Оптоволоконная сеть: публичная сеть Lightning Network, основанная на CKB

Обзор

Fiber Network - это следующее поколение общественной сети Lighting, построенной на базе Nervos CKB и внеланцевых каналов, которая обеспечивает быстрые, недорогие и децентрализованные многофункциональные платежи и точечные сделки для активов RGB++.

Фон

Развитие и вызовы технологии блокчейн

Технология блокчейн, начиная с появления биткойна, пережила стремительное развитие. От простых функций платежей она постепенно расширилась до смарт-контрактов, децентрализованных финансов (DeFi), а также широкого спектра применений токенов NFT. Несмотря на значительные преимущества технологии блокчейн в области безопасности, прозрачности и децентрализации, она сталкивается с множеством вызовов в области масштабируемости и скорости проведения транзакций.

1. Проблема масштабируемости: традиционные Блокчейн, такие как BTC и Ethereum, имеют существенные ограничения в пропускной способности транзакций. Из-за ограничения размера Блока и времени генерации Блока в 10 минут, сеть BTC может обрабатывать всего около 7 транзакций в секунду; хотя Ethereum был улучшен, его способность обрабатывать транзакции в секунду также значительно ниже, чем у традиционной Платежной сети.
2. Высокая комиссия за транзакцию: с увеличением сетевой загрузки комиссия за транзакцию значительно возрастает. Например, в период пиковой нагрузки сети Ethereum, стоимость газа может превышать сумму транзакции, что серьезно влияет на пользовательский опыт и ухудшает возможность проведения мелких платежей.
3. Время подтверждения транзакции долгое: в традиционной сети Блокчейн транзакции должны дождаться нескольких подтверждений Блоков, чтобы быть окончательно подтвержденными. Этот процесс может занять несколько минут до нескольких часов и не подходит для мгновенных платежей.

Хотя Nervos CKB улучшила производительность и время подтверждения, ее скорость транзакций и ПадениеСтоимость транзакции все еще должны быть улучшены, чтобы удовлетворить потребности малых платежей и мгновенных платежей.

Вдохновение от сети Lightning

Сеть Lighting (Lightning Network), как решение второго уровня для сети BTC, успешно реализует быстрые и недорогие микроплатежи через технологию вне блокчейна и платежные каналы. Ее основные принципы включают:

1. Платежный канал: пользователи создают платежный канал в блокчейне, после открытия канала стороны могут бесконечное количество раз совершать вне блокчейна транзакции, только при закрытии канала происходит поселение в блокчейне. Это значительно снижает количество транзакций в блокчейне, увеличивает скорость транзакций и снижает комиссию за транзакцию.
2. хеш Time Lock Contract (HTLC): Благодаря технологии HTLC Сеть Lighting может обеспечить безопасный перевод средств и избежать рисков контрагента. Даже в случае неудачной транзакции вне Блокчейна, пользователь сможет получить финансовую защиту через контракт В Блокчейне.
3. Механизм маршрутизации: Сеть Lighting использует маршрутизацию с несколькими прыжками, что позволяет пользователям завершать платежи без необходимости открывать прямые каналы с получателем. Это повышает гибкость и доступность сети.

Преимущества Nervos CKB

Nervos CKB - это платформа Блокчейн, ориентированная на универсальность и безопасность. Благодаря своему уникальному дизайну у нее есть уникальное преимущество в решении проблем масштабируемости и интероперабельности Блокчейна:

1. Механизм консенсуса: основанный на NC-Max[1]Соглашение, которое включает в себя механизм Proof of Work (PoW) и механизм аренды состояния, обеспечивает безопасность сети и эффективное использование ресурсов.
2. Мощная модель смарт-контракта: уникальная модель ячейки CKB и виртуальная машина с набором команд RISC-V значительно улучшают возможности модели UTXO, позволяя не только поддерживать смарт-контракты, полностью совместимые с Тьюрингом, но и легко реализовывать абстрактные счета и другие функции, обеспечивая более гибкую программироваемость, лучшую совместимость и масштабируемость для децентрализованных приложений.
3. Экономическая модель: экономическая модель CKB поощряет долгосрочное удержание и разумное использование ресурсов сети, обеспечивая безопасную и устойчивую экосистему Децентрализация для приложений, разработчиков и пользователей.

Значение проекта Fiber Network

Путем построения внеланцевого канала на Nervos CKB мы надеемся объединить успешный опыт сети Lighting и технические преимущества CKB для создания быстрой, недорогой и децентрализованной сети обмена множеством активов в реальном времени. Конкретно:

1. Решение проблемы масштабируемости: с помощью платежных каналов вне блокчейна и технологии маршрутизации с множеством переходов, сеть Fiber может обеспечить высокую пропускную способность обработки транзакций, удовлетворяя потребности масштабных пользователей.
2. ПадениеСтоимость транзакции：减少в блокчейне交易频次，Падение用户的Комиссия за транзакцию，使得小额支付变得可行和高效。
3. Увеличение скорости сделки: с помощью мгновенного подтверждения вне блокчейна, достигается мгновенное подтверждение платежа, применимое в различных сценариях мгновенных платежей.
4. Поддержка нескольких активов: поддержка платежей различными цифровыми активами, предоставляя пользователям более широкий выбор платежных методов.
5. Поддержка взаимодействия сетей: Поддержка взаимодействия сети Lighting и Кроссчейн для обеспечения возможности платежей и передачи активов.

