Überblick
Fiber Network ist ein öffentliches Lightning-Netzwerk der nächsten Generation, das auf Nervos CKB und Off-Chain-Kanälen basiert und schnelle, kostengünstige und dezentrale Zahlungen in mehreren Währungen sowie Peer-to-Peer-Transaktionen für RGB++-Assets ermöglichen kann.
Hintergrund
Entwicklung und Herausforderungen der Blockchain-Technologie
Die Blockchain-Technologie hat seit der Einführung von Bitcoin eine rasante Entwicklung erlebt. Von der anfänglichen einfachen Zahlungsfunktion hat es sich nach und nach auf ein breites Spektrum an Anwendungsfeldern wie Smart Contracts, dezentrale Finanzierung (DeFi) und nicht fungible Token (NFT) ausgeweitet. Obwohl die Blockchain-Technologie erhebliche Vorteile in Bezug auf Sicherheit, Transparenz und Dezentralisierung bietet, steht sie hinsichtlich Skalierbarkeit und Transaktionsgeschwindigkeit vor vielen Herausforderungen.
Skalierbarkeitsprobleme: Traditionelle Blockchains wie Bitcoin und Ethereum weisen erhebliche Engpässe beim Transaktionsdurchsatz auf. Aufgrund der Blockgrößenbeschränkung von Bitcoin und der Blockgenerierungszeit von 10 Minuten kann sein Netzwerk trotz seiner Verbesserungen nur etwa 7 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten; Ethereum ist auch weitaus weniger in der Lage, Transaktionen pro Sekunde zu verarbeiten als herkömmliche Zahlungsnetzwerke.
Hohe Transaktionsgebühren: Mit zunehmender Netzwerküberlastung steigen die Transaktionsgebühren erheblich. Beispielsweise können die Gasgebühren während der Spitzenzeiten im Ethereum-Netzwerk höher sein als der Transaktionsbetrag selbst, was das Benutzererlebnis erheblich beeinträchtigt und die Durchführbarkeit von Mikrozahlungen verringert.
Lange Transaktionsbestätigungszeiten: In herkömmlichen Blockchain-Netzwerken müssen Transaktionen auf mehrere Blockbestätigungen warten, bevor sie als endgültig gelten. Dieser Vorgang kann mehrere Minuten bis Stunden dauern und ist nicht für Anwendungsszenarien mit sofortiger Zahlung geeignet.
Obwohl sich die Leistung und Bestätigungszeit von Nervos CKB verbessert hat, muss die Transaktionsgeschwindigkeit noch weiter verbessert und die Transaktionskosten gesenkt werden, um den Anforderungen von Mikrozahlungen und Sofortzahlungen gerecht zu werden.
Inspiration vom Lightning Network
Als Second-Layer-Erweiterungslösung für das Bitcoin-Netzwerk implementiert Lightning Network erfolgreich schnelle und kostengünstige Mikrozahlungen durch Off-Chain-Transaktionen und Zahlungskanaltechnologie. Zu seinen Kernkonzepten gehören:
Zahlungskanal: Benutzer erstellen einen Zahlungskanal in der Kette. Nachdem der Kanal geöffnet wurde, können beide Parteien unbegrenzt oft Transaktionen außerhalb der Kette durchführen. Die Abwicklung in der Kette erfolgt nur, wenn der Kanal geschlossen ist. Dadurch wird die Anzahl der Transaktionen in der Kette erheblich reduziert, die Transaktionsgeschwindigkeit erhöht und die Transaktionsgebühren gesenkt.
Hash Time Lock Contract (HTLC): Durch die HTLC-Technologie kann das Lightning Network den sicheren Geldtransfer gewährleisten und Kontrahentenrisiken vermeiden. Selbst wenn Off-Chain-Transaktionen scheitern, können Benutzer durch On-Chain-Verträge finanziellen Schutz erhalten.
