Khả năng mở rộng bitcoin: Phân tích các giải pháp lớp 2 và các dự án liên quan

Tác giả: Chakra; Bản dịch: 0xjs@金财经

Có nhiều con đường để mở rộng Bitcoin và phần đầu tiên trong loạt bài viết của chúng tôi đã mô tả một trong số đó"Giải pháp mở rộng gốc Bitcoin", một con đường khác là xây dựng một lớp giao thức bổ sung trên Bitcoin, được gọi là Lớp 2. Giải pháp 2 lớp Tốt nhất các khía cạnh quan trọng của giải pháp là cầu nối hai chiều an toàn và kế thừa bảo mật đồng thuận Bitcoin.

Sidechains

Khái niệm về sidechains có từ năm 2014, khi Blockstream đệ trình "Đổi mới Blockchain với các Sidechain được cố định". Nó đại diện cho một phương pháp chia tỷ lệ tương đối cơ bản.

Chuỗi bên hoạt động như thế nào?

Chuỗi bên là một chuỗi khối hoạt động độc lập với chuỗi chính. Nó có giao thức đồng thuận riêng và có thể được sử dụng làm nơi thử nghiệm cho chuỗi chính. đổi mới chuỗi chính. Khi một sự kiện bất lợi xảy ra trên chuỗi bên, thiệt hại hoàn toàn được giới hạn ở chính chuỗi bên mà không có bất kỳ tác động nào đến chuỗi chính. Sidechain có thể áp dụng các giao thức đồng thuận với TPS (giao dịch mỗi giây) cao hơn, nâng cao khả năng lập trình trên chuỗi và tạo điều kiện cho chức năng nâng cao của BTC.

Sidechains có thể thực hiện việc chuyển Bitcoin giữa các chuỗi khối khác nhau thông qua chốt hai chiều hoặc chốt một chiều. Nhưng trên thực tế, BTC chỉ có thể cư trú trên mạng chính Bitcoin, do đó cần có cơ chế neo để liên kết BTC trên chuỗi bên với BTC trên mạng chính Bitcoin.

Chế độ chốt một chiều yêu cầu người dùng gửi BTC từ mạng chính đến một địa chỉ không khả dụng để hủy, sau đó đúc một lượng BTC tương đương trên chuỗi bên, nhưng quá trình này là không thể đảo ngược. Chốt hai chiều là một cải tiến so với chốt một chiều, cho phép BTC di chuyển qua lại giữa chuỗi chính và chuỗi bên. Thay vì bị phá hủy bằng cách gửi đến một địa chỉ không có sẵn, chốt hai chiều sẽ khóa BTC thông qua nhiều chữ ký hoặc các tập lệnh kiểm soát khác, tạo ra BTC mới trên sidechain. Khi người dùng muốn quay lại mạng chính, BTC trên chuỗi bên sẽ bị hủy và BTC bị khóa ban đầu sẽ được phát hành trên mạng chính.

Việc triển khai chốt một chiều đơn giản hơn nhiều so với chốt hai chiều vì nó không yêu cầu quản lý trạng thái liên quan trên mạng chính Bitcoin. Tuy nhiên, tài sản sidechain được tạo thông qua chốt một chiều có thể vô giá trị vì chúng thiếu cơ chế chốt ngược.

Có nhiều kế hoạch và mức độ bảo mật khác nhau để xác minh các giao dịch khóa trên chuỗi chính và ghi các giao dịch trên chuỗi bên. Phương pháp đơn giản nhất là xác minh bên ngoài thông qua những người tham gia có nhiều chữ ký, nhưng điều này mang lại rủi ro tập trung cao. Một lựa chọn tốt hơn là sử dụng bằng chứng SPV để xác minh phi tập trung. Tuy nhiên, do mạng chính Bitcoin thiếu khả năng lập trình cần thiết để thực hiện xác minh SPV nên các phương pháp khác phải được sử dụng, thường là ký quỹ đa chữ ký.

Các vấn đề và phương pháp

Những lời chỉ trích chính về sidechain bao gồm:

1. Sự phụ thuộc của tài sản chuỗi chéo vào người xác minh: Vì mạng chính Bitcoin vẫn không thể triển khai hợp đồng thông minh nên chuỗi chéo Việc chuyển giao tài sản trên chuỗi không thể được quản lý thông qua logic hợp đồng không đáng tin cậy. Việc trả lại tài sản từ sidechain sang Bitcoin dựa vào một bộ trình xác thực, đưa ra các giả định về độ tin cậy và rủi ro gian lận.

2. Chuỗi bên không thể kế thừa tính bảo mật của chuỗi chính: Vì chuỗi bên chạy hoàn toàn độc lập với mạng chính nên chúng không thể kế thừa tính bảo mật của mạng chính, điều này có thể dẫn đến việc tổ chức lại khối độc hại.

Để giải quyết những vấn đề này, các chuỗi bên đã áp dụng các phương pháp bao gồm dựa vào các tổ chức có thẩm quyền (liên đoàn), an ninh kinh tế (PoS), công cụ khai thác Bitcoin phi tập trung (khai thác hợp nhất) và mô-đun bảo mật phần cứng (HSM). . Quyền giám sát quỹ đối với Bitcoin và sản xuất khối trên sidechain có thể được quản lý bằng các vai trò khác nhau, đưa ra các cơ chế bảo mật phức tạp hơn.

