什麼是比特幣的閃電網路？
閃電網路（Lightning Network）是一個去中心化的系統。閃電網路的卓越之處在於，無需信任對方以及第三方即可實現實時的、海量的交易網路。
閃電網路起源於比特幣的擴容問題，詳見：比特幣擴容為什麼選擇2MB？
閃電網路是基於微支付通道演進而來，創造性的設計出了兩種類型的交易合約：序列到期可撤銷合約RSMC（Revocable Sequence Maturity Contract，哈希時間鎖定合約HTLC（Hashed Timelock Contract）。
RSMC解決了通道中幣單向流動問題，HTLC解決了幣跨節點傳遞的問題。這兩個類型的交易組合構成了閃電網路。
RSMC 創建
我們先來創建一個序列到期可撤銷合約（RSMC），愛麗絲和鮑伯是合作方，經常有比特幣往來，所以他們決定各拿出0.5BTC放入通道中，便於業務往來。
解釋一下下方RSMC交易的結構（圖X），左側為愛麗絲的視角，右側為鮑伯的視角。中間Funding Tx為共同可見，C1a和RD1a為愛麗絲持有，C1b和RD1b為鮑伯持有。交易圖中帶有尖括弧的簽名表示待填入。
1、雙方各拿出0.5BTC，構建Funding Tx，輸出為愛麗絲和鮑伯的2/2多重簽名。此時， Funding Tx未簽名，更不廣播。
2、愛麗絲構造Commitment Tx：C1a和RD1a，並交給鮑伯簽名。C1a的第一個輸出為多重簽名地址，愛麗絲的另一把私鑰愛麗絲2和鮑伯的2/2多重簽名，第二個輸出為鮑伯 0.5BTC。3、RD1a為C1a第一個輸出的花費交易，輸出給愛麗絲0.5BTC，但此類型交易帶有sequence，作用是阻止當前交易進塊，只有前向交易有sequence個確認時才能進塊。4、鮑伯構造Commitment Tx：C1b和RD1b，並交給愛麗絲簽名。結構與C1a、RD1a是對稱關係。5、鮑伯對C1a和RD1a進行簽名，並將簽名給愛麗絲；同理，愛麗絲對C1b和RD1b簽名，完成後給鮑伯。此時，由於並未對Funding Tx進行簽名，任何一方均無法作惡，任何一方也不會有任何損失。
6、雙方均完成對commitment Tx的簽名並交換後，各自再對Funding Tx進行簽名，並交換。此時，Funding Tx是完整的交易，廣播之。上述過程以及結構圖的描述，就是創建RSMC的全部過程。
C1a, C1b兩筆交易花費的是同一個輸出，故他們兩個交易只有一個能進塊。若愛麗絲廣播C1a，則鮑伯立即拿到0.5BTC（C1a的第二個輸出），而愛麗絲需要等C1a得到1000個確認，才能通過RD1a的輸出拿到0.5BTC。另一方，若鮑伯廣播C1b，則愛麗絲立即拿到0.5BTC，鮑伯等待C1b得到1000個確認，才能通過RD1b拿到0.5BTC。也就是說，單方廣播交易終止合約的那一方會延遲拿到幣，而另一放則立即拿幣。
交易更新
愛麗絲和鮑伯各自0.5BTC的餘額，此時愛麗絲從鮑伯處購買了一件商品，價格為0.1BTC，那麼餘額應該變為愛麗絲 0.4BTC，鮑伯 0.6BTC。於是創建新的Commitment Tx，對於愛麗絲來說是C2a 和RD2a，對於鮑伯來說是C2b和RD2b，過程與上面類似。
此時兩個狀態均是有效的，那麼最核心的問題來了，如何才能徹底廢棄掉C1a和C1b呢？
RSMC採用了一個非常巧妙的方法，在C1a的第一個輸出中，採用了愛麗絲2和鮑伯的多重簽名，愛麗絲將愛麗絲2 的私鑰交給鮑伯，即表示愛麗絲放棄C1a，承認C2a。
愛麗絲交出愛麗絲2的私鑰給鮑伯，那麼鮑伯就可以修改RD1a的輸出給他自己，形成新的交易BR1a。若愛麗絲破壞合約存在C2a的情況下依然廣播出C1a，那麼愛麗絲的懲罰就是失去她全部的幣。愛麗絲交出愛麗絲2的私鑰，或者對交易BR1a進行簽名，兩者是等同的，都是對C1a的放棄。
反之亦然，鮑伯交出鮑伯2的私鑰給愛麗絲即意味放棄C1b，而僅能認可C2b。
引入sequence的目的是，阻止後續交易進塊（RD1a），給出一個實施懲罰窗口期，當發現對方破壞合約時，可以有1000個塊確認的時間去實施懲罰交易，即廣播BR1a代替RD1a。若錯過
1000個塊時間窗口，則無法再實施懲罰了（RD1a進塊了）。
