Fiber的系统解读：将闪电网络与CKB集成
转发原文标题‘系统解读Fiber：把闪电网络嫁接到CKB上的宏大实验’
8月23日，CKB正式發布Fiber Network，這是一個基於CKB的閃電網絡解決方案。這一消息迅速引發社區的激烈討論，使CKB的價格在短短一天內急劇上漲了近30%。這一強烈反應可以歸因於閃電網絡引人入勝的敘述以及Fiber相對於傳統閃電網絡提供了許多改進的事實。例如，Fiber在本身支持多種資產類型，包括CKB、BTC和穩定幣，並且受益於CKB較低的交易費用和更快的響應時間，這使得顯著的UX進步成為可能。此外，Fiber在隱私和安全方面進行了多項優化。此外，Fiber和BTC閃電網絡可以互聯，形成一個更大的P2P網絡。CKB的官方甚至提到他們計劃在線下活動期間在Fiber和閃電網絡中建立10萬個實體節點，以增強和推進P2P支付網絡。這無疑代表了一個宏偉且前所未有的故事。
如果 CKB 的官方願景在未來實現，將對閃電網絡、CKB 和更廣泛的比特幣生態系統帶來重大利好。根據mempool數據，比特幣閃電網絡目前持有超過3億美元的資金，大約有12,000個節點之間建立了近50,000個付款通道。
在 spendmybtc.com 上，我們可以觀察到越來越多的商家支持閃電網絡支付。隨著比特幣的認可度增加，閃電網絡和Fiber等離鏈支付解決方案的興起可能會增勢。為了系統地分析Fiber的技術解決方案，“Geek Web3”製作了這份關於整體Fiber解決方案的研究報告。作為基於CKB的閃電網絡的實現，Fiber的原則在很多細節上與比特幣閃電網絡基本一致，但包括了許多優化。Fiber的整體架構包括四個核心組件：支付通道、看門狗、多跳路由和跨域支付。讓我們從解釋最重要的組件開始：支付通道。
閃電網絡和Fiber的基礎：支付通道
支付通道基本上是將交易移出鏈外，在一段時間後在鏈上結算最終狀態。由於交易是在鏈外完成的，它們通常可以避開主鏈的性能限制，比如 BTC。例如，如果 Alice 和 Bob 共同打開一個通道，他們首先在鏈上創建一個多簽帳戶並存入一些資金，比如每人100個單位，作為他們在鏈外通道中的餘額。然後他們可以在通道內進行多筆交易，當他們關閉通道時，他們在鏈上同步最終餘額，多簽帳戶向雙方支付款項-這就是“結算”。
例如，如果雙方都從每個100單位開始，愛麗絲將50單位轉移給鮑勃，然後再轉移10單位，然後鮑勃將30單位轉移回愛麗絲，他們的最終餘額將是：愛麗絲-70單位，鮑勃-130單位。總餘額保持不變，如算盤珠子示例所示。如果一方退出通道，最終餘額（愛麗絲：70，鮑勃：130）將在鏈上同步，並且根據這些最終餘額將多重簽名帳戶的200單位分配以完成結算。
雖然這個過程看起來很簡單，但它在實踐中涉及複雜的考慮。您無法預測對方何時退出宣告頻道。例如，Bob 可以在第二筆交易甚至第一筆交易之後退出，因為該頻道允許參與者自由退出。為了解決這個問題，系統假設任何人都可以隨時退出，任何一方都可以將最終餘額提交給鏈進行結算。這是通過「合約交易」來管理的，該交易記錄管道中的最新餘額。每個事務都會生成相應的承諾事務。要退出通道，您需要向鏈提交最新的承諾交易，以從多重簽名帳戶中提取您的份額。
我們可以得出結論，承諾交易用於在鏈上結算通道兩方的餘額，任何一方都可以提交最新的承諾交易以退出通道。然而，存在一個重要的惡意情景：Bob 可能提交一個過時的餘額和承諾交易到鏈上。例如，在生成 Commit Tx3 後，Bob 的餘額為 130 單位。但是，為了自己的利益，Bob 可能提交過時的 Commit Tx2，顯示餘額為 160 單位。這個過時的餘額代表了一個經典的“雙重花費”攻擊。
為了防止這種雙重支付的情況，必須有適當的懲罰措施。這些懲罰措施的設計是一對一支付通道系統的核心，了解這一點對於掌握支付通道的運作方式至關重要。在通道設計中，如果任何一方提交了過時的狀態和承諾交易到鏈上，他們將發現對方可以撤回所有資金，而不是獲益。這利用了“非對稱承諾交易”和“撤銷密鑰”的概念，這兩者都至關重要。讓我們首先以 Commit Tx3 作為例子來解釋“非對稱承諾交易”。