Nghiên cứu điển hình

Liquid

Một trong những dạng sidechain sớm nhất là sidechain liên kết, dựa trên một chuỗi bên được chọn trước thực thể nhóm hoạt động như người xác nhận và chịu trách nhiệm bảo vệ tài sản trên mạng chính và tạo các khối trên chuỗi bên.

Liquid là một ví dụ điển hình về sidechain liên kết, với 15 bên đóng vai trò là người xác thực. Việc quản lý khóa riêng không được công khai và việc xác minh cần có 11 trên 15 chữ ký. Việc sản xuất khối trên sidechain Liquid cũng được duy trì bởi 15 người tham gia này. Số lượng nút nhỏ hơn trong liên kết này dẫn đến số lượng giao dịch mỗi giây (TPS) cao hơn, từ đó đạt được các mục tiêu về khả năng mở rộng và lĩnh vực ứng dụng chính của nó là DeFi.

Tuy nhiên, mô hình sidechain liên kết có những rủi ro bảo mật tập trung đáng kể.

Rootstock (RSK)

RSK cũng được quản lý bởi 15 nút chịu trách nhiệm lưu trữ quỹ mạng chính và việc xác minh chỉ cần 8 chữ ký. Không giống như Liquid, các khóa đa chữ ký của RSK được quản lý bởi Mô-đun bảo mật phần cứng (HSM) và các hướng dẫn hook được ký dựa trên sự đồng thuận Proof-of-Work (PoW), ngăn người xác thực có quyền truy cập khóa thao túng trực tiếp tiền ký quỹ.

Về mặt đồng thuận chuỗi bên, RSK áp dụng khai thác hợp nhất và sử dụng sức mạnh tính toán của mạng chính để đảm bảo tính bảo mật của các giao dịch chuỗi bên. Khi một phần lớn sức mạnh tính toán của mạng chính được sử dụng để khai thác hợp nhất, nó có thể ngăn chặn sự tấn công của chuỗi hoa đôi một cách hiệu quả. RSK đã cải thiện trên cơ sở khai thác hợp nhất thông qua nhận thức về phân nhánh, nó thực hiện can thiệp đồng thuận ngoài chuỗi đối với hành vi của phân nhánh, từ đó đảm bảo tính bảo mật của chuỗi bên với sức mạnh tính toán thấp và giảm khả năng xảy ra các cuộc tấn công chi tiêu gấp đôi.

Tuy nhiên, hoạt động khai thác hợp nhất sẽ thay đổi cơ chế khuyến khích của người khai thác, làm tăng rủi ro về giá trị có thể khai thác của người khai thác (MEV) và có thể làm suy yếu tính ổn định của hệ thống. Theo thời gian, khai thác hợp nhất có thể làm tăng tính tập trung khai thác.

Stacks

Stacks gắn chặt lịch sử chuỗi của nó với Bitcoin bằng cách gửi giá trị băm của các khối chuỗi bên của nó thành tiền tệ khối Bitcoin, từ đó đạt được mục đích cuối cùng tương tự như Bitcoin. Việc phân nhánh trong ngăn xếp chỉ có thể xảy ra khi Bitcoin tự phân nhánh, khiến nó có khả năng chống lại các cuộc tấn công chi tiêu gấp đôi tốt hơn.

sBTC giới thiệu một mô hình khuyến khích và mã thông báo mới sử dụng cầu đặt cược cho phép tối đa 150 trình xác thực mạng chính. Người xác thực cần đặt cược mã thông báo STX để có quyền truy cập vào các khoản tiền gửi và rút tiền được phê duyệt. Tính bảo mật của cầu đặt cược phụ thuộc phần lớn vào giá trị của tài sản cầm cố, điều này gây rủi ro cho bảo mật chuỗi chéo của BTC trong thời gian tài sản cầm cố biến động giá đáng kể.

Các đề xuất sidechain khác hiện đang được thảo luận rộng rãi trong cộng đồng.

Drivechain

Đáng chú ý nhất trong số này là đề xuất Drivechain do Paul Sztorc đưa ra vào năm 2015, trong đó phân bổ các công nghệ chính cho BIP 300 (cơ chế cố định) và BIP 301 (khai thác hợp nhất mù). BIP 300 xác định logic để thêm các sidechain mới, tương tự như kích hoạt các sidechain mới thông qua tín hiệu của thợ đào (chẳng hạn như soft fork). BIP 301 cho phép người khai thác Bitcoin trở thành nhà sản xuất khối trên sidechain mà không cần xác minh chi tiết cụ thể của giao dịch.

Người khai thác bitcoin cũng chịu trách nhiệm phê duyệt các giao dịch rút tiền. Họ bắt đầu đề xuất rút tiền bằng cách tạo đầu ra OP_RETURN trong giao dịch coinbase của khối mà họ đã khai thác. Sau đó, những người khai thác khác có thể bỏ phiếu cho đề xuất này bằng cách ủng hộ hoặc phản đối nó trong mọi khối mà họ khai thác. Khi giao dịch rút tiền vượt qua ngưỡng (13.150 khối), nó sẽ được thực thi và xác nhận trên chuỗi Bitcoin chính.

Trên thực tế, thợ mỏ có toàn quyền kiểm soát tiền trên Drivechain. Nếu tiền bị đánh cắp, người dùng chỉ có thể tự cứu mình thông qua các soft fork do người dùng kích hoạt (UASF), điều này rất khó đạt được sự đồng thuận. Ngoài ra, vị trí độc nhất của người khai thác trong Drivechain làm tăng rủi ro MEV, như đã được chứng minh trong Ethereum.

