2,938 lượt đọc

Mạng cáp quang: Mạng Lightning dựa trên CKB

từ tác giả Nervos CKB7m2024/09/13

FA-AF

dài quá đọc không nổi

Fiber Network là mạng lưới Lightning phổ biến thế hệ tiếp theo được xây dựng trên Nervos CKB và các kênh ngoài chuỗi. Mạng lưới này được thiết kế để cung cấp các giao dịch ngang hàng và thanh toán đa token nhanh chóng, chi phí thấp và phi tập trung cho các tài sản RGB++.

featured image - Mạng cáp quang: Mạng Lightning dựa trên CKB

Tổng quan

Lý lịch

Sự phát triển và thách thức của công nghệ Blockchain

Công nghệ chuỗi khối đã trải qua quá trình phát triển nhanh chóng kể từ khi Bitcoin ra đời. Ban đầu được thiết kế cho các khoản thanh toán đơn giản, công nghệ này đã dần mở rộng sang nhiều lĩnh vực khác nhau như hợp đồng thông minh, tài chính phi tập trung (DeFi) và mã thông báo không thể thay thế (NFT). Mặc dù có những lợi thế đáng kể về bảo mật, minh bạch và phi tập trung, công nghệ chuỗi khối vẫn phải đối mặt với một số thách thức về khả năng mở rộng và tốc độ giao dịch.

Khả năng mở rộng . Các blockchain truyền thống như Bitcoin và Ethereum phải đối mặt với tình trạng tắc nghẽn đáng kể trong thông lượng giao dịch. Do giới hạn kích thước khối của Bitcoin và thời gian tạo khối là 10 phút, mạng lưới của nó chỉ có thể xử lý khoảng 7 giao dịch mỗi giây; Ethereum, mặc dù đã được cải thiện, vẫn có khả năng xử lý giao dịch thấp hơn nhiều so với các mạng thanh toán truyền thống.
Phí giao dịch cao . Khi tình trạng tắc nghẽn mạng tăng lên, phí giao dịch tăng đáng kể. Ví dụ, phí gas trên mạng Ethereum trong thời gian cao điểm có thể vượt quá số tiền giao dịch, ảnh hưởng nghiêm trọng đến trải nghiệm của người dùng và làm giảm tính khả thi của các khoản thanh toán nhỏ.
Thời gian xác nhận giao dịch dài . Trong các mạng blockchain truyền thống, các giao dịch cần phải chờ nhiều xác nhận khối để được coi là cuối cùng. Quá trình này có thể mất vài phút đến vài giờ, khiến nó không phù hợp với các tình huống thanh toán tức thời.

Mặc dù Nervos CKB đã có những cải tiến về hiệu suất và thời gian xác nhận, nhưng vẫn cần phải tăng tốc độ giao dịch và giảm chi phí giao dịch để đáp ứng nhu cầu thanh toán vi mô và thanh toán tức thời.

Cảm hứng từ Lightning Network

Lightning Network, giải pháp mở rộng lớp 2 cho mạng Bitcoin, đã thành công trong việc thực hiện các khoản thanh toán nhỏ nhanh chóng, chi phí thấp thông qua các giao dịch và kênh thanh toán ngoài chuỗi. Các khái niệm cốt lõi của nó bao gồm:

Kênh thanh toán : Người dùng tạo kênh thanh toán trên chuỗi. Khi kênh được mở, cả hai bên có thể thực hiện các giao dịch ngoài chuỗi không giới hạn, chỉ giải quyết trên chuỗi khi kênh đóng. Điều này làm giảm đáng kể số lượng giao dịch trên chuỗi, cải thiện tốc độ giao dịch và giảm phí giao dịch.
Hợp đồng khóa thời gian băm (HTLC) : Thông qua HTLC, Lightning Network đảm bảo chuyển tiền an toàn, giảm thiểu rủi ro đối tác. Ngay cả khi các giao dịch ngoài chuỗi không thành công, người dùng vẫn có thể bảo mật tiền của mình thông qua các hợp đồng trên chuỗi.
Cơ chế định tuyến : Lightning Network sử dụng định tuyến đa bước, cho phép người dùng hoàn tất thanh toán mà không cần mở kênh trực tiếp với người nhận, do đó tăng cường tính linh hoạt và khả năng sử dụng của mạng.

Ưu điểm của Nervos CKB

Nervos CKB là một nền tảng blockchain tập trung vào tính linh hoạt và bảo mật. Thiết kế độc đáo của nó mang lại những lợi thế riêng biệt trong việc giải quyết các vấn đề về khả năng mở rộng và khả năng tương tác của blockchain:

Cơ chế đồng thuận : Dựa trên NC-Tối đa Giao thức đồng thuận kết hợp Bằng chứng công việc (PoW) với cơ chế thuê nhà nước, đảm bảo an ninh mạng và sử dụng tài nguyên hiệu quả.
Khả năng hợp đồng thông minh mạnh mẽ : Mô hình Cell độc đáo của CKB và máy ảo tập lệnh RISC-V cải thiện đáng kể khả năng của mô hình UTXO. Điều này không chỉ hỗ trợ hợp đồng thông minh Turing-complete mà còn dễ dàng triển khai các tính năng như trừu tượng hóa tài khoản và giao ước, cung cấp khả năng lập trình linh hoạt hơn, khả năng tương tác tốt hơn và khả năng mở rộng cho các ứng dụng phi tập trung.
Tokenomics : Tokenomics của CKB khuyến khích nắm giữ lâu dài và sử dụng hợp lý các tài nguyên mạng, cung cấp một môi trường phi tập trung an toàn và bền vững cho các ứng dụng, nhà phát triển và người dùng.

