Новий розділ Біткойна: Поява та потенціал протоколу Thunderbolt

Один. Дилема платежів Біткойн

Біткойн як децентралізована, незмінна цифрова монета стикається з незручностями в реальному використанні. Коли люди намагаються купити чашку кави за його допомогою, вони часто виявляють, що час підтвердження транзакції занадто довгий, а комісія навіть перевищує ціну самої кави. Більшість активів в мережі Біткойн перебувають у статичному стані, в основному покладаючись на утримання (HODL), що ускладнює реалізацію функцій кредитування, комбінування чи взаємодії.

Структура скриптів Script Біткойна є надто консервативною, що обмежує більшість сценаріїв взаємодії поза ланцюгом. Його початковий задум не полягав у тому, щоб обробляти десятки тисяч платіжних транзакцій на секунду. Однак реальні потреби очевидні — люди хочуть мати можливість зручно використовувати Біткойн, навіть якщо це лише для покупки ігрових шкірок або для підтримки відео, і не бажають чекати цілих десять хвилин.

Два, Мережа блискавки: Дилема двосічного меча

Мережа Lightning є швидким каналом, що проходить поряд з основною ланцюгом Біткойн. Її основна концепція є компромісом у ефективності транзакцій на основному ланцюзі: оскільки в наявності є затримки в швидкості транзакцій на ланцюзі, більше не потрібно наполягати на тому, щоб кожну транзакцію записувати на ланцюзі, а скоріше через створення спеціальних "платіжних каналів" між користувачами досягти високочастотного обліку, в кінцевому підсумку синхронізуючи стан коштів на блокчейні лише під час закриття каналу. Ця модель є подібною до методу розрахунку, коли друзі по черзі запрошують один одного на вечерю щотижня — люди не здійснюють банківські перекази після кожного прийому їжі, а накопичують кілька витрат, щоб розрахуватися одноразово. Мережа Lightning по суті є торговою мережею, що складається з тисяч таких платіжних каналів.

Однак ця, здавалося б, витончена система виявляє багато труднощів у практичному застосуванні. По-перше, це висока бар'єр для створення каналів: користувачам потрібно заздалегідь заблокувати кошти, щоб встановити торговий канал, що означає, що для торгівлі з будь-яким об'єктом потрібно заздалегідь створити спеціальне з'єднання каналу. По-друге, це складна проблема маршрутизації: коли користувач A не має прямого каналу з B, навіть якщо існує непрямий шлях A-C-B, якщо посередницький канал має недостатньо коштів або вузли маршруту недоступні, угода все ще зазнає невдачі. Ще серйознішою є проблема безпеки: система вимагає, щоб користувачі залишалися в онлайні, щоб запобігти шахрайству з боку контрагента, який може подати застарілу угоду у випадку закриття каналу, що створює нереалістичні вимоги до технічних можливостей звичайних користувачів.

Незважаючи на те, що мережа Lightning працює вже кілька років, ці структурні недоліки призвели до того, що її реальне використання завжди важко долає вузькі місця. Публічні дані показують, що наразі обсяг заморожених коштів у всій мережі Lightning становить лише близько 100 мільйонів доларів, що в порівнянні з трильйоновою ринковою капіталізацією системи Біткойн робить її екосистему майже маргінальною. Це не може не спонукати індустрію до роздумів: чи можемо ми створити більш досконалий протокол для офлайн-платежів, аби подолати існуючі проблеми?

Три, розбір протоколу Thunderbolt

Протокол Thunderbolt є способом м'якого форк-апгрейду, що базується на базовому рівні Біткойна, він безпосередньо вносить зміни на рівні протоколу основної ланцюга Біткойна, суттєво підвищуючи масштабованість, продуктивність транзакцій та можливості програмування Біткойна. Цей підхід не залежить від мереж другого рівня або крос-чейн мостів, а безпосередньо реалізує поліпшення на рідній мережі Біткойна.

З точки зору продуктивності, Thunderbolt за допомогою технології UTXO Bundling досяг значної оптимізації традиційної моделі обробки транзакцій Біткойн. Ця технологія дозволяє об'єднувати кілька UTXO для обробки, що еквівалентно стисненню обсягу даних транзакцій, тим самим збільшуючи швидкість транзакцій приблизно в 10 разів без шкоди для безпеки.

