Биткойн экосистема: развитие и вызовы: разблокировка триллионного рыночного потенциала

С ростом обсуждения экосистемы Биткойн в крипторынке, эксперты ожидают, что следующий цикл индексного роста блокчейна будет вызван массовым использованием Биткойн. Использование клиентских решений для проверки на скрипте Биткойн для создания смарт-контрактов, одновременно совместимых с молниеносной сетью, обладающей бесконечной масштабируемостью для транзакций по каналам, может стать решением для массового применения блокчейна, обеспечивающим "безопасность, децентрализацию и масштабируемость".

В данной статье будут разъяснены некоторые базовые концепции экосистемы Биткойн. От "невозможного треугольника блокчейна", препятствующего широкому применению, до "Биткойн-решения невозможного треугольника" в виде сети Lightning, а также текущих решений для скриптов Биткойн и принципов модели UTXO.

Препятствия для широкого применения блокчейна

Эксперты утверждали, что "блокчейн-сеть не может одновременно обеспечить безопасность, децентрализацию и масштабируемость", то есть "блокчейн-треугольник невозможен". Эта проблема долгое время препятствовала широкому применению блокчейна.

На основе обеспечения безопасности некоторые публичные цепи в последние десять лет сосредоточили внимание на развитии децентрализации и постоянно innovировали на уровне инфраструктуры базовой публичной цепи, чтобы расширить масштабируемость публичной цепи. Для достижения этой цели также были итерационно разработаны различные алгоритмы, шардирование, Rollup и другие технологии.

Но что касается проблемы масштабируемости, судя по попыткам некоторых публичных блокчейнов и их Layer2, похоже, что пока решения остаются в рамках блокчейна, производительность будет иметь предел. Даже самые производительные блокчейны на данный момент все еще трудно преодолеть предел TPS ( объема транзакций в секунду ), и до требований массовых коммерческих приложений с миллионом TPS и целей глобальной промышленной реализации на уровне сотен миллионов TPS еще огромная пропасть. Все основные публичные блокчейны, независимо от типа, сталкиваются с одной и той же проблемой — "как решить проблему масштабируемости?"

Механизм работы сети Lightning

Сеть Lightning использует метод вычислений вне цепи, то есть "платежный канал (Payment Channel)", что полностью решает проблему масштабируемости "невозможного треугольника" — достаточно создать достаточно много каналов, чтобы осуществлять произвольное количество параллельных транзакций.

Принципы сети Lightning

• Если использовать банковскую систему в качестве метафоры, когда два человека A и B открывают счета и переводят деньги. Когда оба находятся в одном и том же банке, происходит внутреннее расчет в этом банке. А когда A и B не в одном и том же банке, необходимо выполнить межбанковские расчетные операции через центральный банк.

• Лайтнинг-сеть имитирует способ расчетов в банках: пользователь A и B открывают лайтнинг-канал между собой через лайтнинг-сеть. Когда канал открыт, A и B осуществляют расчеты напрямую в лайтнинг-сети, не требуя расчетов в блокчейне Биткойн. Только когда канал закрывается, A и B должны пересечь лайтнинг-сеть для расчетов в блокчейне Биткойн.

Процесс работы с каналом молнии

1. Внесение резервов: по аналогии с традиционными сценариями, где для открытия банковского счета необходимо заранее внести резерв, для открытия канала в сети Lightning также требуется внести резерв в Биткойнах.
2. Оффлайн учет сделок: каждая сделка регистрируется по отдельности через сеть Lightning, и для каждой записи необходимо подписать соглашение о наказании.
3. Запись расчетов в цепочке: После закрытия молниеносного канала исторические торговые данные упаковываются и окончательно отправляются в блокчейн Биткойна.

Как сеть Lightning избегает мошенничества в цепочке

Если в процессе торговли через канал A совершает мошеннические действия — заранее закрывая канал для расчета Биткойнов. Тогда при закрытии канала на Биткойн-цепочке сразу появится мошенническая транзакция. Исходя из открытости Биткойн-цепочки, B сможет вовремя это заметить и применить заранее подписанное соглашение о наказании к A. Содержание наказания заключается в конфискации всех резервов A.

