Partir du réseau Thunderbolt pour réexaminer la logique de conception du réseau Lightning Bitcoin.

Auteur : Chercheur YBB Capital Ac-Core

1. Pourquoi ne peut-on pas acheter de café avec des Bitcoins ?

Quand on parle de Bitcoin, la plupart des gens pensent d'abord à ses propriétés de "décentralisation" et "d'immutabilité". Mais lorsque vous essayez réellement de l'utiliser pour acheter une tasse de café, vous vous retrouvez rapidement confronté à un problème délicat : le temps de confirmation de la transaction est parfois plus long que d'attendre le café, et parfois les frais de transaction sont même plus chers que la tasse de café. Les actifs sur Bitcoin restent jusqu'à présent "immobiles comme une montagne" - principalement basés sur le HODL, ils ne peuvent pas être prêtés, combinés ou interopérés.

La structure des scripts de Bitcoin Script est extrêmement conservatrice, ce qui limite la plupart des scénarios d'interaction hors chaîne. Son intention de conception n'était pas de traiter des milliers de paiements par seconde. Mais la demande réelle est là : tout le monde espère que Bitcoin pourra être utilisé de manière pratique, même si c'est juste pour acheter un skin de jeu, regarder une vidéo ou faire un don, sans vouloir attendre dix minutes.

Deux, Réseau Lightning : une arme à double tranchant

Revisiter la logique de conception du réseau Lightning de Bitcoin à partir du réseau Thunderbolt

Source de l'image : Cointelegraph

La chaîne principale de Bitcoin est comme une autoroute, tandis que le réseau Lightning est comme une voie rapide à péage construite à côté. Son concept central découle d'un compromis sur l'efficacité des transactions sur la chaîne principale : puisque les transactions sur la chaîne souffrent de goulots d'étranglement en termes de vitesse, il n'est plus nécessaire d'insister pour enregistrer chaque transaction sur la chaîne, mais plutôt d'établir des "canaux de paiement" exclusifs entre les utilisateurs pour réaliser des comptabilités fréquentes, et finalement de synchroniser l'état des fonds uniquement lors de la fermeture du canal sur la blockchain. Ce modèle ressemble à la méthode de règlement où des amis se font alternativement inviter chaque semaine — les gens ne font pas immédiatement un virement bancaire après chaque repas, mais accumulent dix dépenses avant de régler la note en une seule fois. Le réseau Lightning est essentiellement un réseau de transactions tissé par des milliers de ces canaux de paiement.

Cependant, l’application pratique de ce système apparemment ingénieux expose de multiples dilemmes. Le premier est le seuil élevé pour la construction de canaux, les utilisateurs doivent verrouiller des fonds à l’avance pour établir un canal de trading, ce qui signifie que si vous souhaitez échanger avec n’importe quel objet, vous devez établir une connexion de canal dédiée à l’avance. Lorsque les utilisateurs A et B n’ont pas de canal direct, même s’il existe un chemin indirect de A-C-B, la transaction échouera toujours si le canal intermédiaire est insuffisant ou si le nœud de chemin n’est pas disponible. Plus grave est le risque de sécurité, le système exige que les utilisateurs restent en ligne pour empêcher les contreparties de soumettre des transactions expirées lorsque le canal est fermé pour fraude, ce qui pose une exigence irréaliste pour les capacités d’exploitation et de maintenance de l’équipement des utilisateurs ordinaires.

Bien que le réseau Lightning soit en fonctionnement depuis plusieurs années, ces défauts structurels rendent son application réelle difficile à faire progresser. Les données publiques montrent que le montant total des fonds verrouillés dans l'ensemble du réseau Lightning ne dépasse actuellement pas environ 100 millions de dollars, ce qui le rend presque marginal par rapport à la capitalisation boursière du système Bitcoin, qui est de plusieurs milliers de milliards. Cela soulève des questions dans l'industrie : pouvons-nous construire un protocole de paiement hors chaîne plus complet pour surmonter les impasses actuelles ?

Selon Chain Catcher, le 15 avril, HSBC a révélé dans un communiqué de presse officiel que Bitcoin Thunderbolt est la mise à niveau technique la plus significative pour Bitcoin depuis dix ans. L'observation globale de Thunderbolt ressemble davantage à "Lightning Network 2.0", mais ce n'est pas seulement une mise à niveau, c'est plutôt une reconstruction du paradigme d'interaction Bitcoin hors chaîne.

