Розблокування сили трильйонного ринку: Глибокий аналіз екосистеми Біткойна

Обговорення екосистеми Біткойн набирає обертів у всьому крипторинку. Використання клієнтських перевірок для створення смарт-контрактів на основі скриптів Біткойн, одночасно сумісних з безмежно масштабованою мережею Lightning для каналів торгівлі, може стати масштабним рішенням для блокчейну, яке забезпечує "безпеку, децентралізацію, масштабованість".

Ця стаття буде присвячена популяризації деяких базових концепцій екосистеми Біткойн. Від "неможливого трикутника блокчейну", що заважає масовому застосуванню, до "Біткойн" "Мережі Світла", що долає "неможливий трикутник", до сучасних рішень для сценаріїв Біткойн і принципу моделі UTXO.

Перешкоди для масового впровадження блокчейну

"Блокчейн-мережа не може одночасно забезпечити безпеку, децентралізацію та масштабованість", тобто "блокчейн не може бути трикутником". Ця проблема вже давно заважає широкому впровадженню блокчейну.

На основі забезпечення безпеки, за останні десять років Ethereum зосередився на розвитку децентралізації та постійно інновує на рівні інфраструктури базового публічного блокчейну, щоб розширити масштабованість публічного блокчейну Ethereum. Для досягнення цієї мети Ethereum протягом десяти років також ітеративно розробив різні алгоритми повітря, шардінг, Rollup та інші технології.

Але щодо проблеми масштабованості, з огляду на спроби Ethereum та його Layer2, здається, що, поки рішення обмежені блокчейном, продуктивність буде мати межу. Навіть найбільш продуктивний на сьогодні блокчейн все ще важко перевищити межу TPS ( обсягу транзакцій на секунду ), і існує величезний розрив між вимогами масових комерційних додатків на рівні мільйонів TPS та цілями реалізації промислового рівня на глобальному рівні на рівні сотень мільйонів TPS. Для основних публічних блокчейнів, чи то Ethereum, чи то Біткойн, усі стикаються з одним і тим же вузьким місцем — "як вирішити проблему масштабованості?"

Механізм роботи мережі Lightning

Мережа Lightning використовує метод оффчейн обчислень, а саме "платіжний канал (Payment Channel)", який повністю вирішує проблему масштабованості "неможливого трикутника" — якщо створити достатню кількість каналів, можна здійснювати будь-яку кількість паралельних угод.

Принцип роботи мережі Lightning

Мережа Lightning імітує спосіб банківських розрахунків: користувачі A та B відкривають канал Lightning між собою через мережу Lightning. Коли канал відкритий, A та B використовують канал для прямого розрахунку в мережі Lightning, не потребуючи розрахунку в блокчейні Біткойн. Тільки коли канал закритий, A та B повинні здійснити розрахунок у блокчейні Біткойн через мережу Lightning.

Процес операцій з блискавичним каналом

1. Сплата резерву: для відкриття каналу блискавичній мережі потрібно сплатити біткойн резерв.
2. Облік оффчейн-транзакцій: через мережу Lightning кожна транзакція обліковується окремо, і для кожного обліку підписується угода про покарання.
3. Запис на ланцюгу: після закриття блискавичного каналу історичні дані транзакцій упаковуються та остаточно надсилаються на блокчейн Біткойн.

Як мережа Lightning уникає шахрайства в ланцюгу

Якщо під час торгівлі в каналі A здійснює шахрайство — заздалегідь закриває канал для розрахунку Біткойн. Тоді, коли канал закривається, в ланцюгу Біткойн відразу виникає шахрайська транзакція. Завдяки відкритості ланцюга Біткойн, B може своєчасно спостерігати за цим і застосувати заздалегідь підписану угоду про покарання до A. Зміст покарання полягає в конфіскації всіх резервів A.

Буття масового використання мережі блискавки

Теоретично, мережа Lightning забезпечила безмежну масштабованість, подолавши неможливий трикутник блокчейну. Але найважливішою проблемою, яка заважає мережі Lightning реалізувати масове застосування, є те, що мережа Lightning використовує ті ж скрипти, що й Біткойн, а на блокчейні Біткойн немає смарт-контрактів, є лише прості скрипти, які не можуть підтримувати складні застосування. На блокчейні Біткойн немає смарт-контрактів, не кажучи вже про застосування, створені на основі смарт-контрактів. Тому найбільшою проблемою, яку потрібно подолати мережі Lightning, є "як реалізувати смарт-контракти на Біткойн".

Пропозиція щодо покращення "функцій" блокчейну Біткойн

1. Бічний ланцюг (Side Chain)

Бічна ланка відноситься до створення ланки з функцією смарт-контрактів, яка копіює її з Біткойн основної ланки і має двостороннє з'єднання, що дозволяє безперешкодно переміщати активи Біткойн між основною ланкою та бічною ланкою, що реалізує смарт-контракти. Однак наразі немає достатньо децентралізованих технологій для двостороннього з'єднання. Для копіювання основної ланки та міграції активів бічна ланка потребує послуг третіх осіб, які є централізованими, наразі існує лише напівцентралізоване рішення. Проект бічної ланки завжди не отримував підтримки від спільноти основних розробників Біткойн через централізовані проблеми, пов'язані з випуском третіх осіб.