Ý nghĩa của Dự án Mạng lưới cáp quang

Bằng cách xây dựng các kênh ngoài chuỗi trên Nervos CKB, chúng tôi mong muốn kết hợp kinh nghiệm thành công của Lightning Network với các lợi thế kỹ thuật của CKB để tạo ra một mạng lưới thanh toán đa tài sản phi tập trung theo thời gian thực, nhanh chóng, chi phí thấp. Cụ thể:

Giải quyết các vấn đề về khả năng mở rộng : Thông qua các kênh thanh toán ngoài chuỗi và định tuyến đa điểm, Fiber Network có thể đạt được khả năng xử lý giao dịch thông lượng cao, đáp ứng nhu cầu của người dùng quy mô lớn.
Giảm chi phí giao dịch : Bằng cách giảm tần suất giao dịch trên chuỗi, phí giao dịch sẽ giảm, giúp thanh toán vi mô trở nên khả thi và hiệu quả.
Cải thiện tốc độ giao dịch : Xác nhận tức thời các giao dịch ngoài chuỗi cung cấp trải nghiệm xác nhận thanh toán trong tích tắc, phù hợp với nhiều tình huống thanh toán tức thời khác nhau.
Hỗ trợ nhiều tài sản : Fiber Network hỗ trợ thanh toán bằng nhiều loại tài sản kỹ thuật số, cung cấp cho người dùng nhiều lựa chọn thanh toán hơn.
Khả năng tương tác : Fiber Network hỗ trợ khả năng tương tác với Bitcoin Lightning Network, cung cấp hỗ trợ cho thanh toán chuỗi chéo và chuyển giao tài sản.

Thiết kế kiến trúc

Kiến trúc tổng thể

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

Kênh thanh toán ngoài chuỗi (Kênh sợi quang)
Hợp đồng trên chuỗi (HTLC)
Định tuyến đa bước
Dịch vụ Tháp Canh

Kênh thanh toán ngoài chuỗi

Các kênh thanh toán ngoài chuỗi là cốt lõi của Fiber Network, cho phép nhiều giao dịch ngoài chuỗi với việc thanh toán trên chuỗi chỉ khi kênh đóng. Cơ chế này làm giảm đáng kể số lượng giao dịch trên chuỗi, cải thiện tốc độ giao dịch và giảm phí giao dịch. Quy trình làm việc chung như sau:

Mở Kênh : Hai bên mở kênh thanh toán trên chuỗi, khóa một lượng tài sản CKB hoặc RGB++ nhất định.
Giao dịch ngoài chuỗi : Khi kênh mở, cả hai bên có thể thực hiện số lượng giao dịch ngoài chuỗi không giới hạn, cập nhật trạng thái kênh với mỗi giao dịch mà không cần phát sóng trực tiếp đến chuỗi.
Đóng kênh : Khi một trong hai bên quyết định đóng kênh, trạng thái kênh cuối cùng sẽ được phát trên chuỗi để thanh toán, đảm bảo số dư cuối cùng của cả hai bên được xác nhận.

Định dạng tương tác tin nhắn có thể được tham chiếu trong Giao thức tin nhắn P2P của mạng cáp quang .

Hợp đồng trên chuỗi

Hiện tại, chúng tôi sử dụng Hash Time-Locked Contracts (HTLC) để đảm bảo tính bảo mật của các giao dịch ngoài chuỗi và duy trì khả năng tương thích với Lightning Network. Điều này giúp giảm thiểu rủi ro đối tác, đảm bảo rằng ngay cả khi các giao dịch ngoài chuỗi không thành công, người dùng vẫn có thể bảo vệ tiền của mình thông qua các hợp đồng trên chuỗi.

Quy trình làm việc chung như sau:

Khởi tạo giao dịch : Người khởi tạo thanh toán tạo một giao dịch với khóa băm và khóa thời gian, và khóa một lượng CKB nhất định.
Xác minh băm : Người nhận thanh toán phải cung cấp ảnh băm chính xác trong thời gian quy định để mở khóa giao dịch và hoàn tất việc chuyển tiền.
Hoàn tiền khi hết thời gian chờ : Nếu người nhận không cung cấp đúng ảnh băm trong thời gian quy định, giao dịch sẽ tự động mở khóa và hoàn tiền cho người khởi tạo thanh toán.

