深入解讀閃電網絡：探尋比特幣支付通道的前世今生_比特幣:區塊鏈

原文作者：Twitter@EvieEvieXia

原文編輯：Twitter@binary_dao

研究導讀：

中本聰在?2009?年創造比特幣的時候，就有了關于支付通道的想法，并在?Bitcoin1.0?中包含了支付通道的代碼草稿。之后的幾年里，支付通道和閃電網絡的實現方案，一直在被比特幣社區的極客們推動著向前，其力求實現比特幣的初心——搭建點對點的電子現金系統，即便這是一條難而遠的道路。

推特創始人?Jack?稱，將閃電網絡集成到?Twitter?或?BlueSky?中只是時間問題，并在?2021?年宣布?Twitter?可以支持第三方閃電網絡打賞服務。近期火熱的去中心化社交應用?Damus?內置的比特幣閃電網絡支付功能，再一次引發了大家對閃電網絡的關注。

閃電網絡將交易環節放在鏈下進行，只有最終的交易結果才在鏈上確認，從而提高比特幣網絡的交易效率，讓用戶能夠以更低的成本、更快的速度完成支付。

閃電網絡的用例包括社交平臺打賞支付、跨境匯款、商戶支付、轉賬交易等，能夠滿足多樣化的支付場景需求。

2021?年薩爾瓦多將比特幣法幣化后，閃電網絡的支付數量和金額迅速上升。截止至?2023?年?2?月?8?日，閃電網絡一共有?1.6?萬個節點，近?7.7?萬個支付通道，通道資金約?5356?枚比特幣。

2022?年，閃電網絡領域也出現了多筆大額融資，包括a16z、Paradigm在內的頂級機構也參與到了相關項目的投資中。

當然，閃電網絡在普及化的路長還存在著許多挑戰，如何讓用戶從心理和行為層面接受用加密貨幣支付，以及如何基于用戶構建起巨大的支付網絡，這些都還有很長的一段路要走。但較為樂觀的是，閃電網絡已經有了不少真實有效的用例，在?Strike、LightningLabs?等的共建下，隨著技術的不斷成熟，以及使用場景不斷豐富，或許有一天，閃電網絡之于比特幣，將如同?Visa?之于貨幣。

姚前：區塊鏈技術值得數據跨境流動及其監管各方深入研究:《中國金融》2020年第22期，中國證監會科技監管局局長姚前刊文《數據跨境流動的制度建設與技術支撐》表示，支付標記化技術將個人數據的“匿名化”交由可信第三方負責，而區塊鏈技術則創造了用戶完全自主可控的數據隱私保護新思路。用戶的私鑰可以本地生成，通過公鑰計算發布有效的賬戶地址，從而隔斷賬戶地址和賬戶持有人真實身份的關聯。通過控制私鑰，用戶可以在區塊鏈上自主完成交易，雖然在區塊鏈網絡上能夠看到每一筆交易的細節，但無法對應到現實世界中的具體某個人。區塊鏈技術從根本上打破中心化模式下數據控制者對數據的天然壟斷，賦予用戶真正的數據隱私保護權。區塊鏈技術還可與先進密碼學技術結合，發展出各類隱私保護方案。比如，利用基于環簽名、群簽名等密碼學方案保護簽名方身份；采用高效的同態加密方案實現密文的多方處理，隱藏用戶交易金額等敏感信息；采用零知識證明方案，使交易數據能被審查和驗證，但又不能被真實探知。區塊鏈技術這一自主可控的隱私保護新思路，值得數據跨境流動及其監管各方深入研究。[2020/11/24 21:56:04]

一、閃電網絡是什么

閃電網絡是比特幣的?Layer?2?解決方案，在比特幣的支付場景中，閃電網絡能夠幫助用戶節省成本，提升效率。

1.發展歷程

閃電網絡最早的概念叫“支付通道”，其設計思路是，使用交易替換的方式更新未確認的交易狀態，直至其被廣播到比特幣網絡上為止。中本聰在?2009?年創造比特幣的時候，就有了關于支付通道的想法，并在?Bitcoin1.0?中包含了支付通道的代碼草稿，其允許用戶在交易被網絡確認之前更新交易。在?2013?年，MikeHearn?在比特幣開發郵件組中進一步闡述了中本聰對支付通道的想法。

