什么是比特币闪电网络？技术及优缺点

什么是闪电网络？

闪电网络是比特币最受关注的第 2 层扩展计划之一。 其背后的主要思想是设计一个支付协议来解决比特币面临的可扩展性问题。

比特币面临什么问题？ 闪电网络应该解决什么问题？

就比特币的交易速度而言，每秒只能处理2~7笔交易。 想象一下用比特币支付就像在银行排队转账一样。 一旦交易量激增，银行是否难以应对？ 这种支付方式显然是不可接受的。

闪电网络就像移动支付。 您可以将一些资金存入 Action Pay，然后将其快速转账给任何受支持的企业或个人。

夜深人静的时候，阿萍和阿彩不欢而散。 他们决定用自己的行动来竞争和支付对方的转会费。 每次转账只要一元钱，就看谁转账多了。

如果是传统的银行模式，两个人一个晚上只能在线玩几次，而且要花钱，所以根本玩不了。

通宵达旦，翻千翻，最后的结果是阿来比阿平快，险胜。

结算的时候，手机支付会去银行排队，然后告诉柜台：阿萍的账户余额为-1，阿财的账户余额为+1。 通过阅读本文，您可以大致了解闪电网络解决方案的基本逻辑。

关键是如何运行闪电网络，确保资产交易去信任化，交易安全返回比特币主链确认？

以下是闪电网络关键技术的几个概念。

单向支付渠道。

单向支付通道（One-）

单向支付通道的概念在闪电网络之前就存在了一段时间，但应用有限。

Alice 为 Bob 打开一个单向支付通道。 在这个通道中，Alice 有 10 个 BTC，Alice 可以在 Bob 的支付链下进行交易，但是这个通道是单向的，也就是说 Bob 不能通过同一个通道支付给 Alice。

如果 Bob 收到比特币：

你可以选择关闭通道，将交易广播到主链，让矿工确认，从Alice那里拿到比特币。

或者，Bob 知道 Alice 将来会继续向他支付比特币，因此选择保持通道畅通。

问题是，Bob 拥有最终的签约权和转播权。 如果 Bob 是个流氓并保持通道畅通，Alice 将永远无法结算并且 10BTC 将被绑架到该支付通道。

因此，一般来说，支付通道都会配备时间锁定的辅助措施。

(CSV)

所谓时间锁定，就是在创建频道的时候，先约定一个时间。 当时间到了，通道必须被强行关闭。 两人签署的交易将在链上进行确认。 如果没有签收余额，将退还给原持有人。

当创建 Alice 和 Bob 时，通道必须在 1000 个块后关闭。

因此，Bob 必须在获得 Alice 给他的比特币的时间到来之前签署并广播交易。

如果 Bob 延迟签名广播，一旦约定的时间到了比特币每秒交易速度，Bob 将得不到一分钱。

双向支付渠道。

双向支付通道（bi-）

单向支付通道简单，因为交易是单向的，只允许两个人中的一个发送交易，另一个没有信任问题，但是应用场景比较有限。

由于缺乏单向通道应用，闪电网络希望打造一个不受信任的双向支付通道，让双方可以自由交易。

那么闪电网络是如何避免相互信任，实现双向支付通道的呢？

所谓的信任问题包括：

双向支付通道意味着双方都必须在通道中有一些资金，资产会消失吗？

如何保证最终结算不会出错？

支付通道是一个没有验证机制的P2P网络。 谁来保护账本？

为了拓展应用场景的双向支付通道，单向支付通道通过时间锁定解决了无法顺利结算的问题。

需要介绍的是，双向支付通道所需要的技术也是Network、RSMC和HTLCS的核心技术。

RSMC 可撤销顺序到期合同。

合同

RSMC 可撤销顺序到期合约()

RSMC其实就是一个资金池。 开通支付通道时，双方将资产放入资金池，并用钥匙关闭。 在交易过程中，他们并未实际使用资金，而是通过合约将其剩余资产记录在资金池中。 当通道关闭时，他们将打开池进行结算。

如何操作双向支付通道？

自始至终，双方只需要与比特币区块链交互两次。

一旦支付通道开通，另一个通道关闭，其他所有交易都不会直接链接到主链上，这意味着交易只有在双方同意并签字后才能确认。

假设Alice和Bob打算进行频繁的交易，双方约定开通双向支付通道，约定在1000个区块后进行结算。

在开通双向支付通道之前，Alice 和 Bob 必须在链上开通多个签名钱包。

这时候，双方都会生成一个set（key）和Hash（lock）。 比特币闪电交易无法开通，Hash将交给对方保管。

双向支付通道开通后，Alice 和 Bob 每次都像签合同一样支付，在签新合同前旧合同会被丢弃。 需要注意的是，当旧合约失效时，另一方将得到旧合约，合约的内容是如何重新分配资金池的资产。

