五分钟简评比特币闪电网络的尴尬处境

作者：Evaluape，闪电网络是一个工作在比特币网络上的双层支付协议，致力于实现交易双方的即时交易。 优点： 缺点： 自从中本聪在 2008 年创造了比特币及其独特的工作量证明机制以来，比特币的效率一直饱受诟病。 2015年初以来，由于市场行情向好，大量用户涌入，网络严重拥堵。 社区开始关注扩容问题，并于同年开始积极讨论。 , 2015年6月前后提出了多项提案，基本都与提升区块容量有关。 争论的焦点是直接制定长期增长规则，还是制定临时解决方案，将问题搁置，留待未来解决。 经过半年多的讨论，在 2015 年 12 月的香港会议上，Pieter Wuille 提出隔离见证（Segregated Witness），即将交易和脚本签名分开，将交易的所有脚本签名放在区块中块的末尾。 在数据结构中，节点也会进行验证以确保交易有效。 而这部分数据结构占用的空间并没有计入统计的区块大小，这也是目前比特币平均区块大小在1.23M左右的原因。 社区希望通过这种方式在短时间内解决问题，并且未来通过闪电网络处理小额转账，侧链处理交易所之间的大额转账，从根本上解决问题。 ，但在2016年，由于多方利益相关者的博弈，仍有大量算力和社区用户想要对比特币进行物理扩容，随后的纽约共识会议等仍无法就此问题达成共识社区，于是在一些社区用户的带领下，比特币分叉BCH（Bitcoin Core）应运而生。

BCH与BTC最大的区别在于BCH拒绝了Segregated Witness，而是选择了增加区块大小。 创建初期，BCH的区块大小为8M。 第二次扩容后，块大小增加到32M。 此外，2018年11月，BCH高调硬分叉。 分叉和随后的算力大战催生了BCH的分叉币BSV（Bitcoin Satoshi Version）。 BSV于2019年在BCH的基础上推出，2009年2月继续扩容。 理论上，块大小可以增加到无限。 目前已经出现了200M以上的超大区块，比特币的扩容方式有很多种。 除了目前主流的闪电网络，BTC已经应用的Segregated Witness，以及BCH和BSV应用的增加区块大小，都是经过市场检验的扩容方式。 更大的区块意味着对节点设备的要求更高，全节点用户更少，网络更脆弱。 同样，由于硬件原因，网络也会经常不同步。 , Segregated Witness 不能解决根本问题。 Segregated Witness的应用最多可以增加100%的区块容量，但是一旦比特币用户数量再次激增，这种扩容根本解决不了问题。 有人认为，Segregated Witness 未来的目标不是为了防止出块，而是为了推高交易门槛，运用自由市场理论来增加矿工的手续费收入。 ，除了这两种已经应用的，还有Liquid Network项目和Blockstream构建的RSK项目。

Liquid 主要针对交易所的交易者。 除了解决转账速度的问题，该项目还利用私密转账技术隐藏每次转账的金额和资产类型，通过专用钱包解决多币种融合问题。 RSK构建了比特币侧链，以去中心化的形式实现与比特币网络的双向锚定，用户可以在RSK网络上构建智能合约。 ，但这两个项目的用户量都比较小，没有经过大规模流量涌入的考验，具体效果还有待商榷。 ，闪电网络提供了一个基于比特币的可扩展的链下小额支付通道网络，该网络建立在P2P层面。 一旦交易双方在区块链上完成支付通道的创建，即可实现多次、双向的即时确认小额支付。 如果双方之间没有直接的点对点支付通道，没有问题，只要通道网络中有支付路径，虽然路径可能会经过多个第三方周转，闪电网络也可以利用这条支付路径实现双方之间可靠的资金往来。 转移。 另一方面，由于选择了效率闪电网络，在一定程度上放弃了安全性，闪电网络无法解决链下支付版本错误的问题，同时也存在需要两者兼顾的不便用户在线。 这是因为闪电网络中的交易只发送给收款人，不会在整个网络中广播。 如果交易中存在失信行为，需要经过非常复杂的判断程序才能追溯。 基于这个问题比特币出境违法吗，2019年6月下旬发布了新版本，开启了瞭望塔功能。 瞭望塔是一个第三方节点，用于检测是否有不诚实的交易者试图窃取资金。 当支付渠道发生变化时，瞭望塔会收集最新的数据。 如果通道因作恶而中断，瞭望塔将向全网广播，将资金返还给诚实节点，对作恶节点进行惩罚。

