Lighting Network làm việc như thế nào (1)?

Nguồn: ByteDance CKB

Là một mạng P2P được xây dựng trên blockchain BTC, Lighting Network không chỉ có thể giải quyết hiệu quả vấn đề BTC “chậm và đắt” mà còn có những lợi thế không thể so sánh được so với các giải pháp khác trong lĩnh vực thanh toán mã, là nền tảng để chúng tôi hiện thực hóa nền kinh tế P2P và một phần quan trọng của thế giới Web5 mà chúng tôi hình dung.

Trong bài viết hôm nay, chúng ta sẽ tiếp tục giới thiệu về Lighting Network và giải thích cách hoạt động và các công nghệ liên quan.

Nền tảng của Lightning Network: Kênh thanh toán

** Lighting Network về cơ bản là một hệ thống kênh thanh toán được thiết kế tốt. **Trong trường hợp giao dịch giữa Alice và Bob, khi họ sử dụng Mạng chiếu sáng cho Thanh toán, họ trải qua ba giai đoạn chính: mở kênh, thực hiện giao dịch và đóng kênh.

1, Khởi động kênh: Xây dựng cầu nối tin tưởng

Việc mở kênh thực chất là tạo ra một Ví đa chữ ký được điều khiển chung bởi hai bên tham gia và đưa tiền vào Ví đó. Tổng số tiền được nhận vào Ví này chính là số dư của kênh này.

Chúng ta giả sử Alice và Bob mỗi người đều giữ 10 nghìn Satoshi BTC. Đầu tiên, họ cần chuyển 10 nghìn Satoshi của mỗi người vào một ví đa chữ ký được kiểm soát chung bởi cả hai, như một khoản tiền đặt cọc để thiết lập kênh. Giao dịch này được gọi là “Giao dịch Nạp tiền” hoặc “Giao dịch Móc neo”, cần phải được phát sóng ra mạng và ghi chép trên chuỗi Khối Bitcoin để thể hiện rằng kênh đã chính thức mở. Trong ví dụ này, kênh thanh toán kết nối Alice và Bob thực chất là một ví tiền đa chữ ký 2-2 thông thường, chứa số dư là 20 nghìn Satoshi (để đơn giản, chúng ta tạm thời không xem xét phí gas cần thanh toán khi mở kênh).

2、Bắt đầu giao dịch: nghệ thuật của giao dịch off-chain

Sau khi kênh được mở, các giao dịch tiếp theo giữa hai bên sẽ được thực hiện hoàn toàn ngoài chuỗi khối Bit, đạt được thanh toán ngoại chuỗi hiệu quả. Hãy giả sử Alice và Bob đã thực hiện 3 giao dịch sau đây:

1. Alice chuyển 1 vạn Satoshi cho Bob, lúc này Alice có 9 vạn Satoshi, Bob có 11 vạn Satoshi.
2. Alice tiếp tục chuyển 2 万Satoshi cho Bob, lúc này Alice có 7 万Satoshi, Bob có 13 万Satoshi.
3. Bob chuyển 1 万Satoshi cho Alice, hiện tại Alice có 8 万Satoshi, Bob có 12 万Satoshi.

Từ ví dụ trên, chúng ta có thể thấy rằng, bất kể Alice và Bob thực hiện bao nhiêu giao dịch chuyển tiền, số dư kênh giữa họ luôn không đổi, luôn là 20 vạn Satoshi.

Mỗi khi Alice và Bob thực hiện giao dịch, cả hai đều cần cập nhật số dư của mình trong kênh và trao đổi “Giao dịch Cam kết (Commitment Transaction)” được ký. Những giao dịch này về cơ bản là hợp lệ và có thể được gửi vào mạng BTC bất cứ lúc nào, nhưng thường thì cả hai đều lưu giữ chúng mà không phát tán, trừ khi họ có ý định đóng kênh. Như vậy, trạng thái số dư của Alice và Bob trong kênh có thể thay đổi hàng chục hoặc hàng trăm lần mỗi giây mà không gây vấn đề gì, và tốc độ cập nhật chỉ bị hạn chế bởi tốc độ tạo, ký và gửi giao dịch cam kết cho đối phương.

3. Đóng kênh: Thời điểm cuối cùng của thanh toán

Đóng kênh có thể được thực hiện bằng hai cách: một là hai bên đồng ý đóng cùng nhau bằng cách gửi một giao dịch Thanh toán vào mạng BTC; hai là một bên quyết định đóng, gửi giao dịch cam kết cuối cùng vào mạng BTC. Thiết kế của lần sau là để ngăn ngừa trường hợp một bên offline làm cho số dư của bên còn lại trong kênh bị khóa mãi mãi.

