З моменту свого створення в 2009 році Біткойн (BTC), як перша у світі криптовалюта, поступово став куточним каменем цифрових активів та децентралізованої фінансової сфери. Однак, зі зростанням кількості користувачів та обсягів транзакцій, кілька проблем з мережею BTC стали все більш очевидними:
У цій статті ми звертаємось до таких технологій, якМережа Lightning, Sidechains та Rollup колективно виступають як рішення для масштабування BTC Layer2. Ці технології дозволяють швидкі, недорогі транзакції зі збереженням децентралізації та безпеки мережі BTC. Впровадження технологій Layer2 може покращити швидкість транзакцій, знизити витрати на транзакції, оптимізувати користувацький досвід та розширити мережеві можливості, забезпечуючи важливу технічну підтримку та інновації для майбутнього розвитку BTC.
На даний момент Beosin став офіційним партнером з безпеки для кількох BTC проектів Layer2, таких як Merlin Chain, та протестував кілька протоколів екосистеми BTC, включаючи Bitmap.Games, Surf Protocol, Savmswap та Mineral. Під час попередніх аудитів численні відомі громадські ланцюжки, такі як Ronin Network, Clover, Self Chain та Crust Network, успішно пройшли аудити з безпеки громадських ланцюжків Beosin. Beosin тепер пропонує комплексне рішення для аудиту BTC Layer2, забезпечуючи надійні та ретельні послуги з аудиту безпеки для всієї екосистеми BTC.
Початкова концепція за мерехтливою мережею була відома як "платіжний канал". Філософія дизайну полягала в постійному оновленні статусу непідтверджених транзакцій через заміну транзакцій до їх остаточного трансляції до мережі Bitcoin. Коли Сатоші Накамото створив Bitcoin у 2009 році, він вже запропонував ідею платіжних каналів, навіть включивши чернетковий код для платіжних каналів у Bitcoin 1.0. Цей чернетковий код дозволяв користувачам оновлювати статус транзакцій перед їх підтвердженням мережею. Однак це сталося лише після випуску білої книги під заголовком Мережа миттєвих платежів Bitcoin Lightning: масштабований платіж поза ланцюгомщо Мережа Lightning дійсно з'явилася і здобула увагу громадськості.
Сьогодні впровадження платіжних каналів та Мережі Блискавок стало досить зрілим. Наразі Мережа Блискавок складається з 13 325 вузлів та 49 417 каналів, загалом відкладено 4 975 BTC.
У мережі Lightning важливо забезпечити безпеку активів користувачів під час переказів. Нижче ми пояснимо, як працює мережа Lightning та як вона захищає безпеку активів користувачів, виходячи з масштабу вузлів мережі.
Обидві сторони подають дві транзакції до основної мережі Bitcoin: одну - для відкриття каналу, іншу - для його закриття. Зазвичай процес включає три кроки:
1.Відкриття каналу:
Спочатку обидва користувачі ставлять Bitcoin на багато підписантний гаманець на мережі BTC через мережу Lightning. Як тільки Bitcoin успішно заставлений та заблокований, відкривається платіжний канал, що дозволяє обом сторонам проводити позачергові транзакції в межах цього каналу.
2.Операції поза ланцюгом:
Після відкриття каналу всі трансферні транзакції між користувачами обробляються в мережі Lightning, і кількість таких офлайн-транзакцій не обмежена. Ці транзакції не потрібно негайно подавати до основної мережі Bitcoin, а замість цього вони миттєво завершуються за допомогою офлайн-механізму Lightning мережі.
Цей метод обробки позачергово значно збільшує швидкість та ефективність транзакцій, уникаючи заторів на головній мережі Біткойн та високих комісій за транзакції.
3.Закриття каналу та здійснення розрахунків за рахунками:
Коли будь-який користувач вирішує вийти з каналу, відбувається остаточне залікове врегулювання. Цей процес забезпечує розподіл всіх коштів у каналі відповідно до найбільш останнього стану. Обидва користувача потім знімають свої відповідні врегульовані баланси з багатоадресного гаманця, відображаючи фактичний розподіл коштів на момент закриття каналу. Нарешті, транзакція, що представляє остаточний стан рахунку, надсилається на головну мережу Bitcoin.
