Desde la red Thunderbolt, revisemos la lógica de diseño de la Lightning Network de Bitcoin.

Título original: "Desde la red Thunderbolt, revisitando la lógica de diseño de la Lightning Network de Bitcoin"

Autor original: Ac-Core, Investigador de YBB Capital

Uno, ¿por qué no se puede comprar café con Bitcoin?

Al mencionar Bitcoin, la mayoría de las personas piensa primero en sus atributos de "descentralización" e "inmutabilidad". Pero cuando realmente intentas usarlo para comprar una taza de café, rápidamente te enfrentas a un problema incómodo: el tiempo de confirmación de la transacción a veces es más largo que el tiempo de espera por el café, y a veces las tarifas incluso son más caras que el café. Los activos en Bitcoin hasta ahora están "inmóviles como una montaña" — principalmente se basa en HODL, no se pueden utilizar como préstamo, no se pueden combinar, no son interoperables.

La estructura del script de Bitcoin Script es extremadamente conservadora, limitando la mayoría de los escenarios de interacción fuera de la cadena. Su diseño original no estaba destinado a procesar miles de pagos por segundo. Pero la demanda real está ahí: todos esperan que Bitcoin sea utilizable, incluso si es solo para comprar un aspecto de juego, ver un video o hacer una propina, y no quieren esperar diez minutos.

Dos, Lightning Network: una espada de doble filo

Fuente de la imagen: Cointelegraph

La cadena principal de Bitcoin es como una autopista de alta velocidad, mientras que la Lightning Network es como un carril rápido de peaje construido al lado. Su concepto central proviene de un compromiso con la eficiencia de las transacciones en la cadena principal: dado que hay un cuello de botella en la velocidad de las transacciones en la cadena, ya no se insiste en registrar cada transacción en la cadena, sino que se logra un alto volumen de contabilización al establecer "canales de pago" exclusivos entre los usuarios, y finalmente solo se sincroniza el estado de los fondos al cierre del canal en la cadena de bloques. Este modelo es similar a la forma de liquidar entre amigos que se invitan a cenar cada semana: las personas no transfieren dinero inmediatamente después de cada comida, sino que acumulan diez consumos y luego liquidan la cuenta de una vez. La Lightning Network es esencialmente una red de transacciones tejida por decenas de miles de estos canales de pago.

Sin embargo, la aplicación práctica de este sistema aparentemente ingenioso expone múltiples dilemas. El primero es el umbral alto para la construcción de canales, los usuarios deben bloquear fondos por adelantado para establecer un canal comercial, lo que significa que si desea operar con cualquier objeto, debe establecer una conexión de canal dedicada por adelantado. El segundo es el problema de enrutamiento complejo, cuando los usuarios A y B carecen de un canal directo, incluso si hay un camino indirecto desde A-C-B, si el canal medio es insuficiente o el nodo de ruta no está disponible, la transacción seguirá fallando. Más grave es el riesgo de seguridad, el sistema requiere que los usuarios permanezcan en línea para evitar que las contrapartes envíen transacciones vencidas cuando el canal está cerrado por fraude, lo que plantea un requisito poco realista para las capacidades de operación y mantenimiento de los equipos de los usuarios comunes.

A pesar de que la Lightning Network ha estado en funcionamiento durante años, estos defectos estructurales han dificultado su aplicación práctica para superar los cuellos de botella. Los datos públicos muestran que la cantidad de fondos bloqueados en toda la Lightning Network se mantiene actualmente en aproximadamente 100 millones de dólares, lo que, en comparación con la capitalización de mercado de billones del sistema Bitcoin, casi marginaliza su posición ecológica. Esto no puede dejar de provocar una profunda reflexión en la industria: ¿podemos construir un protocolo de pago off-chain más completo para superar la situación actual?

Según Chain Catcher, el 15 de abril, HSBC reveló en un comunicado de prensa oficial que Bitcoin Thunderbolt es la actualización tecnológica más significativa de Bitcoin en diez años. La observación general de Thunderbolt se asemeja más a "Lighting Network 2.0", pero no es solo una actualización, sino más bien una reestructuración del paradigma de interacción de Bitcoin fuera de la cadena.

Tres, ¿qué es el protocolo Thunderbolt?