Ботлнек масштабного применения сети Lightning

Теоретически сеть Lightning достигла бесконечной масштабируемости, преодолев треугольник невозможного блокчейна. Однако самым критическим вопросом, мешающим сети Lightning реализовать массовое применение, является то, что сеть Lightning использует такие же скрипты, как и Биткойн, а на цепочке Биткойна нет смарт-контрактов, только простые скрипты, которые не могут поддерживать сложные приложения. То есть цепочка Биткойна является тулингом неполной, а тулингом полной означает, что теоретически можно решить любую вычислительную задачу. Используя скриптовый язык с тулингом полной, можно логически достичь совместимости с другими языками программирования и теоретически реализовать любую логику, которую могут реализовать другие языки, а также максимально точно воспроизвести бизнес-логику реальности. На блокчейне Биткойна нет смарт-контрактов, не говоря уже о приложениях, построенных на основе смарт-контрактов. Таким образом, крупнейшей проблемой, которую необходимо преодолеть сети Lightning, является "как реализовать смарт-контракты на Биткойне".

Существующие решения для улучшения "функций" блокчейна Биткойн

1. Сайдчейн (Side Chain)

Сайдчейн — это цепочка, имеющая функцию смарт-контракта, которая копирует свою связь с основной цепочкой Биткойна в двустороннем режиме, что позволяет бесшовно перемещать активы Биткойна между основной цепочкой и сайдчейном, реализуя смарт-контракты. Однако в настоящее время нет достаточной децентрализованной технологии для двусторонней связи. Копирование основной цепочки и перемещение активов через сайдчейн требуют участия централизованных третьих сторон, и в настоящее время существует только полуз централизованное решение. Сайдчейн решения из-за проблемы централизованного выпуска третьими сторонами так и не получили поддержки сообщества основных разработчиков Биткойна.

2. Цветные токены (Colored Coins)

В 2012 году председатель ассоциации Биткойн опубликовал статью «Обзор цветных токенов», в которой была представлена механика использования "заменяемости" Биткойна, позволяющая выделять определенные токены от других путем "окрашивания" некоторых монет, создавая приложения, подходящие для этих монет. Конкретный способ заключается в использовании инструкции OP_RETURN в скрипте Биткойна, где добавляется 80 байтов произвольных символов, в которых по заданному формату разрабатывается строка. С помощью намеренного указания значения строки помечается "цветной токен", а также создаются более сложные смарт-контракты. Однако 80 байтов пространства слишком мало для реализации сложных функций.

В дальнейшем план "цветных токенов" также представил новые технологии. Например, технология гравировки "Ordinals", которая использует 3 М пространства "SegWit" внутри блока Биткойна для вставки маленьких изображений и выпуска NFT. Например, BRC-20, который выражает более богатое содержание, чем 80 байт, с помощью строки кода. Но эти цветные токены создают дополнительные серьезные проблемы — они занимают пространство "SegWit", которое изначально предназначалось для хранения подписей транзакций Биткойна, и использование пространства "SegWit" приводит к уменьшению количества исполняемых транзакций на Биткойне, что снижает производительность Биткойна. План цветных токенов также встретил сильное сопротивление со стороны основных разработчиков Биткойна, поскольку цветные токены загрязняют родной Биткойн, а также искусственно заданная форма по-прежнему требует централизованного третьего лица для серверного анализа.

3. Клиентская валидация (Client-Validation)

В 2016 году разработчики ядра Биткойн опубликовали статью, в которой предложили парадигму проверки клиентом, обеспечивающую конфиденциальность содержания контракта, известного только обеим сторонам, без участия третьих лиц, что позволяет достичь полной децентрализации. В то же время при выполнении транзакции используется способ, при котором инициатор транзакции предоставляет необходимые полные данные о транзакционной истории, а другая сторона самостоятельно их проверяет, чтобы предотвратить возникновение мошенничества. Это устраняет проблемы централизации и позволяет выполнять проверки вне цепи без ограничений по производительности, что в настоящее время большинством считается "оптимальным" решением проблемы недостаточной тьюринг-полноты блокчейна Биткойн.

