首發 | 研報：全面解析比特幣擴容方案--閃電網絡_ICE:SLICE

本報告由火幣區塊鏈研究院出品，授權金色財經首發，報告發布時間2020年7月15日，作者：袁煜明，趙文琦。

摘要：

近年，隨著比特幣一步步邁入更多人的視野，其擴展性問題一直如影隨形甚至日趨嚴重，已經成為籠罩在比特幣頭頂的一大朵烏云。為此學術界和產業界提出了各種解決方案，如區塊擴容、分片、側鏈等。這其中，支付通道方案中的代表閃電網絡恰如其名，似一道穿云而過的閃電，成為解決擴展性問題最耀眼的方案之一，其后雷聲陣陣，引眾人回首。

自2015年閃電網絡白皮書發布后，LightningLabs、ACINQ、Blockstream作為三個主流的閃電網絡技術團隊使用不同的程序語言實現了閃電網絡的技術框架。許多社區開發者也加入到閃電網絡的生態中開發了錢包、游戲、購物、即時通訊等貼近生活場景的應用。迄今，閃電網絡上已有1.3萬多個節點，3.7萬多條支付通道，通道中容納1000個上下的比特幣。

技術角度而言，閃電網絡是比特幣二層鏈下的擴展性技術，由微支付通道演化而來，其核心技術包括RSMC(RevocableSequenceMaturityContract，序列到期可撤銷合約)和HTLC(HashedTimeLockContract，哈希時間鎖定合約)。微支付通道提供鏈下的點對點單向支付的能力，相比鏈上的交易，性能有質的提升，但其缺陷在于通道有時限且資金只能單向流動；在微支付通道的基礎上，RSMC技術解決了資金單向流動的問題，且使支付通道不再有時間限制，為用戶的兩兩交易提供了即時高性能的解決方案；HTLC將RSMC進一步擴展，解決了多方參與資金路由時產生的信任問題。這些技術互相融合，形成了閃電網絡。

不可否認，閃電網絡的誕生為比特幣的擴展性提升引入了能產生質的飛躍的技術解決方案，同時其交易費低廉、支持跨鏈交易的特性帶來了新的應用場景，也為比特幣生態注入新的活力。但與閃電網絡的優點一樣顯眼的是閃電網絡的缺點，集中化、穩定性、隱私、易用性等都是其亟待解決的問題。

新技術帶來新問題，新問題又會被新技術解決，如此循環推演。閃電網絡上亦是如此，針對閃電網絡各個方面的問題，陸續有研究和研發團隊提出新的解決方案。保障用戶離線狀態下資金安全的瞭望塔、實現鏈上鏈下資金便捷互通的潛交換、逾越通道支付上限的原子多路徑支付等等各項擴展技術和服務陸續登場。

展望未來，閃電網絡有望成為比特幣生態中的技術基礎之一，將吸引更多生態中甚至生態外的元素加入其中摩擦火花，更進一步地，其有可能成為個人金融業務、零售行業的重要支付工具得以應用。這個過程中，技術人員和生態運營人員也需要為閃電網絡的穩定性、安全性、隱私性、易用性、開放性等做出更多的努力。

一、閃電網絡的誕生

2008年比特幣白皮書發布，將加密數字資產和區塊鏈概念與技術帶入大眾視野。但比特幣自發布以來一直伴隨著若干技術問題。1.交易延時問題：每筆交易的確認需要等待至少6個區塊，也就是至少1個小時，與之形成對比的是當今各類電子支付毫秒級的交易確認速度；2.吞吐量問題：受區塊容量和共識算法PoW耗時的約束，比特幣全網每秒只能處理7筆交易，而2019年天貓雙十一的每秒訂單峰值已達54.4萬筆；3.存儲量問題：迄今比特幣區塊鏈上已有逾60萬個區塊，約270GB，且在可預見的將來只增不減，遠高于現今各類手機和PC端軟件的存儲量。在其余區塊鏈上，這些問題同樣存在，這些技術瓶頸嚴重制約了加密數字資產與區塊鏈大規模商用落地引發產業變革的能力。

由此，學術界和產業界提出和實現了各種鏈上和鏈下的改進方案。1.鏈上解決方案如區塊擴容(比特現金為例)、更換PoW中的算法減少挖礦耗時(萊特幣為例)、分片(Sharding)、提出更輕量級的共識算法(PoS為例)等；2.鏈下解決方案如隔離見證(SegWit)、楔入式側鏈、平行鏈、Plasma、支付通道等。如表1為提升擴展性的各類技術方案的對比。

閃電網絡作為支付通道中的代表，被視作解決比特幣擴展性問題最閃耀的技術解決方案，自2015年被提出之后近幾年一直備受關注。曾經使用10,000個比特幣購買了兩個披薩的LaszloHanyecz，在2018年再次使用閃電網絡支付了649,000聰購買了兩個披薩。2019年1月發起的一場名為“閃電火炬”的活動更是聲勢浩大，“火炬”傳遞途徑覆蓋全球幾十個國家，眾多科技界的大拿都作為火炬手參與傳遞。短短5年時間，已經有多個團隊實現了各個語言版本的閃電網絡，其上也涌現出了各類LApp。迄今，閃電網絡已經擁有了1.3萬多個節點，3.7萬多條支付通道，通道中容納1000個上下的比特幣。

究竟閃電網絡為什么可以為比特幣的擴展性帶來質的飛躍？又為什么沒能一舉解決比特幣網絡的擴展性問題？本文將從閃電網絡的技術原理、貢獻與局限、擴展技術及生態情況等多方面對閃電網絡做深入探討。

二、閃電網絡的技術原理

“Ifatreefallsintheforestandnooneisaroundtohearit,doesitmakeasound?”這句引言來自于18世紀哲學家GeorgeBerkeley，也是JosephPoon和ThaddeusDryja在2015年提出的“閃電網絡(LightningNetwork)”的理念根源。就像無人聽聞的隕落無足輕重一樣，日常重復的交易也不必人盡皆知。

對于比特幣網絡來說，交易雙方如果有多次交易，大可不必將每次的交易都同步到網絡的每個節點。只需將多次交易后，交易雙方最終的資金分配狀態上報給比特幣網絡，既可以保證資金狀態的最終正確性，也可以縮減交易雙方在低效的比特網絡上的等待時間提升交易頻次，還可以降低對比特幣網絡的計算及存儲資源的消耗。可以說同時解決了比特幣網絡高延時、低吞吐的問題，打破了困擾比特幣多年的性能瓶頸，也為降低交易存儲量提供了極好的方案。

本小節將探討“閃電網絡”這個看似“完美”的解決方案的技術原理。閃電網絡是基于微支付通道演化而來，將其單向支付通道擴展為雙向支付通道，并通過RSMC(RevocableSequenceMaturityContract，序列到期可撤銷合約)解決雙向通道中歷史合約作廢的問題，通過HTLC(HashedTimeLock?Contract，哈希時間鎖定合約)解決跨節點交易的問題，最終形成了一張比特幣鏈下的不依賴可信第三方和可信交易對手的支付網絡。

2.1單向支付的微支付通道

微支付通道的提出為交易雙方建立小額的支付通道提供了解決方案，其具有高性能低手續費、安全性強、通道內資金單向流動及通道有時限等4個特點：

2.1.1高性能，低手續費

1）僅需發生2筆與比特幣網絡上的通信(即2次發生在比特幣網絡上的交易)。交易雙方僅需在建立和關閉通道時與比特幣網絡通信，第一次通信建立微支付通道，第二次通信將在通道內發生的交易的最后結果發布到比特幣網絡上。

