái niệm cơ bản về hệ sinh thái Bitcoin. Từ “Tam giác bất khả thi Blockchain” cản trở ứng dụng quy mô lớn, đến “Lightning Network” Bitcoin vượt qua “Tam giác bất khả thi”, cho đến các giải pháp hiện tại cho tập lệnh Bitcoin và nguyên tắc mô hình UTXO.

Điều gì cản trở việc ứng dụng blockchain trên quy mô lớn?

Vitalik Buterin, người sáng lập Ethereum và Chang Chai, người sáng lập Babbitt, đều đề xuất rằng “mạng blockchain không thể đạt được tính bảo mật, phân quyền và khả năng mở rộng cùng một lúc”, đó là “tam giác bất khả thi của blockchain”. Vấn đề “Tam giác bất khả thi” từ lâu đã cản trở việc ứng dụng blockchain trên quy mô lớn.

Trên cơ sở đảm bảo an ninh, Ethereum đã tập trung vào phát triển phân cấp trong mười năm qua và tiếp tục đổi mới ở lớp cơ sở hạ tầng của chuỗi công khai cơ bản để mở rộng khả năng mở rộng của chuỗi công khai Ethereum. Để đạt được mục tiêu này, Ethereum cũng đã lặp lại nhiều thuật toán không khí, sharding, rollup và các công nghệ khác trong mười năm qua.

Nhưng liên quan đến vấn đề về khả năng mở rộng, xét từ Ethereum và các nỗ lực ở Lớp 2 của nó, có vẻ như miễn là giải pháp vẫn bị giới hạn trong blockchain thì sẽ có giới hạn trên về hiệu suất.Ngay cả blockchain có hiệu suất mạnh nhất mà chúng ta thấy hiện nay vẫn khó có thể vượt qua giới hạn trên của TPS (giao dịch mỗi giây), vẫn còn rất xa so với yêu cầu cho các ứng dụng thương mại quy mô lớn với hàng triệu TPS và mục tiêu đạt được. hàng trăm triệu TPS ở cấp độ công nghiệp toàn cầu. Có một khoảng cách rất lớn. Đối với các chuỗi công khai chính thống, dù là Ethereum hay Bitcoin, chúng đều phải đối mặt với một nút thắt cổ chai - Làm thế nào để giải quyết khả năng mở rộng?

Mạng Lightning hoạt động như thế nào?

Lightning Network sử dụng các phương pháp tính toán ngoài chuỗi, cụ thể là Kênh thanh toán, để giải quyết hoàn toàn vấn đề về khả năng mở rộng của Tam giác bất khả thi——Miễn là bạn xây dựng đủ kênh, bạn có thể thực hiện bao nhiêu giao dịch đồng thời tùy thích.

Nguyên tắc mạng Lightning

• Lấy hệ thống ngân hàng làm ví dụ, nếu hai người A và B mở tài khoản và chuyển tiền. Khi hai người ở cùng một ngân hàng, việc thanh toán bù trừ diễn ra trong cùng một ngân hàng. Khi A và B không ở cùng một ngân hàng thì cần thực hiện nghiệp vụ thanh toán liên ngân hàng thông qua ngân hàng trung ương.

• Lightning Network bắt chước cách các ngân hàng giải quyết:Người dùng A và B mở kênh sét giữa họ thông qua Lightning Network. Khi kênh được mở, A và B sử dụng kênh để thanh toán trực tiếp trên Lightning Network mà không cần thanh toán trên chuỗi khối Bitcoin. Chỉ khi kênh bị đóng, A và B mới cần vượt qua Lightning Network và giải quyết trên chuỗi khối Bitcoin.

Quy trình vận hành kênh sét

1. Trả tiền dự trữ: Tương tự như kịch bản truyền thống khi bạn cần trả tiền dự trữ trước để mở tài khoản ngân hàng, bạn cũng cần trả tiền dự trữ Bitcoin để mở kênh Lightning Network.

2. Kế toán giao dịch ngoài chuỗi: Mỗi giao dịch được ghi lại từng giao dịch thông qua Lightning Network và phải ký thỏa thuận phạt cho mỗi giao dịch.

3. Bản ghi thanh toán trên chuỗi: Sau khi đóng kênh sét, dữ liệu giao dịch lịch sử được đóng gói và giải quyết cùng một lúc, cuối cùng được gửi tới chuỗi khối Bitcoin.