，在闪电网络的实际运行中，两个用户需要先用多重签名钱包建立一个支付通道。 支付通道可以看作是一个智能合约。 双方会在多重签名钱包中存入一笔资金，用户可以在资金未用完的情况下随意使用通道。 在每笔交易的过程中，用户会自动签署并更新他的资产负债表。 所有交易完成并关闭通道后，资产负债表将广播到比特币网络，链上比特币的支付通道将根据资产负债表自动转移。 换句话说，只有当支付通道开启和关闭时，它才会与比特币网络进行交互，交互越少意味着转账成本越低。 ，闪电网络没有自己的原生代币，而是完全依赖于比特币的UTXO模型。 交易中会有两种费用，一种是基础费用，即每次使用网络的固定费用。 另一种是费率，这是根据支付价值的百分比收取的费用。 此外，节点运营商需要锁定一定数量的比特币运营节点，其中包括接受最大流入量和支付最大流出量的代表。 无法控制的入站流量也是闪电网络系统需要解决的问题。 也就是说，如果有第三方作为两个节点交易之间的桥梁，那么就无法知道本次交易中所有节点是否都有足够的入流量。 如果不是，则交易将失败。 ，由于闪电网络中的基础费用和费率设置偏低，大多数闪电网络节点运营商入不敷出，因此闪电网络需要对经济模型进行一定程度的调整，以实现经济效益驱动的大-规模化应用。 ，闪电网络的核心是支付通道，而建立支付通道的关键技术有两个，分别是：RSMC（可恢复序列成熟度合约）和HTLC。 在本节中，我们将依次介绍这两种技术，并解释闪电网络的工作原理。 最后，我们简单介绍一下过去一年实施的新变化。 ,

RSMC交易结构图，来源：，RSMC：RSMC是一个串行到期可撤销合约，本质上是一个智能合约。 假设有Alice（简称A）和B（简称B）两个用户，双方拿出0.5 BTC建立一个funding Tx（2-2多重签名地址），最后双方都需要完成签名并将其广播到链上以确认资金转移。 A构造C1a（多重签名地址A的部分）和Rd1a（C1a的UTXO，给Alice 0.5BTC）提交给B签名，此时输出为B的0.5BTC。 然后B构造C1b（多重签名地址B的部分）和Rd1b（C1a的UTXO，给Bob 0.5BTC）提交给A签名，输出为A的0.5BTC。 A 和 B 构建同时运行。 然后向对方发送请求，申请签名。 Commitment TX 的相互签名完成后，Funding Tx 被签署和交换，最后广播交易。 在 Funding TX 签署后，为了保证任何一方不会利用 Commitment TX 状态作恶，A 和 B 都需要将私钥的两部分给对方。 一旦一方毁约，所有币都将丢失。 ，同理，Seq指的是序列。 为防止RD1x（x为a或b）进入区块，即毁约，对方将有1000个区块的时间来执行惩罚交易。

RSMC 和配套的惩罚窗口机制可以最大程度地防止交易作恶的发生，但其最大的问题是仅 P2P 交易无法形成网络交易结构。 所以闪电网络引入了HLTC来解决这个问题。 ,HLTC：HLTC是一个哈希时间锁定合约，主要解决中转交易的问题。 假设ABC的三个用户在一笔交易中，A和B之间没有单向的闪电网络通道需要经过C。A会先通知B这笔交易，此时B会收到一个随机数，B收到后会返回一个散列数给A。 为了通过C完成交易，A会要求C获取B收到的随机数来打开通道。 同样，B会请求更新通道的支付分布，并将随机数交给C，C得到随机数后通知A。 A验证无误后更新通道的支付分布，完成一次三方交易。 ，但是中间有个问题，如果B或C一方收到钱，不给随机数怎么办，所以引入时间锁的概念，也就是说，双方提交一个有限的交易，并且在一定时间内提交这个号码才能有效，否则交易将被取消。 也就是说，这个随机数可以看作是一个密码，只有验证密码正确后才能进行转账，这个密码就叫做哈希锁。 简单来说，HLTC要求收款人和中介人在完成交易前，证明自己知晓某个特殊秘密一段时间。

