Біткойн екосистеми розвиток та виклики: розблокування трильйонного ринкового потенціалу

Зі зростанням обговорення екосистеми Біткойн у крипторинку, експерти очікують, що наступний цикл зростання блокчейн-індексів буде зумовлений масовим застосуванням Біткойн. Використання клієнтських рішень для перевірки на скрипті Біткойн для створення смарт-контрактів, одночасно сумісних з безмежно масштабованою мережею Lightning для транзакцій по каналах, може стати рішенням для масового застосування блокчейн, яке одночасно гарантує "безпеку, децентралізацію та масштабованість".

Ця стаття буде присвячена популяризації деяких базових концепцій екосистеми Біткойн. Від "неможливого трикутника блокчейну", що заважає широкому застосуванню, до "Біткойн", що долає "неможливий трикутник", та нинішніх рішень для скриптів Біткойн і принципу моделі UTXO.

Перешкоди для масового впровадження блокчейну

Експерти стверджували, що "блокчейн-мережі не можуть одночасно забезпечити безпеку, децентралізацію та масштабованість", тобто "блокчейн не може бути трикутником". Ця проблема тривалий час заважала широкомасштабному впровадженню блокчейну.

Забезпечуючи безпеку, деякі публічні блокчейни протягом останніх десяти років зосередили свою увагу на розвитку децентралізації та постійно інновують у базовій інфраструктурі публічних блокчейнів, щоб розширити їх масштабованість. Для досягнення цієї мети також були ітераційно розроблені різні алгоритми, шардінг, Rollup та інші технології.

Але щодо проблеми масштабованості, з певних спроб деяких публічних блокчейнів та їх Layer2, здається, що поки рішення обмежуються блокчейном, продуктивність матиме межу. Навіть найбільш продуктивний блокчейн, який наразі видно, все ще важко перевищити TPS ( обсяг транзакцій на секунду ), і існує велика різниця між вимогами для масштабних комерційних застосувань на мільйонному TPS та цілями глобальної промислової реалізації на рівні сотень мільйонів TPS. Для основних публічних блокчейнів, незалежно від їх типу, існує одна і та ж проблема — "як вирішити проблему масштабованості?"

Механізм роботи мережі Lightning

Мережа Lightning використовує методику обчислень поза ланцюгом, а саме "платіжний канал (Payment Channel)", що повністю вирішує проблему масштабованості "неможливого трикутника" — за умови створення достатньої кількості каналів, можна виконувати будь-яку кількість паралельних транзакцій.

Принципи мережі Lightning

• Якщо використовувати банківську систему як метафору, коли особи A і B відкривають рахунки та здійснюють перекази. Коли обидві особи знаходяться в одному банку, розрахунок відбувається всередині цього банку. А коли особи A і B не в одному банку, необхідно здійснити міжбанківський розрахунок через центральний банк.

• Мережева блискавка імітує спосіб банківських розрахунків: користувач A та B відкривають блискавковий канал через мережу блискавки. Коли канал відкрито, A та B використовують канал для безпосереднього розрахунку в мережі блискавки, без необхідності розрахунку на блокчейні Біткойн. Лише коли канал закривається, A та B повинні перейти через мережу блискавки для розрахунку на блокчейні Біткойн.

Процес роботи з блискавичними каналами

1. Сплата резерву: аналогічно тому, як у традиційних умовах відкриття банківського рахунку вимагає попередньої сплати резерву, відкриття каналу блискавичної мережі також потребує сплати резерву Біткойн.
2. Запис транзакцій поза ланцюгом: кожна транзакція записується поетапно через мережу Lightning, кожен запис має підписуватися під угоду про покарання.
3. Записи про розрахунки в ланцюзі: після закриття блискавичного каналу історичні дані про транзакції упаковуються і остаточно відправляються на Біткойн блокчейн.

Як мережа Lightning уникає шахрайства на блокчейні

Якщо під час процесу торгівлі через канал A вчиняє шахрайство — достроково закриває канал для розрахунку Біткойнів. Тоді під час закриття каналу в мережі Біткойн відразу виникає шахрайська транзакція. Завдяки відкритості мережі Біткойн, B може своєчасно це помітити і застосувати раніше підписану штрафну угоду до A. Зміст покарання полягає в конфіскації всіх резервів A.

