通過Thunderbolt視角 重新思考Bitcoin的閃電網絡設計
作者：YBBCapital研究員Ac-Core1、為什么不能用Bitcoin購買咖啡？
大多數人想到Bitcoin時，首先想到的是其“去中心化”和“不可篡改”的特性。但如果你真的想用它來買一杯咖啡，很快就會遇到一個尷尬的問題：等待交易確認的時間甚至比等咖啡的時間還要長，有時交易費甚至比咖啡本身還高。Bitcoin上的資產在很大程度上仍然“不可移動”——大多數用戶只是持有；你不能貸款，不能組合資產，也不能進行互操作。
Bitcoin的腳本結構極其保守，限制了大多數鏈下交互場景。它最初的設計目標并非每秒處理數萬筆交易。然而，實際需求就在眼前——人們希望能夠使用Bitcoin，哪怕只是購買游戲皮膚或給視頻創作者打賞，也不愿為此等待十分鐘。2、閃電網絡：一把雙刃劍
Bitcoin主網如同高速公路，而閃電網絡則是在其旁搭建的付費快速通道。其核心理念是對主網吞吐量限制的務實妥協：由于鏈上交易面臨速度瓶頸，系統不再堅持將每筆交易都記錄在鏈上，而是允許用戶為高頻交易開設專用的“支付通道”，僅在通道關閉時才在Blockchain上結算最終狀態。這類似于朋友們輪流買單，在幾次外出后才結賬，而不是每次用餐后都轉賬。閃電網絡本質上是一個由成千上萬個這樣的支付通道編織而成的網絡。
然而，這個看似優雅的系統面臨著諸多現實挑戰。首先是通道設置的門檻很高——用戶必須提前鎖定資金才能建立通道，這意味著你需要預先建立專用連接才能與任何人進行交易。其次是復雜的路由問題：如果用戶A和用戶B之間缺乏直達通道，即使存在像A-C-B這樣的間接路由，如果中間通道資金不足或節點不可用，交易仍然可能失敗。更嚴重的是，存在安全風險：用戶必須保持在線，以防止交易對手在關閉通道時提交過期交易進行作弊，這對普通用戶提出了不切實際的操作要求。
盡管閃電網絡已經上線多年，但這些結構性問題限制了其在現實世界中的應用。公開數據顯示，閃電網絡鎖定的總價值仍然只有1億美元左右——與Bitcoin萬億美元的市值相比，這只是一個微不足道的數字。這引發了一個全行業的思考：是否有可能構建一個更好的鏈下支付協議來突破這些瓶頸？
據ChainCatcher4月15日報道，匯豐銀行在官方新聞稿中透露，BitcoinThunderbolt代表了Bitcoin近十年來最重大的技術升級。Thunderbolt可以被看作是“閃電網絡2.0”，但它不僅僅是一次升級，更是對Bitcoin鏈下交互范式的根本性重新設計。
3、什么是Thunderbolt協議？
BitcoinThunderbolt是直接構建于Bitcoin底層的軟分叉升級。與二層網絡或跨鏈橋妥協不同，Thunderbolt在Bitcoin主網上引入了協議級的變更，從根本上增強了可擴展性、交易性能和可編程性。
性能層： Nubit利用UTXO捆綁技術，顯著優化了Bitcoin的傳統交易模型。Bitcoin當前的設計是單獨處理每個UTXO，這限制了吞吐量，而UTXO捆綁技術可以聚合多個UTXO進行同時處理。這種交易數據壓縮技術可在不影響鏈上安全性的情況下，將處理速度提升近10倍。
可編程性：Thunderbolt重新引入并擴展了OP_CAT操作碼——最初存在于早期Bitcoin版本中，但后來被刪除。OP_CAT允許數據連接，使開發人員能夠構建更高級的腳本邏輯并直接在Bitcoin的基礎層上部署去中心化應用程序(dApps)，而無需依賴側鏈、Rollup或跨鏈橋。
