Visión xeral

A rede de fibra é unha rede de raios común de próxima xeración construída en Nervos CKB e canles fóra da cadea. Está deseñado para ofrecer pagos multitoken rápidos, de baixo custo e descentralizados e transaccións entre pares para activos RGB++.

Fondo

Evolución e retos da tecnoloxía Blockchain

A tecnoloxía Blockchain experimentou unha rápida evolución desde o inicio de Bitcoin. Deseñado inicialmente para pagos sinxelos, estendeuse gradualmente a varios dominios, como contratos intelixentes, finanzas descentralizadas (DeFi) e tokens non funxibles (NFT). A pesar das súas vantaxes significativas en seguridade, transparencia e descentralización, a tecnoloxía blockchain enfróntase a varios desafíos en escalabilidade e velocidade de transacción.

1. Escalabilidade . As cadeas de bloques tradicionais como Bitcoin e Ethereum enfróntanse a importantes pescozos de botella no rendemento das transaccións. Debido ao límite de tamaño de bloque de Bitcoin e ao tempo de xeración de bloques de 10 minutos, a súa rede só pode procesar unhas 7 transaccións por segundo; Ethereum, a pesar das melloras, aínda ten unha capacidade de procesamento de transaccións moi inferior ás redes de pago tradicionais.

   
   

2. Altas comisións de transacción . A medida que aumenta a conxestión da rede, as taxas de transacción aumentan significativamente. Por exemplo, as taxas de gas na rede Ethereum durante as horas punta poden superar o propio importe da transacción, afectando gravemente á experiencia do usuario e reducindo a viabilidade dos micropagos.

   
   

3. Tempos longos de confirmación de transaccións . Nas redes de cadea de bloques tradicionais, as transaccións deben esperar a que as confirmacións de bloques múltiples se consideren definitivas. Este proceso pode levar minutos ou horas, polo que non é adecuado para escenarios de pago instantáneo.

   
   

Aínda que Nervos CKB fixo melloras en termos de rendemento e tempos de confirmación, aínda ten que aumentar aínda máis a velocidade das transaccións e reducir os custos de transacción para satisfacer as demandas dos micropagos e dos pagos instantáneos.

Inspiración en Lightning Network

A Lightning Network, unha solución de escalado de capa 2 para a rede Bitcoin, logrou micropagos rápidos e de baixo custo a través de transaccións fóra da cadea e canles de pago. Os seus conceptos fundamentais inclúen:

1. Canles de pago : os usuarios crean canles de pago na cadea. Unha vez que se abre unha canle, ambas as partes poden realizar transaccións ilimitadas fóra da cadea, só se establecen na cadea cando a canle está pechada. Isto reduce significativamente o número de transaccións en cadea, mellora a velocidade das transaccións e reduce as taxas de transacción.

   
   

2. Hash Time-Locked Contracts (HTLC) : A través de HTLC, Lightning Network garante transferencias de fondos seguras, mitigando o risco de contraparte. Aínda que as transaccións fóra da cadea fallan, os usuarios aínda poden asegurar os seus fondos mediante contratos dentro da cadea.

   
   

3. Mecanismo de enrutamento : a Lightning Network utiliza o enrutamento multi-hop, o que permite aos usuarios completar pagos sen abrir canles directas cos destinatarios, mellorando así a flexibilidade e a usabilidade da rede.

Vantaxes de Nervos CKB

Nervos CKB é unha plataforma blockchain centrada na versatilidade e seguridade. O seu deseño único ofrece distintas vantaxes para resolver problemas de escalabilidade e interoperabilidade da cadea de bloques:

1. Mecanismo de consenso : baseado no NC-Máx protocolo de consenso, combina Proof of Work (PoW) con mecanismos de aluguer estatais, garantindo a seguridade da rede e unha utilización eficaz dos recursos.

   
   

2. Poderosas capacidades de contrato intelixente : o modelo Cell único de CKB e a máquina virtual do conxunto de instrucións RISC-V melloran significativamente as capacidades do modelo UTXO. Isto non só admite os contratos intelixentes completos de Turing, senón que tamén implementa facilmente funcións como a abstracción de contas e os convenios, proporcionando unha programabilidade máis flexible, unha mellor interoperabilidade e escalabilidade para aplicacións descentralizadas.