2. Кольорові монети (Colored Coins)

У 2012 році голова асоціації Біткойн Менi Розенфельд опублікував статтю "Огляд кольорових монет", в якій було представлено механізм, що використовує "замінність" Біткойна для "фарбування" певних монет, що дозволяє відокремлювати конкретні токени від інших токенів, створюючи програми, які підходять для цих монет. Конкретний спосіб полягає у використанні команди OP_RETURN у скрипті Біткойна, до якої додається 80 байт довільних символів, у яких за вказаним форматом розробляється рядок, що позначає "кольорові монети", а також для створення більш складних смарт-контрактів. Але 80 байтів простору занадто мало для реалізації складних функцій.

Подальша програма "кольорових монет" також представила нові технології. Наприклад, технологія гравірування "Ordinals", яка використовує 3 М "сепараційних свідчень" простору в блоці Біткойна для вкладання маленьких зображень, випускаючи NFT. Наприклад, BRC-20, яка виражає більш змістовну інформацію, ніж 80 байтів, за допомогою одного рядка коду. Але ці кольорові монети викликають додаткові серйозні проблеми — вони займають "сепараційні свідчення" простір, що раніше використовувався для зберігання підписів транзакцій Біткойна, витіснення "сепараційних свідчень" простору призводить до зменшення кількості виконуваних транзакцій на Біткойні, що знижує продуктивність Біткойна. Програма кольорових монет також зазнала сильного опору з боку основних розробників Біткойна, оскільки кольорові монети забруднюють рідний Біткойн, до того ж штучно призначена форма все ще вимагає централізованого третього боку для серверного аналізу.

3. Клієнтська валідація (Client-Validation)

У 2016 році розробник ядра Біткойн Peter Todd опублікував статтю, в якій запропонував парадигму верифікації клієнтів, що забезпечує приватність змісту контракту за допомогою моделювання традиційного способу підписання контракту, де тільки обидві сторони знають зміст угоди, без участі будь-якої третьої сторони, що дозволяє досягти повної децентралізації. Одночасно при виконанні угоди використовується спосіб, за якого ініціатор угоди надає необхідні повні дані про історію угод, а інша сторона сама їх перевіряє, щоб запобігти виникненню шахрайських ситуацій. Відсутність проблеми централізації та особливість верифікації поза ланцюгом, яка не підлягає обмеженням продуктивності, робить цю пропозицію на сьогоднішній день "оптимальним" рішенням для недостатньої Тюрінгівської повноти блокчейну Біткойн.

Аналіз моделі UTXO

На відміну від облікової моделі Ethereum, невитрачені виходи транзакцій (UTXO) – це сума криптовалюти, яка надсилається з однієї адреси на іншу, але ще не була викуплена отримувачем, щоб у подальших транзакціях відправити кошти іншим.

Наприклад, якщо Аліса надсилає Бобу 1 Біткойн, то, якщо Боб ще не витратив отриману від Аліси BTC, він володіє UTXO. Як тільки Боб витратить 1 BTC, життєвий цикл UTXO закінчується.

Припустимо, що гаманец Боба брав участь тільки в одній угоді, в якій Боб отримав 1 Біткойн від Аліси. Верифікатор угоди знає, що баланс UTXO Боба становить 1 Біткойн. Якщо Боб відправить 1 Біткойн Керол, його UTXO відразу стане 0 Біткойн. Якщо Боб потім спробує здійснити подвійні витрати своїх монет у другій угоді, верифікатор виявить, що його баланс UTXO недостатній для використання як вхід для другої угоди, і чесні верифікатори не будуть поширювати або підтверджувати його угоду з подвійними витратами.

Майбутнє екосистеми Біткойн

У процесі еволюції Біткойну дизайн перевірки клієнтів вміло обійшов проблеми централізації, пов'язані з бічними ланцюгами та кольоровими монетами, і ввів механізм одноразового запечатування, що ще більше підвищило безпеку. На цей момент екосистема Біткойну зустрічає народження цілого ряду нових протоколів, серед яких протокол RGB не лише продовжує вищезгадані ідеї, але й пропонує сумісність з мережами Lightning, закладаючи основи для безмежної масштабованості. Хоча сумісність протоколу RGB з мережею Lightning ще не є ідеальною, ми сповнені впевненості в майбутньому і віримо, що інфраструктура, яка допомагає постійно оптимізувати протокол, подолає обмеження "трикутника неможливостей блокчейну", яке існує протягом тривалого часу.

Ми маємо ще більше причин очікувати, що наступний цикл зростання індексу блокчейну буде спричинений вибухом екосистеми Біткойн, що призведе до масового прийняття блокчейну. Віримо, що Біткойн подолає свою первісну функцію єдиного сховища вартості, підкреслюючи свої грошові властивості, в той же час постійно впроваджуючи різноманітні рішення для інтеграції нових додатків в екосистему Біткойн, сприяючи її масштабованості та сталому розвитку, продовжуючи приносити безмежні можливості в світ блокчейну.