Fuente de la imagen: Nubit | Bitcoin Thunderbolt

Bitcoin Thunderbolt es un método de actualización de bifurcación suave basado en la capa base de Bitcoin, que no depende de soluciones de compromiso de segunda capa o puentes entre cadenas, sino que realiza cambios directamente a nivel de protocolo en la cadena principal de Bitcoin, mejorando fundamentalmente la escalabilidad, el rendimiento de las transacciones y la capacidad programable de Bitcoin.

Desde el punto de vista del rendimiento, Nubit, mediante la tecnología de agrupamiento de UTXO (salidas de transacción no gastadas), ha logrado una optimización significativa del modo tradicional de procesamiento de transacciones de Bitcoin. La red tradicional de Bitcoin, al adoptar el modo de UTXO individual, tiene limitaciones evidentes en la velocidad y el rendimiento de las transacciones. El agrupamiento de UTXO permite procesar múltiples UTXO juntos, lo que equivale a comprimir la cantidad de datos de transacción, aumentando así la velocidad de transacción aproximadamente 10 veces sin sacrificar la seguridad.

En términos de programabilidad, Bitcoin Thunderbolt reintroduce y expande el opcode OP_CAT (que existía en las primeras versiones de Bitcoin y luego fue eliminado). OP_CAT permite realizar operaciones de concatenación de datos, lo que permite a los desarrolladores construir lógicas de script más complejas, implementando así contratos inteligentes directamente en la cadena principal de Bitcoin. El beneficio más directo de esta actualización es que: sin depender de cadenas laterales, Rollup o puentes entre cadenas, los desarrolladores pueden desplegar aplicaciones descentralizadas (dApps) en la red nativa de Bitcoin.

En el ámbito de la integración de protocolos de activos, Nubit aboga por e implementa un estándar unificado llamado Goldinals. Goldinals proporciona un marco de emisión de activos basado en pruebas de conocimiento cero y compromisos de estado. En términos simples, este es un estándar de token "nativo de Bitcoin" que no depende de entidades de confianza externas y no requiere puentes entre cadenas complicados para verificar la existencia y el estado de cada token en la cadena. BitMM, que opera como un creador de mercado automático en la cadena de Bitcoin, integra activos protocolarios dispersos como BRC-20, Runes y Ordinals. Nubit también ha logrado avances significativos en transacciones sin confianza. Su sistema BitMM (Bitcoin Message Market) permite a los usuarios realizar emparejamientos de transacciones y verificación de información sin necesidad de confianza en la cadena de Bitcoin.

A diferencia de los enfoques tradicionales de escalado (como el uso de cadenas laterales, Plasma, Rollup o tokens envueltos puenteados), Nubit adopta un camino de "escalado nativo de cadena principal". BitVisa ofrece un sistema de identidad y credenciales descentralizado. Ya sea la compresión de transacciones, el soporte para contratos inteligentes, o la integración de estándares de activos y la coincidencia de transacciones en cadena, todo se ejecuta directamente en la cadena principal de Bitcoin. Se utiliza BTC nativo, en lugar de tokens mapeados entre cadenas.

3.1 Análisis del mecanismo central

Este capítulo se explica según el artículo "Capa de Ejecución Sin Estado y Verificable para Meta-Protocolos en Bitcoin" (ver enlace de referencia 1). Según mi comprensión, Bitcoin Thunderbolt (雷霆网络) y Bitcoin Lightning (闪电网络) son similares, ambos son soluciones de expansión propuestas para resolver el problema de la lenta confirmación de transacciones en la cadena principal de Bitcoin, y su objetivo central es mejorar la eficiencia y reducir costos. Las diferencias entre ambos son:

Lightning Network está diseñada para ser más una "pasarela de pago": solo se puede usar para transferencias de dinero, no admite contratos inteligentes ni lógica compleja, y tiene una alta barrera para construir y mantener, lo que no es propicio para la adopción masiva. Thunderbolt fue lanzado por Nubit para proporcionar un protocolo programable fuera de la cadena que admite operaciones completas de Turing para construir activos estatales más complejos, protocolos de liquidez y aplicaciones financieras.

Firma múltiple ajustable y flexible

Imagina dividir una firma de Bitcoin en dos mitades: una mitad en manos de Alice y la otra en manos del comité. Cada vez que se transfiere a un nuevo usuario, Alice y el comité agregan "un pequeño secreto" a su respectiva mitad de la firma, un secreto que solo conoce el nuevo usuario receptor. El receptor puede "reconstruir" las dos mitades con el pequeño secreto que conoce, obteniendo la firma completa sin necesidad de que Alice y el comité dialoguen en línea.