Spacechain

Spacechain áp dụng một cách tiếp cận khác, sử dụng chốt một chiều vĩnh viễn (P1WP), trong đó người dùng hủy BTC để nhận mã thông báo trên Spacechain, hoàn toàn cấp vốn vấn đề bảo mật được bỏ qua. Các mã thông báo này chỉ được sử dụng để đấu thầu không gian khối trên Spacechain và không có bất kỳ chức năng lưu trữ giá trị nào.

Để đảm bảo tính bảo mật của chuỗi bên, Spacechain sử dụng khai thác hợp nhất mù quáng, trong đó người dùng sử dụng ANYPREVOUT (APO) để đấu thầu công khai quyền xây dựng các khối. Người khai thác bitcoin chỉ cần gửi tiêu đề khối Spacechain trong khối của riêng họ mà không cần xác thực các khối sidechain. Tuy nhiên, việc ra mắt Spacechain yêu cầu Bitcoin hỗ trợ cho Covenants và cộng đồng Bitcoin vẫn đang tranh luận xem liệu có cần một soft fork để thêm opcode Covenant hay không.

Nhìn chung, Spacechain đặt mục tiêu đạt được một sidechain có khả năng phi tập trung và chống kiểm duyệt như Bitcoin, đồng thời tăng khả năng lập trình thông qua tính năng đấu giá khối của nó.

Softchain

Softchain là một đề xuất sidechain hai chiều (2wp) khác của Ruben Somsen sử dụng cơ chế đồng thuận PoW FP để bảo mật sidechain. Trong trường hợp bình thường, các nút đầy đủ của Bitcoin chỉ cần tải xuống tiêu đề khối Softchain để xác minh bằng chứng công việc. Nếu xảy ra phân nhánh, họ tải xuống khối mồ côi và cam kết đặt UTXO tương ứng để xác minh tính hợp lệ của khối.

Đối với cơ chế 2wp, khi chốt được chuyển vào, một giao dịch gửi tiền sẽ được tạo trên chuỗi chính và Softchain sẽ tham chiếu đến giao dịch chuỗi chính này để nhận tiền khi chốt được chuyển ra ngoài; , một giao dịch gửi tiền sẽ được tạo trên giao dịch Rút tiền Softchain, chuỗi chính sẽ tham khảo giao dịch này để lấy BTC sau một thời gian dài thử thách. Các cơ chế móc nối chuyển vào và chuyển ra cụ thể yêu cầu hỗ trợ fork mềm, vì vậy đề xuất này được đặt tên là Softchain.

Đề xuất của Softchain bổ sung thêm chi phí xác minh cho các nút đầy đủ của mạng chính Bitcoin và sự phân chia đồng thuận trong Softchain có thể ảnh hưởng đến sự đồng thuận của mạng chính và tạo thành một vectơ tấn công có thể xảy ra đối với Bitcoin.

Lightning Network

Sách trắng của Lightning Network được phát hành vào năm 2015 và chính thức ra mắt vào năm 2018. Là giao thức thanh toán điểm-điểm lớp thứ hai trên mạng Bitcoin, nó nhằm mục đích để chuyển một số lượng lớn các giao dịch tần số cao với số lượng nhỏ sang xử lý ngoài chuỗi luôn được coi là giải pháp mở rộng hứa hẹn nhất cho mạng Bitcoin.

Mô-đun cốt lõi

Việc triển khai Lightning Network dựa trên một số mô-đun quan trọng trong Bitcoin, cùng nhau đảm bảo tính bảo mật cho các giao dịch mạng.

Đầu tiên là những giao dịch được ký trước. Các giao dịch này trở nên an toàn hơn khi sử dụng sau khi nâng cấp SegWit. SegWit tách chữ ký khỏi phần còn lại của dữ liệu giao dịch, giải quyết các vấn đề tiềm ẩn như tính linh hoạt của giao dịch, giả mạo giao dịch của bên thứ ba và bên thứ hai. Tính bảo mật của các tính toán ngoài chuỗi trong Lightning Network được đảm bảo bằng các cam kết không thể hủy ngang do các đối tác cung cấp, được thực hiện thông qua các giao dịch được ký trước. Khi người dùng nhận được giao dịch được ký trước từ đối tác, họ có thể phát giao dịch đó lên blockchain bất kỳ lúc nào để thực hiện cam kết của mình.

Tiếp theo là chữ ký đa dạng. Việc chuyển tiền ngoài chuỗi thường xuyên giữa hai bên yêu cầu một phương tiện được cả hai bên cùng kiểm soát, do đó yêu cầu nhiều chữ ký, thường sử dụng sơ đồ 2 trên 2. Điều này đảm bảo rằng việc chuyển tiền chỉ có thể xảy ra khi có sự đồng ý của cả hai bên.

Tuy nhiên, 2 trên 2 multisig có thể gây ra vấn đề về tính trực tiếp và nếu một bên không hợp tác thì bên kia sẽ không thể chuyển bất kỳ khoản tiền nào từ địa chỉ multisig, dẫn đến mất địa chỉ vốn ban đầu. Khóa thời gian có thể giải quyết vấn đề hoạt động; bằng cách ký trước hợp đồng có khóa thời gian để trả lại tiền, bạn có thể đảm bảo rằng ngay cả khi một bên không hoạt động, bên kia vẫn có thể lấy lại số tiền ban đầu.