Trois, qu'est-ce que le protocole Thunderbolt

Revisiter la logique de conception du réseau Lightning de Bitcoin à partir du réseau Thunderbolt

Source de l'image : Nubit | Bitcoin Thunderbolt

Bitcoin Thunderbolt est un moyen de mise à niveau par soft fork basé sur la couche de base de Bitcoin. Il ne repose pas sur des solutions de compromis de deuxième couche ou de ponts inter-chaînes, mais modifie directement le niveau du protocole de la chaîne principale de Bitcoin, améliorant fondamentalement l'évolutivité, les performances des transactions et les capacités programmables de Bitcoin.

Du point de vue des performances, Nubit a réalisé des optimisations significatives par rapport au modèle traditionnel de traitement des transactions de Bitcoin à l’aide de la technologie UTXO (Unspent Transaction Output) Bundling. Le réseau Bitcoin traditionnel est considérablement limité en termes de vitesse et de débit de transaction en raison du modèle UTXO à transaction unique. UTXO Bundling, quant à lui, permet d’agréger plusieurs UTXO, ce qui compresse la quantité de données de transaction et augmente la vitesse de transaction d’environ 10 fois sans sacrifier la sécurité.

En termes de programmabilité, Bitcoin Thunderbolt réintroduit et étend l'opcode OP_CAT (qui existait dans les premières versions de Bitcoin mais a ensuite été retiré). OP_CAT permet d'effectuer des opérations de concaténation sur les données, permettant aux développeurs de créer une logique de script plus complexe et d'implémenter directement des contrats intelligents sur la chaîne principale de Bitcoin. Le principal avantage de cette mise à niveau est le suivant : sans dépendre des chaînes latérales, des Rollups ou des ponts inter-chaînes, les développeurs peuvent déployer des applications décentralisées (dApps) sur le réseau Bitcoin natif.

Sur le plan de l'intégration des protocoles d'actifs, Nubit a promu et mis en œuvre une norme unifiée appelée Goldinals. Goldinals fournit un cadre d'émission d'actifs basé sur des preuves à connaissance nulle et des engagements d'état. En termes simples, il s'agit d'une norme de jetons "native Bitcoin" qui ne dépend d'aucune institution de confiance externe et qui n'a pas besoin de ponts inter-chaînes complexes pour vérifier la présence et l'état de chaque jeton sur la chaîne. BitMM, fonctionnant sur Bitcoin, intègre des actifs protocolaires disparates tels que BRC-20, Runes et Ordinals en tant que teneur de marché automatique sur la chaîne. Nubit a également réalisé des avancées significatives en matière de transactions sans confiance. Son système BitMM (Bitcoin Message Market) permet aux utilisateurs d'effectuer des transactions et des vérifications d'informations sans confiance sur la chaîne Bitcoin.

Contrairement aux approches traditionnelles d'évolutivité (comme l'utilisation de sidechains, Plasma, Rollup ou des tokens emballés dans des ponts), Nubit adopte une voie d'"évolutivité native à la chaîne principale". BitVisa offre un système d'identité et de certificats décentralisé. Que ce soit la compression des transactions, le support des contrats intelligents, ou l'intégration des normes d'actifs et la mise en correspondance des transactions sur la chaîne – tout fonctionne directement sur la chaîne principale de Bitcoin. Utilise des BTC natifs, et non des tokens mappés inter-chaînes.

3.1 Analyse du mécanisme central

Ce chapitre est basé sur l'explication de l'article "Stateless and Verifiable Execution Layer for Meta-Protocols on Bitcoin" (voir le lien de référence 1). Selon ma compréhension, le Thunderbolt de Bitcoin et le Lightning de Bitcoin sont similaires, tous deux étant des solutions d'extension proposées pour résoudre le problème de la lenteur de la confirmation des transactions sur la chaîne principale de Bitcoin, avec pour objectif principal d'améliorer l'efficacité et de réduire les coûts. La différence entre les deux réside dans :

  • La conception du Lightning Network est davantage axée sur les "canaux de paiement" - il ne peut être utilisé que pour des paiements de transfert, ne prend pas en charge les contrats intelligents ou la logique complexe, et son installation et sa maintenance ont des barrières d'entrée relativement élevées, ce qui n'est pas propice à une adoption à grande échelle.
  • Thunderbolt est lancé par Nubit, dédié à fournir des protocoles hors chaîne programmables, supportant des opérations Turing-complets, capables de construire des actifs d'état plus complexes, des protocoles de liquidité et des applications financières.

Signature multiple flexible et ajustable

Imaginez diviser une "signature" de Bitcoin en deux : une moitié chez Alice et une moitié chez le comité. Chaque fois qu'elle est transférée à un nouvel utilisateur, Alice et le comité ajoutent chacun un "petit secret" à leur moitié de la signature - seul le nouvel utilisateur récepteur connaît ce secret. Le récepteur peut reconstituer les deux moitiés pour obtenir la signature complète, sans que Alice et le comité aient besoin de dialoguer en ligne.