交易關閉
關閉RSMC，直接按照最終的餘額構造出一個Commitment TX即可，例如輸出為愛麗絲0.1BTC，鮑伯0.9BTC，無需再設置多重簽名，構造懲罰交易等。
中轉交易
愛麗絲想要支付0.5BTC給鮑勃，但她並沒有一個渠道來和他進行交易。幸運的是，她和查理有一個交易渠道，而查理正好和鮑勃有一個交易渠道。這樣愛麗絲就能藉助查理的交易渠道，通過哈希時間鎖定合約（HTLC）來和鮑勃進行交易了。
為了完成這次交易，愛麗絲就會給鮑勃發簡訊說：「嘿！我要給你付筆款。」這時鮑勃自己將收到一個隨機數字（R），接著鮑勃便會回一個被哈希的數字（H）（你可以認為被哈希的數字R是隨機數字的一種加密形式）給愛麗絲。然後愛麗絲的錢包緊接著就會聯繫查理說：「嘿，查理。如果你給我生成（H）的未加密值（R），那麼我就同意更新我們渠道的支付分配，這樣你就可以得到的就會比0.5BTC多一點，我得的比0.5少一點。」儘管查理並不知道R，但他也會同意。之後查理便會去找鮑勃說：「嘿，鮑勃。如果你給我那個能生成H的未加密的值R，我將同意更新我們渠道的支付分配，這樣你就可以得到的會比0.5BTC多一點，我得到的比0.5少一點。」
因為R就是從鮑勃這裡生成的，所以他肯定知道。接著他馬上將R告訴查理，並更新了其渠道的支付分配。然後查理將R告訴給了愛麗絲之後也更新他們的渠道，最後交易完成，愛麗絲以脫鏈的形式付給鮑勃0.5BTC。
總結
RSMC通過巧妙的設置Commitment TX的多重簽名輸出，以及sequence的延遲進塊形成懲罰窗口期，解決了在微支付通道中的幣單向流動問題。
以上節選自——《區塊鏈：從數字貨幣到信用社會》（中信出版社）還可參考該文：詳解最近大熱的閃電網路、雷電網路和CORDA
閃電網路的目的是實現安全地進行鏈下交易，其本質上是使用了哈希時間鎖定智能合約來安全地進行0確認交易的一種機制，通過設置巧妙的『智能合約』，使得用戶在閃電網路上進行未確認的交易和黃金一樣安全（或者和比特幣一樣安全）。閃電網路
簡單說就是智能合約，規定交易者可以在某個時刻獲得或者失去某個權益。在鏈下的交易雙方通過鎖定自己的coin到閃電網路的交易通道之上，如果交易方有直接的通道就直接交易，如果沒有直接網路通道，可以間接的通過其它已連接的通道進行轉移。了解更多：閃電網路、雷電網路和CORDA詳解
之前在 Taipei meetup 分享的 slide
https://pan.baidu.com/s/1c9lohK進階部分- 路由: Flare: An Approach to Routing in Lightning Network
- 隱私: Bolt: Anonymous Payment Channels for Decentralized Currencies
- PoC: raiden-network/raiden Wiki
對 Bitcoin 了解不多，但最近正好看了 Thaddeus Dryja 在 Youtube 上的視頻，覺得這個東西很有趣。（PS： 而會去看這個視頻，是因為 Raiden. ）
於是，來寫下這麼一個答案， 圖說 Lightning Networks，這個答案不會再更新，如果有問題，應該會有大牛在評論處指正：
--------
Alice 會把自己的 1BTC 放到一個 MultiSig 地址裡面，這個 MultiSig 需要 Alice 和 Bob 一同 sign
才會執行具體的操作（即這 1BTC 要還給 Alice 多少，多少要轉到 Bob 的賬戶裡面去），在 Alice 轉錢到這個 MultiSig 之前，Bob 會首先簽名一條消息，這條消息裡面說： 把 MultiSig 裡面的 1BTC 退還給 Alice，但是，這裡還有一個 Time Lock，下面圖裡用的 Time Lock 用的是 30 天，Alice 只有 30 天之後才能 sign，執行退錢的操作。這個部分的操作還需要在區塊鏈 上進行操作。
Alice 要轉賬 0.1 BTC 給 Bob，那麼她 sign 一條消息，裡面說，這 1BTC 有 0.9 要還給自己，0.1 給 Bob.
