Sobre a Fibra

A Rede de Fibra é uma rede pública de próxima geração construída na Nervos CKB. Utiliza a tecnologia de canal fora da cadeia para permitir pagamentos rápidos, de baixo custo e multi-moeda, bem como transações ponto a ponto. A rede suporta ativos RGB++, oferecendo uma solução de pagamento descentralizada, rápida e de baixo custo que permite aos utilizadores negociar diferentes ativos digitais instantaneamente. A liquidação na cadeia ocorre apenas quando os canais são encerrados, garantindo alta segurança e proteção de privacidade.

Além disso, a Fiber Network foi projetada para ser interoperável com a Rede Lightning do Bitcoin, permitindo transferências de ativos sem problemas entre as duas redes. Isso expande as opções de pagamento dos usuários e a cobertura da rede. A Fiber Network tem como objetivo trazer maior eficiência de transações e cenários de aplicação mais amplos para o ecossistema do Bitcoin por meio dessas tecnologias.

Antecedentes

Desde o início do Bitcoin, a tecnologia blockchain evoluiu para cobrir áreas como contratos inteligentes, DeFi e NFTs, mas ainda existem desafios em escalabilidade e velocidade de transação. Para enfrentar essas questões, como uma solução de escala de camada 2 para o Bitcoin, a Lightning Network utiliza transações fora da cadeia e canais de pagamento para permitir microtransações rápidas e de baixo custo.

Nervos CKB, como plataforma blockchain inovadora, melhora a escalabilidade e interoperabilidade do Bitcoin através de seu design único. O projeto Fiber Network alavanca as forças do CKB e integra a experiência da Lightning Network para criar uma rede de pagamento rápida, de baixo custo, descentralizada, multi-ativos e em tempo real. Ele suporta demanda de usuários em grande escala, reduz taxas de transação, fornece confirmação de pagamento de segundo nível e oferece pagamentos multi-ativos com interoperabilidade entre cadeias.

Origem:BitcoinVisuals

Princípios Técnicos

A arquitetura da Rede de Fibra inclui módulos principais, como canais de pagamento fora da cadeia, contratos na cadeia, roteamento multi-salto e serviços de monitorização.

Canais de Pagamento

A ideia central da tecnologia de canal de pagamento é mover o processo de transação fora da blockchain, interagindo apenas com a blockchain quando o estado final precisa ser atualizado.

O canal de pagamento fora da cadeia é a espinha dorsal da Rede Fiber. Ele permite que várias transações ocorram fora da cadeia, com liquidação na cadeia apenas quando o canal é fechado. Esse mecanismo contorna as limitações de desempenho das principais cadeias, como o Bitcoin, facilitando transações rápidas fora da cadeia, reduzindo significativamente o número de transações na cadeia, aumentando a velocidade e diminuindo as taxas.

O fluxo de trabalho geral é o seguinte:

• Criação de canal: Dois usuários abrem um canal de pagamento na cadeia, bloqueando uma certa quantidade de ativos CKB ou RGB++.
• Transações Off-Chain: Enquanto o canal estiver aberto, ambas as partes podem transacionar livremente, atualizando o estado do canal a cada troca sem transmitir imediatamente as atualizações na blockchain.
• Encerramento do Canal: Quando uma das partes decide encerrar o canal, o estado final é transmitido para a blockchain para liquidação, confirmando os saldos de ambas as partes.

Vamos considerar Alice e Bob como um exemplo. Eles criam uma conta multi-assinatura (multisig) na blockchain e cada um deposita 100 unidades de fundos para abrir um canal de pagamento. Dentro deste canal, Alice e Bob podem conduzir livremente múltiplas transações. Quando decidem fechar o canal, seus saldos finais são atualizados na blockchain.

Após uma série de transações, suponhamos que os saldos de Alice e Bob se tornem 70 unidades e 130 unidades, respetivamente. Se uma das partes quiser fechar o canal, pode submeter o saldo final ao blockchain para concluir o ajuste. Embora este processo possa parecer simples, envolve mecanismos complexos para garantir a segurança das transações e a integridade de ambas as partes.

Para evitar possíveis fraudes, como Bob tentando enganar o sistema com um estado de transação desatualizado, o canal de pagamento utiliza dois conceitos cruciais: "transações de compromisso" e "chaves de revogação". Após cada transação, ambas as partes criam um novo par de transações de compromisso que refletem seus saldos atuais no canal. Essas transações são assimétricas, com condições de desbloqueio diferentes para cada parte, fornecendo um mecanismo robusto de verificação e equilíbrio.