Trong ví dụ của Alice và Bob, sau khi thực hiện 3 giao dịch, họ quyết định đóng kênh. Sau khi đóng, Alice rút lại 80.000 Satoshi, Bob rút lại 120.000 Satoshi (cũng vì đơn giản hóa, chúng ta không tính đến Phí gas phát sinh khi đóng kênh).

Bảo vệ an ninh cho kênh thanh toán hai chiều: Từ LN-Penalty đến eltoo và Daric

Như đã đề cập ở trên, việc đóng kênh có thể được thực hiện khi hai bên đồng ý đóng, hoặc một bên quyết định đóng. Vậy trong kênh thanh toán hai chiều, làm thế nào để ngăn chặn một bên gian lận? Ví dụ, trong ví dụ trên, làm thế nào để ngăn chặn Bob sử dụng giao dịch cam kết lần thứ hai thay vì lần thứ ba để đóng kênh? Nếu sử dụng giao dịch cam kết lần thứ hai để đóng kênh, Bob có thể từ chối trách nhiệm thanh toán 10,000 satoshi cuối cùng cho Alice, điều này rõ ràng rất hấp dẫn.

**BTCLighting Network đã áp dụng cơ chế LN-Penalty để ngăn chặn một bên gửi trạng thái cũ nhưng có lợi cho mình đến on-chain để đóng kênh.**LN-Penalty sử dụng các công nghệ phức tạp như “giao dịch cam kết không đối xứng” và “rút Chìa khoá bảo mật” để đảm bảo rằng nếu Bob cố gắng đóng kênh bằng giao dịch cam kết cũ, Alice sẽ có quyền nhận toàn bộ tiền trong kênh - 20 vạn Satoshi. Cơ chế phạt này hiệu quả trong việc ngăn chặn hành vi gian lận tiềm ẩn.

Tuy nhiên, LN-Penalty cũng có một số hạn chế, ngoài việc phức tạp về bản thân, nó cũng tạo ra gánh nặng lưu trữ - người dùng phải lưu giữ thông tin từ mỗi lần cập nhật trạng thái kênh trước đó, và một số trường hợp hiếm hoi có thể dẫn đến việc ngược đãi người dùng trung thực.

Để vượt qua những hạn chế này, từ năm 2018, cộng đồng BTC đã đề xuất một giải pháp được gọi là “eltoo” để loại bỏ rủi ro về gánh nặng lưu trữ và phạt không ngờ. Trong giải pháp này, người dùng chỉ cần lưu giữ giao dịch cam kết mới nhất và giao dịch thanh toán của chúng. Tuy nhiên, giải pháp eltoo vẫn chưa sẵn sàng, vì triển khai nó đòi hỏi một phát triển mềm của BTC, giới thiệu một loại băm chữ ký mới —— SIGHASH_ANYPREVOUT.

Mạng sợi Nervos CKB Lighting Network được ra mắt đã chọn giải pháp Daric được đề xuất vào năm 2022. Daric giải quyết hiệu quả vấn đề chi phí và bảo mật của Watchtower dựa trên eltoo. Watchtower là một nút của Lighting Network hoạt động trên máy độc lập và mạng riêng, giám sát các kênh thanh toán và hỗ trợ việc thực thi giao dịch phạt khi phát hiện hành vi độc hại, bảo vệ tài sản của người dùng. Nhà điều hành nút thường sẽ chạy Watchtower riêng để bảo vệ nút của mình.

Kết luận

Lighting Network, là một giải pháp mở rộng cho Bitcoin, có trọng tâm là hệ thống kênh thanh toán được thiết kế thông minh. Qua ba giai đoạn mở kênh, giao dịch off-chain và đóng kênh, Lighting Network đã cải thiện đáng kể tốc độ giao dịch và giảm chi phí.

Để đảm bảo an toàn cho kênh thanh toán hai chiều, Mạng Lighting sử dụng cơ chế LN-Penalty, cộng đồng BTC cũng đưa ra các cơ chế an toàn tốt hơn như eltoo, Daric để hiệu quả phòng ngừa hành vi gian lận tiềm ẩn.

Những đổi mới này đã mang lại sự cải thiện đáng kể về hiệu suất mạng BTC trong khi đảm bảo tính an toàn, đồng thời mở đường cho thanh toán nhỏ với tốc độ nhanh và chi phí thấp.