在這種情況下，Bob 創建一個承諾交易並將其發送給 Alice 進行處理。如圖所示，此交易涉及比特幣轉帳，宣稱多重簽名帳戶中的 70 單位分配給 Alice，130 單位分配給 Bob。然而，解鎖條件是“非對稱的”，對 Alice 施加更嚴格的限制，有利於 Bob。
當愛麗絲收到鮑勃的承諾交易時，她可以添加她的簽名以滿足2/2多簽名要求。愛麗絲隨後可以選擇在鏈上提交此承諾交易以退出通道。或者，如果她不提交，她可以繼續在通道內進行交易。
重要的是要注意，這個承諾交易是由Bob構建的，並且對Alice不利。 Alice有選擇接受或拒絕它的權利，但我們需要確保她保留一定的自主權。在支付通道的設計中，只有Alice可以將“不利”的承諾交易提交到鏈上，因為承諾交易需要2/2多簽名。在Bob本地構建交易之後，它只有他的簽名，缺少Alice的簽名。
愛麗絲可以“接受鮑勃的簽名，但保留自己的簽名”。這類似於需要雙重簽名的合同。如果鮑勃先簽字並將合同發送給愛麗絲，她可以選擇不提供她的簽名。為了使合同生效，愛麗絲需要簽署然後提交;否則，她可以避免簽署或提交。因此，在這種情況下，愛麗絲有辦法限制鮑勃的行動。
這是關鍵點：每次通道內發生交易時，都會生成一對承諾交易，其兩個版本相互對應，如下所示。愛麗絲和鮑勃可以各自創建對自己有利的承諾交易，指定他們各自的餘額或退出時應收到的金額，然後將這些交易發送給對方處理。
有趣的是，雖然這兩個承諾交易宣稱“退出時應收到的金額”相同，但它們的提取條件不同。這說明了之前提到的“非對稱承諾交易”的概念。
如前所述，每个承诺交易都需要2/2多重签名才能有效。Bob创建的有利于自己的承诺交易不符合2/2多重签名的要求，而符合这一要求的承诺交易由Alice持有，并且只能由她提交，从而形成了一种制衡机制。相同的逻辑也适用于相反的情况。
因此，艾莉絲和鮑伯只能提交對自己不利的承諾交易。如果任何一方向區塊鏈提交了承諾交易並且生效，通道將被關閉。
關於先前討論的“雙花”情況，如果有人向區塊鏈提交過時的承諾交易，就會引入“撤銷密鑰”概念。例如，如果 Bob 將過時的 Tx2 提交到鏈上，Alice 可以使用與 Tx2 相關的撤銷密鑰來提取本應由 Bob 收到的資金。
在本示意圖中，假設最新的承諾交易是 Commit Tx3，而 Tx2 已過期，如果 Bob 提交過期的 Tx2，Alice 可以在時鎖定期間內使用 Tx2 的撤銷密鑰取回 Bob 的資金。
關於最新的 Tx3，Alice 目前並沒有該筆交易的撤銷密鑰，只有在未來 Tx4 建立後才會獲得。這是由於公鑰/私鑰密碼學和 UTXO 特性所導致的。為了簡潔起見，本文不會討論撤銷密鑰的實現細節。
關鍵要點是，如果鮑勃敢將過時的承諾交易提交到區塊鏈上，愛麗絲可以使用撤銷密鑰作為懲罰來提取鮑勃的資金。同樣，如果愛麗絲有惡意行為，鮑勃可以對她進行同樣的懲罰。這個機制確保了一對一的支付通道有效地防止了雙重支付，因為理性的參與者會避免惡意行為。
在這個背景下，基於CKB的Fiber在比特幣閃電網絡上提供了顯著的改進。它本地支援多種資產類型的交易和轉移，包括CKB、BTC和RGB++穩定幣，而閃電網絡僅本地支援比特幣。即使在Taproot資產升級之後，比特幣閃電網絡仍然無法本地支援非BTC資產，只能間接支援穩定幣。
（圖片來源：大胖頓）另外，由於Fiber依賴CKB作為其第1層主鏈，因此與BTC閃電網絡相比，開啟和關閉通道的費用顯著降低。這降低了用戶的交易成本，代表了在用戶體驗（UX）方面的明顯優勢。
24/7安全：WatchTower
吊銷密鑰的一個挑戰是渠道參與者必須不斷相互監控，以防止提交過時的承諾交易。但是，沒有人可以 24/7 全天候在線，那麼如果一方惡意行事而另一方離線會發生什麼？光纖和比特幣閃電網路都通過瞭望塔的設計解決了這個問題。
WatchTowers 旨在全天候監控鏈上活動。如果有人提交過時的承諾交易，WatchTower 將及時採取行動保護通道和資金。以下是其運作方式：
在提交交易后，Alice或Bob可以提前準備相應的懲罰交易（使用撤銷金鑰處理過期的承諾交易，受益人宣告為他們自己）。然後將此懲罰交易的明文提供給WatchTower。
當 WatchTower 偵測到提交到鏈上的過時承諾交易時，它也會提交預先準備好的懲罰交易，執行懲罰並保護通道的完整性。