Cách Lightning Network tránh gian lận trên chuỗi

Nếu trong quá trình giao dịch kênh, A thực hiện hành vi gian lận - kênh sẽ bị đóng sớm để thanh toán Bitcoin. Sau đó, khi kênh bị đóng, một giao dịch gian lận sẽ ngay lập tức được tạo ra trên chuỗi Bitcoin. Dựa trên tính mở của chuỗi Bitcoin, B có thể quan sát kịp thời và trừng phạt A bằng thỏa thuận phạt được ký trước. Hình phạt là tịch thu toàn bộ số tiền dự trữ của A.

Điểm nghẽn của ứng dụng Lightning Network quy mô lớn

Về lý thuyết, Lightning Network đạt được khả năng mở rộng vô hạn và vượt qua tam giác bất khả thi của blockchain. Nhưng vấn đề quan trọng nhất cản trở việc ứng dụng Lightning Network trên quy mô lớn là Lightning Network sử dụng tập lệnh giống như Bitcoin, trong khi không có hợp đồng thông minh nào trên chuỗi Bitcoin, chỉ có các tập lệnh đơn giản, không thể mang các ứng dụng phức tạp. Nghĩa là, chuỗi Bitcoin là Turing chưa hoàn chỉnh. Turing hoàn chỉnh có nghĩa là về mặt lý thuyết nó có thể giải quyết bất kỳ vấn đề tính toán nào. Sử dụng ngôn ngữ kịch bản hoàn chỉnh Turing, nó có thể tương thích về mặt logic với các ngôn ngữ lập trình khác và về mặt lý thuyết có thể nhận ra logic mà bất kỳ ngôn ngữ nào khác có thể nhận ra và tái tạo logic kinh doanh thực ở mức độ lớn nhất. Không có hợp đồng thông minh nào trên chuỗi khối Bitcoin, chứ chưa nói đến việc xây dựng các ứng dụng dựa trên hợp đồng thông minh. Vì thếVấn đề lớn nhất mà Lightning Network cần khắc phục là “làm thế nào để triển khai hợp đồng thông minh trên Bitcoin”.

Các giải pháp hiện có để cải thiện “sức mạnh” của chuỗi khối Bitcoin

1. Chuỗi bên

• Chuỗi bên đề cập đến việc tạo một chuỗi có chức năng hợp đồng thông minh, sao chép và liên kết nó với chuỗi chính Bitcoin theo cả hai hướng, để tài sản Bitcoin có thể được di chuyển liền mạch giữa chuỗi chính và chuỗi bên, từ đó hiện thực hóa các hợp đồng thông minh,Nhưng hiện tại không có công nghệ chốt hai chiều được phân cấp đầy đủ.Chuỗi bên yêu cầu nhà cung cấp dịch vụ tập trung bên thứ ba để sao chép và di chuyển tài sản của chuỗi chính. Hiện tại, chỉ có giải pháp tập trung toàn diện. Ví dụ: WBTC là mã thông báo ERC-20 do BitGo phát hành trên mạng Ethereum và được neo vào BTC 1:1 dưới dạng tài sản phái sinh. Giải pháp chuỗi bên chưa bao giờ được cộng đồng nhà phát triển Bitcoin Core hỗ trợ do vấn đề tập trung phát hành của bên thứ ba.

2. Đồng xu màu

• Năm 2012, Meni Rosenfeld, Chủ tịch Hiệp hội Bitcoin, đã xuất bản bài báo “Tổng quan về các đồng xu màu”, trong đó giới thiệu cơ chế khai thác tính “có thể thay thế” của Bitcoin bằng cách “tô màu” một số đồng tiền nhất định để phân biệt các token cụ thể với các token khác để tạo ra các ứng dụng phù hợp với những đồng tiền này. Phương pháp cụ thể là sử dụng lệnh OP_RETURN trong tập lệnh Bitcoin, thêm 80 byte ký tự bất kỳ vào cuối, thiết kế chuỗi theo định dạng đã chỉ định trong 80 byte, đánh dấu đồng xu màu bằng cách xác định một cách giả tạo ý nghĩa của chuỗi và thực hiện cập nhật. Nhưng 80 byte dung lượng quá nhỏ để thực hiện các hàm phức tạp.

