五分鐘簡評處境尷尬的比特幣閃電網絡_比特幣:BTC

閃電網絡采用鏈下支付在某種意義上解決了比特幣PoW的效率低下問題，但目前來說還不適合普通人使用。

撰文：Evaluape

閃電網絡是工作在比特幣網絡上的二層支付協議，致力于實現交易雙方的即時交易。

優點：

比特幣因為各種原因，目前效率確實很低，需要擴容，閃電網絡作為最「安全」的擴容方式，不會對比特幣底層進行任何修改。網絡架構設計的簡單精巧，同時便于理解。開發團隊均為業內頂尖水平，同時有大量獨立工程師在社區內協作。缺點：

模式上一定要求用戶雙方在線，同時產品上仍有許多漏洞。生態偏弱，比特幣的應用屬性逐漸被其他數字貨幣取代，但是在金融屬性上比特幣存在著波動過大的問題，閃電網絡較難在其中權衡。行業

自從2008年中本聰創建比特幣和其獨有的工作量證明機制以來，比特幣的效率問題被人詬病已久。2015年初開始由于行情向好，大量用戶涌入，網絡嚴重阻塞，社區開始重視擴容問題，并在同年開始積極討論。

在2015年6月前后若干議案被提出，基本都和升級區塊容量有關，爭論的焦點是直接設定長期增長規則還是設置臨時解決方案將問題擱置到未來解決。在大半年的討論之后，2015年12月的香港會議上PieterWuille提出了隔離見證，也就是將交易和腳本簽名分離，將區塊內交易的所有腳本簽名放在區塊尾部的數據結構中，節點同樣將會驗證以確保交易是有效的。并且這部分數據結構所占的空間不包括在被統計的區塊大小中，這也是目前比特幣區塊大小平均數在1.23M左右的原因。社區希望用這種方式在短周期內解決問題，并在未來應用閃電網絡處理小額轉賬、側鏈處理交易所之間的大額轉賬，從根本上解決問題。

可在2016年因為多個利益方的博弈，依然有很多算力和社區用戶希望對比特幣進行物理擴容，隨之而來的紐約共識會議等依然無法對于此問題在社區內達成共識，所以在一部分社區用戶的帶領下，比特幣分叉BCH應運而生。BCH和BTC最大的區別是BCH拒絕了隔離見證，而是選擇了增大區塊大小，在創建初期BCH的區塊大小是8M，后續進行了二次擴容，區塊大小增大到32M。另外，在2018年11月，BCH進行了一場備受矚目的硬分叉，分叉和隨后的算力戰催生了BCH的分叉幣BSV，BSV在BCH的基礎上于2019年2月繼續擴容，理論上區塊大小可以增至無限，目前已經出現過200多M的超大區塊。

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比特幣擴容的方式有很多種，目前比較主流的除了閃電網絡之外，已經應用在BTC上的隔離見證和應用在BCH、BSV上的增加區塊大小是經受過市場考驗的擴容方式。更大的區塊意味著對于節點設備的要求增高，全節點用戶的減少，網絡更加脆弱，同樣的因為硬件原因，網絡會經常不同步。

隔離見證則是不能解決根本問題，應用隔離見證最多能讓區塊增長100%的容量，但是一旦比特幣的用戶數量再次激增，那么這點擴容根本不能解決問題。部分人認為隔離見證的未來目標并不是防止阻塞，而是將交易的門檻推高，應用自由市場理論增加礦工的手續費收入。

除了這兩種已經被應用的之外，還有Blockstream公司構建的LiquidNetwork項目和RSK項目。Liquid主要針對的是交易所的交易者，除了解決轉賬速度的問題，項目應用了隱私轉賬技術隱藏每次轉賬的數量和資產類型，并且通過專屬錢包解決了多幣種的整合問題。RSK則是構建了比特幣側鏈，通過去中心化的形式實現和比特幣網絡的雙向錨定，用戶可以在RSK網絡上構建智能合約等。

但是這兩個項目相對來說用戶量較少，未曾經受過大規模流量涌入的考驗，具體效果仍然呈疑。

模式

閃電網絡提供了基于比特幣的可擴展的鏈下微支付通道網絡，網絡是基于P2P層面構建的。一旦交易雙方在區塊鏈上完成支付通道的創建，就可以多次、雙向的實現瞬間確認的微支付。如果雙方若無直接的點對點支付通道也沒有問題，只要通道網絡中存在支付路徑，雖然路徑中可能經過多個第三方周轉，但閃電網絡也可以利用這條支付路徑實現資金在雙方之間的可靠轉移。