Libro mayor del comité de tolerancia a fallos asíncrona

Un "grupo de servicio" compuesto por varios nodos (como 4n+1) se encarga de llevar la contabilidad, y todos se confirman mutuamente quién es el propietario actual. Incluso si algunos nodos fallan, siempre que la mayoría esté en línea, el libro mayor puede seguir funcionando normalmente. Estos nodos solo se encargan de "firmar ayuda" y "llevar la contabilidad", y no pueden usar fondos de manera arbitraria, garantizando la seguridad y la descentralización.

Finalización de intercambio atómico

Cuando realmente se quiere gastar este dinero en la cadena, primero se pasan por tres pasos de «intercambio atómico»:

1.Alice+ el comité gasta la salida bloqueada original y da temporalmente el dinero al comité;

  1. El comité bloquea una cantidad equivalente en una caja de seguridad que solo puede ser utilizada por "Zenni y el comité" juntos;

  2. Por último, Zenni saca el dinero de la caja fuerte con dos firmas.

De esta manera, ni Zenni ni ninguna de las partes del comité pueden adelantarse, garantizando que la reestructuración fuera de la cadena y el canje en la cadena se realicen de una sola vez.

3.2 Diseño del protocolo y las innovaciones clave de Thunderbolt

· Delegación de firma recursiva no interactiva

Se diseñó una estructura de firma Schnorr umbral (Tweakable) que se puede ajustar repetidamente; los canales de pago tradicionales suelen requerir varios intercambios de mensajes, mientras que Thunderbolt solo necesita "enviar una firma con un pequeño secreto" cada vez, lo que reduce significativamente los requisitos en línea.

· Cada transferencia cambia a un "nuevo candado"

En cada salto de transferencia, Alice y el comité actualizan la firma con un nuevo pequeño secreto, y la antigua "cerradura" queda completamente obsoleta. Así, nadie que haya estado antes puede obtener la nueva firma, evitando que la firma antigua se reutilice.

· Solo deja una huella en la cadena

Solo se realiza un "bloqueo" una vez al inicio en la cadena, todos los cambios posteriores se completan fuera de la cadena, y al final se registra en la cadena el gasto de este dinero. En comparación con la Lightning Network, que requiere abrir y cerrar canales constantemente, las operaciones en la cadena de Thunderbolt son menos y la privacidad es mejor.

· No perderás dinero aunque estés desconectado

Incluso si Alice o Zenni están desconectados y sin moverse, mientras la mayoría del comité esté en línea, se puede completar la transferencia o el rescate en cualquier momento, sin preocuparse por la expiración del tiempo de bloqueo o el cierre malicioso del canal por parte de un oponente.

· Seguridad de "prueba de máquina" auténtica

Todos los pasos clave en el protocolo han sido "verificados formalmente" con Tamarin Prover, lo que significa que estas garantías de seguridad no son solo palabras vacías, sino que han sido verificadas repetidamente por herramientas automatizadas.

Cuatro, ¿en qué se diferencia Thunderbolt de las soluciones actuales de Lightning Network?

Vamos a comparar Thunderbolt con las soluciones existentes (como el protocolo BOLT, Breez SDK y Phoenix) para ver en qué ha mejorado.

Las diferencias entre Thunderbolt y las soluciones existentes de Lighting Network:

Podemos ver que la principal ventaja de Thunderbolt radica en la "seguridad" y la "completitud teórica". Es uno de los pocos que puede lograrlo:

· El diseño del protocolo se puede demostrar que es seguro.

· Usuarios malintencionados no pueden obtener ganancias unilateralmente bajo ninguna circunstancia

Pero sus desventajas también son muy evidentes:

· Implementación compleja: para usar Thunderbolt, actualmente necesitas ejecutar toda la pila de protocolos, lo que resulta difícil para los usuarios comunes de billeteras.

· Compatibilidad con la cadena principal: el lenguaje de script de la cadena principal de Bitcoin es demasiado rudimentario, Thunderbolt debe lograr funciones mediante un ingenioso desvío, lo que aumenta la dificultad de implementación.

· Falta de apoyo ecosistémico: a diferencia de BOLT que ya cuenta con un gran número de billeteras y nodos, Thunderbolt actualmente se encuentra en la "fase de investigación temprana".