Переваги мережі Lightning включають:
Завдання, з якими стикається мережа Lightning, включають:
Безпека мережі Lightning безпосередньо впливає на масштабованість Bitcoin поза ланцюжковою та безпеку коштів користувачів. Тому, крім загальних пунктів перевірки для громадських ланцюжків (докладно описаних в додатку в кінці цього документа), мережі Lightning також потрібно вирішити наступні ключові ризики безпеки:
На відміну від мережі Lightning, вторинний ланцюжок є незалежним блокчейном, який працює паралельно з головним ланцюжком (наприклад, блокчейн BTC) та взаємодіє з ним через механізм, відомий як двосторонній прив'язка (2WP). Метою вторинних ланцюжків є надання додаткової функціональності та масштабованості без зміни протоколу головного ланцюжка.
Сайдчейн, як незалежний блокчейн, має свій власний механізм згоди, вузли та правила обробки транзакцій. Він може використовувати різні технології та протоколи в залежності від потреб конкретних сценаріїв застосування. За допомогою механізму двосторонньої прив'язки, сайдчейн спілкується з головним ланцюжком, забезпечуючи можливість вільного та безпечного переказу активів між ними. Робота механізму двосторонньої прив'язки, як правило, включає наступні кроки:
Користувач блокує BTC на головному ланцюжку. Довірена сторона потім отримує та використовує спрощену перевірку платежів (SPV), щоб підтвердити, чи була підтверджена транзакція блокування користувача.
Довірена сутність видає еквівалентну кількість токенів користувачу на бічному ланцюгу.
Після завершення їх транзакцій користувач блокує залишкові токени на бічному ланцюгу.
Після перевірки законності транзакцій довірена сторона розблоковує та випускає відповідну вартість BTC користувачеві на головному ланцюжку.
Примітка 1: Довірені суб'єкти відіграють критичну роль в механізмі двостороннього кріптовалютного обміну, управляючи блокуванням та звільненням активів. Ці суб'єкти повинні мати високий рівень довіryвідності та технічної здатності для забезпечення безпеки активів користувачів.
Примітка 2: Перевірка SPV дозволяє вузлу перевірити правильність певної транзакції без завантаження усього блокчейну. Вузли SPV повинні завантажувати лише заголовки блоків і використовувати дерево Меркля, щоб перевірити, чи включена транзакція в блок.
CKB (Nervos Network) \
Nervos Network - це відкрита екосистема громадського блокчейну, яка розроблена з метою використання переваг безпеки та децентралізації механізму підтвердження роботи (PoW) Bitcoin, водночас вводячи більш масштабовану та гнучку модель UTXO для обробки транзакцій. У центрі є загальна база знань (CKB), блокчейн 1-го рівня, побудований на основі RISC-V та використовує PoW як механізм підтвердження. Він розширює модель UTXO на модель Cell, що дозволяє зберігати будь-які дані та підтримувати скрипти, написані на будь-якій мові, для виконання як смарт-контракти on-chain.
Стеки
Stacks з'єднує кожний блок Stacks з блоком Bitcoin через свій механізм Proof of Transfer (PoX). Для сприяння розробці смарт-контрактів Stacks спроектував мову програмування Clarity. У Clarity, отримати-інформацію-про-запис-блоку?
функція дозволяє введення висоти блоку Bitcoin для отримання хеша заголовка блоку, тим часом висота-блоку-випалювання
Ключове слово отримує поточну висоту блоку ланцюга Bitcoin. Ці функції дозволяють розумним контрактам Clarity читати стан базового ланцюга Bitcoin, що дозволяє транзакціям Bitcoin спрацьовувати контракти. Автоматично виконуючи ці розумні контракти, Stacks розширює функціональність Bitcoin. Для докладного аналізу Stacks ви можете звернутися до попередньої дослідницької статті Beosin:Що таке Стакс? Які виклики можуть виникнути у мережі Стакс BTC другого рівня?
Переваги бічних ланцюгів
Виклики бічних ланцюжків
Рівень 2 - це повна система блокчейну, тому загальні аудиторські пункти для громадських блокчейнів також застосовуються до бічних ланцюжків. Докладніше дивіться додаток в кінці цієї статті.