Бутилка масштабного застосування мережі Lightning

Теоретично, мережа Lightning реалізує безмежну масштабованість, подолавши неможливий трикутник блокчейну. Але найважливішою проблемою, що заважає мережі Lightning реалізувати масштабне застосування, є те, що мережа Lightning використовує той самий скрипт, що й Біткойн, тоді як на ланцюзі Біткойн немає смарт-контрактів, лише прості скрипти, які не можуть підтримувати складні застосування. Тобто ланцюг Біткойн є Тюрінгом не повним, а Тюрінгова повнота означає, що теоретично можна вирішити будь-яку обчислювальну задачу. Використовуючи Тюрінг повну мову скриптів, можна логічно досягти сумісності з іншими мовами програмування і теоретично реалізувати будь-яку логіку, яку можуть реалізувати інші мови, а також максимально відтворити бізнес-логіку реальності. На блокчейні Біткойн немає смарт-контрактів, не кажучи вже про побудову застосувань на основі смарт-контрактів. Тому найбільшою проблемою, яку потрібно подолати мережі Lightning, є "як реалізувати смарт-контракти на Біткойні".

Існуючі рішення для підвищення "функціональності" блокчейну Біткойн

1. Боковий ланцюг (Side Chain)

Бічний ланцюг – це ланцюг з функцією смарт-контракту, що копіює його та двосторонньо пов'язує з основним ланцюгом Біткойна, що дозволяє безшовно переміщати активи Біткойна між основним ланцюгом і бічним ланцюгом, реалізуючи смарт-контракти, але наразі немає достатньо децентралізованої технології двостороннього зв'язку. Копіювання бічного ланцюга та міграція активів з основного ланцюга потребують послуг централізованих третіх сторін, наразі існує лише напівцентралізоване рішення. Схема бічного ланцюга через проблеми централізації, пов'язані з випуском третіми сторонами, досі не отримала підтримки спільноти розробників Біткойна.

2. Кольорові монети (Colored Coins)

У 2012 році голова асоціації Біткойн опублікував статтю «Огляд кольорових монет», в якій описується механізм, що використовує «заміщуваність» Біткойна, шляхом «фарбування» певних монет, щоб відокремити конкретні токени від інших токенів, створюючи програми, придатні для цих монет. Конкретний спосіб полягає у використанні команди OP_RETURN у скрипті Біткойна, додаючи 80 байт випадкових символів, в яких за заданим форматом проектується рядок. Через навмисне визначення значення рядка позначається «кольорові монети», а також здійснюються більш складні розумні контракти. Але 80 байт простору занадто мало, щоб реалізувати складні функції.

Наступна схема "кольорових монет" також представила нові технології. Наприклад, технологія гравіювання "Ordinals", яка використовує 3 M "SegWit" простору в блоці Біткойн, щоб вставити маленькі зображення, випускаючи NFT. Наприклад, BRC-20, яка виражає більш багатий зміст, ніж 80 байтів за допомогою рядка коду. Але ці кольорові монети викликатимуть серйозні додаткові проблеми — вони займають "SegWit" простір, який спочатку використовувався для зберігання підписів транзакцій з переказами Біткойн, що призводить до зменшення кількості виконуваних транзакцій у Біткойн, знижуючи його продуктивність. Схема кольорових монет також зазнала сильного опору з боку основних розробників Біткойн, оскільки кольорові монети забруднюють рідний Біткойн, а також штучно визначена форма все ще потребує централізованого третього боку для серверного аналізу.

3. Клієнтська валідація (Client-Validation)

У 2016 році розробники ядра Біткойн опублікували статтю, в якій запропонували парадигму клієнтської верифікації, яка забезпечує конфіденційність змісту угоди, знаючи тільки обидві сторони, без участі будь-якої третьої сторони, досягаючи повної децентралізації. Одночасно, під час виконання транзакції, використовуються дані про повну історію транзакцій, надані ініціатором транзакції, а інша сторона самостійно їх перевіряє, щоб запобігти виникненню шахрайства. Не існує проблеми централізації, а також особливість оффчейн-верифікації, що не підлягає обмеженням продуктивності, робить її в даний час найбільш прийнятим "оптимальним" рішенням для усунення недостатності Тюрінгової повноти блокчейну Біткойн.