Se Bob tentar enviar uma transação de compromisso desatualizada, Alice pode usar a chave de revogação para penalizar Bob, retirando seus fundos. Esse mecanismo garante que qualquer tentativa de gasto duplo será punida, mantendo assim a integridade do canal de pagamento.

A Rede de Fibra, implementada em CKB, otimiza ainda mais esse processo. Em comparação com a Rede Lightning do Bitcoin, a Fibra suporta nativamente vários ativos, incluindo CKB, BTC e stablecoins RGB++, em vez de apenas o Bitcoin. Além disso, como a Fibra depende da camada 1 da mainnet CKB, as taxas de transação para abrir e fechar canais são significativamente mais baixas, o que dá à Rede de Fibra uma clara vantagem em termos de experiência do usuário. A Rede de Fibra oferece uma solução de canal de pagamento rápida, de baixo custo e segura por meio desses mecanismos.

Origem:Nervos

WatchTower

A WatchTower é um componente crucial tanto da Rede de Fibra como da Rede Lightning do Bitcoin, atuando como um segurança 24/7. Nos canais de pagamento, os participantes precisam monitorar constantemente uns aos outros para evitar a submissão de transações de compromisso desatualizadas para a blockchain. No entanto, como os usuários não podem permanecer online o tempo todo, o design do WatchTower se torna essencial.

A função principal da WatchTower é monitorar a atividade na cadeia em nome dos usuários. Se detectar que alguém enviou uma transação de compromisso desatualizada, agirá imediatamente para garantir a segurança do canal e dos fundos. Especificamente, Alice ou Bob podem pré-construir uma transação de penalidade correspondente (usando a chave de revogação para lidar com a transação desatualizada e se declarar como beneficiário) e enviar o texto simples da transação de penalidade para a WatchTower. Se a WatchTower detectar o envio de uma transação desatualizada, ela enviará prontamente a transação de penalidade para aplicar a punição.

Para proteger a privacidade do usuário, a Rede de Fibra apenas requer que os usuários enviem o hash da transação de compromisso desatualizada e o texto simples da transação de penalidade para a WatchTower. Desta forma, a WatchTower não conhece inicialmente os conteúdos específicos da transação de compromisso, apenas o seu hash. A menos que alguém envie uma transação de compromisso desatualizada na cadeia, a WatchTower não verá o texto simples e apenas enviará a transação de penalidade se necessário. Este design garante que, a menos que ocorra má conduta, a WatchTower geralmente não verá o histórico de transações dos participantes do canal e mesmo assim, apenas verá uma transação específica.

Em comparação com a tradicional Bitcoin Lightning Network, a Fiber Network otimiza o design da Torre de Vigia. Na Bitcoin Lightning Network, o mecanismo de penalidade vinculado às chaves de revogação é conhecido como "LN-Penalty". No entanto, ele tem desvantagens, como exigir que a Torre de Vigia armazene todos os hashes de transações de compromisso desatualizados e as chaves de revogação correspondentes, levando a demandas significativas de armazenamento. A Fiber Network melhora isso implementando o protocolo Daric, que aprimora o design da chave de revogação, permitindo que uma única chave de revogação seja aplicada a várias transações de compromisso desatualizadas, reduzindo significativamente a carga de armazenamento na Torre de Vigia e nos clientes do usuário.

Tanto na Lightning Network do Bitcoin quanto na Rede de Fibra, a WatchTower atua como um monitor de segurança, protegendo os fundos dos usuários quando eles estão offline. Vamos supor que a Alice e o Bob abram um canal de pagamento para entender isso melhor. Eles podem transacionar instantaneamente um com o outro sem escrever cada transação na blockchain. No entanto, esse mecanismo traz riscos - qualquer uma das partes poderia tentar submeter uma transação de compromisso desatualizada em uma tentativa injusta de roubar fundos.

Por exemplo, quando Alice e Bob concluem uma transação, eles geram uma nova transação de compromisso para garantir que o canal de pagamento reflita o estado mais recente. Mas se Bob age de forma maliciosa e envia uma transação de compromisso desatualizada que já foi substituída e invalidada, ele pode tentar obter uma vantagem injusta com base no saldo anterior de Alice. Alice pode não perceber imediatamente a ação maliciosa de Bob se estiver offline.

