Como funciona a Rede de iluminação (1)?

Fonte: Bytecoin CKB

Como uma rede P2P construída sobre a cadeia de blocos BTC, a Rede de iluminação não só resolve eficazmente o problema de ‘lento e caro’ do BTC, mas também tem uma vantagem incomparável na área de pagamentos encriptados, sendo a base para a nossa economia P2P e uma parte importante do nosso sonhado mundo Web5.

Hoje, neste artigo, continuaremos a apresentar a Rede de iluminação, explicando os princípios de funcionamento e as tecnologias relacionadas da Rede de iluminação.

A pedra fundamental da Rede de iluminação: canais de pagamento

A Rede de iluminação é essencialmente um sistema de canais de pagamento cuidadosamente projetado. Tomando como exemplo a transação entre Alice e Bob, quando eles usam a Rede de iluminação para a Liquidação, eles passam por três estágios-chave: abertura de canal, realização da transação e fechamento do canal.

1、Abrir o canal: Construir uma ponte de confiança

O chamado de abertura de canal é essencialmente a criação de uma Carteira com várias assinaturas controlada em conjunto pelas duas partes envolvidas e a injeção de fundos nessa Carteira. O saldo total de fundos recebidos por esta Carteira é o saldo deste canal.

Suponhamos que Alice e Bob possuam 10 milhões de Satoshi BTC cada. Primeiro, eles precisam transferir os seus 10 milhões de Satoshi para um Carteira com várias assinaturasEndereço comum, que será usado como depósito para abrir o canal. Essa transação é chamada de “Transação de Financiamento (depósito交易)” ou “Transação de Âncora (锚点交易)”, e deve ser transmitida para a rede e registrada no bloco da BTCBlocona para indicar a abertura oficial do canal. Neste exemplo, o canal de pagamento entre Alice e Bob é, na verdade, uma Carteira com várias assinaturas comum de 2-de-2, contendo um saldo de 20 milhões de Satoshi (para simplificar, não estamos considerando as Taxas de gás necessárias para abrir o canal).

2, Negociação Iniciada: A Arte das Transações Fora da Cadeia

Após a abertura do canal, todas as transações subsequentes entre as partes envolvidas serão realizadas fora da cadeia do Bit, alcançando uma liquidação eficiente. Vamos supor que Alice e Bob realizaram as seguintes 3 transações:

1. Alice transfere 10.000 Satoshi para Bob, neste momento Alice tem 90.000 Satoshi e Bob tem 110.000 Satoshi.
2. Alice continua a transferir 20.000 Satoshi para Bob, agora Alice possui 70.000 Satoshi e Bob possui 130.000 Satoshi.
3. Bob transfere 1万 Satoshi para Alice, que neste momento tem 8万 Satoshi, enquanto Bob tem 12万 Satoshi.

No exemplo acima, podemos ver que, independentemente do número de transferências entre Alice e Bob, o saldo do canal entre eles permanece inalterado, sempre em 200.000 satoshis.

Sempre que Alice e Bob realizam uma transação, ambas as partes precisam atualizar seus saldos no canal e trocar ‘Transações de Compromisso’ assinadas. Essas transações são válidas por si mesmas e podem ser enviadas para a rede BTC a qualquer momento, mas normalmente as partes as mantêm sem transmitir, a menos que elas pretendam fechar o canal. Dessa forma, o estado dos saldos de Alice e Bob no canal pode mudar dezenas ou até centenas de vezes por segundo, e a velocidade de atualização é apenas limitada pela velocidade com que as partes criam, assinam e enviam as transações de compromisso umas para as outras.

3、关闭通道：最终Liquidação的时刻

A canal pode ser fechado de duas maneiras: a primeira é quando ambas as partes concordam em fechá-lo e enviam uma transação de Liquidação (Settlement Transaction) para a rede BTC; a segunda é quando uma das partes decide fechá-lo e envia a última transação de compromisso (Commitment Transaction) para a rede BTC. O último caso é projetado para evitar que uma parte fique offline e bloqueie o saldo da outra parte no canal.

No exemplo de Alice e Bob, eles decidiram fechar o canal após 3 transações. Após o fecho, Alice recupera 8 mil Satoshi e Bob recupera 12 mil Satoshi (novamente, para simplificar, não consideramos as Taxa de gás geradas no fecho do canal).

Segurança dos canais de pagamento bidirecionais: de LN-Penalty a eltoo e depois para Daric

Como mencionado anteriormente, o fechamento do canal pode ser acordado por ambas as partes ou decidido por uma das partes. Então, como evitar fraudes em canais de pagamento bidirecionais? Por exemplo, no cenário acima, como evitar que o Bob feche o canal com a segunda transação prometida em vez da terceira? Se a segunda transação prometida for usada para fechar o canal, Bob pode negar o pagamento de 10.000 satoshis finalmente enviado para Alice, o que parece ser muito tentador.

A BTCRede de iluminação introduz o mecanismo LN-Penalty para impedir que uma parte feche o canal enviando uma cadeia em um estado desatualizado, mas favorável. **O LN-Penalty usa técnicas sofisticadas como “transações de compromisso assimétricas” e “revogação da Chave Secreta” para garantir que, se Bob tentar fechar o canal usando uma transação de compromisso desatualizada, Alice terá direito a todo o montante de fundos no canal - 200.000 satoshis - no canal. Este mecanismo de punição dissuade eficazmente potenciais fraudes.

No entanto, o LN-Penalty também tem algumas desvantagens, além da sua própria complexidade, também cria uma carga de armazenamento - os utilizadores têm de guardar os dados de cada vez que o estado do canal é atualizado no passado, e algumas situações raras podem inadvertidamente penalizar os utilizadores honestos.

Para superar essas desvantagens, em 2018, a comunidade BTC propôs uma solução chamada “eltoo” para eliminar o ônus de armazenamento e o risco de penalidades acidentais. Nesse plano, os usuários só precisam manter a transação de promessa mais recente e sua transação de Liquidação. No entanto, o plano eltoo ainda não está disponível porque sua implementação requer uma bifurcação suave do BTC, introduzindo um novo tipo de hash de assinatura - SIGHASH_ANYPREVOUT.

A Rede de iluminação Fiber Network, lançada pela Nervos CKB, escolheu o programa Daric proposto em 2022. O Daric resolve efetivamente os problemas de custo e segurança da torre de observação (Watchtower) com base no eltoo. A torre de observação é um Nó da Rede de iluminação que é executado em uma máquina e rede independentes, monitorando os canais de pagamento e ajudando as vítimas a executar transações de corte ao detectar comportamentos maliciosos, a fim de proteger os fundos dos usuários. Os operadores de Nó geralmente executam suas próprias torres de observação para proteger seus Nós.

Conclusão

A Rede de Iluminação, como solução de escalonamento do BTC, tem como seu núcleo um sistema de canais de pagamento engenhosamente projetado. Através das três fases de abertura de canais, transações fora da cadeia e fechamento de canais, a Rede de Iluminação melhora significativamente a velocidade das transações e reduz os custos.

Para garantir a segurança dos canais de pagamento bidirecionais, a Rede de iluminação adota o mecanismo LN-Penalty, e a comunidade BTC propôs mecanismos de segurança mais avançados, como eltoo, Daric, entre outros, para efetivamente prevenir possíveis comportamentos fraudulentos.

Essas inovações permitem que a Rede de iluminação traga melhorias significativas de desempenho para a rede BTC, ao mesmo tempo que mantém a segurança, abrindo caminho para pagamentos rápidos e de baixo custo de pequenas quantias.