   
   

3. Tokenomics : os tokenomics de CKB fomentan a conservación a longo prazo e o uso racional dos recursos da rede, proporcionando un ambiente descentralizado seguro e sostible para aplicacións, desenvolvedores e usuarios.

Importancia do proxecto de rede de fibra

Ao construír canles fóra da cadea en Nervos CKB, pretendemos combinar a experiencia exitosa da Lightning Network coas vantaxes técnicas de CKB para crear unha rede de pagos en tempo real de varios activos rápida, de baixo custo e descentralizada. En concreto:

1. Resolvendo problemas de escalabilidade : a través de canles de pago fóra da cadea e enrutamento multi-hop, a rede de fibra pode lograr un procesamento de transaccións de alto rendemento, satisfacendo as necesidades dos usuarios a gran escala.

   
   

2. Reducir os custos de transacción : ao reducir a frecuencia das transaccións en cadea, reduce as taxas de transacción, facendo que os micropagos sexan factibles e eficientes.

   
   

3. Mellorar a velocidade das transaccións : a confirmación instantánea das transaccións fóra da cadea ofrece unha experiencia de confirmación de pago en fracción de segundo adecuada para varios escenarios de pago instantáneo.

   
   

4. Compatibilidade con varios activos : a rede de fibra admite pagos nunha variedade de activos dixitais, ofrecendo aos usuarios unha gama máis ampla de opcións de pago.

   
   

5. Interoperabilidade : a rede de fibra admite a interoperabilidade coa Bitcoin Lightning Network, proporcionando soporte para pagos entre cadeas e transferencias de activos.

Deseño de Arquitectura

Arquitectura global

A arquitectura xeral da rede de fibra inclúe os seguintes módulos principais:

1. Canles de pago fóra da cadea (canles de fibra)
2. Contratos en cadea (HTLC)
3. Enrutamento de varios saltos
4. Servizo de Atalaia

Canles de pago fóra da cadea

As canles de pago fóra da cadea son o núcleo da rede de fibra, que permiten realizar varias transaccións fóra da cadea con liquidación dentro da cadea só cando a canle está pechada. Este mecanismo reduce significativamente o número de transaccións en cadea, mellora a velocidade das transaccións e reduce as taxas de transacción. O fluxo de traballo xeral é o seguinte:

1. Apertura dunha canle : dúas partes abren unha canle de pago na cadea, bloqueando unha determinada cantidade de activos CKB ou RGB++.

   
   

2. Transaccións fóra da cadea : cando a canle está aberta, ambas as partes poden realizar un número ilimitado de transaccións fóra da cadea, actualizando o estado da canle con cada transacción sen a transmisión inmediata á cadea.

   
   

3. Pechar a canle : cando calquera das partes decide pechar a canle, o estado final da canle emítese na cadea para a liquidación, garantindo que se confirmen os saldos finais de ambas as partes.

   
   

O formato de interacción da mensaxe pódese facer referencia na páxina Protocolo de mensaxes P2P da rede de fibra .

Contratos en cadea

Actualmente, usamos Hash Time-Locked Contracts (HTLC) para garantir a seguridade das transaccións fóra da cadea e manter a compatibilidade coa rede Lightning. Isto mitiga o risco de contraparte, garantindo que aínda que as transaccións fóra da cadea fracasen, os usuarios poidan asegurar os seus fondos mediante contratos dentro da cadea.

O fluxo de traballo xeral é o seguinte:

1. Inicio da transacción : o iniciador do pago crea unha transacción con hashlock e timelock e bloquea unha determinada cantidade de CKB.

   
   

2. Verificación de hash : o destinatario do pago debe proporcionar a preimaxe de hash correcta no prazo especificado para desbloquear a transacción e completar a transferencia de fondo.

   
   

3. Reembolso do tempo de espera : se o destinatario non proporciona a preimaxe hash correcta no tempo especificado, a transacción desbloquearase automaticamente e reembolsarase ao iniciador do pago.