2）通道內的資金交易以點對點通信方式進行。通道內的支付只需交易雙方簽名認可，免去了復雜的網絡傳播與驗證，交易速度近實時。且點對點的交易手續費幾乎可以忽略。

2.1.2安全性強

LBank藍貝殼于5月3日20:00首發 CSPR(Casper)，開放USDT交易:據官方公告，5月3日20:00，LBank藍貝殼上線 CSPR(Casper)，開放USDT交易，同時并開放充值，資料顯示，Casper網絡是基于CasperCBC規范構建的第一個實時權益證明區塊鏈。Casper旨在加速當今企業和開發人員對區塊鏈技術的采用，同時確保隨著網絡參與者需求的發展，其在未來仍能保持高性能。[2021/5/3 21:19:51]

1）交易雙方利用雙簽名賬戶構建支付通道。支付通道內的交易需要有交易雙方的簽名認可否則無法被發布到主鏈上。

2）付款方在收款方消失的情形下仍能取回余額，保障付款方權益。如下圖1所示，Alice在簽署存款合約(FundContract)將10BTC存入雙簽名賬戶之前，會要求Bob先簽一份退款合約(RefundContract)，合約中會確定一個拿回余額的時間點。在這個例子中退款合約表示在4月30之后，Alice可以將這份合約簽名并發布到比特幣網絡上，成功后雙簽名賬戶中的10BTC將退至Alice的賬戶。如此，Bob無法通過拒絕發布交易合約阻止Alice拿回通道中的余額而進行敲詐。

3）付款方無法對已發生的交易抵賴，保障收款方權益。如圖2所示，每次發生新的交易，Alice都會簽署一份余額重新分配的合約發給Bob。圖中的tx1表示Alice向Bob付款1BTC，tx2表示Alice再向Bob付款3BTC。但如果此時Alice期望通過tx3將10BTC全部拿回來，抵賴掉之前的兩次付款，是做不到的。因為tx3尚未得到Bob的簽名，無法發布，而Bob只需忽略tx3，將tx2簽名并發布到比特幣網絡上就可以拿到應得的4BTC。同時可以注意到，微支付通道對試圖抵賴者(此處為Alice)沒有懲罰機制，剩余的6BTC仍將回到Alice的賬戶。

2.1.3通道資金單向流動

微支付通道只適用于Alice向Bob付款的場景，不適用于Alice與Bob互相轉賬的情形。通道在能力上并沒有限制資金的雙向流動，但從資金Bob流向Alice的交易是不可信的交易，即便Bob簽署了一份付款合約發送給Alice，Bob仍可以將發生該份合約之前的合約簽署發布，從而抵賴掉這次付款。

2.1.4通道時限

微支付通道通過時間鎖機制保障了付款方的權益(上文2.1.2小節中提到)，但同時會使通道最長只能保留到時間鎖的到期時間。一旦到達截止時間，即便通道內的金額并沒有完全被支付或者交易雙方仍存在支付需求，通道會被關閉。如果不關閉，上例中，通道中的10個BTC將全部返還給Alice，Bob顯然不會允許這樣的情況發生，其會在截止時刻之前發布通道中最新的合約并關閉通道。

2.2更進一步的RSMC

為了給交易雙方提供雙向的及更長期的支付通道，閃電網絡在微支付通道的基礎上設計了RSMC(RevocableSequenceMaturityContract，序列到期可撤銷合約)。隨之帶來的是更復雜的簽約機制和防抵賴機制。

RSMC中主要涉及了5種交易：

1）存款(fund)：建立通道之初通過“存款”交易將雙方的資金存入雙簽名錢包，將存款交易廣播到比特幣網絡就意味著雙方建立了支付通道。但在廣播之前需要先簽署一份“提交”交易，保證對手方消失的情況下仍能取回雙簽名錢包中的資金(上文的微支付通道中通過“退款”交易實現)。

2）提交(commit)：支付通道建立后，交易雙方在通道內進行資金往來時通過“提交”交易來實現。該交易的特征是一式兩份，每一方都會簽署好交易信息遞交給對手方。參與者如果想終止支付通道可以將對方署過名的合約簽字并廣播到區塊鏈網絡，進行資金分配并關閉支付通道。

3）分配(delivery)：“分配”交易是具體執行資金派送的交易，該交易執行完成后資金將抵達目標賬戶。通常指的是不可撤銷的分配。

4）可撤銷的分配(revocabledelivery)：同樣是資金派送的交易，但該交易的執行可能因為其他交易的執行而被撤回。在RSMC中主要會因為“違約補償”交易的執行而被撤回。

5）違約補償(breachremedy)：RSMC中核心的防抵賴機制，當對手方企圖通過發布歷史交易而抵賴后續交易時，可以通過發布“違約補償”交易罰沒對手方的所有資金。

本小節將在Alice與Bob的交易中詳細探討這5種交易如何相互配合實現高效可信的支付通道。

2.2.1支付通道的建立與交易

1）存款交易與信任問題

如圖3所示，是Alice與Bob支付通道的建立與通道內的資金往來的流程。最初，Alice出資2BTC，Bob出資8BTC，雙方簽訂“存款”交易，計劃將錢存儲到二人的雙簽名錢包中。但由于雙簽名錢包中的資金只有在雙方均簽名認可的情況下才能被動用，二人都會擔心，尤其是出資更多的Bob，如果對方消失自己將無法取回錢包中的余額，甚至對方可能會以不簽名為要挾進行敲詐。因此，在廣播“存款”交易之前，雙方都需要得到能拿回賬戶余額的保證，這份保證通過一份“提交”交易實現。

2）提交交易與通道建立

如圖3所示，State1的時候，Alice和Bob各會簽署一份提交交易給對方持有。以Alice持有的提交交易C1a為例，該交易輸入為雙方的簽名，此時Bob已經簽名但Alice自己尚未簽名。

該交易的輸出為資金的分配方案的腳本，該腳本此時并不會執行生效，只有當Alice簽名并廣播該交易時輸出中的腳本才會執行。其思想類似于員工與公司簽訂了競業協議，但在簽訂之時協議中的索賠條款并不會被執行，只有當員工違反條款觸發競業時，公司才會起訴員工并執行索賠條款的內容。

輸出腳本的能力包含，1.將8BTC歸屬給Bob；2.剩余2BTC分兩種情況處理，如果使用Alice的鑰匙取款，則在等待100個區塊后2BTC才能歸屬給Alice，如果使用AliceR1(這把鑰匙將在下文中介紹)和Bob的鑰匙共同取款，則2BTC會立即歸屬給Bob。因此，即便對手方Bob消失，Alice也可以通過廣播C1a，在等待100個區塊之后將自己的資金取回。

通過C1a和C1b交易的簽訂，雙方建立了打款的信任基礎，此時存款交易會被廣播到區塊鏈網絡，Alice和Bob之間的支付通道就建立了。

3)??支付通道內的交易

在支付通道建立之后Alice與Bob的交易就可以在通道內進行，不必廣播到區塊鏈上。每筆交易只需通過簽訂“提交”交易并傳遞給對方即可，在交易雙方均在線的情況下可以實時完成，對比區塊鏈上10分鐘的等待是一個質的提升。