相對的，因為選了效率閃電網絡一定程度的放棄了安全性，閃電網絡無法解決支付中鏈下貨不對版的問題，也就存在著要求雙方用戶必須在線的不便之處。這是源于閃電網絡中交易只發給收款人，不在整個網絡中廣播，如果交易中出現不誠實的情況，需要非常復雜的判斷程序才能追溯。基于這個問題，2019年6月底發布了新版本開啟了暸望塔功能，暸望塔是第三方節點，用于檢測是否存在不誠實的交易者正在試圖竊取資金，當支付通道發生變化時，暸望塔將會收取最新的數據，如果通道因為作惡中斷，暸望塔會對全網廣播并將資金發回誠實節點并懲罰作惡節點。

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在一次閃電網路的實際操作中，兩方用戶需要首先用多簽錢包設置支付通道。支付通道可以視作是智能合約，兩方會在多簽錢包內放一筆資金，用戶在資金沒有用完時隨意使用該通道。在每一次交易的過程中，用戶會自動的簽名并且更新自己的資產負債表，在完成所有交易并且關閉通道后，該資產負債表將會廣播到比特幣網絡中，而在鏈上的支付通道會自動按照資產負債表轉移比特幣。也就是說只有在開關該支付通道時會與比特幣網絡產生交互，更低的交互意味著更低的轉賬成本。

閃電網絡并沒有自己的原生代幣，而是完全依托著比特幣UTXO模型。在一次交易中將會存在兩種類型的手續費，其一是基礎費，也就是每次使用網絡所需的固定費用。另一種是費率，按照支付價值的百分比手續費。另外節點運營商需要鎖定一定數量的比特幣運營節點，這包括代表接受最大額度的入境流動和支付最大額度的出境流動。入境流動無法控制也是閃電網絡體系中需要解決的問題，也就是說如果兩個節點交易中間有第三方作為橋梁，那么在這個交易中無法得知所有節點是否有足夠的入境流動，如果沒有那么交易將會失敗。

由于閃電網絡中的基礎費和費率均設定較低，大部分閃電網絡節點運營商都是入不履出的，所以閃電網絡需要在某種程度上調整經濟模型，從而實現經濟利益驅動的大規模應用。

技術

閃電網絡的核心是支付通道，而建立支付通道的關鍵技術有兩個，依次是：RSMC，HTLC。在這個部分將依次介紹這兩個技術并闡述閃電網絡的工作原理，最后我們將簡單介紹在過去一年中實裝的新改動。

RSMC交易結構圖，來源：https://blocking.net/1516/bitcoin-lightning-network-rsmc/

RSMC：RSMC是序列到期可撤銷合約，本質上是一個智能合約。假設存在Alice和B兩個用戶，雙方各拿出0.5個BTC構建fundingTx，最終需要兩方完成簽名并且廣播到鏈上確定資金的轉移。A構建C1a和Rd1a交給B簽名，此時輸出為B的0.5BTC。然后B構建C1b和Rd1b交給A簽名，此時輸出為A的0.5BTC。A和B構建是同時進行的。然后就向對方發送請求并且申請簽名，在CommitmentTX相互簽名做完之后再簽FundingTx然后交換，最后廣播這個交易。在FundingTX簽名完之后，為了保證任意一方不會拿CommitmentTX狀態作惡，A和B都需要將2部分的私鑰給到對方，一旦某一方破壞了合約，那么將會失去所有的幣。

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同樣的，Seq指的是sequence，為了防止RD1x進塊也就是破壞合約，對方將有1000個塊的時間去實施懲罰交易。RSMC和配套的懲罰窗口期機制能夠最大限度的防止交易中作惡情況的出現，但其最大問題是只有P2P的交易，沒辦法形成網狀交易結構。所以閃電網絡引入了HLTC解決這個問題。

HLTC：HLTC是哈希時間鎖定合約，主要為了解決中轉交易的問題。假設在一次交易中有ABC三個用戶，A和B之間沒有單向的閃電網絡通道需要經過C。A會首先通告B交易的進行，此時B會收到一個隨機數，收到后B會回返給A一個被哈希的數字。為了經過C完成交易，A會要求C拿到B收到的隨機數即可開啟通道，同理B會從要求更新通道的支付分配并將隨機數給予C，C在獲取隨機數后告知A，A檢驗無誤后更新通道的支付分配，一次三方交易就此完成。

但是這中間存在一個問題，如果B或者C的任意一方收到錢不給隨機數怎么辦，于是引入時間鎖的概念，也就是說雙方提交的是有限制的交易，在某個時間內提交該數字才能是做有效，反之交易取消。換言之隨機數可以視作密碼，密碼核實無誤才會打錢，而這個密碼被稱為哈希鎖。簡單來說，HLTC就是要求收款人和中間人在一段時間內證明自己知道特殊的秘密后才會完成交易。