Fiber 通過要求用戶只向 WatchTower 發送“過時承諾交易的哈希值+處罰交易的明文”來保護參與者的隱私。這樣，WatchTower 最初只知道承諾交易的哈希值，而不知道其明文。只有在有人實際在鏈上提交了過時的承諾交易時，WatchTower 才會看到明文，屆時它還會提交處罰交易。這確保了只有在真正出現不端行為時，WatchTower 才會看到參與者的交易記錄，而且即使如此，它也只會看到單筆交易。
在優化方面，Fiber改進了比特幣閃電網絡對懲罰機制的方法。閃電網絡的“LN-Penalty”存在一個顯著的缺點：WatchTowers必須存儲所有過時的承諾交易哈希和相應的撤銷密鑰，這導致了重大的存儲壓力。2018年，比特幣社區提出了一個名為“eltoo”的解決方案來解決這個問題。Eltoo將允許最新的承諾交易懲罰過時的交易，減少了存儲所有以前交易的需求。然而，這個解決方案需要激活SIGHASH_ANYPREVOUT操作碼，而該操作碼尚未被實施。
另一方面，Fiber採用Daric協定，該協定修改了撤銷密鑰設計，使單個撤銷密鑰適用於多個過時的承諾事務。這種方法大大減少了瞭望塔和使用者用戶端的存儲需求。
關於網絡流量系統：支付通道適用於一對一交易，但閃電網絡支持多跳支付，允許沒有直接通道的各方之間通過中間節點進行路由的交易。例如，如果愛麗絲和肯沒有直接通道，但肯和鮑伯有，鮑伯和愛麗絲有，鮑伯可以作為中間人促進愛麗絲和肯之間的交易。
“多跳路由”增強了網絡的靈活性和覆蓋範圍。但發送方需要注意所有公共節點和通道的狀態。在Fiber中，整個網絡結構，包括所有公共通道，都是完全透明的，允許任何節點從其他節點訪問網絡信息。由於閃電網絡中的網絡狀態不斷變化，Fiber使用Dijkstra算法找到最短的路由路徑，盡量減少中介的數量，並在兩方之間建立交易路徑。
解決與中介機構的信任問題：您如何確保他們是誠實的？例如，如果愛麗絲需要向肯支付 100 個單位，但作為他們中間人的鮑勃可能會扣留資金。HTLC 和 PTLC 用於防止此類惡意行為。假設愛麗絲想向丹尼爾支付 100 個單位，但他們沒有直接管道。愛麗絲發現她可以通過中間人鮑勃和卡羅爾來付款。HTLC作為支付管道被引入：Alice首先向Daniel發起請求，Daniel隨後向Alice提供哈希r，但Alice不知道r對應的原像R。
然後，艾麗絲通過HTLC與鮑勃建立付款條款：艾麗絲願意支付鮑勃102個單位，但鮑勃必須在30分鐘內揭示密鑰R；否則，艾麗絲將撤回資金。同樣，鮑勃與卡羅爾創建了一個HTLC：鮑勃將支付卡羅爾101個單位，但卡羅爾必須在25分鐘內揭示密鑰R；否則，鮑勃將撤回資金。卡羅爾與丹尼爾也是如此：卡羅爾願意支付丹尼爾100個單位，但丹尼爾必須在20分鐘內揭示密鑰R；否則，卡羅爾將撤回資金。
Daniel明白，卡罗尔要求的密钥R其实是爱丽丝想要的，因为只有爱丽丝对R的价值感兴趣。所以，Daniel与卡罗尔合作，提供密钥R，并从卡罗尔那里收到100单位。这样一来，爱丽丝实现了支付给Daniel 100单位的目标。
隨後，卡羅將密鑰R提供給鮑勃，並獲得101單位。鮑勃隨後將密鑰R提供給愛麗絲，並獲得102單位。觀察每個人的盈虧，愛麗絲損失102單位，鮑勃和卡羅每人賺取淨利潤1單位，丹尼爾獲得100單位。鮑勃和卡羅賺取的1單位是他們從愛麗絲那裡抽取的費用。
即使支付路徑中的某人（例如 Carol）未能向下游的 Bob 提供金鑰 R，這也不會導致 Bob 損失：超時後，Bob 可以撤回他構建的 HTLC。對 Alice 也是一樣。然而，閃電網絡也存在問題：路徑不應該過長。如果路徑過長，有太多中間人，會降低支付的可靠性。有些中間人可能下線，或者缺乏足夠的餘額來構建特定的 HTLC（例如，前一個例子中的每個中間人都需要持有超過 100 單位）。因此，添加更多的中間人會增加錯誤的可能性。
此外，HTLC可能會洩露隱私。雖然洋蔥路由可以通過在每一跳加密路由信息提供一些隱私保護，以便每個參與者僅知道其直接鄰居而不知道完整的路徑，但HTLC仍然容易被推斷關係。從更高的角度來看，完整的路由路徑仍然可以被推斷出來。