如圖3所示，State2時Alice與Bob開始了新一輪的交易，通過互換簽字后的“提交”交易C2a和C2b，Bob向Alice付款4BTC。值得注意的是，在Alice與Bob互換合約時，也向對方公布了自己上一輪交易的撤回密鑰AliceR1和BobR1，用于向對方聲明上一輪持有的“提交”交易C1a、C1b作廢，資金的分配以State2的“提交”交易C2a、C2b為準。

LBANK藍貝殼于3月22日18:00首發 DORA，開放USDT交易:據官方公告，3月22日18:00，LBANK藍貝殼首發DORA(Dora Factory)，開放USDT交易，現已開放充值。

資料顯示，Dora Factory 是基于波卡的 DAO 即服務基礎設施，基于 Substrate 的開放、可編程的鏈上治理協議平臺，為新一代去中心化組織和開發者提供二次方投票、曲線拍賣、Bounty 激勵、跨鏈資產管理等可插拔的治理功能。同時，開發者可以向這個 DAO 即服務平臺提交新的治理模塊，并獲得持續的激勵。[2021/3/22 19:07:06]

Alice與Bob可以按照此規則在支付通道內進行資金往來，不同于微支付通道的是此處沒有時間鎖，因此通道理論上可以永遠存在，直到交易的一方主動關閉支付通道。

2.2.2支付通道的正常關閉

當Alice或者Bob認為二者的資金交易結束或者想要取回雙簽名錢包中的資金時，可以將最新的“提交”交易在區塊鏈上廣播進行資金分配。

如圖4所示，以Alice為例，她可以將C2a廣播，C2a中的輸出腳本將會執行觸發D2a“分配”交易。分配時，Bob會立即取回4BTC，但Alice還需等待100個區塊的時間才能取回6BTC。這是RSMC對率先提出結束交易一方的“懲罰”。

“分配”交易執行結束后，Alice和Bob關閉了交易通道并在比特幣網絡上登記了自己的最終資金狀態。

2.2.3?RSMC中的抵賴與違約補償

由于基于RSMC建立的支付通道并沒有在物理上作廢歷史狀態的交易，理論上，參與者仍可以通過廣播歷史交易來抵賴后續的付款交易。但RSMC巧妙設計了懲罰機制阻止此種情形發生。

如圖5所示，假設Bob企圖通過發布State1的C1b來抵賴State2發生的付款交易并關閉支付通道，D1b將會被觸發執行，Alice在State1中的余額2BTC將立即被分配到Alice的賬戶中。剩下的8BTC將通過RD1b“可撤回分配”交易，在C1b發布后100個區塊分配到Bob的賬戶中。但100個區塊的產生是很長的一段時間，如果Alice在此期間發現了Bob的抵賴行為，可以拿著Bob給她的BobR1撤回鑰匙廣播BR1b“違約補償”交易，將雙簽名電子錢包中剩余的8BTC全部拿走，同時使RD1b交易失效。被抵賴者既拿回了自己的資金，也通過罰沒錢包中所有資金的方式懲罰了抵賴者。由此消除了支付通道內交易的對手風險。

值得一提的是，2019年瞭望塔機制已經開始逐步應用到閃電網絡的節點中，即便用戶處于離線狀態，也可委托瞭望塔為其監控資金是否遭到竊取，一旦遭到竊取，瞭望塔會代替用戶廣播“違約補償”交易。用戶不再需要隔一段時間就上線檢查對手是否作弊，大大降低了用戶對閃電網絡的使用成本。關于瞭望塔會在本文的5.1小節做更深入的探討。

2.3??編織網絡的HTLC

RSMC在微支付通道的基礎上為用戶兩兩之間的資金交易提供了長期、高效的解決方案。但如果每兩個用戶需要交易時都需要建立新的支付通道，將會大幅增加網絡中的連接數，每個通道的建立也都需要比特幣網絡的處理(必然就涉及了等待和交易費用)，這并不經濟。HTLC(HashedTimeLockContract，哈希時間鎖定合約)提供了借用網絡中已經建立的連接，使未直連的用戶能夠進行可信的資金交易的解決方案。只要網絡中有一條路徑能連接交易雙方就可以進行可信交易，大幅提升了網絡的擴展性。

2.3.1多方參與問題

如圖6在沒有HTLC的情況下，如果未建立支付通道的Alice想向Carol轉賬1BTC，就需要與二人都建立過支付通道的Bob的幫助。Alice先將1BTC轉給Bob，Bob再將其轉給Carol。這需要一個可信的Bob才能保證支付順利完成，因為Bob可能會將這1BTC中飽私囊。即便Bob可信，這種交易方式也違背了比特幣的初衷——通過分布式賬本避免依賴可信的第三方。

2.3.2?HTLC的處理流程

HTLC通過巧妙利用哈希時間鎖保證了中間的路由節點無法扣留路過的資金，也不需要依賴可信的第三方來做擔保。如圖7所示為HTLC的處理流程。

交易的發起。當Alice要向Carol付款1BTC，正式發起交易之前，Carol會先自己準備好一個R，然后對其哈希加密生成H(注意無法通過H反推出R)，即H=Hash(R)，并將這個H傳輸給Alice。

正向傳遞H建立HTLC。Alice拿到H后，會將H發送給Bob，并向Bob發起HTLC的轉賬交易。如果Bob能在15:00(僅是一個示例時間)之前告訴AliceH對應的R是多少，Bob就可以拿到1BTC，否則，Alice可以拿回1BTC。Bob在與Alice簽訂HTLC合約并拿到H之后，會對Carol進行相同的操作，簽訂合約并傳遞H，同時設立一個更早的截止時間14:00。

反向傳遞R清除HTLC。Carol拿到H后發現與自己持有的H相同，于是將R匹配到HTLC中拿到1BTC，并告知BobR。同理，Bob可以憑借R拿到Alice的1BTC同時結束與Alice的HTLC。整個交易結束。

這個過程中，路由節點Bob要通過R才能拿到Alice的1BTC，但為了拿到R，他不得不先向Carol交出1BTC，無法中飽私囊，由此解決了中間節點作惡的問題。

值得注意的是，鏈路上的鎖定時間必須是遞減的，假設Alice和Bob約定的截止時間是15:00而Bob與Carol的約定時間是16:00，則Carol可以在15:30時通過R拿走Bob的1BTC，而Alice的1BTC已經在15:00時取回了，Bob就會遭受損失。但由于Bob和Carol交易的截止時間是由Bob定的，所以Bob自身通過合理安排時間可以避免這種情況的發生。

同時，RSMC和HTLC可以在同一個“提交”交易中擬定的，具體形式如圖8所示。

2.3.3?路由與手續費

讀到這里讀者心中可能會有疑問，Alice如何知道Bob可以連接到Carol，而Bob又為什么要幫助Alice向Carol轉賬呢？這就涉及到HTLC的路由機制與費用機制了。

路由

針對路由，HTLC使用了源路由與洋蔥路由的機制。網絡上所有的節點會發布自己路由信息和資金限制形成支付通道表。交易的源頭(發起方)通過該表計算起點到終點的路徑并指定交易通過該路徑執行。同時，利用洋蔥路由的機制，使得每一個路由節點都只知道相鄰的節點，無法了解整條路徑，由此達到保護隱私的目的。這兩種機制均是已有的路由機制，被應用到了閃電網絡的構建中。