Routing-Mechanismus: Das Lightning Network verwendet Multi-Hop-Routing, das es Benutzern ermöglicht, Zahlungen abzuschließen, ohne einen direkten Kanal mit dem Zahlungsempfänger zu öffnen, wodurch die Flexibilität und Verfügbarkeit des Netzwerks verbessert wird.
Vorteile von Nervos CKB
Nervos CKB ist eine Blockchain-Plattform, die sich auf Vielseitigkeit und Sicherheit konzentriert. Sein einzigartiges Design bietet einzigartige Vorteile bei der Lösung von Blockchain-Skalierbarkeits- und Interoperabilitätsproblemen:
Konsensmechanismus: Basierend auf dem NC-Max-Konsensprotokoll kombiniert es außerdem Proof-of-Work (PoW) und staatliche Leasingmechanismen, um die Netzwerksicherheit und die Effektivität der Ressourcennutzung zu gewährleisten.
Leistungsstarkes Smart-Contract-Modell: Das einzigartige Cell-Modell und die virtuelle RISC-V-Befehlssatzmaschine von CKB haben die Funktionen des UTXO-Modells erheblich erweitert. Es unterstützt nicht nur Turing-vollständige Smart Contracts, sondern kann auch problemlos Funktionen wie abstrakte Konten und Vereinbarungen implementieren. Die Bereitstellung einer Plattform für zukünftige Transaktionen bietet eine flexiblere Programmierbarkeit sowie eine bessere Interoperabilität und Skalierbarkeit.
Wirtschaftsmodell: Das Wirtschaftsmodell von CKB fördert den langfristigen Besitz und die rationelle Nutzung von Netzwerkressourcen und bietet eine sichere und nachhaltige dezentrale ökologische Umgebung für dezentrale Anwendungen, Entwickler und Benutzer.
Die Bedeutung des Fiber Network-Projekts
Durch den Aufbau eines Off-Chain-Kanals auf Nervos CKB hoffen wir, die erfolgreiche Erfahrung des Lightning Network und die technischen Vorteile von CKB zu kombinieren, um ein schnelles, kostengünstiges und dezentrales Multi-Asset-Echtzeit-Zahlungsaustauschnetzwerk aufzubauen. Speziell:
Lösung von Skalierbarkeitsproblemen: Durch Off-Chain-Zahlungskanäle und Multi-Hop-Routing-Technologie kann das Glasfasernetzwerk eine Transaktionsverarbeitung mit hohem Durchsatz erreichen, um den Anforderungen großer Benutzer gerecht zu werden.
Reduzieren Sie Transaktionskosten: Reduzieren Sie die Häufigkeit von Transaktionen in der Kette und senken Sie die Transaktionsgebühren der Benutzer, wodurch Mikrozahlungen machbar und effizient werden.
Verbessern Sie die Transaktionsgeschwindigkeit: Durch die sofortige Bestätigung von Transaktionen außerhalb der Kette wird ein Zahlungsbestätigungserlebnis der zweiten Ebene erreicht, das für verschiedene Sofortzahlungsszenarien geeignet ist.
Multi-Asset-Unterstützung: Unterstützt die Zahlung mehrerer digitaler Assets und bietet Benutzern eine größere Auswahl an Zahlungsoptionen.
Unterstützen Sie die Netzwerkinteroperabilität: Unterstützen Sie die Interoperabilität mit dem Bitcoin Lightning Network, um kettenübergreifende Zahlungen und Vermögensübertragungen zu unterstützen.
Architekturdesign
Gesamtarchitektur
Die Gesamtarchitektur von Fiber Network umfasst die folgenden Kernmodule:
Off-Chain-Zahlungskanäle (Fiber Channels)
On-Chain-Vertrag (HTLC)
Multi-Hop-Routing
Wachtturm-Dienst
Zahlungskanal außerhalb der Kette
Der Off-Chain-Zahlungskanal ist der Kern des Fiber Network, über den mehrere Off-Chain-Transaktionen realisiert werden können, und die On-Chain-Abwicklung erfolgt nur, wenn der Kanal geschlossen ist. Dieser Mechanismus reduziert die Anzahl der On-Chain-Transaktionen erheblich, erhöht die Transaktionsgeschwindigkeit und senkt die Transaktionsgebühren.