Cinco, el impacto potencial de Thunderbolt: ¿catalizador de BTCFi?

Fuente de la imagen: hecha a mano

¿Es Thunderbolt la solución óptima para BTCFi? Lanzamos una opinión audaz:

Thunderbolt es actualmente la solución teóricamente óptima de BTCFi, pero en la práctica todavía se encuentra en la "fase Alpha", en otras palabras, es como el "documento blanco de Ethereum 2.0" en el mundo de Bitcoin, lleno de visión pero aún no ha llegado a la "fase de implementación a nivel de sistema de ingeniería". A través de las observaciones actuales, creo que Thunderbolt podría tener tres posibles trayectorias de desarrollo:

1. Integración Rollup: como motor DeFi del Bitcoin

La cadena principal de Bitcoin tiene una escalabilidad insuficiente, Thunderbolt podría convertirse finalmente en un módulo fuera de la cadena en algún L2 de Bitcoin (como BitVM, Nomic, BOB). Esto es similar a integrar Thunderbolt en un Rollup como una capa de ejecución de contratos genéricos.

Por ejemplo:

· BOB puede integrar la capa de canal Thunderbolt para realizar transacciones nativas de Bitcoin.

· La ecología RGB también podría introducir la lógica de gestión de estado Thunderbolt.

· BitVM en sí admite lógica más compleja, Thunderbolt se convertirá en uno de los estándares de contratos.

· Servicios de Babylon, Bitlayer y otros sistemas

2. Formar un ecosistema de estándares independientes que funcione en paralelo con la cadena principal

Thunderbolt podría desarrollar su propio ecosistema de red, sistema de operación de nodos, agregadores, etc., similar a la Lighting Network, e incluso formar operadores Thunderbolt-LSP. Al mismo tiempo, Nubit, en cooperación con los mineros de la era de Satoshi Nakamoto, está impulsando una actualización de bifurcación suave en la capa de protocolo, introduciendo dos grandes características: UTXO Bundling y OP_CAT, que también pueden aceptar directamente activos basados en el protocolo BTC (BRC20, Runes, Ordinals), lo que generará un gran espacio de imaginación. Quizás en el futuro podría tener:

· Thunderbolt Wallet (similar a Phoenix)

· Thunderbolt Node (canal de operación de nodo ligero)

· Thunderbolt DEX (combinación de órdenes fuera de la cadena)

· Thunderbolt AMM (pool de liquidez)

3. Reemplazado por una solución más simple

Por supuesto, si en el futuro aparece un sistema que pueda lograr funciones similares sin necesidad de canales de estado, sin lenguaje formal y sin colaboración de protocolos fuera de la cadena, entonces Thunderbolt podría ser solo un producto de transición, como por ejemplo:

· BitVM si logra un entorno de ejecución de contratos más eficiente

· La tecnología ZK de cadena cruzada permite que los activos BTC se implementen de manera completamente confiable en otras cadenas.

· Un protocolo nativo de Bitcoin unifica el modelado de pagos + préstamos + contratos.

Finalmente, desde la perspectiva ecológica, el mayor significado de Thunderbolt no es que pueda ejecutar pagos, sino que le da a los activos de Bitcoin por primera vez la capacidad de ser combinables con contratos fuera de la cadena. Suena abstracto, pero se puede ver cuán crucial es esta "combinabilidad" a partir de la explosión de DeFi en Ethereum. La explosión de Ethereum se debe a todo el ecosistema de Solidity + Hardhat + Ethers.js + Metamask.

El mayor atractivo de Thunderbolt es la introducción de dos características clave: UTXO Bundling y OP_CAT. OP_CAT introduce programación nativa en la red de Bitcoin, mientras que UTXO Bundling ( agrupa múltiples transacciones pequeñas para su procesamiento, comprimiendo el tamaño de los datos de las transacciones y mejorando el rendimiento en cadena, con una lógica similar a la del Rollup de Ethereum. Parece que unificar todos los protocolos del ecosistema de Bitcoin y abarcar varios activos y la implementación de BitMM ya no es solo un sueño, pero en esta etapa, Thunderbolt aún se siente como "si se hubiera escrito un fuerte artículo matemático", y en general, podría haber una distancia considerable antes de que los desarrolladores puedan utilizarlo.

Este artículo proviene de una contribución y no representa la opinión.

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