假設Bob和Daniel由同一實體控制，每天收到許多HTLC。 他們注意到Alice和Carol要求的金鑰R始終相同，連接到Daniel的下游節點Eve始終知道金鑰R的內容。 因此，Daniel和Bob可以推斷Alice和Eve之間存在付款路徑，因為他們始終處理相同的金鑰並可以監視他們的關係。 為了解決這個問題，Fiber使用PTLCs，通過在付款路徑中使用不同的金鑰來解鎖每個PTLC，從而增強了HTLCs的隱私。 單獨觀察PTLCs無法確定節點之間的關係。 通過將PTLCs與洋蔥路由相結合，Fiber成為保護隱私付款的理想解決方案。
此外，傳統的閃電網絡容易受到“替換循環攻擊”的威脅，這可能導致支付路徑中介損失資產。這個問題導致開發者安托萬·里亞德退出了閃電網絡的開發。目前，比特幣閃電網絡尚缺乏此問題的基本解決方案，這使得它成為一個痛點。目前，CKB 通過在交易池層面進行改進，使Fiber能夠減輕這個問題。由於替換循環攻擊及其解決方案相當復雜，本文將不深入探討。感興趣的讀者可以參考BTCStudy和官方CKB資源中的相關文章獲取更多信息。
總的來說，Fiber 在隱私和安全方面都顯著優於傳統的閃電網絡。Fiber 增強了自身與比特幣閃電網絡之間的跨領域原子支付。
使用HTLC和PTLC，Fiber可以通過比特幣閃電網絡實現跨領域支付，確保“跨領域操作的原子性”，即跨領域交易的所有步驟要麼完全成功，要麼完全失敗，不會出現部分成功或失敗。通過確保跨領域原子性，資產損失的風險得到了緩解。這使得Fiber能夠與比特幣閃電網絡互連，實現從Fiber到BTC閃電網絡用戶的直接支付（接收方僅限於BTC），並允許將資產轉換為CK
在BTC闪电网络中，将B和RGB++资产转换为等值的比特币。
以下是一個簡化的過程說明：假設艾麗絲在Fiber網絡中操作節點，鮑勃在比特幣閃電網絡中操作節點。如果艾麗絲想要向鮑勃轉移一些錢，她可以通過跨域中介人Ingrid進行。Ingrid將在Fiber和BTC閃電網絡中運行節點，作為支付路徑中的中介人。
如果Bob想要收到1个BTC，Alice可以与Ingrid协商一个汇率，将1个CKB设定为1个BTC。然后，Alice会在Fiber网络中向Ingrid发送1.1个CKB，Ingrid会在比特币闪电网络中向Bob发送1个BTC，并保留0.1个CKB作为费用。
該過程涉及使用 HTLC 在 Alice、Ingrid 和 Bob 之間建立支付路徑。鮑勃必須向英格麗德提供金鑰 R 才能接收資金。一旦英格麗德擁有鑰匙R，她就可以解鎖愛麗絲鎖定在HTLC中的資金。
比特幣閃電網絡和Fiber之間的跨領域操作是原子性的，這意味著無論是兩者HTLC解鎖並且跨領域付款成功執行，還是兩者都未解鎖並且付款失敗。這確保了如果Bob沒有收到錢，Alice不會損失。
Ingrid在得知密鑰R後，可能無法解鎖Alice的HTLC，但這將損害Ingrid，而非Alice。因此，Fiber的設計確保用戶的安全，並且無需對第三方機構信任，從而實現在不需進行大幅修改的情況下，在不同P2P網絡間進行轉帳。
相較於比特幣閃電網絡，Fiber的其他優勢
之前，我們提到Fiber支援原生CKB資產和RGB++資產（尤其是穩定幣），使其具有即時支付的巨大潛力，並使其非常適合日常小額交易。
相比之下，比特幣閃電網絡的一個主要問題是流動性管理。正如我們在開頭討論的那樣，支付通道中的總餘額是固定的。如果一方的餘額耗盡，他們就無法將資金轉給對方，除非對方先送錢。這需要重新加載資金或開啟新通道。
此外，在複雜的多跳網路中，如果一些中間節點餘額不足，無法轉發支付，可能會導致整個支付路徑失敗。這是閃電網路的痛點之一。典型的解決方案涉及提供高效的流動性注入機制，以確保大多數節點可以根據需要注入資金。
然而，在比特幣閃電網絡中，流動性注入以及通道的開啟或關閉都發生在比特幣區塊鏈上。如果比特幣網絡費用非常高，它將對支付通道的用戶體驗產生負面影響。例如，如果您想要開啟一個容量為100美元的通道，但設置費用為10美元，這意味著您的資金中有10％只是用於設置通道，這對大多數用戶來說是無法接受的。同樣的問題也適用於流動性注入。
相比之下，Fiber提供了显著的优势。首先，CKB的TPS（每秒交易数）比比特币高得多，费用可达到分级成本。其次，为了解决流动性短缺问题并确保交易顺畅，Fiber计划与Mercury Layer合作，引入新的解决方案，消除了对链上操作进行流动性注入的需求，从而解决了UX和成本问题。