Registre de comité tolérant aux pannes asynchrones

Un "groupe de services" composé de plusieurs nœuds (comme 4n+1) est responsable de la comptabilité, chacun confirmant qui est le propriétaire actuel. Même s'il y a quelques nœuds défectueux, tant que la majorité est en ligne, le registre peut continuer à fonctionner normalement. Ces nœuds se contentent de "signer" et de "tenir les comptes", sans pouvoir accéder librement aux fonds, garantissant ainsi la sécurité et la décentralisation.

Finalisation par échange atomique

Lorsque vous devez réellement dépenser cet argent sur la chaîne, passez d'abord par trois étapes d'"échange atomique" : 1. Alice + le comité dépensent la sortie verrouillée d'origine, remettant temporairement l'argent au comité ; 2. Le comité verrouille un montant équivalent dans un coffre-fort qui ne peut être ouvert que par "Zenni et le comité" ensemble ; 3. Enfin, Zenni utilise une double signature pour retirer l'argent du coffre-fort. De cette façon, ni Zenni ni le comité ne peuvent s'enfuir, garantissant que la reconstruction hors chaîne et le rachat sur chaîne se déroulent sans accroc.

3.2 Conception du protocole Thunderbolt et innovations clés

  • Délégation de signature non interactive et récursive Une structure de signature Schnorr à seuil ajustable a été conçue, les canaux de paiement traditionnels nécessitent souvent plusieurs échanges de messages, Thunderbolt n'a besoin que d'"envoyer une signature avec un petit secret" à chaque fois pour s'en sortir, réduisant ainsi considérablement les demandes en ligne.
  • Chaque transfert utilise un "nouveau verrou" À chaque saut de transfert, Alice et le comité mettent à jour la signature avec un nouveau petit secret, et l'ancienne "clef" est complètement annulée. Ainsi, personne auparavant ne peut obtenir la nouvelle signature, empêchant la réutilisation de l'ancienne signature.
  • Ne laisser qu'une seule trace sur la chaîne Il ne faut effectuer une "verrouillage" sur la chaîne qu'une seule fois au début, toutes les modifications suivantes se font hors chaîne, puis on effectue la transaction finale sur la chaîne. Comparé au réseau Lightning qui nécessite de continuellement ouvrir et fermer des canaux, les opérations sur chaîne de Thunderbolt sont moins fréquentes et offrent une meilleure confidentialité.
  • Pas de perte d'argent même hors ligne Même si Alice ou Zenni sont hors ligne, tant que la majorité du comité est en ligne, il est possible de réaliser un transfert ou un rachat à tout moment, sans s'inquiéter de l'expiration du délai de verrouillage ou de la fermeture malveillante du canal par un adversaire.
  • Véritable sécurité par "preuve de machine" Tous les étapes clés du protocole ont été « formellement vérifiées » à l'aide de Tamarin Prover, ce qui signifie que ces garanties de sécurité ne sont pas que des paroles en l'air, mais ont été vérifiées à plusieurs reprises par des outils automatisés.

Quelles sont les différences entre Thunderbolt et les solutions de réseau Lightning existantes ?

Jetons un œil à la comparaison entre Thunderbolt et les solutions existantes (comme le protocole BOLT, Breez SDK, Phoenix) pour voir quelles améliorations ont été apportées.

Reconsidérer la logique de conception du réseau Lightning de Bitcoin depuis le réseau Thunderbolt

Les différences entre Thunderbolt et les solutions de réseau Lightning existantes :

Revisiter la logique de conception du réseau Lightning de Bitcoin à partir du réseau Thunderbolt

Nous pouvons voir que les principaux avantages de Thunderbolt résident dans la "sécurité" et la "complétude théorique". C'est l'un des rares à pouvoir le faire :

  • La conception du protocole peut être prouvée sécurisée
  • Les utilisateurs malveillants ne peuvent pas tirer un profit unilatéral dans n'importe quel état

Mais ses inconvénients sont également très évidents :

  • Déploiement complexe : Pour utiliser Thunderbolt, vous devez exécuter l'ensemble de la pile de protocoles, ce qui est difficile pour les utilisateurs de portefeuilles ordinaires.
  • Compatibilité de la chaîne principale : Le langage de script de la chaîne principale de Bitcoin est trop rudimentaire, Thunderbolt doit passer par des détours astucieux pour réaliser ses fonctionnalités, ce qui augmente la difficulté de mise en œuvre.
  • Le soutien à l'écosystème est encore insuffisant : Contrairement à BOLT qui bénéficie déjà d'un grand nombre de portefeuilles et de nœuds, Thunderbolt en est encore au "stade de recherche précoce".