Традиционная подпись контракта против подписи смарт-контракта на блокчейне

• Традиционное подписание контракта: между А и Б есть сделка, сначала подписывается контракт, стороны подтверждают содержание контракта и ставят подписи, при этом контракт не может быть изменен. Любая сделка в процессе выполнения контракта в будущем является сделкой между А и Б, не требующей вмешательства третьей стороны.

• Подписание смарт-контрактов в блокчейне: процесс сделки раскрывается для всей сети, все майнеры выполняют и проверяют. Весь процесс выполнения не имеет приватности, и поскольку он должен быть опубликован в сети для достижения консенсуса, производительность ограничена.

Клиентская проверка безупречна?

Видимо, у кого-то возникнут вопросы: децентрализованный блокчейн Биткойн сам по себе решает проблемы безопасности в традиционном бизнесе, но с введением верификации клиентом решение снова возвращается к оффчейну. Даже если оно решает проблему мошенничества, то как эффективно предотвратить двойную трату?

Введение "одноразовой пломбы"

Поскольку клиентская проверка сама по себе не содержит механизма предотвращения двойных расходов, нам необходимо привлечь третью сторону для решения этой проблемы. Для достижения этой цели мы свяжем каждое состояние каждого контракта, которое необходимо проверить в клиентской проверке, с конкретными неиспользуемыми транзакционными выходами Биткойн (UTXO). Поскольку UTXO существует только в двух формах: "потрачено" и "непотрачено". Как только необходимо изменить состояние проверяемого контракта, необходимо потратить связанный UTXO (любой суммы), чтобы транзакция, его потратившая, получила подтверждение в блокчейне. Кроме того, транзакция Биткойн, которая его тратит, должна предоставить доказательство содержания перехода состояния (по своему действию аналогичное хэш-значению). Проще говоря, связанный UTXO можно рассматривать как сургуч для "конверта" этого состояния — чтобы открыть конверт, необходимо сломать сургуч.

Дополнительное объяснение модели UTXO

В отличие от моделей аккаунтов некоторых публичных блокчейнов, невостребованные выходы транзакций (UTXO) представляют собой сумму криптовалюты, отправленной с одного адреса на другой, но еще не выкупленной получателем, чтобы в последующих транзакциях отправить средства другим.

• Например, если Алиса отправляет Бобу 1 Биткойн, то до тех пор, пока Боб не потратит полученный от Алисы BTC, он владеет UTXO. Как только Боб потратит 1 BTC, жизненный цикл UTXO заканчивается.

• Предположим, что кошелек Боба участвовал только в одной сделке, в которой Боб получил 1 BTC от Алисы, и валидатор сделки знает, что баланс UTXO Боба составляет 1 BTC. Если Боб отправит 1 BTC Кароле, его UTXO немедленно станет равным 0 BTC. Если Боб затем попытается дважды потратить свои токены в другой сделке, валидатор обнаружит, что его баланс UTXO недостаточен для использования в качестве входа для второй сделки, и честные валидаторы не будут распространять или подтверждать его двойную транзакцию.

Следующий экспоненциальный рост: Биткойн-экосистема полностью взрывается

В процессе эволюции Биткойна, дизайн клиентской верификации искусно обошел проблемы централизации, связанные с побочными цепями и цветными токенами, и ввел одноразовый механизм запечатывания, что еще больше повысило безопасность. В настоящее время экосистема Биткойна встречает ряд новых протоколов, среди которых протокол RGB не только использует вышеупомянутые идеи, но и предлагает совместимость с сетью Lightning, закладывая основу для бесконечной масштабируемости. Хотя совместимость протокола RGB с сетью Lightning еще не идеальна, мы полны уверенности в будущем и верим, что инфраструктура, помогающая постоянно оптимизировать протокол, преодолеет давние ограничения "невозможного треугольника блокчейна".

Мы имеем больше оснований ожидать, что следующий цикл роста блокчейн-индекса будет вызван массовым внедрением блокчейна, обусловленным взрывом экосистемы Биткойн. Верим, что Биткойн преодолеет прежнее представление о единственном хранении ценности, продемонстрирует свои валютные свойства, одновременно продолжая подключать к экосистеме Биткойн больше приложений через разнообразные решения, способствуя масштабируемости и устойчивому развитию экосистемы, и продолжит приносить бесконечные возможности в мир блокчейна.