我們現在已經系統地概述了光纖的整體技術架構，並將其與比特幣閃電網路進行了比較，如上圖所示。鑒於光纖和閃電網路所涵蓋的主題的複雜性和廣度，一篇文章可能無法解決所有方面。我們將在未來發佈一系列文章，重點關注閃電網路和光纖的各個方面。請繼續關注更多更新。
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如果 CKB 的官方願景在未來實現，將對閃電網絡、CKB 和更廣泛的比特幣生態系統帶來重大利好。根據mempool數據，比特幣閃電網絡目前持有超過3億美元的資金，大約有12,000個節點之間建立了近50,000個付款通道。
在 spendmybtc.com 上，我們可以觀察到越來越多的商家支持閃電網絡支付。隨著比特幣的認可度增加，閃電網絡和Fiber等離鏈支付解決方案的興起可能會增勢。為了系統地分析Fiber的技術解決方案，“Geek Web3”製作了這份關於整體Fiber解決方案的研究報告。作為基於CKB的閃電網絡的實現，Fiber的原則在很多細節上與比特幣閃電網絡基本一致，但包括了許多優化。Fiber的整體架構包括四個核心組件：支付通道、看門狗、多跳路由和跨域支付。讓我們從解釋最重要的組件開始：支付通道。
閃電網絡和Fiber的基礎：支付通道
支付通道基本上是將交易移出鏈外，在一段時間後在鏈上結算最終狀態。由於交易是在鏈外完成的，它們通常可以避開主鏈的性能限制，比如 BTC。例如，如果 Alice 和 Bob 共同打開一個通道，他們首先在鏈上創建一個多簽帳戶並存入一些資金，比如每人100個單位，作為他們在鏈外通道中的餘額。然後他們可以在通道內進行多筆交易，當他們關閉通道時，他們在鏈上同步最終餘額，多簽帳戶向雙方支付款項-這就是“結算”。
例如，如果雙方都從每個100單位開始，愛麗絲將50單位轉移給鮑勃，然後再轉移10單位，然後鮑勃將30單位轉移回愛麗絲，他們的最終餘額將是：愛麗絲-70單位，鮑勃-130單位。總餘額保持不變，如算盤珠子示例所示。如果一方退出通道，最終餘額（愛麗絲：70，鮑勃：130）將在鏈上同步，並且根據這些最終餘額將多重簽名帳戶的200單位分配以完成結算。
雖然這個過程看起來很簡單，但它在實踐中涉及複雜的考慮。您無法預測對方何時退出宣告頻道。例如，Bob 可以在第二筆交易甚至第一筆交易之後退出，因為該頻道允許參與者自由退出。為了解決這個問題，系統假設任何人都可以隨時退出，任何一方都可以將最終餘額提交給鏈進行結算。這是通過「合約交易」來管理的，該交易記錄管道中的最新餘額。每個事務都會生成相應的承諾事務。要退出通道，您需要向鏈提交最新的承諾交易，以從多重簽名帳戶中提取您的份額。
我們可以得出結論，承諾交易用於在鏈上結算通道兩方的餘額，任何一方都可以提交最新的承諾交易以退出通道。然而，存在一個重要的惡意情景：Bob 可能提交一個過時的餘額和承諾交易到鏈上。例如，在生成 Commit Tx3 後，Bob 的餘額為 130 單位。但是，為了自己的利益，Bob 可能提交過時的 Commit Tx2，顯示餘額為 160 單位。這個過時的餘額代表了一個經典的“雙重花費”攻擊。
為了防止這種雙重支付的情況，必須有適當的懲罰措施。這些懲罰措施的設計是一對一支付通道系統的核心，了解這一點對於掌握支付通道的運作方式至關重要。在通道設計中，如果任何一方提交了過時的狀態和承諾交易到鏈上，他們將發現對方可以撤回所有資金，而不是獲益。這利用了“非對稱承諾交易”和“撤銷密鑰”的概念，這兩者都至關重要。讓我們首先以 Commit Tx3 作為例子來解釋“非對稱承諾交易”。
在這種情況下，Bob 創建一個承諾交易並將其發送給 Alice 進行處理。如圖所示，此交易涉及比特幣轉帳，宣稱多重簽名帳戶中的 70 單位分配給 Alice，130 單位分配給 Bob。然而，解鎖條件是“非對稱的”，對 Alice 施加更嚴格的限制，有利於 Bob。
當愛麗絲收到鮑勃的承諾交易時，她可以添加她的簽名以滿足2/2多簽名要求。愛麗絲隨後可以選擇在鏈上提交此承諾交易以退出通道。或者，如果她不提交，她可以繼續在通道內進行交易。