網絡路由：閃電網絡中具有很多通道，一部分是非通告的，無法在路由中使用。網絡在需要多方路由的情況中使用的是發送方路由，也就是說整條傳輸線路都由發送方決定，而不是路由器設定最優線路，這就存在發送方需要拿到整個網絡信息評估后才能選出線路，對發送方客戶端負荷很大。現在正在考慮用輕節點的方式運營部分路由節點，從而提供更多的緩沖。同時，閃電網絡使用了洋蔥路由進行多跳支付，中間節點只知道前后兩個節點的信息，不知道網絡中其他參與者，保護了發送和接收者。

以上就是閃電網絡的核心技術，RSMC保證在雙方能完成交易并且約束了作惡情況，HLTC則是將兩點之間的P2P交易擴展到整個網絡，他們是閃電網絡構建的基礎，搭配網絡路由的機制，完成了整個網絡。但是閃電網絡仍存在很大的限制，比如說使用舊狀態欺詐未在線用戶，受限于通道抵押資金較低無法傳遞大額資金等。所以閃電網絡后續又添加了部分功能解決這些問題。

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暸望塔：暸望塔是用來監控廣播的舊狀態，負責將試圖廣播舊狀態的作惡者找出并作出回應懲罰作惡者。暸望塔需要用戶資金搭建或授權第三方暸望塔監視。解決的是RSMC過程中拿CommitmentTX的簽名作惡的情況。在引入暸望塔之后，B可以建立一個用于撤銷的交易并將該交易預先簽名和放在交易內的數字給到暸望塔，，暸望塔通過識別這個數字確定是否作惡，出現作惡行為時自動廣播并懲罰作惡者。這解決了RSMC過程中Seq時間內用戶不一定能提出異議的的問題。

原子多路徑支付：原子多路徑支付在2019年末和2020年初，三個閃電網絡的主要客戶端分別更新了多路徑支付功能。這個功能主要針對的是大額比特幣通過閃電網絡支付。其原理非常簡單，就是將單個支付事件拆分成多個小型的支付事件，然后通過不同的中間通道進行傳遞。但是拆分意味著需要驗證，也可能出現40%成功，60%失敗的情況。解決的方案是將所有的流程都是通過原子的方式進行，只有所有的支付事件都完結，對方會一次性收到所有錢款，一旦某一個支付事件失敗，那么資金會退還給支付方，這樣也就解決了通過閃電網絡大額支付上的不便。

閃電網絡目前三個客戶端都在GitHub上完全開源，也有很多野生開發者正在為這個項目添磚加瓦。可以說閃電網絡是繼比特幣之后為數不多的社區驅動的項目之一。因為足夠去中心化，所以自然也會損失一些效率，閃電網絡的開發進度并不是很快，至今為止仍有使用體驗不佳，如果用戶只是單次P2P轉賬時搭建通道效率不高成本過低、使用時用戶必須雙雙在線、仍然存在很多漏洞會導致資金丟失等問題。但是持續地技術迭代和產品更新正在一個個解決這些問題，并且整個開源社區都在為他們提供幫助，除了活躍在Github上的野生開發者外，Bitmex等多家業內知名機構分別從數據監控等方面支持著閃電網絡。相信在接下來的幾年內，依托著比特幣的閃電網絡能夠實在的落地，成為連通比特幣和真實世界的紐帶之一。

團隊

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閃電網絡是由JosephPoon和ThadeusDryja于2015年2月首次提出，目前有三個主要客戶端，分別是Eclair、Lnd和C-lightning。C-lighting由Blockstream公司組織開發并維護。該公司由AdamBack于2014年和幾位Bitcoincore核心開發者創立，其中包括GregoryMaxwell、JonathanWilkins、MattCorallo等。

同年Blockstream發布側鏈項目白皮書，目前Lisk、Loom等項目都是以此為基礎構建的。后續2015年發布比特幣側鏈結算網絡LiquidNetwork，Blockstreamgreen多簽錢包，通過衛星把比特幣網絡送上太空的BlockstreamSatellite等。C-lighting客戶端閃電網絡則是由Linux著名的開發者RustyRussell作為主導開發。