У сфері програмованості Thunderbolt повторно вводить і розширює операційний код OP_CAT. OP_CAT дозволяє виконувати операції з'єднання даних, що дає змогу розробникам створювати більш складну логіку скриптів, і, таким чином, реалізовувати смарт-контракти безпосередньо на основному ланцюгу Біткойн. Найбезпосередніша вигода від цього оновлення полягає в тому, що без необхідності покладатися на бічні ланцюги, Rollup або крос-ланцюгові мости, розробники можуть розгортати децентралізовані додатки в рідній мережі Біткойн.

У інтеграційній сфері активів протокол Thunderbolt пропагує та реалізує єдиний стандарт, відомий як Goldinals. Goldinals пропонує рамки для випуску активів на основі доказів з нульовим знанням та зобов'язань щодо стану. Це набір "біткойн-орієнтованих" стандартів токенів, що не залежить від зовнішніх довірених організацій і не потребує складних крос-ланцюгових мостів для перевірки існування та стану кожного токена в мережі.

Thunderbolt має важливі досягнення в області децентралізованих транзакцій. Запущена система BitMM підтримує користувачів у проведенні безтрастних угод і верифікації інформації на ланцюгу Біткойн. На відміну від традиційних підходів до масштабування, Thunderbolt обирає шлях "рідного масштабування основного ланцюга". Незалежно від стиснення транзакцій, підтримки смарт-контрактів чи інтеграції стандартів активів і угод на ланцюгу — все це безпосередньо працює на основному ланцюгу Біткойн, використовуючи рідний BTC, а не токени крос-ланцюга.

3.1 Аналіз основних механізмів

Основний механізм Thunderbolt включає гнучко регульовані багатосторонні підписи, асинхронний стійкий до помилок комітетський реєстр та атомарну фіналізацію.

У гнучкому налаштованому механізмі багатостороннього підпису одна "підпис" Біткойна ділиться навпіл, причому кожна частина утримується користувачем і комітетом. Кожного разу під час переказу обидві сторони додають до своїх частин підпису маленький секрет, який знає лише новий отримувач. Отримувач, знаючи свій маленький секрет, може з'єднати дві частини підпису в повний підпис без необхідності онлайн-діалогу між початковим користувачем і комітетом.

Асиметричний протокол відмовостійкої комісії складається з "групи послуг" з кількох вузлів, відповідальних за ведення обліку та взаємне підтвердження поточного власника. Навіть якщо кілька вузлів виходять з ладу, за умови, що більшість все ще в онлайні, книга рахунків може нормально функціонувати. Ці вузли відповідальні лише за "допомогу у підписанні" та "ведення обліку", і не можуть бездумно використовувати кошти, що забезпечує безпеку та децентралізацію.

Процес фіналізації атомарного свопу включає три етапи: по-перше, початковий користувач і комітет витрачають початкові заблоковані виходи, тимчасово передаючи кошти комітету; по-друге, комітет блокує еквівалентну суму в сейфі, доступ до якого можуть отримати лише "новий користувач і комітет" разом; нарешті, новий користувач використовує двосторонній підпис, щоб забрати кошти з сейфу. Такий підхід забезпечує, що жодна зі сторін не може самостійно контролювати кошти, гарантуючи, що оффлайн-реконструкція та онлайн-викуп відбуваються безперервно.

3.2 Проектування та ключові інновації протоколу Thunderbolt

Основні інновації Thunderbolt включають неінтерактивні рекурсивні підписні делегування, при кожному переказі змінюється "новий замок", на ланцюгу залишається лише один слід, офлайн також не буде втрати грошей, а також справжня безпека "машинного доказу".

Неінтерактивний, рекурсивний підпис делегування розробив набір повторно налаштовуваних порогових структур підпису Шнора, при цьому кожного разу потрібно "надіслати лише один підпис з маленькою таємницею", щоб завершити угоду, що значно знижує вимоги до онлайну.

Кожного разу, коли здійснюється перенесення, механізм зміни "нового замка" забезпечує, що під час кожного переходу оригінальні користувачі та комісія оновлюють підпис новим малим секретом, що повністю анулює старий "замок", запобігаючи повторному використанню старих підписів.

Характеристика, що залишає слід лише один раз на ланцюзі, означає, що "блокування" здійснюється лише на початку, а всі наступні зміни виконуються поза ланцюгом, і в кінці ці кошти знову виводяться на ланцюг. На відміну від мережі Lightning, яка вимагає постійного відкриття та закриття каналів, операції Thunderbolt на ланцюзі виконуються рідше, що забезпечує кращу конфіденційність.

Офлайн безпека гарантує, що навіть якщо користувач неактивний, як тільки більшість комітету онлайн, можна в будь-який момент завершити переказ або викуп, не турбуючись про закінчення часу блокування або про те, що суперник навмисно закриває канал.