• Chương trình “Đồng xu màu” tiếp theo cũng giới thiệu các công nghệ mới. Ví dụ: công nghệ khắc Ordinals sử dụng không gian Segregated Witness 3 M trong khối Bitcoin để chèn các hình ảnh nhỏ vào đó để phát hành NFT. Ví dụ: BRC-20 sử dụng chuỗi mã để thể hiện nội dung phong phú hơn 80 byte. Nhưng những đồng xu màu này sẽ gây ra thêm những vấn đề nghiêm trọng - chiếm không gian Segregated Witness. Không gian ban đầu được sử dụng để lưu trữ chữ ký giao dịch chuyển Bitcoin sẽ lấn át không gian Segregated Witness.Điều này đã dẫn đến việc giảm số lượng giao dịch có thể được thực hiện trên Bitcoin, dẫn đến hiệu suất Bitcoin giảm.Kế hoạch đồng xu màu cũng bị các nhà phát triển cốt lõi của Bitcoin phản đối mạnh mẽ vì các đồng tiền màu đã làm ô nhiễm Bitcoin bản địa.Ngoài ra, biểu mẫu được chỉ định giả tạo vẫn yêu cầu bên thứ ba tập trung phân tích cú pháp máy chủ.

3. Xác thực ứng dụng khách

Vào năm 2016, nhà phát triển cốt lõi Bitcoin Peter Todd đã xuất bản một bài báo đề xuất mô hình xác minh phía khách hàng.Bằng cách mô phỏng phương thức ký hợp đồng truyền thống, nó đảm bảo rằng chỉ có cả hai bên mới biết tiền đề về quyền riêng tư của nội dung hợp đồng.Nó không yêu cầu bất kỳ sự tham gia của bên thứ ba nào và hoàn toàn phi tập trung. Đồng thời, khi giao dịch được thực hiện, người khởi tạo giao dịch cung cấp dữ liệu lịch sử giao dịch đầy đủ cần thiết và bên kia tự xác minh để ngăn chặn xảy ra vấn đề gian lận. Không có vấn đề tập trung và việc xác minh ngoài chuỗi không bị giới hạn bởi hiệu suất, do đó, hầu hết mọi người hiện coi đây là giải pháp tối ưu để giải quyết sự thiếu hụt tính hoàn chỉnh Turing của chuỗi khối Bitcoin.

Ký kết hợp đồng truyền thống và ký kết hợp đồng thông minh blockchain

• Ký kết hợp đồng truyền thống: Là giữa A và B có giao dịch, hợp đồng được ký trước, hai bên xác nhận nội dung hợp đồng rồi mới ký, hợp đồng không được giả mạo khi ký kết. Mọi giao dịch trong quá trình thực hiện hợp đồng tương lai đều là giao dịch giữa A và B và không cần có sự can thiệp của bên thứ ba.

• Ký kết hợp đồng thông minh Blockchain: Quá trình giao dịch được thông báo cho toàn bộ mạng và tất cả các thợ mỏ thực hiện và xác minh nó. Không có sự riêng tư trong toàn bộ quá trình thực thi và vì nó cần được xuất bản lên toàn bộ mạng để đạt được sự đồng thuận nên hiệu suất bị hạn chế.

Việc xác thực phía khách hàng có kín đáo không?

Nhìn thấy điều này, một số người có vẻ nghi ngờ. Bản thân chuỗi khối Bitcoin phi tập trung giải quyết các vấn đề bảo mật trong thương mại truyền thống, nhưng với việc đưa ra xác minh phía khách hàng, giải pháp sẽ quay trở lại ngoài chuỗi, ngay cả khi nó được giải quyết. Vậy làm thế nào để ngăn chặn hiệu quả vấn đề chi tiêu gấp đôi?