éclair是由Acinq公司開發，該公司主要致力于比特幣的擴容，完成了第二代閃電網絡錢包Phoenix，Acinqnode閃電網絡節點和Strike閃電網絡商用API等。團隊位于法國，創始人畢業于法國中央理工大學高等電力學院電子工程系，有金融領域的經驗。CTO畢業于帝國理工學院，曾在薩基姆安全系統公司工作超過七年。Lnd是由LighningLab發布的閃電網絡客戶端，主要產品有幫助企業完成通道持續開放的Loop、輕量級客戶端Neutrino等。CEOElizabethStark具有耶魯大學法學學位，在twitter上有很多粉絲。CTOOlaoluwaOsuntokun具有UCSB計算機碩士學位，曾在谷歌實習。閃電網絡三個客戶端的團隊都很強大，他相互學習和追趕開發進度，在不同的客戶端上實現閃電網絡并承擔著閃電網絡部分節點的運營。

生態

根據1ML網站提供的數據，截止2020年3月3日，閃電網絡上共有11624個節點，36326個支付通道，網絡中鎖定的總價值為896.48個BTC。從2019年初到2020年初，閃電網絡的總節點數和鎖定的總價值并沒有明顯的增幅。這可能也是因為在整體加密市場向好情況下，交易者作為流動性的主要提供者會將絕大多數資產儲存在交易所，并且盡量通過以太坊等速度更快的加密貨幣進行跨交易所轉賬。

另外，USDT在以太坊上大量發行也加劇了這個過程。而比特幣持有者中真正希望通過比特幣消費的寥寥無幾，這種消費方式仍然不夠方便，或者說這種消費方式存在使用體驗太差并且支持的商家較少等缺點。生態的構建需要技術的易用性和更大范圍的推廣，一方面閃電網絡需要在易用性上加以改進，比如說暸望塔的加入降低了被欺詐的可能性，原子多路徑支付提供了大額轉賬的途徑。如果這些問題一個個被解決，閃電網絡整體的易用性變好，加以在現實世界的推廣宣傳，相信閃電網絡整體的運營數據會好看許多。

閃電網絡上的應用程序被稱為Lapps，在Bluewallet錢包給出的應用名單中包括了服務、游戲、社交、商品等幾個大類。而在2019年10月舉辦的閃電網絡大會上也能看到部分閃電網絡應用實裝。可以看到Bitrefiil可以通過閃電網絡充值禮品卡，香港的Megabox也支持閃電網絡購買商品，通過Zap上的應用為閃電網絡建立了一個快速通道從而用法幣購買比特幣。在Satoshi.game上可以找到很多支持閃電網絡的小游戲等。雖然目前閃電網絡的用戶不多、應用仍比較初級，但是正在向良好的趨勢發展。

錢包方面，除了éclair、Zap等閃電網絡原生錢包外，包括Cobo在內的部分一線錢包也支持閃電網絡。交易所方面，2019年12月，老牌交易所Bitfinex成為第一個支持閃電網絡的主流交易所，另外有Bitrefill在2016年6月將第三方閃電網絡服務接入到Coinbase。相信未來會有越來越多的交易所支持閃電網絡，幫助用戶更快捷的提取比特幣。

總結

閃電網絡作為比特幣的二層支付協議，在某種意義上解決了比特幣PoW機制下的效率低下問題。項目巧妙的運用了RSMC和HLTC搭建了鏈下支付網絡。并且上線后添加了多項功能解決可能存在的漏洞和使用不便之處。誠然目前來說閃電網絡還不完美，還不是適合普通人使用。

但是作為區塊鏈世界中非常具有社區基礎，開源協作的項目，相信解決這些問題需要的只是更多的時間和共識。比特幣的價值已經逐漸被大眾所知認可，但比特幣的使用具有很多門檻，完全不如很多普通貨幣應用于日常生活。閃電網絡可能是個契機簡化使用比特幣、持有比特幣的要求，從而將比特幣和區塊鏈應用推廣給整個世界。

資料來源：官方文檔及官方Medium、Twitter、Pitchbook、Blocking網站

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比特幣Bitcoin，一種去中心化、非普遍全球可支付的加密數字貨幣，而多數國家則認為比特幣屬于虛擬商品，并非貨幣。比特幣的概念，誕生于2008年署名為中本聰的一篇論文，并于2009年1月3日，基于無國界的對等網絡，用共識主動性開源軟件發明創立。比特幣協議數量上限為2100萬枚，以避免通貨膨脹問題。使用比特幣是通過私鑰作為數字簽名，允許個人直接支付給他人，不需經過如銀行、清算中心、證券商等第三方機構，從而避免了高手續費、繁瑣流程以及受監管性的問題，任何用戶只要擁有可連接互聯網的數字設備皆可使用。比特幣BTCBitcoin查看更多比特幣現金

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