Bob 如果這個時候也 sign 了這個 message，那麼就可以 broadcast 到 blockchain，使得上面的 MultiSig 執行操作，實現了轉賬。
但 Bob 也可以不 sign，因為之後 Alice 可能還要轉賬。比如，這裡Alice 又 sign 了一條新的 meassage，如果 Bob 也 sign 了這條，那麼他會得到更多的 bitCoin，因此在這條和上面那條舊的 message 中，他肯定更加傾向於選擇這一條。當然，同樣的，Bob 可以不考慮 sign 了然後 Broadcast 出去，而是等待 Alice 可能會再次向他轉賬，比如這裡 Alice 又轉了 0.1 BTC 給 Bob：
那麼，假如現在 Bob 想要還 0.1 BTC 給 Alice 呢？當然，你可以說 Bob 也去創建一個 MultiSig，那麼就是對等的了。但其實 Bob 可以不那麼做，他只需要把 Alice 給他的 0.2BTC 中的 0.1 BTC 退回去就可以了。
如果要實現這一點，那麼一開始 Alice 在 sign 消息的時候，還需要給一個 lock time。
我們來重新看這個過程：
Alice sign message 說，0.8 BTC 留給自己， 0.2 給 Bob，這條消息 Bob 只有在 第 29 天的時候才能 sign：
而 Bob 想要還 0.1 個 BTC 給 Alice，於是他 sign 了一條新的消息，這條消息在第 28 天才是有效的，接下來，他們之間還可以有更多的轉賬操作，直到 lock time 變成了當天，一方為了自己的利益，必須馬上 sign，並且把 消息 broadcast 到 blockchain，完成在 Blockchain 上的轉賬 ：
如果每兩個人之間轉賬，都需要先建立一個 MultiSig，這似乎對 Blockchain 的壓力也不小。
於是，假如存在的第三個人，他或許不是一個個人，而是某個交易所，他收取一點點的手續費。
根據上面的描述，現在你已經知道 Alice 和 Bob 之間，可以建立一種關係來互相轉賬，在接下來的描述中，我們不再關注 Alice 和 Bob ，以及即將加入的 Carol 和 Bob 之間的轉賬細節了。我們只需要抽象地知道，他們之間是可以互相轉賬的，且不需要每一筆都經過 區塊鏈。
那麼，我們現在要讓 Carol 加入，Alice 要轉賬給 Carol：
Carol 會首先會構造一個 R，不告訴別人。同時會計算出 R 的 hash H.
Carol 把 H 給 Alice：
Alice 轉賬 0.01 BTC 給 Bob，Bob 要拿到這 0.01 BTC 的話，他還需要提供 R :
於是 Bob 就轉賬給 Carol，同樣的，Carol 要拿到錢需要提供 R 給 Bob：
轉賬似乎就可以順利完成了。
上面的設計叫做 「Hash Lock」，這個設計是有問題的：
如果 Alice 和 Bob 之間的轉賬先失效了，那麼 Alice 的 0.01 BTC 會退回，Bob 就拿不到了；而 Bob 和 Carol 之間的轉賬要是後失效，那麼 Carol 從 Bob 那裡拿到 0.01BTC 之後，Bob 就損失掉了 0.0.1 BTC.
所以，我們需要 "Hash Time Lock"，其實就是保證 Carol 和 Bob 之間的轉賬一定要比 Alice 和 Bob 之間的先過期。
這樣的話，我們就得到了閃電網路：
This Doc is Written By EtherWell
快速支付網路，支付和結算分離
推薦閱讀：
※如果全世界的貨幣都被比特幣取代，會對經濟造成怎樣的影響？經濟模型會是怎樣的？
※比特幣改變了我的三觀，請問這正常嗎?
※區塊鏈（Blockchain）和比特幣（Bitcoin）是什麼關係？
※區塊鏈的物理存儲形式？
※既然比特幣數量恆定，作為貨幣的比特幣如何實現信用的派生？
TAG:互聯網 | 虛擬貨幣 | 貨幣 | 比特幣Bitcoin | 區塊鏈Blockchain |