手續費

實際上，作為中間節點的Bob可以標明他路由的手續費，如0.01BTC，那么Alice在向Carol轉賬1BTC的交易中，會在與Bob簽訂交易時向其支付1.01BTC，而Bob向Carol支付1BTC，達到了手續費收取的效果。如果Bob是一個天價手續費收取者，Alice在計算路由方案時就會將Bob排除在外，選取別的路由節點。

首發 | 歐科云鏈推出“天眼方案”推動鏈上安全系統再升級:8月28日，區塊鏈產業集團歐科云鏈宣布推出區塊鏈“天眼方案”，主要通過鏈上數據追蹤系統研發、對外技術支持、凝聚企業眾力等途徑，全面助力區塊鏈安全提升和產業平穩健康發展。

據了解，在“天眼方案”下，歐科云鏈集團將打造鏈上數據追蹤系統，通過溯源數字資產、監控非法交易等手段，全力遏制洗錢等非法行為；協助執法機關辦案，并為打造法務等區塊鏈系統提供技術支持；為聯盟鏈和基于各類業務的鏈上數據提供區塊鏈+大數據的解決方案。[2020/8/28]

2.4閃電網絡

由此，RSMC與HTLC互為助力，RSMC解決資金單向流動的問題，HTLC解決多方參與的問題，在比特幣二層鏈下形成了高擴展性的支付通道——閃電網絡。

三、閃電網絡的生態

3.1開發團隊

自2015年JosephPoon和ThaddeusDryja發布第一個版本的閃電網絡的白皮書以來，陸續有團隊加入到閃電網絡核心技術研發的行列中來，詳細信息參考表2。其中最主流的3個團隊(或公司)是LightningLabs、ACINQ及Blockstream，他們基于不同語言研發了閃電網絡的協議及其關聯核心技術，稍晚一些，Nayuta也加入了他們的行列。下面將對這四支團隊做一些介紹。

LightningLabs創建于2016年，是一支圍繞閃電網絡進行技術、產品研發的國際團隊。其開源產品包括(Loop、LND、Neutrino等)旨在提供安全、可擴展的閃電支付系統，幫助用戶高效的進行日常轉賬、支付操作。此外，LightningLabs還進一步提供基于閃電網絡的可驗證、非托管衍生金融服務。從開源開發者社區來說，LightningLabs從實踐上打通了開源軟件生態和下一代比特幣金融軟件生態。

ACINQ成立于2014年，是一個來自法國巴黎的創業團隊，主要為比特幣生態進行面向擴展性優化的技術研發并提供相關產品、服務。ACINQ基于Scala語言開發了閃電網絡的實現éclair(該單詞在法語中正是“閃電”的意思)，被認為是最主流的閃電網絡協議實現之一。此外，基于éclair網絡，ACINQ推出了相應的產品棧，包括Phoenix、ACINQNode、Strike等。

Blockstream創建于2014年，是比特幣生態領先的技術、服務提供商，專注于包括密碼學、分布式系統方向上的研究。Blockstream的核心產品c-lightning是閃電網絡最主流的實現之一。其他主要產品包括Elements、BlockstreamSatellite、LiquidNetwork等。其技術愿景是打造基于比特幣區塊鏈的加密金融基礎設施框架。利用前沿的密碼、安全工程技術，Blockstream旨在降低金融市場上的信任成本從而大幅提高交易效率。經過長時間的實踐積累，該團隊對于在P2P開放網絡環境下構建高性能、可擴展、普惠的金融交易協議具有重要的研發經驗。

Nayuta是一支來自于日本的技術產品團隊，建立于2015年，主要面向比特幣生態進行軟、硬件系統研發。圍繞閃電網絡，Nayuta推出了包括協議實現以及上層應用端的不同產品，如Ptarmigan、NayutaWallet等。其中，其核心產品Ptarmigan節點軟件實現了閃電網絡標準，并提供在不同硬件平臺上的支持，從而能夠良好對接基于物聯網設備的新一代支付需求。此外，Nayuta正在研發面向企業用戶的聯盟鏈閃電網絡，提供企業間高性能支付、結算服務。

3.2應用情況

閃電網絡應用(LApps,LightningNetworkApps)目前還處于發展的早期，但其即時性和低手續費也吸引了眾多開發者貢獻了很多支持閃電支付的應用，覆蓋錢包、游戲、購物、加密數字資產兌換、餐飲、即時通訊等等。

加密數字資產錢包。據LightningNetworkStores的數據統計，迄今為止，市面上共有30款左右的加密數字資產錢包支持閃電網絡，這一數字在2019年初是僅為6款。這些錢包分為托管錢包和非托管錢包兩類，支持的終端主要是Android和iOS，少部分錢包還支持Windows、Mac、Linux及瀏覽器插件。值得注意的是，在7月初，老牌錢包Electrum發布新版本，也支持了閃電網絡、瞭望塔及潛交換等功能。

即時通訊。有開發者利用閃電網絡的特性開發了即時通訊軟件，如LightningLabs團隊開發的Whatsat，該App能通過非直接連接提供匿名發送信息的能力。洋蔥路由會使得信息的路徑和源頭變得難以追蹤增強匿名性；另一方面，由于沒有中心化的服務器，用戶兩兩之間通過建立直接連接的聊天內容也難以被外界追查。類似的應用還有LnSMS.world、ReceiveSMS、Paypercall等。

線上購物。閃電網絡快速支付和低手續費的特性為使用比特幣進行購物提供了新的生命力，有開發者提供了基于閃電網絡的網上購物中心，Bitrefill、Paid.co、CoinMall等，以及線上銷售平臺，如Nanopos等，也有團隊支持了使用閃電網絡錢包到現有電子商務平臺(如Bitcard支持在Amazon上使用比特幣購買禮品卡)或餐飲店上購買商品或服務，如LN.Pizza、Starblocks等。

游戲。閃電網絡的即時性為在線輕量級游戲提供了可能，各類游戲如棋類(LightningChess為例)、紙牌類(LightningPoker為例)、類(BC.game、Luckdice為例)等都出現在了應用商店中并吸引了大量玩家的眼球。

跨鏈交易。閃電網絡點對點網絡傳輸模式使其天然支持原子交換，這就使得跨鏈交易十分便捷。相關的應用如Sparkswap、ZigZag等也出現在市場上，提供非托管的去中心化的買賣及加密數字資產交易的服務。

除了這些之外，閃電網絡之上還活躍著大量其他應用，如小費支付、廣告，甚至還有嵌入硬件的嘗試(如PolloFeed，一款通過閃電網絡遠程喂鳥的應用)。

可以看到，閃電網絡的誕生為區塊的生態注入了新的生命力。由于不支持智能合約，相比于以太坊等，區塊鏈的去中心化應用生態一直沒有得到很好的發展。閃電網絡的誕生使得我們日常生活中經常使用的應用或服務開始有了比特幣網絡下的翻版，雖然其易用性和用戶規模還遠不能相比，但至少提供了起點。

3.3活躍情況

2015年，閃電網絡的概念一經推出就收獲到了區塊鏈領域熱烈的討論和開發人員的投入。2017年12月27日，AlexBosworth使用Bitrefill支付電話費誕生了閃電網絡上第一筆商業交易。2018年初，閃電網絡正式在比特幣主網上線，在經歷短期的快速增長后增速就趨于平緩。