Крім того, через свої унікальні характеристики, побічні ланцюжки потребують додаткових аудитів:
Rollup - це рішення масштабування Layer 2, призначене для підвищення пропускної здатності та ефективності транзакцій блокчейну. Агрегуючи велику кількість транзакцій ("Розгортання") та оброблюючи їх поза ланцюжком, воно зменшує навантаження на головний ланцюжок, подаючи лише кінцеві результати назад до нього.
Rollup має два основних типи: zk-Rollup та op-Rollup. Однак, на відміну від Ethereum, відсутність повноцінності Тьюрінга у Bitcoin перешкоджає використанню смарт-контрактів для перевірки доказів нульового знання (ZKP) безпосередньо на його мережі. Це означає, що традиційні рішення zk-Rollup не можуть бути реалізовані в Bitcoin. Таким чином, як можна використовувати zk-Rollup для досягнення масштабування Bitcoin Layer 2? Давайте дослідимо проект B² Network на прикладі:
Для виконання перевірки ZKP на Bitcoin, B² Network розробила сценарій Taproot, який інтегрує перевірку доказів з нульовими знаннями zk-Rollup з механізмом виклику заохочення op-Rollup. Ось як це працює:
Переваги Rollup:
Виклики Rollup:
Оскільки використовується Rollup, його ключові пункти аудиту безпеки відповідають тим, що на другому рівні Ethereum.
Крім традиційних рішень другого рівня для BTC, з'явилися нові протоколи від сторонніх постачальників, пов'язані з екосистемою BTC, такі як Вавилон:
Вавилон має на меті перетворити 21 мільйон Біткойнів на децентралізовані активи стейкінгу. На відміну від інших рішень другого рівня BTC, Вавилон не фокусується на масштабуванні мережі BTC. Натомість, це унікальний блокчейн з спеціалізованим BTC протоколом стейкінгу, призначеним переважно для взаємодії з ланцюжками Proof of Stake (PoS). Мета полягає в стейкінгу BTC для підвищення безпеки ланцюжків PoS, вирішення проблем, таких як атаки на велику відстань та ризики централізації.
Архітектура поділена на три шари:
Babylon працює, підписуючи останні блоки на ланцюгу BTC, щоб забезпечити безпеку ланцюгів PoS. По суті це розширює базовий протокол додатковим раундом підписів. Ці підписи в останньому раунді +1 мають унікальну особливість: вони є витяжними одноразовими підписами (EOTS). Мета полягає в інтеграції контрольних точок PoS на ланцюгу BTC, вирішуючи проблеми тривалих періодів розблокування та атак на велику відстань в системах PoS.
Переваги Вавилона:
Виклики Вавилона:
Фокус на безпеці варіюється в залежності від конкретної реалізації протоколів сторонніх вендорів. Для Вавілона деякі ключові пункти аудиту безпеки включають:
1. Безпека Смарт-контрактів: Контракти з утриманням на BTC реалізовані через UTXO скрипти, які вимагають уважного ставлення до їх безпеки.2. Безпека Алгоритму Підпису: Безпека алгоритму підпису, який використовується для управління утриманням в контракті, є критичною, оскільки вона впливає на генерацію та перевірку підписів.3. Проектування Економічної Моделі: Економічна модель протоколу, особливо щодо винагород та покарань, потребує ретельного аналізу, щоб гарантувати, що вона не призведе до втрати активів користувачів.
Як одна з найстаріших глобальних компаній з блокчейн-безпеки, яка спеціалізується на формальній верифікації, Beosin фокусується на комплексній екосистемі «безпека + відповідність». Компанія встановила філії в понад 10 країнах та регіонах по всьому світу. Її послуги включають в себе продукти та послуги з блокчейн відповідності «все в одному», включаючи аудити безпеки коду перед запуском проектів, моніторинг ризиків безпеки в реальному часі та перехоплення під час операцій проекту, відновлення вкрадених активів, протидію відмиванню коштів (AML) для віртуальних активів та оцінки відповідності, які відповідають місцевим регулятивним вимогам. Ми вітаємо проекти з потребами в аудиті звертатися до команди безпеки Beosin.
