Lightning Network hoạt động như thế nào (1)?

Nguồn: ByteDance CKB

Là mạng P2P được xây dựng trên chuỗi khối Bitcoin, Lightning Network không chỉ có thể giải quyết hiệu quả vấn đề “chậm và đắt” của Bitcoin, hơn nữa, nó còn có ưu điểm vượt trội lợi thế hơn các giải pháp khác trong lĩnh vực thanh toán mã hóa. Đó là cơ sở 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 tôi sẽ tiếp tục giới thiệu về Lightning Network và giải thích rõ ràng nguyên lý hoạt động cũng như các công nghệ liên quan của Lightning Network.

Nền tảng của Lightning Network: kênh thanh toán

Lightning Network về cơ bản là một hệ thống kênh thanh toán được thiết kế tốt. Lấy giao dịch giữa Alice và Bob làm ví dụ. Khi họ sử dụng Lightning Network để thanh toán, họ sẽ trải qua ba giai đoạn chính sau: mở kênh, tiến hành giao dịch và đóng kênh.

1. Mở kênh: xây dựng cầu nối tin cậy

Vậy đó -được gọi là mở kênh, Về cơ bản, một ví đa chữ ký được tạo ra do cả hai bên liên quan cùng kiểm soát và tiền được đưa vào ví. Tổng số tiền mà ví này nhận được là số dư của kênh này.

Chúng tôi giả định rằng Alice và Bob mỗi người nắm giữ 100.000 BTC Satoshi. Đầu tiên, họ cần chuyển 100.000 satoshi tương ứng của mình sang một địa chỉ ví đa chữ ký do hai người cùng kiểm soát như một cam kết thiết lập kênh. Giao dịch này, được gọi là “Giao dịch cấp vốn” hoặc “Giao dịch neo”, cần được phát lên mạng và ghi lại trên chuỗi khối Bitcoin để cho biết việc mở kênh chính thức. Trong ví dụ này, kênh thanh toán kết nối Alice và Bob về cơ bản là một ví đa chữ ký 2 trên 2 thông thường, chứa số dư 200.000 satoshi (để đơn giản hóa việc giải thích, chúng tôi sẽ không xem xét phí khai thác cần phải thanh toán khi mở kênh).

2. Bắt đầu giao dịch: Nghệ thuật giao dịch ngoài chuỗi

Sau đó kênh được mở, tất cả các giao dịch tiếp theo giữa các bên tham gia sẽ được thực hiện bên ngoài chuỗi khối Bitcoin, đạt được giải quyết ngoài chuỗi hiệu quả. Giả sử Alice và Bob có 3 giao dịch sau:

1. Alice chuyển 10.000 Satoshi cho Bob. Lúc này, Alice có 9 Wan. Công, Bob sở hữu 110.000 Công.

2. Alice tiếp tục chuyển 20.000 Satoshi cho Bob Lúc này, Alice sở hữu 70.000 Satoshi và Bob sở hữu 130.000 Satoshi.

3. Bob chuyển 10.000 satoshi cho Alice. Lúc này, Alice sở hữu 80.000 satoshi và Bob sở hữu 120.000 satoshi.

Từ ví dụ trên, chúng ta có thể thấy rằng dù Alice và Bob thực hiện bao nhiêu lần chuyển tiền thì số dư kênh giữa họ vẫn luôn giữ nguyên, đó là 200.000 Satoshi .

Mỗi khi giao dịch xảy ra giữa Alice và Bob, cả hai bên cần cập nhật số dư tương ứng của mình trong kênh và trao đổi "Giao dịch cam kết" đã ký. Bản thân các giao dịch này là hợp lệ và có thể được gửi đến mạng Bitcoin bất cứ lúc nào, nhưng cả hai bên thường lưu chúng và không phát chúng trừ khi họ có ý định đóng kênh. Bằng cách này, trạng thái số dư của Alice và Bob trong kênh có thể thay đổi hàng chục hoặc hàng trăm lần trong một giây. Tốc độ cập nhật chỉ bị giới hạn bởi tốc độ mà cả hai bên có thể tạo, ký và gửi giao dịch cam kết cho nhau. .

3. Đóng kênh: thời điểm giải quyết cuối cùng

Kênh có thể được đóng bởi Có hai cách để tiến hành: thứ nhất, cả hai bên đồng ý đóng và gửi giao dịch thanh toán (Giao dịch thanh toán) đến mạng Bitcoin thứ hai, đơn phương quyết định đóng và gửi giao dịch cam kết cuối cùng (Giao dịch cam kết) đến mạng Bitcoin; Mạng bitcoin. Cái sau được thiết kế để ngăn một bên ngoại tuyến và khiến số dư của bên kia trong kênh bị khóa.