Cuối cùng, khóa băm được sử dụng để kết nối nhiều kênh trạng thái nhằm tạo thành hiệu ứng mạng. Tiền ảnh băm đóng vai trò là phương tiện liên lạc, điều phối các hoạt động chính xác giữa nhiều thực thể.

Quy trình vận hành

Kênh hai chiều

Để sử dụng Lightning Network cho các giao dịch, trước tiên cả hai bên cần mở hai kênh kênh thanh toán một chiều trên Bitcoin. Họ có thể thực hiện số lượng giao dịch ngoài chuỗi không giới hạn và sau khi hoàn thành tất cả các giao dịch, họ sẽ gửi trạng thái mới nhất tới chuỗi khối Bitcoin để giải quyết và đóng kênh thanh toán.

Cụ thể, việc triển khai kênh thanh toán bao gồm các bước chính sau:

1. Tạo địa chỉ nhiều chữ ký. Trước tiên, cả hai bên cần tạo địa chỉ có 2 chữ ký đa chữ ký làm khóa quỹ của kênh. Mỗi bên giữ khóa riêng dùng để ký và cung cấp khóa chung của riêng mình.

2. Khởi tạo kênh. Cả hai bên thực hiện một giao dịch trên chuỗi, khóa một lượng Bitcoin nhất định trong địa chỉ đa chữ ký làm số tiền ban đầu của kênh. Giao dịch này được gọi là giao dịch "neo" của kênh.

3. Cập nhật trạng thái kênh. Khi thực hiện thanh toán trong một kênh, cả hai bên sẽ trao đổi các giao dịch đã ký trước để cập nhật trạng thái kênh. Mỗi bản cập nhật tạo ra một "giao dịch cam kết" mới thể hiện việc phân bổ vốn hiện tại. Giao dịch cam kết có hai đầu ra, tương ứng với số cổ phiếu quỹ của cả hai bên.

4. Phát sóng trạng thái mới nhất. Bất kỳ bên nào cũng có thể rút phần tiền của mình bất cứ lúc nào bằng cách phát sóng giao dịch cam kết mới nhất lên blockchain. Để ngăn bên kia phát tán trạng thái cũ, mỗi giao dịch cam kết sẽ đi kèm với một "giao dịch phạt" tương ứng cho phép một bên yêu cầu tất cả số tiền của bên kia nếu gian lận.

5. Đóng kênh. Khi hai bên quyết định đóng một kênh, họ có thể cộng tác để tạo ra một "giao dịch thanh toán" và phát sóng phân phối tiền cuối cùng lên blockchain. Điều này sẽ giải phóng số tiền bị khóa trong địa chỉ nhiều chữ ký trở lại địa chỉ cá nhân của cả hai bên.

6. Trọng tài trên chuỗi. Nếu cả hai bên không thể đồng ý đóng kênh, một trong hai bên có thể đơn phương phát sóng giao dịch cam kết mới nhất để bắt đầu thủ tục trọng tài trực tuyến. Nếu không có tranh chấp trong một khoảng thời gian nhất định (ví dụ: một ngày), tiền sẽ được phân bổ cho cả hai bên theo mức phân bổ trong giao dịch cam kết.

Mạng thanh toán

Bằng cách sử dụng HTLC (Hợp đồng khóa thời gian băm), các kênh thanh toán có thể được kết nối với nhau để tạo thành mạng hỗ trợ định tuyến nhiều bước nhảy. HTLC sử dụng khóa băm làm điều kiện trực tiếp và thanh toán chữ ký bị khóa thời gian làm điều kiện dự phòng, cho phép người dùng tương tác dựa trên các hình ảnh băm trước khi khóa thời gian hết hạn.

Khi không có kênh trực tiếp giữa hai người dùng, thanh toán có thể được hoàn thành bằng HTLC trên các đường dẫn định tuyến. Trong quá trình này, tiền ảnh băm R đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính nguyên tử của khoản thanh toán. Ngoài ra, khóa thời gian trong HTLC được thiết lập để giảm dọc theo tuyến đường, đảm bảo rằng mỗi bước nhảy có đủ thời gian để xử lý và chuyển tiếp thanh toán.

Các vấn đề hiện tại

Về cơ bản, Lightning Network phá vỡ giả định tin cậy bên ngoài về việc kết nối tài sản thông qua các kênh trạng thái điểm-điểm, đồng thời sử dụng các tập lệnh bị khóa thời gian để cung cấp sự bảo vệ tối ưu cho tài sản , cung cấp Failsafe. Điều này cho phép rút lui đơn phương trong trường hợp đối tác mất hoạt động và trở nên bất hợp tác. Do đó, Lightning Network có tính thực tế cao trong các tình huống thanh toán, nhưng nó cũng có một số hạn chế, bao gồm:

1. Giới hạn dung lượng kênh: Dung lượng của kênh thanh toán trong Lightning Network bị giới hạn bởi khóa ban đầu. Quỹ không thể hỗ trợ các khoản thanh toán vượt quá khả năng của kênh. Điều này có thể hạn chế một số trường hợp sử dụng nhất định, chẳng hạn như giao dịch hàng hóa.

2. Yêu cầu trực tuyến và đồng bộ hóa: Để nhận và chuyển tiếp các khoản thanh toán kịp thời, các nút trong Lightning Network cần phải duy trì trạng thái trực tuyến. Nếu một nút ngoại tuyến trong một khoảng thời gian dài, nó có thể bỏ lỡ một số cập nhật trạng thái kênh, dẫn đến mất đồng bộ hóa. Đây có thể là một thách thức đối với người dùng cá nhân và thiết bị di động, đồng thời cũng có thể làm tăng chi phí vận hành của các nút.