É aqui que a WatchTower se torna crucial. Alice pode pré-enviar o texto simples da transação de penalidade relevante para a WatchTower e seu hash. Quando Bob tenta enviar a transação desatualizada, a WatchTower a reconhece imediatamente e envia a transação de penalidade pré-construída. Como resultado, Bob não apenas falha em sua tentativa de roubar fundos, mas também é punido e Alice recebe compensação.

Através deste processo, o WatchTower protege os interesses de Alice, reduzindo a necessidade de ela monitorar constantemente o canal de pagamento.

Fonte: Geek Web3

Roteamento Multi-Salto e HTLC/PTLC

O roteamento multi-salto e as tecnologias HTLC/PTLC são mecanismos centrais nas redes de pagamento blockchain, permitindo transferência de valor segura e flexível:

• A rotação em várias etapas permite que os usuários transfiram fundos por meio de vários nós intermediários, mesmo sem um canal de pagamento direto entre o remetente e o destinatário. Isso garante uma maior cobertura e flexibilidade da rede.
• HTLC (Contrato Bloqueado no Tempo por Hash) garante que cada nó intermediário forneça a chave correta dentro de um tempo especificado para completar a transação, evitando que partes maliciosas retenham fundos. Se a transação não for concluída a tempo, ela é automaticamente cancelada e os fundos são devolvidos ao remetente.
• PTLC (Contrato Bloqueado no Tempo) é uma versão com melhorias de privacidade do HTLC. Utiliza chaves diferentes em cada nó para desbloquear a transação, impedindo que terceiros inferiram o caminho da transação e melhorando a privacidade do utilizador.

Combinar o roteamento de várias etapas com o HTLC/PTLC melhora a flexibilidade, segurança e privacidade da rede na Fiber Network. O roteamento de várias etapas permite que os fundos fluam através de vários nós, mesmo quando não existe um canal de pagamento direto entre os usuários, usando uma estrutura de rede pública e o algoritmo do caminho mais curto de Dijkstra para encontrar a rota de transferência ideal para transações eficientes.

HTLC usa bloqueios de tempo e hash para garantir que os nós intermediários concluam a transação a tempo, caso contrário, os fundos são devolvidos, evitando comportamentos maliciosos. O PTLC fortalece ainda mais a privacidade ao usar chaves diferentes em cada nó, evitando a exposição dos caminhos de transação.

Esta combinação expande a cobertura de rede, ao mesmo tempo que garante transações seguras e privadas, abordando vulnerabilidades nas redes de relâmpagos tradicionais, como loops de ataque de substituição. Assim, a Fiber Network é um sistema de pagamento mais seguro e eficiente.

Suponha que Alice queira transferir 100 unidades para Daniel, mas eles não têm um canal de pagamento direto. Com o encaminhamento de vários saltos e HTLC/PTLC na Rede de Fibra, Alice pode contar com nós intermediários para concluir a transação.

Por exemplo, Alice tem um canal com Bob, Bob tem um canal com Carol e Carol tem um canal com Daniel. Usando o roteamento de vários saltos, a Fiber aplica o algoritmo do caminho mais curto de Dijkstra para encontrar a rota ótima: Alice → Bob → Carol → Daniel. Em seguida, Alice cria uma transação condicional através de um HTLC (Contrato Hash Time-Locked), exigindo que Bob forneça uma chave "R" dentro de 30 minutos para reivindicar os fundos. Bob cria um HTLC semelhante com Carol, dando-lhe 25 minutos para fornecer a chave. Finalmente, Carol configura um HTLC com Daniel, exigindo que ele envie a chave "R" dentro de 20 minutos.

Como Daniel sabe que detém a chave R, ele a submete dentro do tempo estipulado e recebe 100 unidades de Carol. Carol, ao receber a chave, então a repassa para Bob dentro do tempo necessário, e Bob a fornece para Alice, concluindo a transação. Bob e Carol cada um ganham uma taxa de transação, enquanto Alice transfere com sucesso 100 unidades para Daniel. Durante esse processo, o PTLC (Contratos Bloqueados no Tempo do Ponto) aprimora a privacidade garantindo que cada salto use uma chave independente. Dessa forma, Bob e Carol não estão cientes do caminho completo da transação e não podem inferir o relacionamento entre Alice e Daniel, protegendo a privacidade de ambas as partes.

A Rede de Fibra garante a segurança da transação e otimiza a eficiência através do algoritmo de Dijkstra, permitindo conclusões rápidas e econômicas. Além disso, a otimização de armazenamento da Fibra melhora a implementação de HTLC/PTLC, reduzindo significativamente os requisitos de armazenamento da rede e aumentando o desempenho geral.