2018年10月到2019年3月，閃電網絡經歷了一輪快速的增長，通道數和容量均增長了數倍，分別從近1萬條通道、容納100個左右的BTC增長至4萬條通道、容納1000多個比特幣。該增長一部分得益于聲勢浩大的“閃電火炬”傳遞活動，一度火出圈外；另一部分原因是該時間段內比特幣的價格一直在低位徘徊，持幣人變現意愿大幅下滑，推動一部分比特幣沉淀到閃電網絡中。此后，通道數和容量均經歷了小幅的下跌而后上漲的趨勢，這也可能是比特幣的投資屬性帶來的波動。迄今，閃電網絡通道數3.7萬余條，容納資金在1000BTC上下浮動，尚未回到19年的巔峰水平。

首發 | 百度推動246家博物館線上藏品上鏈:金色財經訊，近日，百度超級鏈聯合百度百科，基于區塊鏈技術創建 “文博藝術鏈”，推動百科博物館計劃中的246家博物館線上藏品上鏈。基于“文博藝術鏈”，百度將與博物館共同推動線上藏品版權的確權與維護，同時探索線上藏品版權數字化交易方式，為合作的博物館提供更全面的服務和更多的權益。據介紹，此項目將分階段進行，一期將完成線上藏品的入鏈確權，為每一件藏品生產專屬的版權存證證書。讓每一名用戶可以在百度百科博物館計劃的PC端和WAP端的藏品頁查看證書。后續，百度還將推動AI與區塊鏈技術在文博領域的結合應用，用來保障上鏈數據與藏品相匹配，為后續進行藏品圖像版權數字化交易奠定基礎。[2019/1/30]

當前，閃電網絡上的節點數約1.3萬個，根據LightningNetworkExplorer的數據，其大多集中在西歐和美國，基本和比特幣的活躍地區一致。閃電網絡是比特幣網絡的二層網絡，而閃電網絡的用戶主也要來自于比特幣網絡用戶的轉化，參考近期在90萬上下波動比特幣的活躍地址數(地址數和用戶數不能等價)，閃電網絡還有很大的成長空間。新技術的研發帶來的閃電網絡的實用性和用戶友好性的提升或是后續閃電網絡擴張的原動力。

四、閃電網路的貢獻與局限

4.1貢獻

4.1.1??提升比特幣網絡擴展性

閃電網絡能為比特幣帶來的擴展性的提升是毋庸置疑的，其設計的初衷就是為了解決比特幣區塊大小限制和交易等待時間長帶來的擴展性困境——每秒僅能處理7筆交易，這個困境也是制約比特幣發展的重要因素之一。閃電網絡創新性的設計了RSMC和HTLC，提供在鏈下進行近實時小額交易的能力，既緩解了比特幣主鏈的壓力，又為用戶提供了便捷的支付方式，一舉多得，為區塊鏈更大規模的擴張提供了可能性。

4.1.2?降低交易的時間和資金成本

降低交易成本主要從兩個方面體現。1.降低交易等待時間。原本在比特幣主鏈上，每筆交易需要10分鐘才能提交，1個小時才能確認，而在閃電網絡上，點對點的通信模式，用戶之間只需簽署雙方均認可的交易協議就可以提交，雙方均在線的情況下實時就可達成。且通道的持續時長不受限制，用戶可在通道內反復交易，在交易結束后再將資金分配狀態廣播到主鏈確認資金分配，將原本多次的確認等待時間壓縮到1次。2.降低交易手續費。比特幣主鏈上每筆交易都需要收取一定的手續費，其峰值一度達到55美元(后續有所回落，近期在1美元上下浮動)；而在閃電網絡上只有打開和關閉通道需要在主鏈上進行交易，其余交易均在閃電網絡內進行，而目前網絡內主要路由節點一天的收入也才在10萬聰(約7美元)左右，可見路由傭金之低。由此，閃點網絡為比特幣生態拓展了中高頻小額交易的場景，也為用戶提供了中高頻小額交易的更優選擇。

4.1.3支持跨鏈交易

區塊鏈上主流的跨鏈機制主要有三種，公證人(Notaryschemes)、側鏈/中繼鏈(Sidechains

/Relays)和源自閃電網絡的哈希鎖定(Hash-locking)。相比于其他兩類，哈希鎖定的方式不需要依賴可信的第三方，不會受到51%攻擊，實現也最為輕量級。閃電網絡使用了哈希時間鎖的技術，天然就支持了跨鏈交易，使得閃電網絡能為用戶提供去信任化的多方跨鏈交易的能力。

4.1.4促進比特幣生態發展

比特幣作為一種加密數字資產，比特幣網絡作為一種點對點的電子現金系統，其生態系統的基礎就是便捷的支付。無疑，閃電網絡技術的誕生為破除比特幣支付因性能帶來的瓶頸有重大現實意義。雖然相比傳統的支付寶、VISA等支付方案其還有一定差距，但就比特幣自身來說，實則是邁出了即時支付從不可能到可能的一大步，為其進入日常生活的支付場景提供了重要技術支持。

此外，比特幣生態一直飽受詬病的一點是其未能發展出像以太坊等的去中心化應用(decentralizedapp,DApp)的生態，以致其應用場景蜷縮在支付和投資(目前更多的可能是投機)上，也將其開發群體和用戶群體限制在一個很小的范圍內。而閃電網絡的誕生催生了LApps，為完全分布式的應用在比特幣生態上的發展鋪好了上升的階梯。交易成本(時間成本和金錢成本)的降低和小額支付的高性能支持，吸引了更多的社區開發者的加入，因而貢獻了更多元化的應用場景，從而能吸引更多用戶加入其中，形成積極的正向循環。

4.2局限

4.2.1受限的支付上限

非直連的用戶在閃電網絡上支付時，實際上是通過支付接力實現的，因而會產生路由節點資金不夠完成接力的情況，導致越大額的資金越難支付成功。19年初聲勢浩大的“閃電火炬”接力活動也因遭遇流動性問題顯得有些意興闌珊。

但值得注意的是，2019年12月底Blockstream宣布原子多路徑支付(AtomicMulti-PathPayments)技術已通過互操作性測試，目前還未正式上線。c-lightning在今年5月中旬發布的0.8.2版本中也支持了大通道支付，移除了0.16個BTC的付款上限。雖然這兩項技術，目前還沒有在閃電網絡中大規模落地，但這些擴展技術的發展有望切實解決閃電網絡支付通道上限問題，為閃電網絡引入更多的金融、貿易等領域應用場景。

4.2.2節點和資金集中化明顯

閃電網路上線以來，其集中化問題一直受到廣泛關注，該問題主要體現在兩個方面。1.路由節點集中化。2.資金集中化。

閃電網絡利用HTLC機制實現了無直接連接的用戶之間的支付通道，但中間路由節點的創建和維護需要一定的技術門檻，同時低廉的傭金也難以激勵用戶節點承擔路由的工作，因此催生了路由節點的集中化。集中化的路由節點一定程度上降低了路由的路徑長度，提升了交易的穩定性，但會帶來單點問題、負載問題、隱私問題等，違背了區塊鏈去中心化的思想同時也一定程度上催生了資金集中化的問題。