3. Quản lý thanh khoản: Hiệu quả định tuyến của Lightning Network phụ thuộc vào sự phân bổ thanh khoản giữa các kênh. Nếu tiền được phân bổ không đồng đều, một số đường dẫn thanh toán nhất định có thể trở nên không hợp lệ, ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng. Quản lý cân bằng thanh khoản của một kênh đòi hỏi nguồn lực tài chính và kỹ thuật nhất định.

4. Vấn đề về quyền riêng tư: Để tìm ra các đường dẫn thanh toán khả thi, thuật toán định tuyến của Lightning Network cần biết một mức độ nhất định về dung lượng kênh và thông tin kết nối, những thông tin này có thể làm rò rỉ quyền riêng tư của người dùng, chẳng hạn như phân bổ vốn. và các đối tác. Việc mở và đóng các kênh thanh toán cũng có thể làm lộ thông tin về người tham gia.

RGB

Khái niệm ban đầu về giao thức RGB được lấy cảm hứng từ ý tưởng của Peter Todd về xác thực phía máy khách và niêm phong một lần. Nó được Giacomo Zucco đề xuất vào năm 2016 như một giao thức lớp thứ hai bảo vệ quyền riêng tư và có thể mở rộng cho Bitcoin.

Các khái niệm cốt lõi

Xác minh khách hàng

Quy trình xác minh trong chuỗi khối bao gồm việc phát các khối bao gồm các giao dịch lên toàn bộ mạng, cho phép mỗi nút tính toán và xác minh các giao dịch trong các khối này. Điều này tạo ra hàng hóa công cộng một cách hiệu quả, với các nút trong mạng hỗ trợ mọi cá nhân gửi giao dịch xác minh, với việc người dùng cung cấp BTC dưới dạng phí giao dịch làm phần thưởng cho việc xác minh. Việc xác thực phía khách hàng tập trung vào từng cá nhân hơn và việc xác thực trạng thái không được thực hiện trên toàn cầu mà bởi các cá nhân tham gia vào quá trình chuyển đổi trạng thái cụ thể. Chỉ các bên tạo giao dịch mới có thể xác minh tính hợp pháp của các chuyển đổi trạng thái này, tăng cường đáng kể quyền riêng tư, giảm gánh nặng cho nút và cải thiện khả năng mở rộng.

Con dấu một lần

Việc chuyển đổi trạng thái ngang hàng tiềm ẩn nhiều rủi ro nếu không có quyền truy cập vào toàn bộ lịch sử chuyển đổi trạng thái, người dùng có thể bị lừa đảo. , dẫn đến chi tiêu gấp đôi . Con dấu dùng một lần đã được đề xuất để giải quyết vấn đề này. Bằng cách sử dụng các đồ vật đặc biệt chỉ có thể sử dụng một lần, họ đảm bảo rằng việc chi tiêu gấp đôi không xảy ra, do đó tăng cường tính bảo mật. Mô hình UTXO (Đầu ra giao dịch chưa chi tiêu) của Bitcoin là hình thức niêm phong một lần phù hợp nhất, được bảo vệ bởi cơ chế đồng thuận Bitcoin và sức mạnh băm mạng, cho phép tài sản RGB kế thừa các tính năng bảo mật của Bitcoin.

Cam kết tiền điện tử

Con dấu một lần cần được kết hợp với cam kết tiền điện tử để đảm bảo người dùng hiểu rõ ràng về quá trình chuyển đổi trạng thái và ngăn chặn các cuộc tấn công chi tiêu gấp đôi. Lời hứa thông báo cho người khác rằng điều gì đó đã xảy ra và không thể thay đổi sau này mà không tiết lộ chi tiết cụ thể cho đến khi cần xác minh. Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng hàm băm. Trong RGB, nội dung của cam kết là quá trình chuyển đổi trạng thái được báo hiệu cho người nhận nội dung RGB thông qua việc chi tiêu UTXO. Sau đó, người nhận tài sản sẽ xác minh cam kết dựa trên dữ liệu cụ thể được người chi tiêu tài sản truyền ra ngoài chuỗi.

Quy trình làm việc

RGB tận dụng sự đồng thuận của Bitcoin để đảm bảo tính bảo mật chi tiêu gấp đôi và khả năng chống kiểm duyệt, trong khi tất cả các nhiệm vụ xác minh chuyển đổi trạng thái được ủy quyền cho chuỗi, chỉ được thực hiện của khách hàng nhận thanh toán.

Đối với nhà phát hành tài sản RGB, việc tạo hợp đồng RGB bao gồm việc bắt đầu một giao dịch trong đó cam kết về thông tin cụ thể được lưu trữ trong tập lệnh OP_RETURN trong điều kiện giao dịch Taproot.

Khi chủ sở hữu tài sản RGB muốn chi tiêu, họ cần lấy thông tin liên quan từ người nhận tài sản, tạo giao dịch RGB và gửi thông tin chi tiết về giao dịch này. Sau đó, cam kết được đặt vào UTXO do người nhận nội dung chỉ định và giao dịch được phát hành để chi tiêu UTXO ban đầu và tạo UTXO mới do người nhận chỉ định. Khi người nhận nội dung thông báo rằng UTXO lưu trữ nội dung RGB đã được sử dụng, họ có thể xác minh tính hợp lệ của giao dịch RGB thông qua cam kết trong giao dịch Bitcoin. Sau khi xác minh hợp lệ, họ có thể tự tin xác nhận việc nhận tài sản RGB.