Пригласить больше голосов
З моменту свого створення в 2009 році Біткойн (BTC), як перша у світі криптовалюта, поступово став куточним каменем цифрових активів та децентралізованої фінансової сфери. Однак, зі зростанням кількості користувачів та обсягів транзакцій, кілька проблем з мережею BTC стали все більш очевидними:
У цій статті ми звертаємось до таких технологій, якМережа Lightning, Sidechains та Rollup колективно виступають як рішення для масштабування BTC Layer2. Ці технології дозволяють швидкі, недорогі транзакції зі збереженням децентралізації та безпеки мережі BTC. Впровадження технологій Layer2 може покращити швидкість транзакцій, знизити витрати на транзакції, оптимізувати користувацький досвід та розширити мережеві можливості, забезпечуючи важливу технічну підтримку та інновації для майбутнього розвитку BTC.
На даний момент Beosin став офіційним партнером з безпеки для кількох BTC проектів Layer2, таких як Merlin Chain, та протестував кілька протоколів екосистеми BTC, включаючи Bitmap.Games, Surf Protocol, Savmswap та Mineral. Під час попередніх аудитів численні відомі громадські ланцюжки, такі як Ronin Network, Clover, Self Chain та Crust Network, успішно пройшли аудити з безпеки громадських ланцюжків Beosin. Beosin тепер пропонує комплексне рішення для аудиту BTC Layer2, забезпечуючи надійні та ретельні послуги з аудиту безпеки для всієї екосистеми BTC.
Початкова концепція за мерехтливою мережею була відома як "платіжний канал". Філософія дизайну полягала в постійному оновленні статусу непідтверджених транзакцій через заміну транзакцій до їх остаточного трансляції до мережі Bitcoin. Коли Сатоші Накамото створив Bitcoin у 2009 році, він вже запропонував ідею платіжних каналів, навіть включивши чернетковий код для платіжних каналів у Bitcoin 1.0. Цей чернетковий код дозволяв користувачам оновлювати статус транзакцій перед їх підтвердженням мережею. Однак це сталося лише після випуску білої книги під заголовком Мережа миттєвих платежів Bitcoin Lightning: масштабований платіж поза ланцюгомщо Мережа Lightning дійсно з'явилася і здобула увагу громадськості.
Сьогодні впровадження платіжних каналів та Мережі Блискавок стало досить зрілим. Наразі Мережа Блискавок складається з 13 325 вузлів та 49 417 каналів, загалом відкладено 4 975 BTC.
У мережі Lightning важливо забезпечити безпеку активів користувачів під час переказів. Нижче ми пояснимо, як працює мережа Lightning та як вона захищає безпеку активів користувачів, виходячи з масштабу вузлів мережі.
Обидві сторони подають дві транзакції до основної мережі Bitcoin: одну - для відкриття каналу, іншу - для його закриття. Зазвичай процес включає три кроки:
1.Відкриття каналу:
Спочатку обидва користувачі ставлять Bitcoin на багато підписантний гаманець на мережі BTC через мережу Lightning. Як тільки Bitcoin успішно заставлений та заблокований, відкривається платіжний канал, що дозволяє обом сторонам проводити позачергові транзакції в межах цього каналу.
2.Операції поза ланцюгом:
Після відкриття каналу всі трансферні транзакції між користувачами обробляються в мережі Lightning, і кількість таких офлайн-транзакцій не обмежена. Ці транзакції не потрібно негайно подавати до основної мережі Bitcoin, а замість цього вони миттєво завершуються за допомогою офлайн-механізму Lightning мережі.
Цей метод обробки позачергово значно збільшує швидкість та ефективність транзакцій, уникаючи заторів на головній мережі Біткойн та високих комісій за транзакції.
3.Закриття каналу та здійснення розрахунків за рахунками:
Коли будь-який користувач вирішує вийти з каналу, відбувається остаточне залікове врегулювання. Цей процес забезпечує розподіл всіх коштів у каналі відповідно до найбільш останнього стану. Обидва користувача потім знімають свої відповідні врегульовані баланси з багатоадресного гаманця, відображаючи фактичний розподіл коштів на момент закриття каналу. Нарешті, транзакція, що представляє остаточний стан рахунку, надсилається на головну мережу Bitcoin.