重慶市與華為簽署協議 在區塊鏈等領域展開深入合作:4月29日，重慶市政府與華為技術有限公司簽署全面深化戰略合作框架協議。華為將深度參與重慶數字經濟建設，重點支持重慶新一代人工智能創新發展，共同打造重慶市（兩江新區）未來智能汽車科技城，重點建設智能超算中心，共建5G工業領域聯合實驗室，在數據中心、物聯網、區塊鏈、工業互聯網、新型智慧城市、智慧水利、智能終端、5G、智慧園區、機器視覺、人才培養等領域展開全面深入合作。（證券時報）[2020/4/30]

在后來的幾年里，陸續出現了相關的解決方案，但都沒有帶來太大影響。直到?2015?年?2?月，由?JosephPoon?和?ThaddeusDryja?寫的白皮書——“TheBitcoinLightningNetwork:ScalableOff-ChainInstantPayment”發布。就此，閃電網絡橫空出世。

閃電網絡的支付信道網狀路由

2015?年?12?月，GregoryMaxwell?在比特幣開發者郵件中提出了一份擴展方案路線圖，其中突出地包括了閃電網絡。該路線圖獲得了比特幣技術社區大部分人的支持，并在?BitcoinCore?項目中實施。這一下，就激發了大家對閃電網絡的期待。隨之，帶著滿腔熱情的開發者們構建了閃電網絡的協議棧——BOLT。基于這個標準，閃電網絡能夠兼容比特幣、萊特幣。

2018?年?3?月，LightningLabs?發布了?beta?版本的閃電網絡實現方案，其功能可以支持早期用戶使用，這標志著閃電網絡發展的一個里程碑。同時?LightningLabs?宣布獲得了?250?萬美元的種子輪融資，投資人包括?Twitter?的創始人?JackDorsey。之后有關閃電網絡的協議和應用逐漸豐富起來，比如?BOLT?協議的加強版——OmniBOLT、可支持比特幣閃電網絡的支付平臺?CashAPP?及?Strike?等等。在?Damus?推出后，閃電網絡又一次迎來了新的突破……

北京方正公證處楊和平：與騰訊在多個方面達成深入合作:金色財經報道，4月17日，騰訊安全領御區塊鏈-北京方正公證取證平臺正式發布。在發布會上，北京方正公證處副主任楊和平表示：“區塊鏈作為一種可以在完全不信任的節點之間建立信任機制的技術，具有高可靠度、高透明度、可追溯、永久保存和無法篡改的特性，這些特性與公證的職業要求和行業發展需求具有天然的融合性、互補性，特別是在公證三大效力之一的證據效力方面雙方高度契合。騰訊安全與北京市方正公證處聯合打造的領御區塊鏈北京方正公證取證平臺，就是要在深度整合兩者優勢基礎上通過國家公信力+技術信任力的雙重增信，向社會提供電子證據安全存儲、取證維權、在線公證等智能化服務，從而形成一套規范和標準的互聯網數據公證服務新模式。”

此外，北京方正公證處副主任楊和平還介紹說，未來方正公證處與騰訊將在以下幾方面進行深度合作：1、構件新型公證法律服務業態上進行新的探索；2、拓展公證服務領域上取得新的突破；3、提升公證服務效率上再上新臺階；4、人才培養方面積累新經驗；5、體制機制建設上走出新路子；6、公證服務助力互聯網方面走出新天地。[2020/4/17]

2.實現方式

閃電網絡的核心思路并不復雜，即將交易環節放在鏈下進行，只有最終的交易結果才在鏈上確認，從而提高現有比特幣網絡的交易效率，其運作方式如下：

交易的雙方在首筆交易時建立一個鏈下的支付通道，本質上就是待交易雙方共持的記賬本，用于保存交易記錄。交易雙方在通道中鎖入一定數量的資金，然后通過私鑰進行簽署交易。

閃電網絡的運行邏輯，來源：https://www.youtube.com/watch?v=FOT6NqaEtfc

動態 | 區塊鏈等技術在物流、營銷、質量追溯等領域應用日趨深入:前瞻產業研究院發布《中國零售行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》，其顯示，近年來，隨著電商環境、技術平臺和網購習慣的普及與完善，中國的零售業發生了翻天覆地的變化。例如，各大電商平臺的線下門店落地，與傳統零售商聯盟化趨勢加強，將線上線下資源進一步整合；人工智能、大數據、區塊鏈等技術在物流、營銷、質量追溯等領域應用日趨深入；電商流量加速分化，拼購模式、小程序電商、內容電商等新模式交易規模呈指數增長。[2019/5/10]