中心的路由節點為了保證能承擔更多的路由負載必然會存放大量資金在節點上。一篇研究論文對閃電網絡從2018年1月14至2019年7月13期間的數據分析表示，閃電網絡內的資金分布十分不均衡，基尼系數高達約0.88，這表明網絡上10%的節點持有了80%的資金，50%的節點持有了99%的資金。這不是一個健康發展的生態環境的表現。

4.2.3網絡穩定性問題亟待解決

對于支付系統來說，穩定性是重中之重，沒有人愿意將資金放在一個三天兩頭崩潰或者業務失敗的平臺上。但年輕的閃電網絡確實還面臨著一系列穩定性問題。其中單點問題、流動性攻擊問題、支付成功率問題可能是目前最顯著的幾個穩定性問題。

前文中有提到閃電網路的中心化問題，單點問題是中心化問題的延伸，一旦中心節點或者通道遭到攻擊或者丟失連接會導致很多節點變成孤立節點，將大大降低整個網絡的可用性甚至導致網絡癱瘓。如圖16所示，當前關鍵通道(如果通道斷連會導致有節點無法形成支付路徑)的數目已達兩千兩百余條，約占總通道數的38%。

另一個值得擔心的穩定性問題就是流動性攻擊的問題，論文中提到在現有的閃電網絡技術條件下，攻擊者可以使用少于0.25BTC使閃電網絡中高達650BTC喪失流動性達3天之久。該種攻擊的主要思想是，攻擊節點同時作為支付的發起方和接受方，以小額資金發起轉賬請求，但接受方在簽訂HTLC之后不為前繼節點提供R，使整條鏈路都處于等待狀態，通道上節點的流動性被鎖定。通過循環這種操作，達到鎖死網絡內大量流動性的目的，可導致網絡癱瘓。

公告 | 火幣全球站6月29日16:00全球首發 Project PAI:火幣全球站定于新加坡時間6月29日16:00 Project PAI (PAI) 充值業務。7月2日16:00在創新區開放PAI/BTC, PAI/ETH交易。7月6日16:00開放 PAI提現業務。[2018/6/29]

支付成功率也是衡量支付通道穩定性的重要標準。據Diar在2018年6月底的一份報告中顯示，僅數美金的支付的成功率也僅在70%左右，隨著金額的增加會有顯著下滑，交易金額超過300USD時，成功率僅有1%。這也呼應了前文提到的“支付通道上限問題”。同時，中間路由節點的下線也是造成支付失敗的原因之一，閃電網絡的交易成交要求交易雙方同時在線簽訂協，一方下線會導致交易擱置，一旦一方下線時長超過了時間鎖的約定時間，交易就會失敗。

4.2.4難以保障的數據隱私

閃電網絡借由洋蔥路由一定程度上加大了支付路徑追蹤的難度，但是隨著集中化問題的產生，大部分交易都會經由中心節點達成，這大大增加了暴露交易方的風險，幾位研究人員也在研究中指出了這一問題。同時，閃電網絡應用到更多的線上線下的支付環境中時，在大數據技術成熟的當下，支付節點的主人也更容易暴露其身份。如果閃電網絡的集中化問題能得到解決，隱私問題也能在一定程度上得到緩解。

4.2.5受約束的網絡可擴展性

閃電網絡本身的擴展性問題也值得關注。由于閃電網絡采用了源路由的機制，網絡中的每一個節點都有需要維護一份支付路徑路由表用于規劃交易的路由路徑。這在閃電網絡現有規模下并不是什么問題，但是當網絡規模擴大后，全網節點的連接信息和可支付金額信息的存儲及實時更新問題，高并發情況的路徑選擇余額分配問題，等等都會帶來擴展性問題并制約閃電網絡的發展。

4.2.6較高的使用門檻

降低用戶門檻提高使用的友好度是應用型技術能普及的重要先決條件。即便對于比特幣用戶，要理解使用閃電網絡交易或者如何成為一個路由節點賺取傭金，并不是一件很容易的事情，更不用說廣大的非比特幣用戶群體。由于閃電網絡的發展還在早期，沒有成熟的商業化包裝，用戶在使用閃電網絡進行交易時不得不去了解一些其中的技術細節，還要經歷并不友好的操作過程，最后還可能遭遇支付失敗，這大大提升了用戶的門檻降低了用戶的使用意愿。

五、閃電網絡的擴展技術與服務

通過前文的剖析可以看到，閃電網絡為比特幣技術和生態的發展均有裨益，但由于其技術完整度尚不高，不可避免地也引入了一些問題。針對這些問題，研究人員和開發社區持續研究和引入各項閃電網絡的擴展技術和服務，本章將以瞭望塔、潛交換以及原子多路徑支付為代表進行探討。

5.1“欺詐斗士”瞭望塔

背景

為了消除閃電網絡的中的對手風險，RSMC技術設計了懲罰機制，不僅可以追回資金還能罰沒抵賴者在通道中的所有資金補償受害者。但是該懲罰機制的運行要求用戶定期上線檢查，以確認是否遭遇到對手方的抵賴。如果用戶錯過了可以實施懲罰的時間窗口期，其損失的資金將無法被追回。但作為一項支付技術，要求用戶定期上線檢查資金安全狀況，其使用感之差不言而喻。可以認為，這個問題得不到解決，閃電網絡的支付解決方案在市場化競爭上毫無優勢可言。瞭望塔技術的提出就是為了解決這個問題，保障用戶在持續離線狀態下資金不被對手方盜取。

發展

瞭望塔技術的雛形，在閃電網絡的白皮書中就有提及。其核心思想是在不泄露用戶隱私信息的情況下，通過第三方代理代替用戶監察對手抵賴行為并發布違約補償交易。在白皮書之后不斷有研究者和開發團隊針對瞭望塔技術提出更細致的技術解決方案和閃電網絡節點激勵方案。McCorry等人提出的Pisa協議、Avarikioti等人提出的瞭望塔的分布式服務協議DCWC和瞭望塔激勵兼容的Cerberus通道。除了學術研究之外，業界也一直有團隊在嘗試落地瞭望塔。2019年6月，LightningLabs團隊首次將瞭望塔技術集成到期閃電網絡中。緊隨其后的2019年7月，BitMEX將其閃電網絡節點升級至包含瞭望塔功能的版本。

原理

瞭望塔在閃電網絡上的實現主要涉及三個角色，交易雙方及瞭望塔。仍以Alice和Bob的支付通道為例進行討論，假設Alice使用了瞭望塔服務。

?Alice：每次當二者之間發生了交易更新了支付通道的狀態，Alice均會向瞭望塔發送簽名消息授予瞭望塔代為執行違約補償交易的權利，同時告知瞭望塔交易的哈希信息。

Bob：Bob是Alice的對手方，可能會在給Alice轉賬后通過發布歷史交易上鏈，來抵賴當前的轉賬交易。

瞭望塔：瞭望塔會利用Alice提供的哈希信息與鏈上交易對比，并持續監測是否有抵賴行為。一旦發現歷史狀態的交易被Bob發布上線，就會解密Alice發送的與歷史交易對應的簽名消息，并代替Alice發布違約補償交易，將通道內的所有資金都轉移給Alice。

