閃電網路：抓緊扶好，BTC要起飛了！

聖誕節，閃電網路團隊宣布測試版本RC1發布，主網版本已經研發完成，即將部署。

什麼是閃電網路？

閃電網路是BTC社區提出的一個高頻小額交易低延時低手續費交易方案。解決了比特幣交易費用高，交易速度慢，區塊總大小不斷膨脹的問題。還記得上周討論過的IOTA么（詳見公眾號emoneyhome，IOTA:一個月漲10倍的神幣）。IOTA就是以低延時，無手續費作為最大亮點，對其他虛擬貨幣實現了降維打擊，創造了月漲10倍的神話。而閃電網路的出現使得BTC也具有了類似的能力。注意：是"類似"的能力，閃電網路會極大的提高交易速度，極大降低交易費，但是無法實現零交易費。

off-chain鏈外交易

受限於區塊大小和出塊速度，BTC平均每十分鐘能處理的交易量幾乎是固定的。隨著BTC的受眾增多，BTC上的交易量增大，而每秒處理總量不變，交易速度直線下降。為了讓交易更快被處理，交易者不得不提高礦工費。於是惡性循環形成：交易量越大，交易速度越慢，交易費越高。為了解決問題，社區提出了區塊擴容和加快出塊速度等方案。這些方法都是對已有方案的改進，就算最極端的擴容8M的方案，對於目前擁堵的BTC網路來說也只是隔靴搔癢，無法從根本上解決問題，而且還會迅速增加BTC網路的數據量。既然使用區塊鏈進行交易確認如在鏈外執行，只有當最終交易全部完成，或者發生爭議的時候才提交到區塊鏈進行處理。

保證金機制

RSMC(Recoverable Sequence Maturity Contract可撤銷的線性成熟合約)本質上就是一個保證金制度，支付雙方將保證金打入一個以多重簽名地址形式存在的支付通道中。我們假定A和B會進行頻繁的小額交易，那麼A和B都需要預先向支付通道提交足額的保證金。支付的本質就是雙方重新確認支付通道中資金的分配方案。一旦方案確定，任何一方違約，另一方都會獲得全部保證金。真正的最終決算仍然需要在區塊鏈上進行。

比如：A和B分別往支付通道中打入了0.001BTC。達成初始協議一：A擁有0.001BTC,B擁有0.001BTC。此時A向B購買了一杯咖啡支付了0.0003BTC。則AB會重新達成協議二，確認資金分配方案：A擁有0.0007BTC，B擁有0.0013BTC。緊接著，B向A買了一頂帽子支付0.0005BTC，則AB會再次達成協議三，確認資金分配方案：A擁有0.0012BTC,B擁有0.0008BTC。如果B想從支付通道中取回0.0008BTC，則需要將B在支付通道中擁有0.0008BTC的協議提交到區塊鏈，在得到區塊鏈確認，且A沒有提出異議的情況下。A將從支付通道中取回0.0012BTC，B將會從支付通道中取回0.0008BTC。

防止雙花

雙花問題是區塊鏈的經典問題。本質就是如何避免B利用區塊鏈的確認延遲，用同一份錢，同時向多個賣家進行支付。在閃電網路中，因為在支付之前保證金已經被打入了支付通道，所以並不存在雙花的問題。但是會存在另一個問題：B作弊，向區塊鏈提交非最新的協議版本，以期自己獲得更多BTC。

比如：如果B作弊,將協議二提交給區塊鏈，就能獲得0.0013BTC,而不是他應得的0.0008BTC。閃電網路是如何避免這種情況發生的呢？在B將協議提交給區塊鏈之後，B不會立馬獲得比特幣，而是會在一段時間內等待A的確認。A在確認時會發現B作弊，A會向區塊鏈證明自已擁有比協議二更新的協議三，以此證明B作弊。在發現作弊後，區塊鏈會罰沒B的所有保證金，全部歸A所有。

支付鏈

如果所有買賣雙方都需要建立自己的支付通道，這樣的開銷對於區塊鏈來說也是極大的，而且是不必要的。一個更好的方式是復用已有的支付通道。比如A和B有支付通道,B和C有支付通道。如果A要向C進行支付，AC並不需要建立支付通道，A只需要向B支付，B再向C支付就行了。這是通過HTLC(Hashed Timelock Contract哈希時間鎖合約)實現的。

比如：A要向C支付0.005BTC。C會生成生成一個密鑰R和鎖Hash(R)，並且將鎖Hash(R)發送給A。A會向AB的支付通道中打入0.0051BTC,並且告知B，如果你能在兩天內打開鎖Hash(R),支付通道中的錢就是你的了。B會向BC的支付通道中打入0.005BTC,並且告知C，如果你能在一天內打開鎖Hash(R),支付通道中的錢就是你的了。C擁有密鑰R，當然能打開鎖Hash(R),取走BC支付通道中的0.005BTC.在C取走錢後，B也擁有了該密鑰，B也能打開鎖Hash(R),取走AB支付通道中的0.0051BTC。其中的差價0.0001BTC就是A為這次交易額外支付給B的費用。所以通過支付鏈進行交易是需要收取一定的交易費的，但是其交易速度和交易費是明顯低於鏈上交易的。

雷電網路

以太坊幾乎照抄了閃電網路方案，實現了自己的雷電網路。基於以太坊的智能合約特性，對閃電網路進行了一定的改進。在雷電網路中支付通道不再是一個多重簽名的地址，而是一個智能合約。HTLC機制升級為了更為通用的smart condition智能條件，智能條件不僅僅限於hash值，而可以是任何可以被智能合約執行的函數。鎖機制也由hash鎖+時間鎖升級為了重試hash鎖+收據hash鎖+時間鎖。雷電網路的目標是希望將以太坊作為一個側鏈導入其他加密貨幣，依託以太坊智能合約為各類加密貨幣開發微支付通道。

尚需改進的部分

新的技術不可能完美無缺，閃電網路也不例外。閃電網路的通道建立需要額外的開銷，並且對支付鏈的支持不夠理想。比如A/B/C/D/E/F組成了一條支付鏈，如果其中一個節點斷線了該如何應對?如何鼓勵節點長期在線？如何查找A到F的最短路勁？支付鏈會否導致支付路徑的中心化：存在幾個超級中介節點，連通了幾乎所有路徑？

毫無疑問，閃電網路的部署會是比特幣歷史的一個重要里程碑。交易速度快，交易費用低，比特幣的前景不可限量。當然，支持雷電網路的以太坊同樣前程遠大。請坐穩扶好，要發車了！

參考文章：

https://www.weusecoins.com/assets/pdf/library/Lightning Network Whitepaper.pdf https://twitter.com/theonevortex http://www.etcfans.com/Technology/189.jhtml http://xinsheng.huawei.com/cn/index.php?app=forum&mod=Detail&act=index&id=3700315 https://www.jianshu.com/p/4037b031b924 https://www.7234.cn/news/30943

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