,网络路由：闪电网络中有很多通道，其中一些通道​​是非广告的，不能用于路由。 当网络需要多方路由时，使用发送方的路由，也就是说整条传输线路由发送方决定，而不是由路由器设置最优路由。 这意味着发送方需要在评估后获得整个网络的信息。 为了选择线路，发送客户端的负载非常重。 现在考虑以轻节点的方式操作一些路由节点，以提供更多的缓冲。 同时，闪电网络使用洋葱路由进行多跳支付。 中间节点只知道前后两个节点的信息，不知道网络中其他参与者，保护了发送方和接收方。 ，以上就是闪电网络的核心技术。 RSMC保证交易双方都能完成交易，抑制作恶。 HLTC将两点之间的P2P交易扩展到全网。 它们是闪电网络的基础。 完善整个网络的机制。 但是，闪电网络仍然有很大的局限性，比如利用旧状态对不在线的用户进行诈骗，受限于通道低抵押资金，无法进行大额资金转移等。因此，闪电网络增加了一些功能来解决这些问题。 , 瞭望塔：瞭望塔用于监视旧状态的广播，负责找出试图广播旧状态的肇事者，并做出响应，惩罚肇事者。 瞭望塔需要用户资金搭建或授权第三方瞭望塔进行监控。 解决方法是在RSMC的过程中利用Commitment TX的签名作恶。

引入watchtower后，B可以创建撤销交易，将预签名的交易和交易中放置的number交给watchtower。 瞭望塔可以通过识别这个数字来判断它是否是邪恶的。 不良行为发生自动播报，惩罚肇事者。 解决了RSMC过程中用户未必能在Seq时间内提出异议的问题。 、原子多路支付：2019年底和2020年初，闪电网络的三个主要客户端分别更新了多路支付功能。 该功能主要针对通过闪电网络进行大额比特币支付。 原理很简单，就是将单个支付事件拆分成多个小的支付事件，然后通过不同的中间通道传递。 但是拆分意味着需要验证，可能有40%的成功，60%的失败。 解决方案是以原子方式执行所有过程。 只有当所有的支付事件都完成后，对方才会一次性收到所有的钱。 一旦某个支付事件失败，资金将退还给付款人。 这样也解决了通过闪电网络进行大额支付的不便。 ，目前闪电网络的三个客户端在GitHub上是完全开源的，同时也有很多狂野的开发者在为这个项目做贡献。 可以说，闪电网络是继比特币之后为数不多的社区驱动项目之一。 因为足够去中心化，自然会损失一些效率。 闪电网络的发展进度不是很快，到目前为止用户体验仍然很差。 如果用户只做单次P2P转账，搭建通道的效率不高，成本太低。 使用时，用户必须同时在线，还有很多漏洞会导致资金流失等问题。

但是，不断的技术迭代和产品更新正在一一解决这些问题，整个开源社区都在帮助他们。 除了活跃在Github上的野外开发者，Bitmex等业内知名机构也纷纷涉足数据监控等方面。 支持闪电网络。 相信在未来几年，依托于比特币的闪电网络将会真正落地，成为比特币与现实世界的纽带之一。 ，闪电网络最早由Joseph Poon和Thadeus Dryja于2015年2月提出，目前主要有三个客户端，分别是Eclair、Lnd和C-lightning。 C-lighting 由 Blockstream 开发和维护。 公司于2014年由Adam Back和包括Gregory Maxwell、Jonathan Wilkins、Matt Corallo等在内的几位比特币核心开发人员创立。同年，Blockstream发布了侧链项目的白皮书。 目前，Lisk、Loom 等项目都是在此基础上构建的。 2015年，比特币侧链结算网络Liquid Network、Blockstream绿色多重签名钱包、通过卫星将比特币网络送上太空的Blockstream Satellite于2015年发布。

C-lighting客户端Lightning Network由著名的Linux开发者Rusty Russell开发。 ,Éclair由Acinq开发，主要致力于比特币的扩容，已完成第二代闪电网络钱包Phoenix、Acinq节点闪电网络节点和Strike闪电网络商业API。 该团队位于法国。 创始人毕业于法国Ecole Centrale Polytechnique电子工程系，具有金融领域从业经验。 CTO 毕业于帝国理工学院，曾在 Sagem Security Systems 工作七年多。 Lnd 是闪电实验室发布的闪电网络客户端。 主要产品包括轻量级客户端Loop和帮助企业完成渠道持续打通的Neutrino。 CEO Elizabeth Stark 拥有耶鲁大学法学学位，在推特上拥有众多粉丝。 CTO Olaoluwa Osuntokun 拥有 UCSB 计算机科学硕士学位，曾在谷歌实习。 三个闪电网络客户端的团队非常强大。 他们互相学习，赶上发展进度。 他们在不同的客户端上实现闪电网络，并承担闪电网络部分节点的运行。 ，根据1ML网站提供的数据，截至2020年3月3日，闪电网络上共有11624个节点和36326个支付通道，网络中锁定的总价值为896.48 BTC。