Nhờ tính hoàn thiện Turing của CKB, chúng tôi có thể triển khai các hợp đồng trên chuỗi linh hoạt và an toàn hơn. Chúng tôi sẽ mở rộng thêm chức năng của hợp đồng trong tương lai, chẳng hạn như giới thiệu cơ chế thu hồi dựa trên phiên bản và Hợp đồng khóa thời gian điểm an toàn hơn.

Định tuyến đa bước

Định tuyến đa điểm cho phép người dùng hoàn tất thanh toán thông qua nhiều nút trung gian mà không cần thiết lập kênh thanh toán trực tiếp với bên đối tác. Cơ chế này tăng cường tính linh hoạt và phạm vi phủ sóng của mạng.

Quy trình làm việc chung như sau:

Khám phá đường dẫn : Người khởi tạo thanh toán khám phá đường dẫn tối ưu từ họ đến người nhận thanh toán thông qua mô-đun định tuyến.
Khóa đường dẫn : Mỗi nút trên đường dẫn sẽ tạo ra các hợp đồng HTLC tương ứng, đảm bảo chuyển tiền an toàn.
Hoàn tất thanh toán : Người nhận thanh toán mở khóa HTLC và tiền sẽ được chuyển tuần tự đến từng nút trên đường dẫn.

Chúng tôi cũng sẽ triển khai thanh toán chuỗi chéo tại đây bằng hợp đồng HTLC, hỗ trợ khả năng tương tác với Lightning Network thông qua dịch vụ trung tâm chuỗi chéo. Để biết thêm chi tiết, vui lòng tham khảo Giao thức chuỗi chéo kênh thanh toán với HTLC .

Dịch vụ Tháp Canh

Dịch vụ tháp canh là một thành phần thiết yếu của Fiber Network, chịu trách nhiệm giám sát trạng thái của các kênh thanh toán ngoài chuỗi và đảm bảo an ninh cho các kênh và quỹ. Chức năng và vai trò của nó như sau:

Giám sát kênh : Giám sát thời gian thực trạng thái kênh thanh toán của tất cả người dùng tham gia, bao gồm mở, cập nhật và đóng kênh.
Phát hiện bất thường : Phát hiện các hoạt động bất thường trong các kênh, chẳng hạn như người dùng có ý đồ xấu cố gắng đóng các kênh có trạng thái cũ hoặc các cuộc tấn công chi tiêu gấp đôi.
Phản ứng chủ động : Khi phát hiện bất thường, sẽ nhanh chóng phát trạng thái kênh mới nhất lên mạng blockchain để ngăn ngừa mất tiền do hành vi độc hại.

Tiến độ hiện tại và kế hoạch tương lai

Hiện tại chúng tôi đã hoàn thành một nguyên mẫu của Fiber Network, triển khai các chức năng cơ bản là mở, cập nhật và đóng các kênh giữa hai nút và cũng xác minh chức năng chuỗi chéo với Bitcoin Lightning Network. Mã dự án có thể được tìm thấy trong các kho lưu trữ GitHub sau:

Các bước tiếp theo của chúng tôi bao gồm hoàn thiện dịch vụ định tuyến đa điểm và dịch vụ tháp canh, cũng như cải thiện giao diện RPC và SDK để tạo điều kiện cho các nhà phát triển truy cập dễ dàng hơn vào Mạng cáp quang.

Giao thức định tuyến đa chặng dựa trên thuật toán Dijkstra để tìm kiếm đường dẫn thanh toán, do đó giảm phí định tuyến và cải thiện tỷ lệ thành công của thanh toán theo đường dẫn đa chặng. Sau khi Fiber Network đi vào hoạt động, chúng tôi sẽ tối ưu hóa thuật toán định tuyến dựa trên lưu lượng mạng và điều kiện hoạt động. Chúng tôi mong đợi cung cấp 2 hoặc 3 chiến lược tìm kiếm đường dẫn để thích ứng với các sở thích và nhu cầu định tuyến khác nhau của người dùng. Fiber Network cũng sẽ giới thiệu các chiến lược thanh toán đa chặng, chia số tiền thanh toán lớn thành nhiều phần, mỗi phần được truyền qua các đường dẫn khác nhau, giúp tăng thêm khả năng thanh toán thành công.

Dịch vụ tháp canh sẽ được cung cấp bởi một số nút trong Mạng cáp quang. Các nút này sẽ trực tuyến, theo dõi các tình huống bất thường trong mạng và giúp bảo vệ tài sản trong các kênh. Dịch vụ giám sát cũng sẽ theo dõi dịch vụ trung tâm chuỗi chéo. Ngay cả khi người dùng ngoại tuyến trong một thời gian, dịch vụ giám sát vẫn có thể đảm bảo trao đổi thành công với Mạng Lightning.

Ngoài ra, chúng tôi sẽ cân nhắc bổ sung thêm nhiều tính năng vào Fiber Network, chẳng hạn như triển khai các thuật toán bảo vệ quyền riêng tư tận dụng khả năng lập trình của CKB và dựa trên đó, tối ưu hóa các thuật toán định tuyến và dịch vụ giám sát để tăng cường tính bảo mật và quyền riêng tư cho thông tin thanh toán của người dùng.