重要的是要注意，這個承諾交易是由Bob構建的，並且對Alice不利。 Alice有選擇接受或拒絕它的權利，但我們需要確保她保留一定的自主權。在支付通道的設計中，只有Alice可以將“不利”的承諾交易提交到鏈上，因為承諾交易需要2/2多簽名。在Bob本地構建交易之後，它只有他的簽名，缺少Alice的簽名。
愛麗絲可以“接受鮑勃的簽名，但保留自己的簽名”。這類似於需要雙重簽名的合同。如果鮑勃先簽字並將合同發送給愛麗絲，她可以選擇不提供她的簽名。為了使合同生效，愛麗絲需要簽署然後提交;否則，她可以避免簽署或提交。因此，在這種情況下，愛麗絲有辦法限制鮑勃的行動。
這是關鍵點：每次通道內發生交易時，都會生成一對承諾交易，其兩個版本相互對應，如下所示。愛麗絲和鮑勃可以各自創建對自己有利的承諾交易，指定他們各自的餘額或退出時應收到的金額，然後將這些交易發送給對方處理。
有趣的是，雖然這兩個承諾交易宣稱“退出時應收到的金額”相同，但它們的提取條件不同。這說明了之前提到的“非對稱承諾交易”的概念。
如前所述，每个承诺交易都需要2/2多重签名才能有效。Bob创建的有利于自己的承诺交易不符合2/2多重签名的要求，而符合这一要求的承诺交易由Alice持有，并且只能由她提交，从而形成了一种制衡机制。相同的逻辑也适用于相反的情况。
因此，艾莉絲和鮑伯只能提交對自己不利的承諾交易。如果任何一方向區塊鏈提交了承諾交易並且生效，通道將被關閉。
關於先前討論的“雙花”情況，如果有人向區塊鏈提交過時的承諾交易，就會引入“撤銷密鑰”概念。例如，如果 Bob 將過時的 Tx2 提交到鏈上，Alice 可以使用與 Tx2 相關的撤銷密鑰來提取本應由 Bob 收到的資金。
在本示意圖中，假設最新的承諾交易是 Commit Tx3，而 Tx2 已過期，如果 Bob 提交過期的 Tx2，Alice 可以在時鎖定期間內使用 Tx2 的撤銷密鑰取回 Bob 的資金。
關於最新的 Tx3，Alice 目前並沒有該筆交易的撤銷密鑰，只有在未來 Tx4 建立後才會獲得。這是由於公鑰/私鑰密碼學和 UTXO 特性所導致的。為了簡潔起見，本文不會討論撤銷密鑰的實現細節。
關鍵要點是，如果鮑勃敢將過時的承諾交易提交到區塊鏈上，愛麗絲可以使用撤銷密鑰作為懲罰來提取鮑勃的資金。同樣，如果愛麗絲有惡意行為，鮑勃可以對她進行同樣的懲罰。這個機制確保了一對一的支付通道有效地防止了雙重支付，因為理性的參與者會避免惡意行為。
在這個背景下，基於CKB的Fiber在比特幣閃電網絡上提供了顯著的改進。它本地支援多種資產類型的交易和轉移，包括CKB、BTC和RGB++穩定幣，而閃電網絡僅本地支援比特幣。即使在Taproot資產升級之後，比特幣閃電網絡仍然無法本地支援非BTC資產，只能間接支援穩定幣。
（圖片來源：大胖頓）另外，由於Fiber依賴CKB作為其第1層主鏈，因此與BTC閃電網絡相比，開啟和關閉通道的費用顯著降低。這降低了用戶的交易成本，代表了在用戶體驗（UX）方面的明顯優勢。
24/7安全：WatchTower
吊銷密鑰的一個挑戰是渠道參與者必須不斷相互監控，以防止提交過時的承諾交易。但是，沒有人可以 24/7 全天候在線，那麼如果一方惡意行事而另一方離線會發生什麼？光纖和比特幣閃電網路都通過瞭望塔的設計解決了這個問題。
WatchTowers 旨在全天候監控鏈上活動。如果有人提交過時的承諾交易，WatchTower 將及時採取行動保護通道和資金。以下是其運作方式：
在提交交易后，Alice或Bob可以提前準備相應的懲罰交易（使用撤銷金鑰處理過期的承諾交易，受益人宣告為他們自己）。然後將此懲罰交易的明文提供給WatchTower。
當 WatchTower 偵測到提交到鏈上的過時承諾交易時，它也會提交預先準備好的懲罰交易，執行懲罰並保護通道的完整性。
Fiber 通過要求用戶只向 WatchTower 發送“過時承諾交易的哈希值+處罰交易的明文”來保護參與者的隱私。這樣，WatchTower 最初只知道承諾交易的哈希值，而不知道其明文。只有在有人實際在鏈上提交了過時的承諾交易時，WatchTower 才會看到明文，屆時它還會提交處罰交易。這確保了只有在真正出現不端行為時，WatchTower 才會看到參與者的交易記錄，而且即使如此，它也只會看到單筆交易。