Đối với nội dung RGB người nhận, người thanh toán phải cung cấp trạng thái ban đầu và quy tắc chuyển đổi trạng thái của hợp đồng, từng giao dịch Bitcoin được sử dụng trong quá trình chuyển tiền, giao dịch RGB được gửi cho mỗi giao dịch Bitcoin và bằng chứng về tính hợp lệ của từng giao dịch Bitcoin. Khách hàng của người nhận sử dụng dữ liệu này để xác minh tính hợp lệ của giao dịch RGB. Trong thiết lập này, UTXO của Bitcoin hoạt động như một thùng chứa trạng thái hợp đồng RGB. Lịch sử chuyển nhượng của mỗi hợp đồng RGB có thể được biểu diễn dưới dạng biểu đồ chu kỳ có hướng (DAG) và người nhận nội dung RGB chỉ có thể truy cập vào lịch sử liên quan đến nội dung mà nó nắm giữ chứ không phải bất kỳ nhánh nào khác.

Ưu điểm và nhược điểm

Xác minh nhẹ

So với việc xác minh đầy đủ theo yêu cầu của blockchain, giao thức RGB có ý nghĩa đáng kể trong việc xác minh chi phí giảm. Người dùng không cần phải duyệt qua tất cả các khối lịch sử để có được trạng thái mới nhất. Họ chỉ cần đồng bộ hóa lịch sử liên quan đến tài sản đã nhận để xác minh tính hợp lệ của giao dịch.

Việc xác minh nhẹ nhàng này giúp các giao dịch ngang hàng trở nên dễ dàng hơn và giảm hơn nữa sự phụ thuộc vào các nhà cung cấp dịch vụ tập trung, tăng cường tính phân cấp.

Khả năng mở rộng

Giao thức RGB chỉ yêu cầu cam kết băm, kế thừa tính bảo mật của Bitcoin và sử dụng tập lệnh Taproot mà hầu như không mất thêm không gian khối Bitcoin. Điều này cho phép lập trình tài sản phức tạp. Sử dụng UTXO làm vùng chứa, giao thức RGB hỗ trợ đồng thời một cách tự nhiên; các nội dung RGB trên các nhánh truyền khác nhau sẽ không chặn lẫn nhau và có thể được sử dụng cùng một lúc.

Quyền riêng tư

Không giống như các giao thức thông thường, chỉ người nhận nội dung RGB mới có quyền truy cập vào lịch sử chuyển giao nội dung. Sau khi sử dụng, họ không có quyền truy cập vào lịch sử chuyển tiền trong tương lai, điều này đảm bảo rất nhiều quyền riêng tư của người dùng. Giao dịch tài sản RGB không liên quan đến việc chuyển Bitcoin UTXO, vì vậy người ngoài không thể theo dõi các giao dịch RGB trên chuỗi khối Bitcoin.

Ngoài ra, RGB hỗ trợ đầu ra mù, nghĩa là người trả tiền không thể xác định nội dung RGB sẽ được thanh toán bằng UTXO nào, điều này giúp tăng cường hơn nữa quyền riêng tư và khả năng chống kiểm duyệt.

Nhược điểm

Khi một nội dung RGB được đổi chủ nhiều lần, người nhận nội dung mới có thể phải đối mặt với gánh nặng xác minh đáng kể để xác minh lịch sử chuyển nhượng lâu dài, Điều này có thể dẫn đến thời gian xác minh lâu hơn và mất khả năng xác nhận giao dịch nhanh chóng. Đối với các nút chạy trong chuỗi khối, thời gian cần thiết để xác minh quá trình chuyển đổi trạng thái sau khi nhận được khối mới thực sự bị hạn chế vì chúng luôn được đồng bộ hóa với trạng thái mới nhất.

Cộng đồng đang thảo luận về khả năng sử dụng lại các tính toán lịch sử và bằng chứng ZK đệ quy có thể cho phép xác minh trạng thái và thời gian liên tục.

Rollup

Tổng quan

Rollup là giải pháp mở rộng tốt nhất trong hệ sinh thái Ethereum, bắt nguồn từ nhiều năm phát triển từ các kênh nhà nước đến Khám phá Plasma và cuối cùng phát triển thành Rollup.

Rollup là một chuỗi khối độc lập thu thập các giao dịch từ chuỗi Bitcoin, phân nhóm nhiều giao dịch, thực hiện các giao dịch này và gửi các lô cam kết dữ liệu và trạng thái đến chuỗi chính. Điều này cho phép xử lý giao dịch ngoài chuỗi và cập nhật trạng thái. Để tối đa hóa khả năng mở rộng, Rollup thường sử dụng trình sắp xếp tập trung ở giai đoạn này để cải thiện hiệu quả thực thi mà không ảnh hưởng đến bảo mật, vì tính bảo mật được đảm bảo bằng quá trình xác minh chuyển đổi trạng thái Rollup của chuỗi chính.

Khi giải pháp Rollup của hệ sinh thái Ethereum ngày càng hoàn thiện, hệ sinh thái Bitcoin cũng bắt đầu khám phá Rollup. Tuy nhiên, điểm khác biệt chính giữa Bitcoin và Ethereum là thiếu khả năng lập trình để thực hiện các phép tính cần thiết để xây dựng Rollup trên chuỗi. Hiện tại, chúng tôi chủ yếu đang triển khai Bản tổng hợp có chủ quyền và Bản tổng hợp OP.

