闪电网络：快点，BTC要起飞了！

原创 2018-01-01 小满头eMoneyHome数字货币

圣诞节当天，闪电网络团队宣布发布测试版RC1，主网版已经开发完成，即将上线。

什么是闪电网络？

闪电网络是BTC社区提出的高频小额交易低延迟低手续费交易方案。 解决了比特币交易手续费高、交易速度慢、区块总规模不断扩大等问题。 大家还记得上周讨论的IOTA吗（详见公众号emoneyhome，IOTA：一个月涨10倍的神币）。 IOTA以低延迟、无手续费为最大亮点，实现了对其他虚拟货币的降维打击，创造了月涨10倍的神话。 闪电网络的出现，让 BTC 具备了类似的能力。 注意：是一种“相似”的能力。 闪电网络会大大提高交易速度，大大降低交易手续费，但无法做到零交易手续费。

链下交易

受区块大小和区块生成速度的限制，BTC平均每十分钟可以处理的交易量几乎是固定的。 随着 BTC 受众的增加，BTC 上的交易量增加，而每秒处理总量不变，交易速度直线下降。 为了更快地处理交易，交易者必须增加矿工费用。 于是形成恶性循环：交易量越大，交易速度越慢，交易手续费越高。 为了解决这个问题，社区提出了区块扩容、更快出块等解决方案。 这些方法都是对现有解决方案的改进。 即使是最极端的8M扩容方案，对于目前拥堵的BTC网络来说，也只是冰山一角，无法从根本上解决问题，会迅速增加BTC网络的数据量。 既然用区块链做交易确认这么慢，那么对于频繁的小额交易，没必要用区块链做确认，直接在链外执行交易！ 这就是闪电网络的核心思想：大部分交易都是在链外执行的，只有当最终交易完成或者出现纠纷时才提交到区块链上进行处理。

保证金机制

RSMC（Recoverable Sequence Maturity Contract）本质上是一个保证金系统，支付双方将保证金以多重签名地址的形式放入支付通道。 我们假设A和B会进行频繁的小额交易，那么A和B都需要提前向支付通道提交足够的保证金。 支付的本质是双方在支付渠道再次确认资金的分配。 一旦方案确定，任何一方违约，另一方将得到全部定金。 真正的最终结算还是需要在区块链上进行。

例如：A和B分别将0.001BTC放入支付通道。 达成初步协议1：A拥有0.001BTC，B拥有0.001BTC。 此时，A 从 B 处购买了一杯咖啡，并支付了 0.0003 BTC。 然后AB再次达成协议2，确认资金分配方案：A拥有0.0007BTC，B拥有0.0013BTC。 紧接着，B向A购买一顶帽子并支付0.0005BTC，AB将再次达成协议3，确认资金分配方案：A拥有0.0012BTC，B拥有0.0008BTC。 B如果想从支付通道取回0.0008BTC，需要将B在支付通道拥有0.0008BTC的协议提交给区块链。 得到区块链确认后，A无异议。 A从支付通道中取出0.0012BTC，B从支付通道中取出0.0008BTC。

防止双重支出

双花问题是区块链的经典问题。 本质是如何防止B利用区块链的确认延迟，用同一个钱同时支付给多个卖家。 在闪电网络中，由于存款在支付前已经进入支付通道，所以不存在双花问题。 但是还会有另一个问题：B作弊，向区块链提交了一个非最新的协议版本，希望为自己获取更多的BTC。

例如：如果 B 作弊并将协议 2 提交到区块链，他可以获得 0.0013 BTC 而不是他应得的 0.0008 BTC。 闪电网络如何防止这种情况发生？ B将协议提交到区块链后，B不会立即得到比特币，而是会等待A的确认一段时间。 A在确认时会发现B在作弊，A会向区块链证明自己拥有比协议2更新的协议3，从而证明B在作弊。 发现作弊后，区块链将没收B的所有保证金，全部归A所有。

支付链

如果买卖双方都需要建立自己的支付渠道，这样的开销对于区块链来说也是巨大的，没有必要。 更好的方法是重用现有的支付渠道。 比如A和B有支付通道，B和C有支付通道。 如果A要付给C，AC不需要建立支付通道，A只需要付给B，B再付给C。 这是通过 HTLC（哈希时间锁合约）实现的。

例如：A要付给C 0.005BTC。 C生成密钥R并锁住Hash(R)，并将锁Hash(R)发送给A。A将0.0051 BTC存入AB的支付通道，并告诉B是否可以在两天内解锁Hash(R) ，支付渠道的钱就是你的了。 B将0.005BTC存入BC的支付通道，并告诉C，如果你能在一天内解锁Hash(R)，支付通道中的钱就是你的了。 C拥有密钥R，当然可以打开锁Hash(R)，在BC支付通道中取走0.005BTC。 C拿钱后，B也有钥匙，B也可以打开锁Hash(R)，在AB支付通道中提取0.0051BTC。 0.0001 BTC 的差价是 A 为本次交易向 B 支付的额外费用。 因此，通过支付链进行交易需要收取一定的交易手续费btc闪电网络节点，但交易速度和交易手续费明显低于链上交易。

雷电网络

以太坊几乎复制了闪电网络的解决方案并实现了自己的 Thunderbolt 网络。 基于以太坊的智能合约特性，对闪电网络进行了一定的改进。 在雷电网络中，支付通道不再是多重签名地址，而是智能合约。 HTLC机制升级为更通用的智能状态。 智能条件不限于哈希值，可以是智能合约可以执行的任何函数。 锁机制也从哈希锁+时间锁升级为重试哈希锁+回执哈希锁+时间锁。 雷电网络的目标是将以太坊作为侧链引入其他加密货币btc闪电网络节点，并依托以太坊智能合约为各种加密货币开发小额支付通道。

需要改进的方面

没有新技术是完美的，闪电网络也不例外。 闪电网络的通道建立需要额外的开销，对支付链的支持也不理想。 比如A/B/C/D/E/F组成一条支付链，其中一个节点掉线怎么办？ 如何激励节点长时间在线？ 如何找到从 A 到 F 的最短路径？ 支付链会不会导致支付路径的中心化：有几个超级中介节点连接几乎所有的路径？

毫无疑问，闪电网络的部署将成为比特币历史上的一个重要里程碑。 交易速度快，手续费低，比特币前景无限。 当然，支持雷电网络的以太坊也大有可为。 请大家抓紧，火车就要开动了！

参考文章：

网络白皮书.pdf