   
   

Grazas á integridade de Turing de CKB, podemos implementar contratos en cadea máis flexibles e seguros. Ampliaremos aínda máis a funcionalidade do contrato no futuro, como a introdución dun mecanismo de revogación baseado en versións e contratos con bloqueo de tempo máis seguros.

Enrutamento multi-hop

O enrutamento multi-hop permite aos usuarios completar pagos a través de varios nodos intermedios sen establecer canles de pago directo coa contraparte. Este mecanismo mellora a flexibilidade e a cobertura da rede.

O fluxo de traballo xeral é o seguinte:

1. Descubrimento do camiño : o iniciador do pago descobre o camiño óptimo dende si mesmo ata o destinatario do pago a través do módulo de enrutamento.

   
   

2. Bloqueo de ruta : cada nodo da ruta crea os correspondentes contratos HTLC, garantindo transferencias de fondos seguras.

   
   

3. Finalización do pago : o destinatario do pago desbloquea o HTLC e os fondos transfírense secuencialmente a cada nodo da ruta.

   
   

Tamén implementaremos aquí pagos entre cadeas mediante contratos HTLC, apoiando a interoperabilidade coa Lightning Network a través do servizo de concentrador de cadeas cruzadas. Para máis detalles, consulte Protocolo de cadea cruzada da canle de pago con HTLC .

Servizo de Atalaia

O servizo de atalaia é un compoñente esencial da Rede de Fibra, encargado de supervisar o estado das canles de pago fóra da cadea e de garantir a seguridade das canles e dos fondos. As súas funcións e funcións son as seguintes:

1. Seguimento da canle : seguimento en tempo real do estado da canle de pago de todos os usuarios participantes, incluíndo a apertura, actualización e peche das canles.

   
   

2. Detección de anomalías : detecta actividades anormais nas canles, como usuarios malintencionados que intentan pechar canles con estados antigos ou ataques de dobre gasto.

   
   

3. Resposta proactiva : cando se detectan anomalías, difundir rapidamente o estado da canle máis recente á rede blockchain para evitar perdas de fondos debido a comportamentos maliciosos.

Progreso actual e plans de futuro

Actualmente completamos un prototipo de Rede de fibra, implementando funcións básicas de apertura, actualización e peche de canles entre dous nodos, e tamén verificando a funcionalidade de cadea cruzada coa Bitcoin Lightning Network. O código do proxecto pódese atopar nos seguintes repositorios de GitHub:

1. https://github.com/nervosnetwork/fiber

2. https://github.com/nervosnetwork/fiber-scripts

   
   

Os nosos próximos pasos inclúen completar servizos de enrutamento multisalto e torre de vixilancia, así como mellorar a interface RPC e o SDK para facilitar o acceso dos desenvolvedores á rede de fibra.

O protocolo de enrutamento multi-hop baséase no algoritmo Dijkstra para buscar rutas de pago, reducindo así as taxas de enrutamento e mellorando a taxa de éxito dos pagos de rutas multi-hop. Despois de que a rede de fibra se poña en funcionamento, optimizaremos o algoritmo de enrutamento en función do tráfico da rede e das condicións operativas. Esperamos ofrecer estratexias de busca de 2 ou 3 camiños para adaptarse ás diferentes preferencias e necesidades de enrutamento dos usuarios. A rede de fibra tamén introducirá estratexias de pago de varias rutas, dividindo cantidades de pago máis grandes en varias partes, cada unha transmitida a través de diferentes camiños, aumentando aínda máis a probabilidade de pagamentos exitosos.

O servizo de atalaia será proporcionado por algúns nodos da rede de fibra. Estes nodos permanecerán en liña, supervisarán situacións anormais na rede e axudarán a protexer os activos das canles. O servizo de vixilancia tamén fará un seguimento do servizo de concentrador de cadeas cruzadas. Aínda que os usuarios estean fóra de liña durante un período, o servizo de seguimento pode garantir intercambios exitosos coa Lightning Network.

Ademais, consideraremos engadir máis funcións á Rede de fibra, como a implementación de algoritmos de protección da privacidade que aproveitan a programabilidade de CKB e, en función diso, optimizar os algoritmos de enrutamento e os servizos de torre de vixilancia para mellorar a seguridade e a privacidade da información de pago dos usuarios.