在優化方面，Fiber改進了比特幣閃電網絡對懲罰機制的方法。閃電網絡的“LN-Penalty”存在一個顯著的缺點：WatchTowers必須存儲所有過時的承諾交易哈希和相應的撤銷密鑰，這導致了重大的存儲壓力。2018年，比特幣社區提出了一個名為“eltoo”的解決方案來解決這個問題。Eltoo將允許最新的承諾交易懲罰過時的交易，減少了存儲所有以前交易的需求。然而，這個解決方案需要激活SIGHASH_ANYPREVOUT操作碼，而該操作碼尚未被實施。
另一方面，Fiber採用Daric協定，該協定修改了撤銷密鑰設計，使單個撤銷密鑰適用於多個過時的承諾事務。這種方法大大減少了瞭望塔和使用者用戶端的存儲需求。
關於網絡流量系統：支付通道適用於一對一交易，但閃電網絡支持多跳支付，允許沒有直接通道的各方之間通過中間節點進行路由的交易。例如，如果愛麗絲和肯沒有直接通道，但肯和鮑伯有，鮑伯和愛麗絲有，鮑伯可以作為中間人促進愛麗絲和肯之間的交易。
“多跳路由”增強了網絡的靈活性和覆蓋範圍。但發送方需要注意所有公共節點和通道的狀態。在Fiber中，整個網絡結構，包括所有公共通道，都是完全透明的，允許任何節點從其他節點訪問網絡信息。由於閃電網絡中的網絡狀態不斷變化，Fiber使用Dijkstra算法找到最短的路由路徑，盡量減少中介的數量，並在兩方之間建立交易路徑。
解決與中介機構的信任問題：您如何確保他們是誠實的？例如，如果愛麗絲需要向肯支付 100 個單位，但作為他們中間人的鮑勃可能會扣留資金。HTLC 和 PTLC 用於防止此類惡意行為。假設愛麗絲想向丹尼爾支付 100 個單位，但他們沒有直接管道。愛麗絲發現她可以通過中間人鮑勃和卡羅爾來付款。HTLC作為支付管道被引入：Alice首先向Daniel發起請求，Daniel隨後向Alice提供哈希r，但Alice不知道r對應的原像R。
然後，艾麗絲通過HTLC與鮑勃建立付款條款：艾麗絲願意支付鮑勃102個單位，但鮑勃必須在30分鐘內揭示密鑰R；否則，艾麗絲將撤回資金。同樣，鮑勃與卡羅爾創建了一個HTLC：鮑勃將支付卡羅爾101個單位，但卡羅爾必須在25分鐘內揭示密鑰R；否則，鮑勃將撤回資金。卡羅爾與丹尼爾也是如此：卡羅爾願意支付丹尼爾100個單位，但丹尼爾必須在20分鐘內揭示密鑰R；否則，卡羅爾將撤回資金。
Daniel明白，卡罗尔要求的密钥R其实是爱丽丝想要的，因为只有爱丽丝对R的价值感兴趣。所以，Daniel与卡罗尔合作，提供密钥R，并从卡罗尔那里收到100单位。这样一来，爱丽丝实现了支付给Daniel 100单位的目标。
隨後，卡羅將密鑰R提供給鮑勃，並獲得101單位。鮑勃隨後將密鑰R提供給愛麗絲，並獲得102單位。觀察每個人的盈虧，愛麗絲損失102單位，鮑勃和卡羅每人賺取淨利潤1單位，丹尼爾獲得100單位。鮑勃和卡羅賺取的1單位是他們從愛麗絲那裡抽取的費用。
即使支付路徑中的某人（例如 Carol）未能向下游的 Bob 提供金鑰 R，這也不會導致 Bob 損失：超時後，Bob 可以撤回他構建的 HTLC。對 Alice 也是一樣。然而，閃電網絡也存在問題：路徑不應該過長。如果路徑過長，有太多中間人，會降低支付的可靠性。有些中間人可能下線，或者缺乏足夠的餘額來構建特定的 HTLC（例如，前一個例子中的每個中間人都需要持有超過 100 單位）。因此，添加更多的中間人會增加錯誤的可能性。
此外，HTLC可能會洩露隱私。雖然洋蔥路由可以通過在每一跳加密路由信息提供一些隱私保護，以便每個參與者僅知道其直接鄰居而不知道完整的路徑，但HTLC仍然容易被推斷關係。從更高的角度來看，完整的路由路徑仍然可以被推斷出來。
假設Bob和Daniel由同一實體控制，每天收到許多HTLC。 他們注意到Alice和Carol要求的金鑰R始終相同，連接到Daniel的下游節點Eve始終知道金鑰R的內容。 因此，Daniel和Bob可以推斷Alice和Eve之間存在付款路徑，因為他們始終處理相同的金鑰並可以監視他們的關係。 為了解決這個問題，Fiber使用PTLCs，通過在付款路徑中使用不同的金鑰來解鎖每個PTLC，從而增強了HTLCs的隱私。 單獨觀察PTLCs無法確定節點之間的關係。 通過將PTLCs與洋蔥路由相結合，Fiber成為保護隱私付款的理想解決方案。