Phân loại

Bản tổng hợp có thể được chia thành hai loại chính: Bản tổng hợp lạc quan (Bản tổng hợp lạc quan) và Bản tổng hợp hợp lệ (Bản tổng hợp ZK).

Optimistic Rollup áp dụng phương pháp xác minh lạc quan trong thời gian tranh chấp sau khi mỗi lô giao dịch được gửi, bất kỳ ai cũng có thể xem dữ liệu ngoài chuỗi, đưa ra phản đối đối với các lô có vấn đề và gửi lỗi lên chuỗi chính. Bằng chứng, từ đó trừng phạt Sequencer. Nếu không có bằng chứng xác thực về lỗi được gửi trong thời gian tranh chấp, lô giao dịch được coi là hợp lệ và cập nhật trạng thái được xác nhận trên chuỗi chính.

Tổng hợp tính hợp lệ sử dụng Bằng chứng tính hợp lệ để xác minh. Sequencer sử dụng thuật toán chứng minh không có kiến ​​thức để tạo ra bằng chứng hợp lệ ngắn gọn cho từng lô giao dịch, chứng minh rằng quá trình chuyển đổi trạng thái của lô là chính xác. Mỗi bản cập nhật yêu cầu gửi bằng chứng về tính hợp lệ của lô giao dịch lên chuỗi chính, điều này sẽ xác minh bằng chứng và ngay lập tức xác nhận cập nhật trạng thái.

Ưu điểm của Optimistic Rollup là tương đối đơn giản và cần ít sửa đổi trên chuỗi chính, nhưng nhược điểm là thời gian xác nhận giao dịch dài (tùy thuộc vào thời gian tranh chấp) và yêu cầu dữ liệu cao khả dụng. Ưu điểm của Tổng hợp hiệu lực là xác nhận giao dịch nhanh chóng, không bị ảnh hưởng bởi thời gian tranh chấp và có thể đảm bảo quyền riêng tư của dữ liệu giao dịch, nhưng việc tạo và xác minh bằng chứng không có kiến ​​thức đòi hỏi nhiều chi phí tính toán.

Celestia cũng đề xuất khái niệm về tổng hợp có chủ quyền, trong đó dữ liệu giao dịch của tổng hợp sẽ được xuất bản lên chuỗi khối lớp sẵn có của dữ liệu (DA) chuyên dụng, lớp này chịu trách nhiệm về tính khả dụng của dữ liệu, trong khi chính bản tổng hợp có chủ quyền Chịu trách nhiệm thực hiện và giải quyết.

Khám phá và thảo luận

Rollups dựa trên Bitcoin vẫn đang ở giai đoạn đầu. Do sự khác biệt trong mô hình kế toán và ngôn ngữ lập trình của Ethereum, nên có một số rủi ro nhất định khi sao chép trực tiếp Ethereum. đầy thách thức, cộng đồng Bitcoin đang tích cực khám phá các giải pháp sáng tạo.

Bản tổng hợp có chủ quyền

Vào ngày 5 tháng 3 năm 2023, Rollkit được công bố là khuôn khổ đầu tiên hỗ trợ các bản tổng hợp có chủ quyền Bitcoin. Những người xây dựng Bản tổng hợp có chủ quyền có thể sử dụng Rollkit để xuất bản dữ liệu về tính khả dụng trên Bitcoin.

Rollkit được lấy cảm hứng từ Ordinals và sử dụng các giao dịch Taproot để xuất bản dữ liệu. Các giao dịch Taproot tuân thủ các tiêu chuẩn mempool công khai có thể chứa tới 390KB dữ liệu, trong khi các giao dịch Taproot không chuẩn được các nhà khai thác trực tiếp xuất bản có thể chứa gần 4 MB dữ liệu tùy ý.

Rollkit về cơ bản cung cấp giao diện để đọc và ghi dữ liệu trên Bitcoin, đồng thời cung cấp các dịch vụ phần mềm trung gian để chuyển đổi Bitcoin thành lớp DA.

Ý tưởng về việc tổng hợp có chủ quyền đã vấp phải sự hoài nghi đáng kể. Nhiều nhà phê bình cho rằng Rollup có chủ quyền dựa trên Bitcoin chỉ sử dụng Bitcoin làm bảng thông báo và không kế thừa tính bảo mật của Bitcoin. Trên thực tế, nếu chỉ gửi dữ liệu giao dịch tới Bitcoin, điều đó sẽ chỉ làm tăng hoạt động - đảm bảo rằng tất cả người dùng có thể truy cập và xác minh dữ liệu liên quan thông qua Bitcoin. Tuy nhiên, tính bảo mật chỉ có thể được xác định bởi chính Bản tổng hợp có chủ quyền và không thể kế thừa. Ngoài ra, không gian khối cực kỳ có giá trị đối với Bitcoin và việc gửi dữ liệu giao dịch hoàn chỉnh có thể không phải là một quyết định đúng đắn.

Bản tổng hợp OP và Bản tổng hợp hiệu lực

Mặc dù nhiều dự án Bitcoin Lớp 2 tự xưng là Bản tổng hợp ZK, nhưng về cơ bản, chúng gần với Bản tổng hợp OP hơn và liên quan đến công nghệ Chứng minh tính hợp lệ . Nhưng khả năng lập trình hiện tại của Bitcoin không đủ để hỗ trợ xác minh Bằng chứng Hiệu lực trực tiếp.