Giới thiệu con dấu dùng một lần

Vì bản thân xác minh phía khách hàng không bao gồm cơ chế ngăn chặn chi tiêu hai lần nên chúng tôi phải giới thiệu sự hỗ trợ của bên thứ ba để giải quyết vấn đề này. Để đạt được điều này, chúng tôi ràng buộc mọi trạng thái của mọi hợp đồng cần được xác minh trong quá trình xác thực ứng dụng khách với Đầu ra giao dịch chưa chi tiêu (UTXO) cụ thể của Bitcoin. Vì UTXO chỉ tồn tại ở hai dạng,"Đã chi tiêu và Chưa chi tiêu. Khi bạn muốn thay đổi trạng thái của hợp đồng xác minh, bạn phải chi tiêu UTXO bị ràng buộc (bất kỳ số tiền nào cũng được chấp nhận), để giao dịch chi tiêu số tiền đó có thể được xác nhận bởi blockchain. Ngoài ra, Bitcoin chi tiêu nó Giao dịch cũng phải cung cấp bằng chứng về nội dung của quá trình chuyển đổi trạng thái (tương tự như giá trị băm). Nói một cách đơn giản, UTXO bị ràng buộc có thể được coi là sáp niêm phong của phong bì trạng thái này - nếu bạn muốn mở phong bì, bạn phải mở nó Sáp niêm phong.

Ghi chú bổ sung về mô hình UTXO

Khác với mô hình tài khoản của Ethereum,Đầu ra giao dịch chưa chi tiêu (UTXO)Là tổng số tiền điện tử được gửi từ địa chỉ này đến địa chỉ khác nhưng chưa được người nhận sử dụng để tiền có thể được gửi cho người khác trong giao dịch tiếp theo.

• Ví dụ: nếu Alice gửi 1 Bitcoin cho Bob, thì miễn là Bob không tiêu số BTC nhận được từ Alice thì anh ấy sở hữu UTXO. Khi Bob chi 1 BTC, vòng đời của UTXO sẽ kết thúc.

• Giả sử rằng ví của Bob chỉ tham gia vào một giao dịch trong đó Bob nhận được 1 BTC từ Alice, người xác minh giao dịch biết rằng số dư UTXO của Bob là 1 BTC. Nếu Bob gửi 1 BTC cho Carol thì UTXO của anh ấy ngay lập tức trở thành 0 BTC. Nếu Bob thử thực hiện giao dịch gửi đi thứ haihoa đôitiền của mình, người xác thực sẽ thấy rằng số dư UTXO của anh ta không đủ để sử dụng làm đầu vào cho giao dịch thứ hai và người xác thực trung thực sẽ khônglây lanHoặc xác nhận giao dịch chi tiêu gấp đôi của anh ấy.

Sự tăng trưởng theo cấp số nhân tiếp theo: Hệ sinh thái Bitcoin bùng nổ

Trong quá trình phát triển của Bitcoin, thiết kế xác minh phía khách hàng đã khéo léo tránh được các vấn đề tập trung của các giải pháp chuỗi bên và tiền xu màu, đồng thời đưa ra cơ chế niêm phong một lần để cải thiện hơn nữa tính bảo mật. Tại thời điểm này, hệ sinh thái Bitcoin đang mở ra sự ra đời của một loạt giao thức mới, trong số đó, giao thức RGB không chỉ tuân theo các khái niệm trên mà còn đề xuất khả năng tương thích với Lightning Network, đặt nền tảng cho khả năng mở rộng không giới hạn. Mặc dù khả năng tương thích của giao thức RGB và Lightning Network vẫn chưa hoàn hảo nhưng chúng tôi hoàn toàn tin tưởng vào tương lai và tin rằng cơ sở hạ tầng giúp giao thức tiếp tục được tối ưu hóa sẽ vượt qua những hạn chế bấy lâu nay của “tam giác bất khả thi”. của chuỗi khối.

Chúng tôi có nhiều lý do hơn để kỳ vọng rằng sự tăng trưởng theo cấp số nhân của blockchain trong chu kỳ tiếp theo sẽ đến từ việc áp dụng blockchain trên quy mô lớn do sự bùng nổ của hệ sinh thái Bitcoin. Chúng tôi tin rằng Bitcoin sẽ vượt qua kho giá trị duy nhất ban đầu và làm nổi bật các thuộc tính tiền tệ của nó, đồng thời, nó sẽ tiếp tục đưa nhiều ứng dụng hơn vào hệ sinh thái Bitcoin thông qua các giải pháp đa dạng, thúc đẩy khả năng mở rộng sinh thái và phát triển bền vững, đồng thời tiếp tục đóng góp đến với thế giới blockchain. Mang lại khả năng vô tận.