此外，傳統的閃電網絡容易受到“替換循環攻擊”的威脅，這可能導致支付路徑中介損失資產。這個問題導致開發者安托萬·里亞德退出了閃電網絡的開發。目前，比特幣閃電網絡尚缺乏此問題的基本解決方案，這使得它成為一個痛點。目前，CKB 通過在交易池層面進行改進，使Fiber能夠減輕這個問題。由於替換循環攻擊及其解決方案相當復雜，本文將不深入探討。感興趣的讀者可以參考BTCStudy和官方CKB資源中的相關文章獲取更多信息。
總的來說，Fiber 在隱私和安全方面都顯著優於傳統的閃電網絡。Fiber 增強了自身與比特幣閃電網絡之間的跨領域原子支付。
使用HTLC和PTLC，Fiber可以通過比特幣閃電網絡實現跨領域支付，確保“跨領域操作的原子性”，即跨領域交易的所有步驟要麼完全成功，要麼完全失敗，不會出現部分成功或失敗。通過確保跨領域原子性，資產損失的風險得到了緩解。這使得Fiber能夠與比特幣閃電網絡互連，實現從Fiber到BTC閃電網絡用戶的直接支付（接收方僅限於BTC），並允許將資產轉換為CK
在BTC闪电网络中，将B和RGB++资产转换为等值的比特币。
以下是一個簡化的過程說明：假設艾麗絲在Fiber網絡中操作節點，鮑勃在比特幣閃電網絡中操作節點。如果艾麗絲想要向鮑勃轉移一些錢，她可以通過跨域中介人Ingrid進行。Ingrid將在Fiber和BTC閃電網絡中運行節點，作為支付路徑中的中介人。
如果Bob想要收到1个BTC，Alice可以与Ingrid协商一个汇率，将1个CKB设定为1个BTC。然后，Alice会在Fiber网络中向Ingrid发送1.1个CKB，Ingrid会在比特币闪电网络中向Bob发送1个BTC，并保留0.1个CKB作为费用。
該過程涉及使用 HTLC 在 Alice、Ingrid 和 Bob 之間建立支付路徑。鮑勃必須向英格麗德提供金鑰 R 才能接收資金。一旦英格麗德擁有鑰匙R，她就可以解鎖愛麗絲鎖定在HTLC中的資金。
比特幣閃電網絡和Fiber之間的跨領域操作是原子性的，這意味著無論是兩者HTLC解鎖並且跨領域付款成功執行，還是兩者都未解鎖並且付款失敗。這確保了如果Bob沒有收到錢，Alice不會損失。
Ingrid在得知密鑰R後，可能無法解鎖Alice的HTLC，但這將損害Ingrid，而非Alice。因此，Fiber的設計確保用戶的安全，並且無需對第三方機構信任，從而實現在不需進行大幅修改的情況下，在不同P2P網絡間進行轉帳。
相較於比特幣閃電網絡，Fiber的其他優勢
之前，我們提到Fiber支援原生CKB資產和RGB++資產（尤其是穩定幣），使其具有即時支付的巨大潛力，並使其非常適合日常小額交易。
相比之下，比特幣閃電網絡的一個主要問題是流動性管理。正如我們在開頭討論的那樣，支付通道中的總餘額是固定的。如果一方的餘額耗盡，他們就無法將資金轉給對方，除非對方先送錢。這需要重新加載資金或開啟新通道。
此外，在複雜的多跳網路中，如果一些中間節點餘額不足，無法轉發支付，可能會導致整個支付路徑失敗。這是閃電網路的痛點之一。典型的解決方案涉及提供高效的流動性注入機制，以確保大多數節點可以根據需要注入資金。
然而，在比特幣閃電網絡中，流動性注入以及通道的開啟或關閉都發生在比特幣區塊鏈上。如果比特幣網絡費用非常高，它將對支付通道的用戶體驗產生負面影響。例如，如果您想要開啟一個容量為100美元的通道，但設置費用為10美元，這意味著您的資金中有10％只是用於設置通道，這對大多數用戶來說是無法接受的。同樣的問題也適用於流動性注入。
相比之下，Fiber提供了显著的优势。首先，CKB的TPS（每秒交易数）比比特币高得多，费用可达到分级成本。其次，为了解决流动性短缺问题并确保交易顺畅，Fiber计划与Mercury Layer合作，引入新的解决方案，消除了对链上操作进行流动性注入的需求，从而解决了UX和成本问题。
我們現在已經系統地概述了光纖的整體技術架構，並將其與比特幣閃電網路進行了比較，如上圖所示。鑒於光纖和閃電網路所涵蓋的主題的複雜性和廣度，一篇文章可能無法解決所有方面。我們將在未來發佈一系列文章，重點關注閃電網路和光纖的各個方面。請繼續關注更多更新。
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