Традиційне підписання контрактів vs Підписання смарт-контрактів на блокчейні

• Традиційне підписання контракту: між A і B є угода, спочатку підписується контракт, після чого обидві сторони підтверджують зміст контракту і ставлять підписи, при цьому контракт не може бути змінений. Будь-яка угода під час виконання контракту в майбутньому є угодою між A і B, без необхідності втручання третьої сторони.

• Підписання смарт-контрактів на блокчейні: процес транзакції публікується всій мережі, всі майнери виконують і перевіряють. Весь процес виконання не має приватності, і через необхідність публікації в мережі для досягнення консенсусу, продуктивність обмежена.

Чи бездоганна верифікація клієнта?

Побачивши це, здається, у когось можуть виникнути запитання: децентралізована блокчейн Біткойн сама по собі вирішує проблеми безпеки в традиційному бізнесі, але з введенням перевірки клієнтів рішення знову повертається до поза ланцюга. Навіть якщо це вирішує проблему шахрайства, як ефективно запобігти виникненню проблеми подвоєння витрат?

Введення "одноразової герметизації"

Оскільки перевірка клієнта сама по собі не містить механізму запобігання подвійному витраті, нам доводиться залучати сторонню допомогу для вирішення цієї проблеми. Для досягнення цієї мети ми зв'яжемо кожен стан кожного контракту, який потрібно перевірити в перевірці клієнта, з конкретними невикористаними виходами транзакцій Біткойн (UTXO). Оскільки UTXO існує лише в двох формах: "витрачено" та "невитрачено". І як тільки потрібно змінити стан перевірки контракту, необхідно витратити зв'язаний UTXO (будь-яка сума) для отримання підтвердження транзакції в блокчейні. Крім того, транзакція Біткойн, що витрачає його, повинна надати доказ змісту переходу стану (функція подібна до хеш-значення). Простими словами, зв'язаний UTXO можна розглядати як сургуч на "конверті" цього стану — щоб відкрити конверт, потрібно зламати сургуч.

Додаткові пояснення до моделі UTXO

На відміну від моделей облікових записів деяких публічних блокчейнів, невитрачені виходи транзакцій (UTXO) – це сума криптовалюти, яка надсилається з однієї адреси на іншу, але ще не була викуплена одержувачем, щоб у подальших транзакціях відправити кошти іншим.

• Наприклад, якщо Аліса надішле Бобу 1 Біткойн, то доти, поки Боб не витратить отриманий від Аліси BTC, він володіє UTXO. Як тільки Боб витратить 1 BTC, життєвий цикл UTXO закінчується.

• Припустимо, що гаманец Боба брав участь лише в одній транзакції, в якій Боб отримав 1 BTC від Аліси, верифікатор транзакцій знає, що UTXO баланс Боба становить 1 BTC. Якщо Боб відправить 1 BTC Каролі, його UTXO миттєво стане 0 BTC. Якщо Боб потім спробує подвоїти свої монети в другій вихідній транзакції, верифікатор виявить, що його UTXO баланс недостатній для використання в якості входу для другої транзакції, і чесні верифікатори не поширять і не підтвердять його транзакцію з подвоєнням.

Наступний експоненційний ріст: Біткойн екосистема повністю вибухає

У процесі еволюції Біткойна, дизайн верифікації клієнта майстерно обійшов проблеми централізації бічних ланцюгів і кольорових монет, а також ввів механізм одноразового запечатування, що ще більше підвищило безпеку. Наразі екосистема Біткойна зустрічає народження нових протоколів, серед яких протокол RGB не лише взяв на озброєння вищезгадані ідеї, але й запропонував сумісність з мережами Lightning, закладаючи основу для безмежної масштабованості. Хоча сумісність протоколу RGB з мережею Lightning ще не є ідеальною, ми повні впевненості в майбутньому і віримо, що інфраструктура, яка допомагає постійно оптимізувати протоколи, зможе подолати обмеження "трикутника неможливостей блокчейну".

Ми маємо ще більше підстав очікувати, що наступний цикл зростання блокчейн-індексів буде зумовлений вибухом екосистеми Біткойн, що призведе до масового впровадження блокчейну. Віримо, що Біткойн подолає своє первісне призначення як єдине сховище вартості, підкреслюючи свої валютні властивості, водночас постійно через різноманітні рішення інтегруючи більше застосувань в екосистему Біткойн, сприяючи масштабованості та сталому розвитку екосистеми, продовжуючи приносити безмежні можливості в світ блокчейну.