Pagamentos Atômicos entre Domínios

A fibra e a Rede Lightning do Bitcoin suportam pagamentos entre domínios através de contratos HTLC (Hashed Time-Locked Contract) e PTLC (Point Time-Locked Contracts), garantindo atomicidade - o que significa que todos os passos de pagamento devem ter sucesso ou falhar. Isso impede falhas parciais e garante a segurança dos ativos dos usuários.

Este design permite uma interoperabilidade perfeita entre a Rede de Fibra e a Rede de Relâmpagos do Bitcoin, permitindo que os utilizadores transfiram fundos entre as duas redes. Por exemplo, os utilizadores podem enviar pagamentos da Fibra para um utilizador da Rede de Relâmpagos do Bitcoin ou trocar ativos CKB ou RGB++ por Bitcoin via Fibra.

Veja como funciona o processo: Suponha que Alice queira transferir CKB da Rede Fiber para Bob, que está na Rede Bitcoin Lightning. Ela pode fazer isso por meio de um intermediário entre domínios, Ingrid, que opera nós em ambas as redes. Ingrid age como uma ponte entre as duas redes. Alice paga CKB para Ingrid e Ingrid envia Bitcoin para Bob.

Por exemplo, se Bob quiser receber 1 BTC, Alice e Ingrid concordam com uma taxa de câmbio de 1,1 CKB para 1 BTC. Alice envia 1,1 CKB para Ingrid, incluindo uma taxa de 0,1 CKB pelo serviço de Ingrid. Ingrid então envia 1 BTC para Bob através da Lightning Network do Bitcoin. Usando o HTLC, a transação é garantida - Ingrid deve saber a chave R de Bob para completar o pagamento. Isso garante que os fundos de Alice não sejam perdidos durante a transação, fornecendo uma maneira segura de realizar transferências entre redes.

Cenários de Aplicação

A Rede de Fibra, construída na Nervos CKB, apresenta um potencial significativo em modelos de negócios principais na indústria cripto, incluindo pagamentos intercadeias, mineração de liquidez intercadeias, empréstimo intercadeias e exchanges descentralizadas (DEX). O design técnico da rede fornece a base para operações eficientes e seguras nesses cenários.

Pagamentos entre Cadeias

Os pagamentos entre cadeias são um caso de uso-chave da Rede Fiber. Aproveitando os canais de pagamento fora da cadeia e os contratos HTLC, a Fiber permite pagamentos entre cadeias rápidos, de baixo custo e multi-moeda. Os usuários podem transferir instantaneamente ativos entre o Bitcoin e outras redes (por exemplo, Nervos CKB) sem intermediários ou confiança de terceiros.

Por exemplo, o Usuário A pode transferir CKB ou outros ativos RGB++ suportados da rede Bitcoin para o Usuário B através do Fiber. Tecnicamente, o contrato HTLC garante a execução segura: o Usuário A bloqueia os fundos e inicia a transação, enquanto o Usuário B desbloqueia os fundos fornecendo o pré-imagem hash correta. Se o Usuário B não fizer isso dentro do tempo necessário, os fundos são automaticamente devolvidos ao Usuário A. A interoperabilidade do Fiber com a Rede Bitcoin Lightning expande ainda mais a cobertura de pagamentos, suportando mais tipos de ativos e oferecendo maior flexibilidade.

Origem:Nervos

Mineração de Liquidez Cross-Chain

Usando os canais cross-chain e roteamento multi-hop da Fiber, os usuários podem fornecer liquidez para vários ativos de rede e ganhar recompensas.

Por exemplo, os utilizadores podem bloquear Bitcoin nos canais de pagamento da Fiber para fornecer liquidez para moedas meme ou outros tokens no ecossistema do Bitcoin, facilitando a emissão e negociação entre cadeias. Com canais de pagamento fora da cadeia, os provedores de liquidez podem atualizar estados de canal sem operações frequentes na cadeia, reduzindo os custos de transação e aumentando a eficiência da liquidez. O serviço WatchTower da Fiber também oferece segurança ao monitorizar os canais em tempo real e ao impedir que atores maliciosos explorem estados de canal desatualizados.

Empréstimo Atômico Cross-Chain

A capacidade de troca inter-cadeia da Fiber permite aos usuários alavancar ativos mainstream como Bitcoin como garantia para emprestar stablecoins ou outros tokens na rede CKB ou em outras blockchains.