資產協議層：Nubit還引入了名為Goldinals的統一Tokens標準，該標準基于零知識證明和狀態承諾。該框架支持原生BitcoinTokens的發行和驗證，無需依賴外部信任或復雜的橋接。它通過鏈上自動做市商(BitMM)整合了BRC-20、Runes和Ordinals等碎片化協議，從而完全支持Bitcoin生態系統內的去信任化交易和驗證。
與側鏈、Plasma、Rollups或通過橋接器進行資產包裝等傳統擴容方法不同，Nubit遵循“原生主網擴容”路徑。它集成了BitVisa等解決方案，用于實現去中心化身份和憑證。無論是交易壓縮、智能合約啟用還是鏈上交易，所有功能都使用原生BTC直接在Bitcoin主網上運行。3.1核心機制解析
基于論文《Bitcoin上元協議的無狀態可驗證執行層》（參考文獻1），BitcoinThunderbolt與閃電網絡類似，旨在解決Bitcoin主網確認時間過長的問題。雖然兩者都致力于提高速度并降低成本，但它們的設計理念卻存在顯著差異：
閃電網絡以支付渠道為中心，僅針對點對點交易進行了優化。它缺乏可編程性，涉及復雜的渠道設置和維護，并且可擴展性有限。
Thunderbolt由Nubit開發，提供可編程的鏈下協議，能夠進行圖靈完備操作，從而支持創建復雜的有狀態資產、流動性協議和金融應用程序。
主要創新：
可調整的多方簽名
想象一下，一個Bitcoin簽名被分成兩部分：Alice持有一半，委員會持有另一半。每次資金轉移時，雙方都會添加一個“密鑰調整”——只有新的接收者知道——這樣他們就可以在無需直接溝通的情況下離線重建完整的簽名。
異步委員會賬本：
一組節點（例如4n+1）維護所有權共識。即使某些節點發生故障，只要大多數節點在線，系統仍可正常運行。這些節點無法自行轉移資金——它們只是共同簽名并記錄所有權，從而保持去中心化和安全性。
基于原子交換的最終確定
鏈上贖回涉及三個原子步驟：
1、Alice和委員會花費原始UTXO將資金轉移給委員會；
2、委員會將相同金額的資金鎖定在只有Zenni和委員會可以訪問的聯合保險庫中；
3、Zenni使用新的兩部分簽名來完成兌換。
此過程確保任何一方都無法作弊或放棄流程。3.2Thunderbolt的協議設計與技術亮點
非交互式遞歸簽名委托：
Thunderbolt使用可調整的Schnorr閾值簽名，消除了多輪消息傳遞。每次傳輸只需發送一個經過密鑰調整的簽名，從而大幅降低通信和正常運行時間要求。
每一跳都使用新的鎖
每次傳輸都會引入一個新的基于密鑰的簽名。舊密鑰將失效，從而防止簽名重復使用，增強安全性。
單一鏈上追蹤
唯一的鏈上操作是初始鎖定。所有后續轉賬均在鏈下進行，最終的鏈上贖回也僅在交易結束時進行。與閃電網絡頻繁的通道操作相比，Thunderbolt不僅提升了效率，還提升了隱私性。
離線彈性
即使Alice或Zenni離線，委員會也可以繼續處理贖回或轉賬——無需時間鎖定或強制關閉。
通過機器驗證的安全性進行形式化驗證
每個關鍵協議步驟都使用TamarinProver進行形式化驗證，確保數學驗證的安全保證——而不僅僅是理論上的承諾。
Thunderbolt代表了對Bitcoin如何支持高吞吐量、可編程和信任最小化的鏈下交互的根本性重新思考，同時保持去中心化的核心原則。4、Thunderbolt與現有的閃電網絡解決方案有何不同？
現在讓我們將Thunderbolt與BOLT協議、BreezSDK和Phoenix等現有解決方案進行比較，以了解它引入的具體改進。
Thunderbolt主要在安全性和理論健全性方面脫穎而出。它是少數幾個可以宣稱以下優勢的解決方案之一：
其協議設計具有可證明的安全性。
任何惡意用戶都無法單方面獲得優勢或獲取價值。