дизайн архитектуры

Общая архитектура

Общая архитектура сети Fiber включает в себя следующие основные модули:

• вне блокчейна支付通道（Fiber Channels）
• в блокчейне合约（HTLC）
• Многоходовая маршрутизация (MULTI)
• Служба наблюдения (Watchtower Service)

вне блокчейна платежный канал

Вне блокчейна платежный канал является основой сети Fiber Network, через который можно совершать множество транзакций вне блокчейна, а только при закрытии канала происходит поселение в блокчейне. Такой механизм значительно сокращает количество транзакций в блокчейне, увеличивает скорость совершения транзакций и снижает комиссию за транзакцию.

Примерный рабочий процесс следующий:

1. Создание канала: пользователи обеих сторон создают платежный канал в блокчейне, блокируя определенное количество CKB или активов RGB++.
2. вне блокчейна交易：在通道开启期间，双方可以任意次进行вне блокчейна交易，每次交易都更新通道状态，但不需要立即广播到в блокчейне。
3. Закрытие канала: Когда одна из сторон решит закрыть канал, передайте окончательный статус канала в блокчейне для Поселок, чтобы убедиться, что окончательный баланс обеих сторон подтвержден.

Конкретный формат обмена сообщениями можно найти в протоколе сообщений P2P сети Fiber Network[2]

в блокчейне合约

В настоящее время мы используем контракт временной блокировки хеша (HTLC), чтобы гарантировать безопасность вне блокчейна и быть совместимыми с Сетью Lighting. С его помощью можно избежать рисков со стороны контрагента и обеспечить защиту средств пользователей даже в случае неудачи вне блокчейна, используя контракт в блокчейне.

Примерный рабочий процесс следующий:

1. Запуск транзакции: инициатор платежа создает транзакцию с условием блокировки хеша и временной блокировки, блокируя определенное количество CKB.
2. проверка хеша: получатель платежа должен предоставить правильное исходное значение хеша в заданный срок, чтобы разблокировать транзакцию и завершить перевод средств.
3. Возврат средств по истечении времени: Если получатель не предоставит правильное хеш-значение в течение указанного времени, транзакция автоматически разблокируется и деньги будут возвращены инициатору платежа.

Благодаря универсальности CKB мы можем реализовать более гибкие и безопасные смарт-контракты в блокчейне. В дальнейшем мы планируем расширить функциональность контрактов, включая введение механизма отмены на основе номера версии и более безопасных контрактов Point Time-Locked.

Маршрутизация с множественными переходами

Технология маршрутизации с несколькими прыжками позволяет пользователям осуществлять платежи через несколько промежуточных узлов без прямого установления платежного канала с другой стороной. Этот механизм повышает гибкость и охват сети.

Процесс работы:

1. Обнаружение пути: инициатор платежа находит оптимальный путь от себя до получателя платежа через модуль маршрутизации.
2. Блокировка пути: Каждый узел на пути создает соответствующий контракт HTLC для обеспечения безопасного перевода средств.
3. Оплата завершена: получатель разблокирует HTLC, средства последовательно перемещаются через разные Узел пути.

Одновременно мы также будем использовать контракт HTLC здесь, чтобы реализовать платежи для взаимодействия кросс-чейн, поддерживая взаимодействие с Сетью Lighting через сервис кросс-чейн хаба, подробнее можно ознакомиться с протоколом кросс-чейн платежных каналов с HTLC[3]

Сервис мониторинга

Служба мониторинга является важной частью сети Fiber Network, она отвечает за отслеживание состояния платежного канала вне блокчейна, чтобы обеспечить безопасность канала и средств. Ее функции и назначение следующие:

1. Мониторинг каналов: в режиме реального времени отслеживание состояния платежных каналов всех участников, включая процесс создания, обновления и закрытия каналов.
2. Обнаружение аномалий: обнаружение аномальной активности в канале, такой как попытка злонамеренного пользователя закрыть канал в старом состоянии или попытка Атака с двойными расходами.
3. Активный отклик: при обнаружении аномалий своевременно транслировать новое состояние канала в сети блокчейн, чтобы предотвратить убытки от злонамеренного поведения.

Текущий прогресс и план

В настоящее время мы завершили прототип сети Fiber Network, реализовав основные функции создания, обновления и закрытия каналов между двумя Узлами, а также проверили функции взаимодействия с сетью Lighting BTCСеть для Кроссчейн. Код проекта можно найти в этих 2 репозиториях на GitHub:

Планируется завершить работу над маршрутизацией с множеством переходов и службой мониторинга, а также усовершенствовать интерфейс RPC и SDK, чтобы больше разработчиков могли легко подключиться к сети Fiber.

Протокол маршрутизации с множеством прыжков основан на алгоритме Дейкстры для поиска пути платежа, чтобы снизить стоимость маршрутизации и повысить успешность множественных платежей. После запуска Fiber Network мы оптимизируем алгоритм маршрутизации на основе объема сетевого трафика и его работы, и планируем предоставить 2-3 стратегии поиска пути, чтобы удовлетворить различные предпочтения и потребности пользователей в маршрутизации. Fiber Network также представит стратегию множественных платежей, разделяя большие суммы платежа на несколько частей, которые будут отправлены по разным путям, что еще больше увеличит вероятность успешного платежа.

Служба мониторинга будет предоставлена некоторыми Узлами в сети Fiber Network. Они будут оставаться в сети, следить за аномалиями в сети и помогать защищать активы в каналах. Служба мониторинга также будет отслеживать кросс-чейн хаб-сервис. Даже если пользователь будет офлайн в течение некоторого времени, служба мониторинга все равно обеспечит успешный обмен с сетью Lighting.

Кроме того, мы также будем рассматривать добавление больше функций в сеть Fiber Network, таких как использование CKB для обеспечения конфиденциальностиАлгоритм с помощью его программной возможности, и на основе этого оптимизироватьАлгоритм маршрутизации и службы мониторинга для защиты безопасности и конфиденциальности информации об оплатах пользователей.