Нарешті, всі ключові етапи Thunderbolt були формалізовано перевірені за допомогою Tamarin Prover, що означає, що його гарантії безпеки є не лише теоретичними, а й повторно перевіреними автоматизованими інструментами.

Чотири, порівняння Thunderbolt з існуючими рішеннями мережі Lightning

Основні переваги Thunderbolt в порівнянні з існуючими рішеннями для мережі Lightning (такими як протокол BOLT, Breez SDK, Phoenix) полягають у "безпеці" та "теоретичній повноті". Він може бути доведений на рівні проектування протоколу як безпечний і забезпечує, що зловмисні користувачі не можуть отримати односторонню вигоду в будь-якому стані.

Однак, у Thunderbolt також є деякі явні недоліки:

1. Складне розгортання: наразі для використання Thunderbolt потрібно запустити повний стек протоколу, що ускладнює роботу звичайним користувачам гаманців.

2. Сумісність основної ланцюга: через надто просту мову сценаріїв основної ланцюга Біткойн, Thunderbolt повинен використовувати хитрі обхідні рішення для реалізації функцій, що ускладнює реалізацію.

3. Підтримка екосистеми все ще недостатня: на відміну від BOLT, який вже має велику кількість гаманців і вузлів, Thunderbolt наразі все ще перебуває на "ранній стадії досліджень".

П'ять, потенційний вплив Thunderbolt: каталізатор BTCFi?

Хоча Thunderbolt теоретично може бути оптимальним рішенням для BTCFi, на практиці він все ще перебуває на "альфа-етапі". Це більше схоже на "білль про Ефір 2.0" у світі Біткойн, наповнене далекоглядністю, але ще не вступило в стадію "інженерної системи".

Майбутніми шляхами розвитку Thunderbolt можуть бути три:

1. Інтеграція через Rollup: як DeFi-двигун для Біткойн.

Thunderbolt може врешті-решт стати модулем поза ланцюгом на певному L2 Біткойн (такому як BitVM, Nomic, BOB), подібно до "інтеграції Thunderbolt у Rollup як загального шару виконання контрактів". Наприклад, BOB може інтегрувати шар Thunderbolt для реалізації рідних BTC-трансакцій, екосистема RGB може ввести логіку управління станом Thunderbolt, а BitVM може використовувати Thunderbolt як один зі стандартів контракту.

2. Формування незалежної стандартної екосистеми, яка працює паралельно з основним ланцюгом.

Thunderbolt може розвинути власну екосистему мережі, систему обслуговування вузлів та агрегаторів, подібно до мережі Lightning, і навіть сформувати операторів Thunderbolt-LSP. Водночас, дві ключові характеристики, які вводить Thunderbolt, UTXO Bundling та OP_CAT, можуть безпосередньо приймати активи класу BTC-протоколу (BRC20, Runes, Ordinals), що створить величезний простір для уяви. У майбутньому можуть з'явитися екосистемні продукти, такі як Thunderbolt Wallet, Thunderbolt Node, Thunderbolt DEX та Thunderbolt AMM.

3. Була замінена на простіше рішення

Якщо в майбутньому з'явиться система, яка зможе реалізувати подібну функціональність без необхідності в каналах стану, без формалізованої мови та без співпраці поза ланцюгом, Thunderbolt може бути лише етапним перехідним продуктом. Наприклад, якщо BitVM реалізує більш ефективне середовище виконання контрактів, кросчейн-технології ZK дозволять повністю довірчо розгортати активи BTC на інших ланцюгах, або якийсь рідний протокол Біткойна об'єднає моделювання платежів, кредитування та контрактів, це все може замінити Thunderbolt.

З екологічної точки зору, найбільше значення Thunderbolt полягає в тому, що він вперше надав активам Біткойн "комбінованість оффчейн-контрактів". Ця комбінованість відіграла ключову роль у вибуху DeFi на Ethereum. Дві основні функції, введені Thunderbolt, UTXO Bundling і OP_CAT, принесли рідну програмованість до мережі Bitcoin та підвищили пропускну здатність в мережі, що дозволило об'єднати протоколи екосистеми Біткойн та реалізувати включення різних активів та BitMM.

Хоча Thunderbolt наразі все ще перебуває на стадії теоретичних досліджень, до того, як розробники зможуть його реально застосувати, ще може бути певна відстань, але він безсумнівно відкриває нові можливості для майбутнього розвитку екосистеми Біткойн.