但它也有明顯的缺點：
部署復雜性：運行Thunderbolt需要完整的協議棧，普通錢包用戶難以采用。
主鏈兼容性限制：Bitcoin的腳本語言極其有限。Thunderbolt必須突破這些限制，這增加了實現的復雜性。
缺乏生態系統支持：與擁有眾多錢包和節點支持的BOLT不同，Thunderbolt仍處于早期研發階段。5、Thunderbolt的潛在影響：BTCFi的催化劑？
那么Thunderbolt是BTCFi的最佳解決方案嗎？一個大膽但明智的看法可能是：
從理論上講，Thunderbolt是BTCFi的最佳解決方案，但在實踐中，它仍處于alpha階段——就像Ethereum最初的2.0白皮書一樣：富有遠見，但尚未準備好進行大規模生產部署。根據目前的觀察，Thunderbolt的開發可能遵循以下三條潛在路徑：1、Rollup層集成：BitcoinLayer2的DeFi引擎
鑒于Bitcoin基礎層可擴展性有限，Thunderbolt可以演變為BitcoinLayer2解決方案（例如BitVM、Nomic或BOB）中的模塊化鏈下執行層。可以將其視為嵌入在BitcoinRollup中的可編程合約引擎。
例子：
BOB可能會整合Thunderbolt的支付渠道，用于原生BTC交易。
RGB生態系統可以采用Thunderbolt的狀態管理邏輯。
BitVM支持高級邏輯，可以將Thunderbolt作為智能合約標準。
Babylon、Bitlayer和類似系統可以將Thunderbolt嵌入為鏈下合約執行模塊。2、構建獨立的并行生態系統
Thunderbolt可能會追隨閃電網絡的腳步，開發自己的基礎設施：節點、運營商、聚合器，甚至可能是Thunderbolt-LSP（流動性服務提供商）。在Nubit和早期Bitcoin礦工的支持下，其軟分叉方案——UTXO捆綁和OP_CAT——使Thunderbolt能夠原生支持BRC-20、Runes和Ordinals等協議資產。
在這種情況下，Thunderbolt可以發展成為一個成熟的生態系統，具有以下特點：
Thunderbolt錢包（類似Phoenix）
Thunderbolt節點（用于通道操作的輕節點）
ThunderboltDEX（鏈下訂單匹配）
ThunderboltAMM（鏈下流動性池）3、被更簡單的解決方案取代
Thunderbolt的未來尚不確定。它最終可能會被更簡單或更高效的替代方案取代：
BitVM可以提供更具可擴展性的合約執行模型。
跨鏈ZK技術可能使完全可信的BTC部署在其他鏈上成為可能。
新的原生Bitcoin協議可以將支付、借貸和合同統一到一個無縫的系統中。真正的影響：鏈下可組合性
Thunderbolt最大的突破不僅在于支付，更在于它引入了Bitcoin資產的鏈下可組合性——這一概念對Ethereum的DeFi繁榮至關重要。Ethereum的成功得益于其集成的開發棧：Solidity、Hardhat、Ethers.js和Metamask。Thunderbolt也可以為Bitcoin提供類似的基礎。
它的核心創新——OP_CAT和UTXOBundling——尤其令人興奮：
OP_CAT首次實現了Bitcoin的原生可編程性。
UTXO捆綁壓縮交易數據，增強鏈上吞吐量——類似于Ethereum匯總。
這些進步共同推動了我們實現統一Bitcoin生態系統協議并通過BitMM實現無需信任的資產交換的愿景——所有這些都無需橋接或包裝Tokens。盡管如此，Thunderbolt仍然更接近于一篇“強大的數學論文”，而非一個隨時可用的開發者堆棧。