Neste cenário de empréstimo, os contratos HTLC desempenham um papel fundamental. Um mutuário bloqueia Bitcoin na rede Bitcoin e inicia uma transação de empréstimo. As stablecoins emprestadas são transferidas para a rede CKB através da Fiber. Os bloqueios de hash e tempo do HTLC garantem operações seguras e sem confiança - se a transação off-chain falhar, os usuários podem recuperar com segurança seus ativos bloqueados através de contratos on-chain. Esta estrutura estabelece um mercado de empréstimos descentralizado, sem permissão e cross-chain, removendo as limitações dos sistemas de empréstimos tradicionais.

Troca Descentralizada Interligada (DEX)

A Fiber também suporta trocas descentralizadas entre cadeias (DEX), permitindo aos usuários negociar ativos Bitcoin, CKB e RGB++ sem depender de serviços de correspondência centralizados.

Usando o roteamento de vários saltos da Fiber, os usuários podem transferir ativos por vários nós sem precisar de um canal de pagamento direto com a contraparte, aumentando a flexibilidade da transação. Os contratos HTLC garantem o processo de negociação, bloqueando fundos com hash e bloqueios de tempo em cada nó, garantindo uma execução segura em cada etapa. Esse recurso de negociação cruzada rápida e de baixo custo aumenta a liquidez em todo o ecossistema do Bitcoin e CKB, impulsionando a expansão das aplicações DeFi.

Através dessas capacidades, a Fiber Network demonstra um forte potencial em pagamentos entre cadeias, mineração de liquidez, empréstimos e negociação descentralizada, tornando-se uma infraestrutura essencial para inovação e desenvolvimento nos ecossistemas Bitcoin e Nervos CKB.

Conclusão

Estado atual e perspectivas futuras

A Fiber Network concluiu o desenvolvimento do protótipo e lançou demonstrações que demonstram a funcionalidade básica entre dois nós, incluindo a abertura, atualização e fechamento de canais. Também validou a interoperabilidade entre cadeias cruzadas com a Bitcoin Lightning Network. O código do projeto está disponível nos seguintes repositórios do GitHub:

• Fiber Network GitHub
• Fiber Scripts GitHub

Os planos futuros da equipa incluem o desenvolvimento de encaminhamento multi-hop e serviços WatchTower, melhorando as interfaces RPC e aprimorando os SDKs para facilitar o acesso mais fácil para os programadores.

Com base no algoritmo de Dijkstra, o protocolo de roteamento de vários saltos reduzirá as taxas de roteamento e aumentará a taxa de sucesso dos pagamentos de vários saltos. Assim que a Rede de Fibra for lançada, a equipe otimizará os algoritmos de roteamento com base em dados de tráfego e operacionais em tempo real, oferecendo duas a três estratégias de roteamento para atender às preferências e necessidades dos usuários. A Rede de Fibra também introduzirá estratégias de pagamento de vários caminhos, dividindo pagamentos grandes em partes menores enviadas por caminhos diferentes para melhorar ainda mais as taxas de sucesso de pagamento.

O serviço WatchTower será fornecido por nós específicos da rede Fiber, que permanecerão online para monitorar anomalias de rede e proteger ativos do canal. Eles também rastrearão os serviços de hub cross-chain para garantir transações bem-sucedidas com a Lightning Network, mesmo que os usuários estejam temporariamente offline.

Além disso, a equipe visa melhorar a Rede de Fibra implementando algoritmos de preservação de privacidade usando a programabilidade do CKB. Essas melhorias otimizarão os algoritmos de roteamento e os serviços WatchTower, fortalecendo a segurança e confidencialidade das informações de pagamento dos usuários.

Pensamentos Finais

A Rede de Fibra, construída na Nervos CKB, oferece pagamentos e transações rápidas, de baixo custo e multi-moeda em todo o ecossistema Bitcoin e CKB. Seus canais de pagamento off-chain e roteamento multi-hop aumentam a velocidade das transações, reduzem os custos e suportam a interoperabilidade cross-chain, melhorando a escalabilidade da rede e a liquidez dos ativos. A introdução de serviços de monitorização também reforça a segurança, estabelecendo uma base sólida para aplicações DeFi e fomentando a inovação no ecossistema. Em resumo, a Rede de Fibra é um projeto de infraestrutura crítico que impulsiona a eficiência e flexibilidade dentro dos ecossistemas Bitcoin e CKB.