Der allgemeine Arbeitsablauf ist wie folgt:
Kanalerstellung: Benutzer beider Parteien erstellen Zahlungskanäle in der Kette und sperren eine bestimmte Menge an CKB- oder RGB++-Assets.
Off-Chain-Transaktionen: Während der Öffnung des Kanals können beide Parteien beliebig oft Off-Chain-Transaktionen durchführen. Jede Transaktion aktualisiert den Kanalstatus, muss jedoch nicht sofort an die Kette gesendet werden.
Kanalschließung: Wenn eine Partei beschließt, den Kanal zu schließen, wird der endgültige Kanalstatus zur Abrechnung an die Kette gesendet, um sicherzustellen, dass die Endsalden beider Parteien bestätigt werden.
Informationen zum spezifischen Nachrichteninteraktionsformat finden Sie im Fiber Network P2P Message Protocol
On-Chain-Vertrag
Derzeit verwenden wir den Hash Time Lock Contract (HTLC), um die Sicherheit von Off-Chain-Transaktionen zu gewährleisten und mit dem Lightning Network kompatibel zu sein. Dadurch kann das Kontrahentenrisiko vermieden und sichergestellt werden, dass Benutzer auch bei einem Scheitern von Off-Chain-Transaktionen finanziellen Schutz durch On-Chain-Verträge erhalten können.
Der allgemeine Arbeitsablauf ist wie folgt:
Transaktionsinitiierung: Der Zahlungsinitiator erstellt eine Transaktion mit Hash-Sperre und Zeitsperrbedingungen, um eine bestimmte Menge an CKB zu sperren.
Hash-Verifizierung: Der Zahlungsempfänger muss innerhalb der angegebenen Zeit das korrekte Hash-Bild bereitstellen, um die Transaktion freizuschalten und den Geldtransfer abzuschließen.
Timeout-Rückerstattung: Wenn der Empfänger nicht innerhalb der angegebenen Zeit das richtige Hash-Bild bereitstellt, wird die Transaktion automatisch entsperrt und an den Zahlungsinitiator zurückerstattet.
Dank der Turing-Vollständigkeit von CKB können wir flexiblere und sicherere On-Chain-Verträge implementieren. Zukünftig werden die Funktionen des Vertrags weiter ausgebaut, etwa durch die Einführung eines Kündigungsmechanismus auf Basis von Versionsnummern und sichererer Point-Time-Locked-Verträge.
Multi-Hop-Routing
Die Multi-Hop-Routing-Technologie ermöglicht es Benutzern, Zahlungen über mehrere Zwischenknoten abzuwickeln, ohne direkt einen Zahlungskanal mit der anderen Partei einzurichten. Dieser Mechanismus verbessert die Flexibilität und Abdeckung des Netzwerks.
Arbeitsablauf:
Pfaderkennung: Der Zahlungsinitiator ermittelt über das Routing-Modul den optimalen Pfad von sich selbst zum Zahlungsempfänger.
Pfadsperre: An jedem Knoten auf dem Pfad wird ein entsprechender HTLC-Vertrag erstellt, um einen sicheren Geldtransfer zu gewährleisten.
Die Zahlung ist abgeschlossen: Der Zahlungsempfänger entsperrt den HTLC und die Gelder werden der Reihe nach an verschiedene Knoten auf dem Pfad übertragen.