Переваги мережі Lightning включають:
Завдання, з якими стикається мережа Lightning, включають:
Безпека мережі Lightning безпосередньо впливає на масштабованість Bitcoin поза ланцюжковою та безпеку коштів користувачів. Тому, крім загальних пунктів перевірки для громадських ланцюжків (докладно описаних в додатку в кінці цього документа), мережі Lightning також потрібно вирішити наступні ключові ризики безпеки:
На відміну від мережі Lightning, вторинний ланцюжок є незалежним блокчейном, який працює паралельно з головним ланцюжком (наприклад, блокчейн BTC) та взаємодіє з ним через механізм, відомий як двосторонній прив'язка (2WP). Метою вторинних ланцюжків є надання додаткової функціональності та масштабованості без зміни протоколу головного ланцюжка.
Сайдчейн, як незалежний блокчейн, має свій власний механізм згоди, вузли та правила обробки транзакцій. Він може використовувати різні технології та протоколи в залежності від потреб конкретних сценаріїв застосування. За допомогою механізму двосторонньої прив'язки, сайдчейн спілкується з головним ланцюжком, забезпечуючи можливість вільного та безпечного переказу активів між ними. Робота механізму двосторонньої прив'язки, як правило, включає наступні кроки:
Користувач блокує BTC на головному ланцюжку. Довірена сторона потім отримує та використовує спрощену перевірку платежів (SPV), щоб підтвердити, чи була підтверджена транзакція блокування користувача.
Довірена сутність видає еквівалентну кількість токенів користувачу на бічному ланцюгу.
Після завершення їх транзакцій користувач блокує залишкові токени на бічному ланцюгу.
Після перевірки законності транзакцій довірена сторона розблоковує та випускає відповідну вартість BTC користувачеві на головному ланцюжку.
Примітка 1: Довірені суб'єкти відіграють критичну роль в механізмі двостороннього кріптовалютного обміну, управляючи блокуванням та звільненням активів. Ці суб'єкти повинні мати високий рівень довіryвідності та технічної здатності для забезпечення безпеки активів користувачів.
Примітка 2: Перевірка SPV дозволяє вузлу перевірити правильність певної транзакції без завантаження усього блокчейну. Вузли SPV повинні завантажувати лише заголовки блоків і використовувати дерево Меркля, щоб перевірити, чи включена транзакція в блок.
CKB (Nervos Network) \
Nervos Network - це відкрита екосистема громадського блокчейну, яка розроблена з метою використання переваг безпеки та децентралізації механізму підтвердження роботи (PoW) Bitcoin, водночас вводячи більш масштабовану та гнучку модель UTXO для обробки транзакцій. У центрі є загальна база знань (CKB), блокчейн 1-го рівня, побудований на основі RISC-V та використовує PoW як механізм підтвердження. Він розширює модель UTXO на модель Cell, що дозволяє зберігати будь-які дані та підтримувати скрипти, написані на будь-якій мові, для виконання як смарт-контракти on-chain.
Стеки
Stacks з'єднує кожний блок Stacks з блоком Bitcoin через свій механізм Proof of Transfer (PoX). Для сприяння розробці смарт-контрактів Stacks спроектував мову програмування Clarity. У Clarity, отримати-інформацію-про-запис-блоку?
функція дозволяє введення висоти блоку Bitcoin для отримання хеша заголовка блоку, тим часом висота-блоку-випалювання
Ключове слово отримує поточну висоту блоку ланцюга Bitcoin. Ці функції дозволяють розумним контрактам Clarity читати стан базового ланцюга Bitcoin, що дозволяє транзакціям Bitcoin спрацьовувати контракти. Автоматично виконуючи ці розумні контракти, Stacks розширює функціональність Bitcoin. Для докладного аналізу Stacks ви можете звернутися до попередньої дослідницької статті Beosin:Що таке Стакс? Які виклики можуть виникнути у мережі Стакс BTC другого рівня?
Переваги бічних ланцюгів
Виклики бічних ланцюжків
Рівень 2 - це повна система блокчейну, тому загальні аудиторські пункти для громадських блокчейнів також застосовуються до бічних ланцюжків. Докладніше дивіться додаток в кінці цієї статті.