瞭望塔技術提出與應用對于提升閃電網絡的易用性至關重要，但其本身也面臨著技術和運營上的各類挑戰，其中最受關注的是擴展性、隱私和運營模式。

為了實現監測抵賴交易的能力，瞭望塔需要實時搜集與存儲閃電網絡中所有支付通道的狀態變更，并與鏈上新打包的交易進行比對。這意味著瞭望塔不僅需要存儲和維護全量的鏈上數據，同時也要實時搜集和監測和存儲鏈下數據，當閃電網絡規模不斷擴大，瞭望塔自身的擴展性就成為了問題。

同時，隨著瞭望塔服務時間的增長，對于每一個用戶其存儲和計算成本會持續上升。在這個過程中，用戶開放給瞭望塔的信息越少，用戶的隱私性就越強，但瞭望塔的開銷就會越高。隱私導向型的瞭望塔不會獲取每條發送至瞭望塔的消息的賬戶和通道信息，但這樣也就意味著無法以賬戶模式對用戶進行管理及收取費用，盈利會非常困難，使瞭望塔缺少持續經營的激勵機制。業務導向性的瞭望塔可以將消息與賬戶聯系起來，制定合理的營收模式，但這種方式會暴露用戶的資金流動情況及其他個人習慣和信息，帶來隱私保護的挑戰，甚至可能將瞭望塔演變成金融監管中心，喪失公有區塊鏈完全分布式的特點。

5.2“上下互通”潛交換

背景

用戶兩兩之間的支付通道可以想象成是一個沙漏，沙漏的每一端代表一個用戶，沙漏中的沙子代表鎖定在支付通道中的資金。沙子可以在沙漏的兩邊自由分配，但是如果想向沙漏中增加沙子或者把沙漏中的沙子取出，只能選擇將沙漏打破。這就是用戶在使用閃電網絡的支付通道時另一個易用性問題所在，通道中的資金容量在通道建立之初就確定了，無法向通道中追加資金，也無法在不關閉通道的情況下取回通道中的資金，各個通道間及鏈上的資金無法與實現相互流轉。這極大限制了用戶的資金流動性。為了改善這個問題，再平衡技術實現了同一用戶在其多個通道中進行資金劃轉，但仍未實現鏈上鏈下余額的統一管理。在此背景下，潛交換(SubmarineSwap)技術被提出，實現了在不關閉支付通道的情況下，完成鏈上鏈下的資金交換，對通道中的資金進行充提。最終，大大降低了同一用戶在鏈上、鏈下及鏈下的各通道間資金統一管理的難度。

發展

潛交換技術最早由LightningLabs的AlexBosworth和OlaoluwaOsuntokun提出。之所以被命名為潛交換，是因為他可以實現將鏈上資產傳遞到鏈下的閃電網絡中，就像潛水艇可以將水面上的信息傳遞到水面下。目前，潛交換技術已經開始逐步應用到現有的閃電網絡中。LightningLabs開發的Loop項目支持loopin(鏈上向鏈下轉賬)及loopout(鏈下向鏈上轉賬)功能，該功能可以被用于單個用戶自身的鏈上鏈下資金轉移，也可以被用于鏈上用戶向閃電網絡中的商戶支付等。除了比特幣和閃電網絡內部，由于潛交換技術只要求交易雙方中的一方在閃電網絡中，其可以被應用在跨鏈轉賬的場景，如REDSHIFT提供了可視化的利用潛交換做資產轉移的服務等。

原理

通常，在提到潛交換時，其語義通常包含了潛交換和反潛交換。潛交換指用戶將鏈上資金轉移到鏈下的過程，反潛交換則反之。兩種交換實現原理基本一致，技術上以HTLC為基礎，應用上以潛交換服務商為核心。

具體來說，潛交換的原理與前文2.3中講述HTLC的原理基本一致，區別在于，前文中講述的HTLC技術僅應用在了鏈下場景，潛交換技術中，利用HTLC，通過潛交換服務提供商，實現了鏈上與鏈下的互通。

以潛交換為例，如圖20所示，假設Alice希望將自己的鏈上資金“充值”到閃電網絡通道中，Bob是潛交換服務提供商。那么1.Alice自己準備好R，并對其進行哈希計算得到H；2.Alice在鏈上與Bob建立HTLC，并向其轉賬1BTC同時告知BobH，Bob需要在約定時間內提供與H對應的R才能使用這筆資金，否則資金將退回給Alice；3.Bob與Alice在閃電網絡中也建立HTLC，在這個之中，Bob向Alice支付1BTC，同時也要求Alice在約定時間內提供R。4.當Alice在閃電網絡中收取1BTC時，就向Bob揭示了R的值，Bob利用該R可以獲取到鏈上Alice轉賬的1BTC。與前文所述的“正向傳遞H建立HTLC，反向傳遞R清除HTLC”的過程是完全一致的。只不過由于發生了鏈上交易，Alice需要再支付一筆鏈上交易的手續費。

反潛交換的過程與正潛交換正好相反，如圖21所示，過程不再贅述。但值得注意的是，在反潛交換中，由于鏈上交易是由Bob發起，Bob需要支付鏈上交易的手續費。所以Bob會要求Alice在鏈下預付一筆鏈上交易的手續費，這筆預付款是與Alice實際的轉賬款分開支付的，即便Alice的潛交換轉賬失敗或者取消，在技術上也并沒有設計機制取回這筆預付款。

5.3“化整為零”AMP

背景

通道的支付上限問題也是當前閃電網絡面臨的重大易用性問題之一。因為非直連的用戶需要經過網絡中的多個節點才能完成支付，而路徑上任意一個節點的通道中的余額小于支付額都會造成支付失敗。閃電網絡中的支付成功率會隨著支付金額的上升而迅速下降。另外，同一個用戶的資金可能分散在多個閃電網絡節點的多個通道中，無法實現跨通道合并支付。原子多路徑支付(AtomicMulti-PathPayments,AMP)技術的提出即是為了解決這兩個問題。

發展

原子多路徑技術最早是在2018年由LightningLabs的工程負責人OlaoluwaOsuntokun首次提出。在2019年12月底，Blockstream宣布該項技術已經通過互操作性測試，但還未正式上線。2020年5月上旬，LightningLabs旗下的LND0.10版本發布，支持了多路徑支付。可以看到，該項技術已經逐步落地到閃電網絡中。

原理

原子多路徑支付的原理并不復雜，簡單來說，就是將原本由一條路徑傳遞的支付改由多條路徑完成。其核心在于實現原子性、支付哈希不可重用、順序無關性、及無交互。

原子性：“原子多路徑”中的“原子”，指的就是此處的原子性。它指的是，即便支付被拆解到多個路徑進行傳遞，但最終，支付的金額是一個不可分割的原子，要么全部被支付給接受方，要么全部被退回發送方，不能存在部分支付成功的情況。