Bộ opcode hiện tại của Bitcoin rất hạn chế và thậm chí không thể tính toán trực tiếp các phép nhân và việc xác minh bằng chứng hợp lệ đòi hỏi phải mở rộng các opcode, điều này phần lớn phụ thuộc vào việc thực hiện hợp đồng đệ quy. Cộng đồng đang tích cực thảo luận về các lựa chọn bao gồm OP_CAT, OP_CHECKSIG, OP_TXHASH, v.v. Lý tưởng nhất là việc thêm OP_VERIFY_ZKP có thể khắc phục được sự cố mà không cần bất kỳ sửa đổi nào khác, nhưng điều này khó xảy ra. Ngoài ra, các giới hạn về kích thước ngăn xếp đã cản trở nỗ lực xác minh bằng chứng hợp lệ trong các tập lệnh Bitcoin và nhiều cuộc khám phá đang diễn ra.

Vậy bằng chứng xác thực hoạt động như thế nào? Hầu hết các dự án đều công bố sự khác biệt trong tuyên bố và bằng chứng hợp lệ của các giao dịch hàng loạt với Bitcoin ở định dạng ghi và sử dụng BitVM để xác minh tích cực. Trong kế hoạch này, nhà điều hành cây cầu hoạt động như một liên đoàn, quản lý tiền gửi của người dùng. Trước khi người dùng gửi tiền, liên đoàn ký trước UTXO để đảm bảo rằng khoản tiền gửi chỉ có thể được nhà điều hành yêu cầu một cách hợp pháp. Sau khi được ký trước, BTC sẽ bị khóa vào địa chỉ Taproot nhiều chữ ký N/N.

Khi người dùng yêu cầu rút tiền, Rollup sẽ gửi gốc rút tiền kèm theo bằng chứng hợp lệ tới chuỗi Bitcoin. Ban đầu, nhà điều hành trả tiền túi để đáp ứng nhu cầu rút tiền của người dùng và sau đó hợp đồng BitVM sẽ xác minh tính hợp lệ. Nếu mỗi nhà điều hành tin rằng bằng chứng là hợp lệ, họ sẽ hoàn trả cho nhà điều hành thông qua nhiều chữ ký; nếu ai đó tin rằng có gian lận, một quy trình thách thức sẽ được bắt đầu và bên sai sẽ bị trừng phạt.

Quy trình này về cơ bản giống như OP Rollup, trong đó giả định độ tin cậy là 1/N - miễn là một người xác thực trung thực thì giao thức sẽ được bảo mật. Đối với bằng chứng hợp lệ, mục đích không phải là giúp việc xác minh dễ dàng hơn trên mạng Bitcoin mà là để giúp việc xác minh dễ dàng hơn đối với các nút riêng lẻ.

Tuy nhiên, việc triển khai kỹ thuật của giải pháp này có thể gặp phải những thách thức. Trong dự án OP Rollup của Ethereum, Arbitrum đã phát triển trong nhiều năm và Bằng chứng gian lận của nó vẫn được gửi bởi các nút được cấp phép; Optimism vẫn không hỗ trợ Bằng chứng gian lận, điều này cho thấy khó khăn trong việc thực hiện.

Với sự hỗ trợ của Bitcoin Covenant, các hoạt động ký trước trong cầu BitVM có thể được thực hiện hiệu quả hơn, điều này vẫn cần được cộng đồng tiếp cận.

Từ góc độ thuộc tính bảo mật, bằng cách gửi hàm băm khối Rollup tới Bitcoin, Bitcoin có được khả năng chống lại việc tổ chức lại và chi tiêu gấp đôi, trong khi Optimistic Bridge mang đến giả định bảo mật 1/N. Khả năng chống kiểm duyệt của Optimistic Bridge cũng được kỳ vọng sẽ được cải thiện hơn nữa.

Kết luận: Lớp 2 không phải là thuốc chữa bách bệnh

Khi chúng tôi xem xét các giải pháp Lớp 2 khác nhau, chúng tôi thấy rõ rằng mỗi giải pháp đều có những hạn chế. Hiệu quả của Lớp 2 phụ thuộc rất nhiều vào khả năng của Lớp 1 (tức là Bitcoin) theo các giả định tin cậy nhất định.

Nếu không có nâng cấp SegWit và khóa thời gian, Lightning Network không thể được thiết lập thành công; nếu không có nâng cấp Taproot, các cam kết trong RGB không thể được gửi một cách hiệu quả nếu không có OP_CAT và các Giao ước khác, Hiệu lực của Bitcoin Rollups sẽ không thể thực hiện được...

Nhiều người theo chủ nghĩa tối đa hóa Bitcoin tin rằng Bitcoin không bao giờ nên thay đổi, không được thêm tính năng mới và mọi sai sót phải được giải quyết bằng giải pháp lớp 2. Tuy nhiên, điều này không thể đạt được; lớp 2 không phải là thuốc chữa bách bệnh. Chúng ta cần lớp 1 mạnh hơn để xây dựng lớp 2 an toàn hơn, hiệu quả hơn và có khả năng mở rộng hơn.

Trong bài viết tiếp theo, chúng ta sẽ khám phá những nỗ lực nhằm nâng cao khả năng lập trình của Bitcoin.