雙方之間的資金轉移不在鏈上進行，而是只保存在彼此的賬本上，當其中一方或雙方決定不再需要該通道的時候，結算的余額再在主網上廣播。

閃電網絡的運行邏輯，來源：https://www.youtube.com/watch?v=FOT6NqaEtfc

但是閃電網絡不僅僅只是雙方的直接連接，其可以使得大量單條的通道串聯起來，從而形成一個相互連接的、廣闊的支付網絡。也就是說，假設?C?和?A?有通道，C?和?B?沒有通道，但是?A?和?B?有通道，那么?C?就可以通過?A?間接地來和?B?進行交易，而作為中間商的?A?可以收取路由費用。在閃電網絡中，網絡會找到最少節點、最少交易費的路徑來完成交易。

閃電網絡運行邏輯，來源：https://www.youtube.com/watch?v=FOT6NqaEtfc

五糧液牽手IBM 將在區塊鏈等方面展開深入合作:近日，在宜賓舉行的五糧液（000858.SZ)數字化轉型項目啟動大會上，五糧液和IBM雙方表示，將在區塊鏈、云計算、人工智能等領先科技方面進行深入的合作應用，借用IBM豐富的行業數字化轉型經驗和技術，按照“年輕化”“低度化”“數字化”“國際化”的創新思維，帶動酒業乃至及“大機械、大物流、大包裝、大金融、大健康”五大板塊快速有序發展，助力五糧液構建“智慧商業”模式，實現高質量發展。[2018/4/29]

二、?為什么需要閃電網絡

1.提升交易速度

比特幣網絡當前每秒最多可以執行的交易數量為?7?筆，網絡使用的增加可能導致交易確認被延遲，十分不利于用戶的支付體驗，然而?Visa?每秒可執行的交易數量達數千筆。由于閃電網絡支付在通道內的交易都是在鏈下的，只需智能合約來執行，無需全網確認，所以大大提升了處理效率。從理論上講，閃電網絡每秒可實現的交易數量達百萬級別。

閃電網絡的?tps?優勢對比

2.降低交易額門檻

閃電網絡可以用單個比特幣劃分的最小單位"聰"來支付，這滿足了日常小額支付的需求。

3.降低交易費用

比特幣區塊空間屬于稀缺資源，需要用戶之間相互競價，才能夠確保自己的交易及時納入區塊空間。對于礦工而言，肯定會優先納入手續費更高的交易。如果沒有多少用戶做交易的話，可以把手續費設置的很低，這樣交易可能會納入到下一個區塊，但是如果同時交易的人很多時，就會導致手續費大幅上漲。當前比特幣交易手續費在?1.5?美金左右，而在?2021?年市場巔峰時期則突破了?60?美金。對于數千美金的交易而言，這點手續費可以在接受范圍內，但對于日常的小額支付，如買咖啡，加上手續費的話就很不劃算了。Visa?和萬事達卡每筆交易會收取?2%?～?3%?的手續費，而使用閃電網絡，?100?美元的交易費不會超過?1?美分。由于極大地降低了交易費用，閃電網絡使得用比特幣作為日常支付變得經濟可行。

比特幣的交易手續費，數據來源：https://bitinfocharts.com/zh/comparison/bitcoin-transactionfees.html#3y

三、?閃電網絡現狀如何

1.數據表現

2021?年薩爾瓦多將比特幣法幣化后，閃電網絡得到了更多的應用，通道中的BTC數量也在快速增長。截止至?2023?年?2?月?8?日，閃電網絡一共有?1.6?萬個節點，近?7.7?萬個支付通道，通道資金約?5356?枚比特幣。

閃電網絡中的?BTC?數量，數據來源：https://river.com/learn/files/river-lightning-report.pdf

閃電網絡通道的集中地主要在美國、加拿大、德國。僅美國的通道數量就占了?30.15%?，而在亞洲，僅新加坡的通道數量占比相對較高。由于閃電網絡在亞洲的使用極少，東西方之間對閃電網絡存在著認知差。