支付哈希不可重用：交易被拆解到多條路徑支付后，每一份拆解的子交易都會有一個的哈希值。各子交易哈希值需要各不相同且相關性低，避免帶來安全隱患。

順序無關性：各個子交易的到達順序不影響交易的合法性。

無交互：此處的無交互指的是發送者可以在不與接收者發生額外交互的情況下發起原子多路徑支付，接收者對此不感知。

如圖22所示，為原子多路徑支付支持的多種場景，包括流出流動性不足、流入流動性不足以及中間節點流動性不足等。

5.4還有更多

除了上述三個以外，還有許多其他的擴展技術和服務用于解決閃電網絡中的其他各類問題。如LightningLabs提供的降低閃電網絡用戶的配置難度的Autopilot；可以實現在一個用戶的多個通道之間進行資金劃轉的再平衡(Rebalancing)；保護隱私的同時降低帶寬和存儲，幫助實現輕量級閃電網絡錢包客戶端的中微子(Neutrino)協議；目前已經應用在c-lightning0.8.2上的容納更多資金的Wumbo通道；在同一筆交易中可以自動開啟及關閉通道以完成通道資金轉移的拼接(splicing)技術；降低用戶建立通道和提取資金的操作成本的lnurl通道子協議技術；以LightningTo.Me、LNBIG.com和Bitrefill等為代表的閃電網絡服務提供商(LSPs)等等。這些革新正將閃電網絡和比特幣帶向更為大眾化的方向。

六、總結與展望

6.1未來發展

2019年12月3日，加密數字資產交易所Bitfinex宣布對閃電網絡上的存取款業務提供支持。可以預見在未來，更多主流的交易所、加密數字資產錢包將加入這一行列，完成對閃電網絡的業務拓展。在將來的加密數字資產活動中，用戶能夠簡單的通過交易所、錢包APP完成閃電網絡的相關交易，從而更靈活的管理、配置個人的相關加密數字資產賬戶及資產。這樣趨勢的發生，將很大程度上擴大閃電網絡的用戶群體，進而進一步推動閃電網絡的不斷普及。

從比特幣技術生態構成的角度來看，最近幾年閃電網絡能夠成為生態中重要的基礎服務之一，但不會是唯一。更有可能的情況是，形成多種擴容方案動態并存的局面。在提高比特幣擴展性、降低交易手續費、優化用戶支付體驗方面，與閃電網絡并存的解決方案將會相互補充，共同建立面向特定應用領域的高度互補技術體系，共同解決比特幣本身的局限和挑戰。

另一方面，閃電網絡的出現為Layer-3的上層金融應用和服務提供了有力的技術基礎。隨著結算實時性提高、交易手續費的降低，在未來，我們將可能看到面向比特幣生態的去中心化金融市場的起步，如借貸、抵押、保險業務等，而可以預見的是，這一市場的發展將相當程度地依賴閃電網絡提供底層的基礎支付環境，并大幅度提升比特幣資產的流動性。

6.2改進方向

為了實現這一發展預期，閃電網絡開發者和社區需要從技術研發和生態運營角度展開大量的工作。

1）提高網絡安全系數，增強用戶隱私程度

其中，從技術角度來看，閃電網絡的設計和實現仍處于相對早期的階段，未來的技術發展重心將聚焦在對于支付網絡架構、安全性、隱私性、易用性等基礎環節的不斷優化。

對于網絡架構，未來工作將主要聚焦在優化當前支付過程中的局限，主要集中在平衡支付通道負載減少中心化，提升其流動性，并提供更好的用戶交易體驗幾個方面。

在提高閃電網絡安全性保障方面，未來發展過程中需要對閃電網絡的攻擊面進行系統性研究，對潛在的安全風險進行建模，從而對閃電網絡協議標準本身，以及不同版本的實現，都能夠客觀進行實用的安全威脅評估。具體來說，閃電網絡協議本身當前面臨包括流動性攻擊、惡意Funding交易攻擊(CVE-2019-12998、CVE-2019-12999、CVE-2019-13000)等。此外，從軟件安全角度出發，相關閃電網絡節點軟件還可能遭到潛在代碼級別漏洞利用、網絡劫持等傳統安全攻擊。因此，在閃電網絡快速發展的最近幾年，相關的技術開發人員需要進一步將安全領域的前沿研究成果在閃電網絡中進行適配和應用，保證對已知安全攻擊的免疫性，同時盡早識別、發現尚未公開的潛在安全漏洞類型，保障閃電支付網絡中的資產安全。從這個角度而言，閃電網絡的安全性絲毫不亞于在比特幣區塊鏈中安全性問題的重要性。

在保護用戶交易隱私方面，盡管閃電網絡通過洋蔥路由的原理進行交易支付，但由于閃電網絡當前的網絡規模較小，仍然可以通過大數據分析、機器學習等手段，有效推斷出敏感的交易信息，如發送地址、接收地址、交易金額、路由信息等。為了解決隱私保護的問題，閃電網絡的開發人員需要考慮更廣泛的系統性技術手段，包括密碼學方法、可信硬件等。相應的，對于閃電網絡隱私保護的方案，必須能夠良好兼容其固有的交易速度快、手續費低的核心優勢，從而保證高實用性。

閃電網絡目前還處于發展的早期階段，技術創新奮力向前往往將用戶的友好性落在了后面，但用戶友好性是閃電網絡邁向大眾的關鍵一環。將技術細節掩蓋在包裝之下，給用戶提供最直接明了的交互方式也顯得越來越重要。

2)?打造開放社區，豐富應用生態

為了進一步推動閃電網絡在未來的發展，其生態運營人員需要一方面打造更加開放、活躍的開發者社區，并與傳統開源軟件社區進行有效整合，從而形成更為積極的開發、研究開放群體，不斷推動閃電網絡標準和實現向前發展。

另一方面，也需要從應用場景的角度進行擴展，積極探索在主流金融行業、企業中的實際應用。這一過程不但能夠擴大閃電網絡的影響力，更重要的是能夠利用現實業務場景的需求，不斷明確閃電網絡的技術發展方向，從而形成整個技術生態中的良性循環。

當然，閃電網絡的進一步發展，也離不開和其他主流加密數字資產市場的開放性互動，展現閃電網絡對于互操作性、跨鏈交易交換方面的優越性，從而增強在加密數字資產行業中的生命力。

隨著閃電網絡在技術研發、生態社區運營兩個維度上的共同發展，未來的區塊世界將在商業應用上具有更強、更豐富的擴展性方案。當然，區塊鏈整體行業當前面臨著走向主流場景的重大使命，包括如何解決在社會、經濟、民生領域的落地難題。典型的主流應用包括，全球基礎金融設施、電子政務、智慧醫療、數字身份等等。完成區塊鏈行業的整體高速發展，需要包括技術、政策、法律等多領域的協同合作。隨著比特幣等加密數字資產在社會經濟活動中不斷普及，閃電網絡作為比特幣技術的重要補充有可能成為個人金融業務、零售行業的重要支付工具得以應用。

參考文獻

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AvarikiotiG,LitosOST,?WattenhoferR.Cerberuschannels:Incentivizingwatchtowersforbitcoin.FinancialCryptographyandDataSecurity(FC),2020.

LightningLabs團隊將瞭望塔集成至閃電網絡中：https://github.com/lightningnetwork/lnd/releases/tag/v0.7.0-beta-rc3

BitMEX全面采用瞭望塔功能：https://blog.bitmex.com/zh_cn-lightning-network-part-4-all-adopt-the-watchtower/

Loop：https://github.com/lightninglabs/loop

REDSHIFT:https://ion.radar.tech/redshift

OlaoluwaO.AMP:Atomic?Multi-PathPaymentsoverLightning.https://lists.linuxfoundation.org/pipermail/lightning-dev/2018-February/000993.html

LightningLabs團隊將多路徑支付集成至閃電網絡中：

https://github.com/lightningnetwork/lnd/pull/3967

原標題|研報：一文解析穿云而過的閃電網絡

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