合同

合同

钱包里的钱只能在三种情况下解锁：

1.锁定时间到了。

2. 任何一方从与对方建立的多重签名钱包中解锁资金。

3、合同由双方签订，一方播出。

需要注意的是，如果一方决定关闭支付通道并广播交易，广播方必须等到交易签署时设定的预定时间才能收到资金。

人能作恶吗？

例如，闪电网络广播的参与者进一步利用了旧合约，而不是遵循最新广播合约的正常程序。

此时，以上两个值得注意的点就派上用场了。

当旧合同失效时，对方将获得对方的旧合同。

如果一方决定关闭支付渠道并广播交易，广播公司将不得不等到交易签署时设定的预定时间才能收到他的资金。

如果 Alice 试图通过恶意结算关闭旧的合作通道，无论是 Bob 还是 Alice，Alice 都必须等到旧合约中预定的时间才能拿到。

因此，只要爱丽丝用旧合约进行游戏，鲍勃就可以利用旧合约的等待时间来提取爱丽丝的比特币。 这样，爱丽丝不仅没有广播对他有利的旧合约，还为他的恶意行为付出了代价。

我们的下一步是如何将双向支付渠道编织到支付网络中。

支付网络

现在，除了 Alice 和 Bob 之间的支付通道外，Bob 还开通了与 Carol 的支付通道。

如果 Alice 想付给 Arol 一个比特币怎么办？

合同

爱丽丝可以选择直接与爱丽丝建立支付通道，但对于爱丽丝和爱丽丝来说，必须在主链上建立多个签名钱包和币比特币每秒交易速度，不仅麻烦，还需要额外的费用。

相信大家都想出了解决办法。 每当爱丽丝通过现有的支付渠道呼叫鲍勃时，鲍勃就会呼叫卡罗尔，因此交易无需额外费用即可完成。

但也存在一些信任问题。

鲍勃不诚实，他自己拿走了，没有给卡罗尔。

卡罗尔拿到了钱，但告诉爱丽丝他没有。

如何解决这部分信任问题，必须依赖闪电网络的另一核心技术HTLCS。

HTLCS 哈希时间锁合约 (-)

要解决上述信任问题，必须做两件事：

1. Alice 想要确定 Carol 本人确实收到了比特币。

2. 确保 Bob 没有拿走比特币。

还有公钥和私钥的概念。 HTLCS 扩展了相同的概念。 我们将密钥视为私钥，将锁视为公钥。

假设Alice需要给Carol一个BTC，收款人Carol会创建一个Value（key）和对应的hash值（lock），然后锁给Alice。

只需拔出钥匙并告诉他这是卡罗尔。

也就是说，比特币闪电交易无法开通，只有卡罗尔才能解锁。

在此前提下，Alice 和 Bob 提出合约。 如果 Bob 在 3 天（=3day）内提供哈希值对应的 Value，Alice 就会给 Bob 超过 1. 天，BTC 将以同样的方式返还给 Alice。

Carol 还与 Bob 签订了合同，只要 Carol 提供与散列对应的值，Carol 就必须提供该合同。

因此，Carol 提供 Value 给 Bob，并从 Bob 那里得到 1BTC。

Bob 将 Value 交给 Alice，从 Alice 那里得到 1.0001 BTC，其中 0.0001 BTC 的差额作为手续费给 Bob。

合同

闪电网络的优势。

闪电网络旨在解决比特币链下的可扩展性问题。

如果成功，它可以显着减轻比特币区块链的负载，增加比特币实际使用的可能性。

通过使用双向支付通道，闪电网络可以实现近实时和极低的交易成本。

闪电网络的局限性。

与链上交易不同的是，如果收款方不在线，则无法确认交易，也无法付款。

网络参与者可能需要定期监控支付渠道以确保其资金安全。

闪电网络难以支持大额支付。

在闪电网络上进行交易时，有时需要依赖中间人。 例如，闪电网络中有三个人：Alice、Bob 和 Carol。 Alice 向 Carol 发送 1BTC 交易，这需要 Bob。

如果 Bob 的余额少于 1BTC，交易将无法顺利完成，因此交易金额会受到中间人资产余额的限制。

闪电网络的效用取决于网络的规模。 如果用户数量不足，闪电网络将难以实现其价值。

加入的人越多，闪电网络就会变得越强大和更具流动性。

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