閃電網絡全球的節點及通道情況，圖片來源；https://explorer.acinq.co/2.使用場景

在技術逐漸成熟的基礎上，支付及社交巨頭們在推動著閃電網絡的普及。當前閃電網絡的使用場景包括：

社交平臺支付打賞：近期火熱的?Damus?支持了閃電網絡支付及打賞功能，用戶可選擇使用?Strike、CashApp、BlueWallet?等數十個錢包。

跨境匯款：數字支付平臺?Strike?于?2023?年?1?月宣布與?SendGlobally?合作，使得美國和菲律賓的用戶之間可以通過閃電網絡進行快速、安全、低成本的匯款。通過?SendGlobally，美元可以轉換成比特幣，通過閃電網絡發送至收款人所在國家的第三方合作伙伴，再轉換成當地貨幣并直接發送到收款人的賬戶。

商戶支付：Strike?和Shopify、BlackhawkNetwork、NCR合作建立了比特幣支付系統，該系統允許商家在客戶使用加密貨幣付款后快速接收美元。目前支持該支付系統的商家包括麥當勞、CVS、Walgreens、WholeFoods和沃爾瑪等。

轉賬交易：JackDorsey?領導的支付公司?Block?旗下的支付平臺?CashAPP?可支持通過閃電網絡發送和接受比特幣。

3.使用便利性

對于普通用戶而言，通過支持閃電網絡的錢包即可簡便地完成充值及支付。以較為常用的非托管錢包?Phoenix?為例，它可以為用戶自動創建支付通道。在創建通道時，Phoenix?會收取?1%?以及約?3000?聰的費用，但若使用已有的通道支付，則是免費的。另外，它擁有兌入和兌出功能，用戶可以無縫發送和接收鏈上交易。除了?Phoenix?外，當前支持閃電網絡支付的應用還有?BlueWallet、Muun、Strike、CashApp?等，這些應用近年來也在不斷地優化迭代，極大地降低了用戶使用閃電網絡的門檻。

支持閃電網絡的支付方式，圖片來源：file:///Users/xiayiwei/Downloads/the-state-of-lightning-volume-2.pdf

4.投融資

2022?年，閃電網絡領域也出現了多筆大額融資，包括a16z、Paradigm?在內的頂級機構也參與到了相關項目的投資中：

2022?年?4?月，專注于比特幣業務的公司?LightningLabs?完成?7000?萬美元?B?輪融資，ValorEquityPartners?領投。

2022?年?5?月，由?Meta?加密貨幣主管?DavidMarcus?創立的比特幣閃電網絡公司?Lightspark?完成了一輪融資，本輪融資由a16z和?Paradigm?領投。

2022?年?9?月，基于比特幣閃電網絡建立的加密支付應用?Strike?宣布完成?8000?萬美元?B?輪融資。

四、?閃電網絡發展存在的問題

關于閃電網絡的缺陷，網絡上有觀點認為其節點運行可能走向中心化、通道容量較高時路由可能遇到流動性問題等，但閃電網絡還處于非常早期，出現一些問題和不足是非常之正常的，且相關的基礎設施和生態都在完善之中，只要閃電網絡是有價值和意義，且有真實用戶需求的，我們不妨可以多給它一些耐心。當然，從閃電網絡的普及方面來看，用戶教育確實是個不小的挑戰，如何讓用戶從心理和行為層面接受用加密貨幣支付，以及如何基于用戶構建起巨大的支付網絡，這些都還有很長的一段路要走。

五、?閃電網絡發展將如何

總體而言，閃電網絡為比特幣用于日常支付開辟了新的路徑，也為比特幣實現“點對點電子現金系統”的初心而努力著。閃電網絡從想法提出到?2018?年正式落地，一直在艱難中前行，至今仍處于早期階段。但較為樂觀的是，閃電網絡從?2021?年起發展迅速，逐漸在用戶群體間形成共識，并擴展了真實有效的用例。

Damus?作為去中心化社交應用，支持了閃電網絡，用戶可以在應用中進行支付和打賞，通過這種方式或將有效培養用戶使用比特幣進行小額支付的習慣。另外，Strike、LightningLabs?等也在持續推進閃電網絡的發展。或許有一天，閃電網絡之于比特幣，將如同?Visa?之于貨幣。

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