Крім того, через свої унікальні характеристики, побічні ланцюжки потребують додаткових аудитів:
Rollup - це рішення масштабування Layer 2, призначене для підвищення пропускної здатності та ефективності транзакцій блокчейну. Агрегуючи велику кількість транзакцій ("Розгортання") та оброблюючи їх поза ланцюжком, воно зменшує навантаження на головний ланцюжок, подаючи лише кінцеві результати назад до нього.
Rollup має два основних типи: zk-Rollup та op-Rollup. Однак, на відміну від Ethereum, відсутність повноцінності Тьюрінга у Bitcoin перешкоджає використанню смарт-контрактів для перевірки доказів нульового знання (ZKP) безпосередньо на його мережі. Це означає, що традиційні рішення zk-Rollup не можуть бути реалізовані в Bitcoin. Таким чином, як можна використовувати zk-Rollup для досягнення масштабування Bitcoin Layer 2? Давайте дослідимо проект B² Network на прикладі:
Для виконання перевірки ZKP на Bitcoin, B² Network розробила сценарій Taproot, який інтегрує перевірку доказів з нульовими знаннями zk-Rollup з механізмом виклику заохочення op-Rollup. Ось як це працює:
Переваги Rollup:
Виклики Rollup:
Оскільки використовується Rollup, його ключові пункти аудиту безпеки відповідають тим, що на другому рівні Ethereum.
Крім традиційних рішень другого рівня для BTC, з'явилися нові протоколи від сторонніх постачальників, пов'язані з екосистемою BTC, такі як Вавилон:
Вавилон має на меті перетворити 21 мільйон Біткойнів на децентралізовані активи стейкінгу. На відміну від інших рішень другого рівня BTC, Вавилон не фокусується на масштабуванні мережі BTC. Натомість, це унікальний блокчейн з спеціалізованим BTC протоколом стейкінгу, призначеним переважно для взаємодії з ланцюжками Proof of Stake (PoS). Мета полягає в стейкінгу BTC для підвищення безпеки ланцюжків PoS, вирішення проблем, таких як атаки на велику відстань та ризики централізації.
Архітектура поділена на три шари:
Babylon працює, підписуючи останні блоки на ланцюгу BTC, щоб забезпечити безпеку ланцюгів PoS. По суті це розширює базовий протокол додатковим раундом підписів. Ці підписи в останньому раунді +1 мають унікальну особливість: вони є витяжними одноразовими підписами (EOTS). Мета полягає в інтеграції контрольних точок PoS на ланцюгу BTC, вирішуючи проблеми тривалих періодів розблокування та атак на велику відстань в системах PoS.
Переваги Вавилона:
Виклики Вавилона:
Фокус на безпеці варіюється в залежності від конкретної реалізації протоколів сторонніх вендорів. Для Вавілона деякі ключові пункти аудиту безпеки включають:
1. Безпека Смарт-контрактів: Контракти з утриманням на BTC реалізовані через UTXO скрипти, які вимагають уважного ставлення до їх безпеки.2. Безпека Алгоритму Підпису: Безпека алгоритму підпису, який використовується для управління утриманням в контракті, є критичною, оскільки вона впливає на генерацію та перевірку підписів.3. Проектування Економічної Моделі: Економічна модель протоколу, особливо щодо винагород та покарань, потребує ретельного аналізу, щоб гарантувати, що вона не призведе до втрати активів користувачів.
Як одна з найстаріших глобальних компаній з блокчейн-безпеки, яка спеціалізується на формальній верифікації, Beosin фокусується на комплексній екосистемі «безпека + відповідність». Компанія встановила філії в понад 10 країнах та регіонах по всьому світу. Її послуги включають в себе продукти та послуги з блокчейн відповідності «все в одному», включаючи аудити безпеки коду перед запуском проектів, моніторинг ризиків безпеки в реальному часі та перехоплення під час операцій проекту, відновлення вкрадених активів, протидію відмиванню коштів (AML) для віртуальних активів та оцінки відповідності, які відповідають місцевим регулятивним вимогам. Ми вітаємо проекти з потребами в аудиті звертатися до команди безпеки Beosin.