Trong trường hợp của Alice và Bob, họ quyết định đóng kênh sau 3 giao dịch. Sau khi đóng, Alice nhận lại 80.000 satoshi và Bob nhận lại 120.000 satoshi (một lần nữa, để đơn giản hóa việc giải thích, chúng tôi không xem xét phí khai thác phát sinh khi đóng kênh).

Bảo mật các kênh thanh toán hai chiều: từ LN-Penalty đến eltoo đến Daric

Như đã đề cập ở trên, kênh có thể bị đóng khi có sự đồng ý nhất trí của cả hai bên hoặc bằng quyết định đơn phương. Vậy làm thế nào để ngăn chặn một bên phạm tội lừa đảo trong kênh thanh toán hai chiều? Ví dụ, trong ví dụ trên, làm cách nào để ngăn Bob đóng kênh với giao dịch cam kết thứ hai thay vì giao dịch thứ ba? Nếu kênh bị đóng bằng giao dịch cam kết thứ hai, Bob có thể từ chối khoản thanh toán cuối cùng 10.000 Satoshi cho Alice, điều này rõ ràng có vẻ rất hấp dẫn.

Mạng Lightning Bitcoin đã giới thiệu cơ chế LN-Penalty để ngăn chặn một bên đóng kênh bằng cách gửi trạng thái lỗi thời nhưng có lợi cho chuỗi. LN-Penalty sử dụng các kỹ thuật phức tạp như "giao dịch cam kết bất đối xứng" và "khóa thu hồi" để đảm bảo rằng nếu Bob cố gắng đóng kênh bằng giao dịch cam kết lỗi thời, Alice sẽ được hưởng tất cả số tiền trong kênh - 20 Văn Công. Cơ chế xử phạt này hạn chế hiệu quả hành vi gian lận tiềm ẩn.

Tuy nhiên, LN-Penalty cũng có một số nhược điểm. Ngoài sự phức tạp riêng, nó còn tạo ra gánh nặng lưu trữ - người dùng phải lưu dữ liệu mỗi khi cập nhật trạng thái kênh trước đây và có một số nhược điểm. Những tình huống hiếm gặp có thể khiến nó vô tình trừng phạt những người dùng trung thực.

Để khắc phục những thiếu sót này, ngay từ năm 2018, cộng đồng Bitcoin đã đề xuất giải pháp mang tên "eltoo" nhằm loại bỏ gánh nặng lưu trữ và nguy cơ bị phạt bất ngờ. Trong giải pháp này, người dùng chỉ cần lưu giao dịch cam kết mới nhất và giao dịch thanh toán của giao dịch đó. Tuy nhiên,sơ đồ eltoo vẫn chưa khả dụng vì việc triển khai nó yêu cầu một bản phân nhánh mềm của Bitcoin giới thiệu loại hàm băm chữ ký mới — SIGHASH_ANYPREVOUT.

Mạng cáp quang Lightning Network do Nervos CKB triển khai đã chọn Daric  kế hoạch được đề xuất vào năm 2022. Dựa trên eltoo, Daric giải quyết hiệu quả các vấn đề về chi phí và an toàn của tháp canh. Tháp canh là các nút Lightning Network chạy trên các máy và mạng độc lập. Chúng giám sát các kênh thanh toán và giúp nạn nhân thực hiện các giao dịch cắt giảm khi phát hiện hành vi độc hại, từ đó bảo vệ tiền của người dùng. Những người vận hành nút thường chạy các tháp canh của riêng họ để bảo vệ các nút của họ.

Kết luận

Lightning Network như Cốt lõi của giải pháp mở rộng Bitcoin nằm ở hệ thống kênh thanh toán được thiết kế thông minh. Thông qua ba giai đoạn mở kênh, giao dịch ngoài chuỗi và đóng kênh, Lightning Network tăng đáng kể tốc độ giao dịch và giảm chi phí.

Để đảm bảo tính bảo mật của kênh thanh toán hai chiều, Lightning Network áp dụng cơ chế LN-Penalty. Cộng đồng Bitcoin cũng đã đề xuất các cơ chế bảo mật tốt hơn như eltoo và Daric để ngăn chặn hiệu quả hành vi gian lận tiềm ẩn.

Những cải tiến này cho phép Lightning Network mang lại những cải tiến hiệu suất đáng kể cho mạng Bitcoin đồng thời đảm bảo an ninh, mở đường cho các khoản thanh toán vi mô nhanh chóng, chi phí thấp.