Gleichzeitig werden wir hier auch den HTLC-Vertrag nutzen, um kettenübergreifende Zahlungen zu implementieren und die Interoperabilität mit dem Lightning Network über den kettenübergreifenden Hub-Dienst zu unterstützen. Weitere Informationen finden Sie unter Payment Channel Cross-Chain Protocol mit HTLC
Überwachungsdienste
Der Überwachungsdienst ist ein wichtiger Bestandteil von Fiber Network. Er ist für die Überwachung des Status von Zahlungskanälen außerhalb der Kette verantwortlich, um die Sicherheit des Kanals und der Gelder zu gewährleisten. Die Funktionen und Funktionen sind wie folgt:
Kanalüberwachung: Echtzeitüberwachung des Zahlungskanalstatus aller teilnehmenden Benutzer, einschließlich des Prozesses der Kanalerstellung, -aktualisierung und -schließung.
Anomalieerkennung: Erkennen Sie ungewöhnliche Aktivitäten im Kanal, z. B. den Versuch eines böswilligen Benutzers, den Kanal in einem alten Zustand zu schließen, oder einen Double-Spend-Angriff.
Aktive Reaktion: Wenn eine Anomalie erkannt wird, wird der aktuelle Kanalstatus zeitnah an das Blockchain-Netzwerk gesendet, um Kapitalverluste durch böswilliges Verhalten zu verhindern.
Aktuelle Fortschritte und Pläne
Derzeit haben wir einen Prototyp des Fiber Network fertiggestellt, der die Grundfunktionen zum Erstellen, Aktualisieren und Schließen des Kanals zwischen zwei Knoten realisiert und außerdem die kettenübergreifende Funktion mit dem Bitcoin Lightning Network verifiziert hat. Der Projektcode ist in diesen beiden GitHub-Repositories zu finden:
https://github.com/nervosnetwork/fiber
https://github.com/nervosnetwork/fiber-scripts
Der nächste Arbeitsplan besteht darin, Multi-Hop-Routing- und Überwachungsdienste fertigzustellen sowie die RPC-Schnittstelle und das SDK zu verbessern, damit mehr Entwickler problemlos auf das Glasfasernetzwerk zugreifen können.
Das Multi-Hop-Routing-Protokoll sucht nach Zahlungspfaden basierend auf dem Dijkstra-Algorithmus, wodurch die Routing-Kosten gesenkt und die Erfolgsquote der Multi-Hop-Pfadzahlung verbessert werden. Nachdem das Glasfasernetzwerk online gegangen ist, werden wir den Routing-Algorithmus basierend auf dem Netzwerkverkehr und den Betriebsbedingungen optimieren und voraussichtlich zwei bis drei Pfadsuchstrategien bereitstellen, um ihn an die unterschiedlichen Routing-Präferenzen und -Bedürfnisse der Benutzer anzupassen. Fiber Network wird außerdem eine Multi-Path-Zahlungsstrategie einführen, bei der größere Zahlungen in mehrere Teile aufgeteilt werden, wobei jeder Teil über einen anderen Weg übertragen wird, was die Wahrscheinlichkeit eines Zahlungserfolgs weiter erhöht.
Überwachungsdienste werden von einigen Knoten im Glasfasernetzwerk bereitgestellt. Sie bleiben online, achten auf Anomalien im Netzwerk und helfen, Vermögenswerte im Kanal zu schützen. Der Überwachungsdienst wird auch den Cross-Chain-Hub-Dienst verfolgen. Selbst wenn der Benutzer eine Zeit lang offline ist, stellt der Überwachungsdienst sicher, dass der Austausch mit dem Lightning Network erfolgreich ablaufen kann.
Darüber hinaus werden wir erwägen, dem Glasfasernetzwerk weitere Funktionen hinzuzufügen, beispielsweise die Programmierbarkeit von CKB zur Implementierung von Datenschutzalgorithmen zu nutzen, und auf dieser Grundlage werden wir Routing-Algorithmen und Überwachungsdienste optimieren, um die Sicherheit und den Datenschutz der Zahlungsinformationen der Benutzer zu schützen .