从 2019 年初到 2020 年初，闪电网络的节点总数和锁定的总价值都没有明显增加。 这也可能是因为当整体加密市场向好时，交易者作为流动性的主要提供者，会将大部分资产存放在交易所，并尝试通过以太坊等速度更快的加密货币在交易所之间转移资金。 此外，以太坊上 USDT 的大量发行也加剧了这一过程。 然而，真正想通过比特币消费的比特币持有者却寥寥无几。 这种消费方式还是不够方便，或者这种消费方式存在用户体验差、支持的商家少等缺点。 生态的建设需要技术的易用性和更广泛的推广。 一方面，闪电网络在易用性方面有待提高。 例如，瞭望塔的加入降低了被骗的可能性，原子多路支付提供了一种转移大额资金的方式。 如果这些问题一一解决，闪电网络的整体易用性会变得更好，如果在现实世界中推广，相信闪电网络的整体运行数据会好很多。 ，闪电网络上的应用称为Lapps，Bluewallet钱包给出的应用列表包括服务、游戏、社交、商品等几大类。 在2019年10月举行的闪电网络大会上，也能看到一些闪电网络的应用。 可见Bitrefiil可以通过闪电网络为礼品卡充值。 香港的Megabox也支持闪电网络购买商品。 通过在Zap上的应用，为闪电网络建立了一个快速通道，可以用法币购买比特币。

在 Satoshi.game 上可以找到很多支持闪电网络的小游戏。 虽然闪电网络的用户不多，应用也还比较简陋，但是正朝着好的趋势发展。 钱包方面，除了Éclair、Zap等闪电网络原生钱包外，包括Cobo在内的一些一线钱包也支持闪电网络。 交易所方面，2019年12月老牌交易所Bitfinex成为首家支持闪电网络的主流交易所。 此外，Bitrefill于2016年6月将第三方闪电网络服务接入Coinbase，相信未来会有越来越多的交易所支持闪电网络，帮助用户更快地提现比特币。 ，闪电网络作为比特币的二级支付协议，在一定意义上解决了比特币PoW机制下效率低下的问题。 该项目巧妙地利用RSMC（串行到期可撤销合约）和HLTC（哈希时间锁定合约）构建链下支付网络。 并且上线后还增加了多项功能，解决可能存在的漏洞和不便。 诚然，闪电网络目前还不完善，不适合普通人使用。比特币出境违法吗，但作为区块链世界中一个非常社区化、开源协作的项目，我相信解决这些问题只需要更多的时间和共识。 比特币的价值逐渐被大众所认可，但是比特币的使用门槛很高，不如很多日常生活中使用的普通货币。

闪电网络可能是一个机会，可以简化使用比特币和持有比特币的要求，从而将比特币和区块链应用推广到全世界。 ，闪电网络没有自己的原生代币，而是完全依赖于比特币的UTXO模型。 交易中会有两种费用，一种是基础费用，即每次使用网络的固定费用。 另一种是费率，这是根据支付价值的百分比收取的费用。 此外，节点运营商需要锁定一定数量的比特币运营节点，其中包括接受最大流入量和支付最大流出量的代表。 无法控制的入站流量也是闪电网络系统需要解决的问题。 也就是说，如果有第三方作为两个节点交易之间的桥梁，那么就无法知道本次交易中所有节点是否都有足够的入流量。 如果不是，则交易将失败。 由于种种原因，目前比特币的效率确实很低，需要扩容。 作为最“安全”的扩容方式，闪电网络不会对比特币底层做任何改动。 ，网络架构设计简洁精巧，同时通俗易懂。 ，开发团队处于行业顶级水平，社区内有大量独立工程师协作。 ，由于闪电网络中的基础费用和费率设置偏低，大多数闪电网络节点运营商入不敷出，因此闪电网络需要对经济模型进行一定程度的调整，以实现经济效益驱动的大-规模化应用。 ，生态薄弱，比特币的应用属性逐渐被其他数字货币所取代。 但在金融属性方面，比特币存在波动过大的问题，闪电网络难以权衡。

，该模型必须要求双方用户都在线，并且该产品仍然存在许多漏洞。 ，但是中间有个问题，如果B或C一方收到钱，不给随机数怎么办，所以引入时间锁的概念，也就是说，双方提交一个有限的交易，并且在一定时间内提交这个号码才能有效，否则交易将被取消。 也就是说，这个随机数可以看作是一个密码，只有验证密码正确后才能进行转账，这个密码就叫做哈希锁。 简单来说，HLTC要求收款人和中介人在完成交易前，证明自己知晓某个特殊秘密一段时间。

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