Cinq, l'impact potentiel de Thunderbolt : un catalyseur pour BTCFi ?

Revisiter la logique de conception du réseau Lightning de Bitcoin à partir du réseau Thunderbolt

Source de l'image : fait maison

Alors, Thunderbolt est-il la meilleure solution pour BTCFi ? Osons avancer une idée audacieuse :

Thunderbolt est actuellement la solution théoriquement optimale pour BTCFi, mais en pratique, elle en est encore au stade "Alpha". En d'autres termes, c'est comme le "livre blanc d'Ethereum 2.0" dans le monde de Bitcoin, plein de vision mais n'ayant pas encore atteint le niveau de mise en œuvre "système d'ingénierie". D'après les observations actuelles, je pense qu'il pourrait y avoir trois voies de développement possibles pour Thunderbolt :

1. Intégration en tant que moteur DeFi sur le côté Bitcoin par Rollup

La chaîne principale de Bitcoin manque de scalabilité, Thunderbolt pourrait éventuellement devenir un module hors chaîne sur un L2 Bitcoin (comme BitVM, Nomic, BOB). Cela ressemble à "intégrer Thunderbolt dans un Rollup en tant que couche d'exécution de contrat universelle".

Par exemple :

  • BOB peut intégrer le niveau de canal Thunderbolt pour réaliser des transactions BTC natives
  • L'écosystème RGB pourrait également introduire une logique de gestion d'état Thunderbolt.
  • BitVM prend en charge des logiques plus complexes, Thunderbolt deviendra l'un des standards de contrat.
  • Services comme Babylon, Bitlayer, etc.

2. Former un écosystème standard indépendant, fonctionnant en parallèle avec la chaîne principale

Thunderbolt pourrait potentiellement développer son propre écosystème réseau, un système de gestion des nœuds, des agrégateurs, etc., similaire au Lightning Network, et même former des opérateurs Thunderbolt-LSP. En même temps, Nubit, en collaboration avec les mineurs de l'ère de Satoshi Nakamoto, pousse à une mise à jour de soft fork au niveau du protocole, introduisant les deux grandes caractéristiques UTXO Bundling et OP_CAT, permettant également de traiter directement les actifs de type protocole BTC (BRC20, Runes, Ordinals), ce qui pourrait ouvrir un espace d'imagination très vaste. Peut-être que dans le futur, il pourrait avoir :

  • Thunderbolt Wallet (similaire à Phoenix)
  • Noeud Thunderbolt (canal de fonctionnement des nœuds légers)
  • Thunderbolt DEX (correspondance des commandes hors chaîne)
  • Thunderbolt AMM (piscine de liquidités)

3. Remplacé par une solution plus simple

Bien sûr, si à l'avenir un système capable d'accomplir des fonctions similaires sans canaux d'état, sans langage formel et sans collaboration de protocoles hors chaîne émerge, alors Thunderbolt pourrait également n'être qu'un produit de transition, semblable à :

  • BitVM pourrait réaliser un environnement d'exécution de contrats plus efficace
  • La technologie ZK inter-chaînes permet un déploiement totalement fiable des actifs BTC sur d'autres chaînes.
  • Un protocole Bitcoin natif unifie le paiement + le prêt + le contrat en un seul modèle.

Enfin, du point de vue écologique, la plus grande signification de Thunderbolt n'est pas qu'il puisse exécuter des paiements, mais qu'il confère aux actifs Bitcoin pour la première fois la "combinabilité des contrats hors chaîne". Cela peut sembler abstrait, mais l'explosion de la DeFi sur Ethereum montre à quel point cette "combinabilité" est cruciale. L'explosion d'Ethereum est due à l'ensemble de l'écosystème Solidity + Hardhat + Ethers.js + Metamask.

Le point culminant de Thunderbolt réside dans l'introduction de deux grandes caractéristiques : le bundling UTXO et OP_CAT. OP_CAT introduit la programmabilité native au réseau Bitcoin, tandis que le bundling UTXO ( regroupe plusieurs petites transactions pour les traiter ensemble, compressant ainsi l'échelle des données de transaction et augmentant le débit sur la chaîne, avec une logique similaire aux Rollups d'Ethereum. Il semble que l'unification de tous les protocoles de l'écosystème Bitcoin et l'inclusion de divers actifs et de la mise en œuvre de BitMM ne soit plus qu'un rêve, mais à ce stade, Thunderbolt ressemble toujours à "un papier mathématique très solide", et il reste encore une distance considérable avant que les développeurs ne puissent vraiment "l'utiliser".

Lien de référence :

(1)

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