什么是比特币闪电网络？扩容方案的关键技术和优缺点

什么是比特币闪电网络？扩容方案的关键技术和优缺点

什么是闪电网络？ 闪电网络是比特币讨论最多的第 2 层扩展解决方案之一。 其背后的主要思想是设计一个可用于解决比特币可扩展性问题的支付协议。 闪电网络使用智能合约驱动的支付渠道网络来点对点发送交易。 支付通道是闪电网络中称为节点的两个交易者之间的连接。 每个交易对手都承诺一定数量的比特币，这些比特币可以发送到另一个渠道。 比特币是激励整个网络的矿工生产和验证区块的动力。 比特网络的共识协议使得矿工在出块后第一时间进入全网广播块，并在收到块广播后第一时间验证块。 比特币本身是比特网络的支付中介和资产。 Bitnet 使用固定的块大小来限制整个网络的吞吐量。 用户使用交易费用让矿工自己进行交易。 在这种情况下，交易成本的大小取决于交易需求：如果网络中有更多的交易需求，那么尽快确认交易的成本就会更高。 比特币网络和闪电网络的区别在于，比特币网络交易链是广播的，闪电网络根据链来验证通道状态。 由于链上交易需要传输大量数据，比特币区块链每秒只能处理有限数量的交易。 相比之下，信用卡提供商声称每秒处理多达 65,000 笔支付交易。 由于闪电网络基于比特币，它代表了传统的支付提供商和真正的点对点电子现金系统，大大提高了交易能力并降低了成本。 这样，通道间的即时甚至免费支付功能甚至免费支付功能，一旦开通通道，就可以实现无限制的闪电交易。 虽然称为网络比特币系统现有的扩容方案，但闪电网络不需要共识。 基于比特币网络的附加层，其安全性源自比特币区块链。

从那时起，闪电网络的规则就适用于支付渠道。 支付通道中的每个人都可以在比特币区块链上等待确认的同时来回发送比特币，这是 Layer 交易必须完成的。 相反，当比特币通过节点之间的通道发送时，通道就像一个滑动尺，两端之间的平衡发生变化。 当双方选择关闭通道时，智能合约的规则决定了每个节点的最终余额，并在比特币区块链上结算最终状态。 因此，虽然比特币区块链只看到两笔交易：原始承诺和通道关闭，但任何数量的交易都可能发生。 (4) 比特币多层支付系统。 2013年比特币系统的区块容量限制在1M，每秒最大交易量约为7笔，即7TPS）。 人们质疑比特币无法成为世界货币。 支付宝双11交易峰值突破25万TPS（系统吞吐量）！ 对此，我认为存储和带宽的发展会让比特币主链能够处理更多的交易。 更重要的是，作为基础货币，比特币还可以开发第二层和第三层支付网络，如侧链、闪电网络、第三方支付平台等，形成基于比特币的信用体系。 市场需求自然会推动这个过程。 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，就像你需要在银行排队转账一样。 一旦交易量激增，银行难以应对？ 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 Mobile Pay 并快速将资金转账给任何受支持的企业或个人。 一天晚上，阿萍和阿彩百无聊赖。 他们决定玩，用他们的行为支付，互相转账。 他们每人只转一元钱，看谁转的多。 如果是传统的银行模式，两个人一个晚上只能排队几次，而且还要交手续费，根本玩不了。 每天晚上通过行动可以拿到上千的报酬，最后的结果是阿彩比阿铁速度快，险胜。 结算的时候，移动支付会替他们去银行排队，然后告诉柜台：阿萍的账户余额-1。 Acai 的账户余额为 1。 看完这篇文章，我们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，确保资产可以在没有信任的情况下进行交易，并且交易可以安全地返回到比特币主链进行确认？ 以下是闪电网络关键技术的概念。 单向支付渠道。 单向支付 在闪电网络之前，单向支付通道的概念已经存在了一段时间，但其应用范围有限。 Alice 为 Bob 开辟了一个单向支付通道。 Alice 有 10 BTC，Alice 可以在支付链下与 Bob 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：可以选择关闭通道，将交易广播到主链，让矿工确认 Alice 那里有比特币。

或者，Bob 知道 Alice 会继续支付给他比特币，所以他选择继续开通通道。 问题是，Bob 拥有最终的签约权和转播权。 如果 Bob 是流氓，保持通道畅通，Alice 永远不会结算，10BTC 的支付通道就会被绑架。 因此，一般来说，支付渠道会与支持措施的时间锁定相匹配。 CheckSequenceverify(CSV)所谓的时间锁，就是在创建通道的时候，先约定一个时间。 一旦时间到了，通道必须被强制关闭。 由两个人签署的交易将在链上得到确认。 如果没有签收余额，会有人退回。 Alice 和 Bob 同意在 1000 个区块后关闭通道。 因此，Bob 必须在收到 Alice 给他的比特币之前签署并广播交易。 如果约定的时间到了，Bob 没有在广播上签名，Bob 将不会得到一分钱。 双向支付渠道。 双向支付通道（Bi-Directional payment Chanel）单向支付通道很简单，因为交易是单向的，只允许两个人中的一个发送交易，另一个广播交易，没有信任问题，但应用场景比较有限。 由于缺乏单向通道的应用，闪电网络希望创建一种不可靠的双向支付通道，让双方可以自由交易。 那么如何避免双方之间的信任问题，实现双向支付通道呢？ 所谓的信任问题包括：双向支付通道，意味着两个通道都必须有一些资金，资产会消失吗？ 如何保证最终结算不会出错？ 支付通道是P2P网络，没有验证机制，谁来保护账本？ 为了拓展应用场景的双向支付通道，单向支付通道无法通过时间锁顺利结算。

双向支付通道所需要的技术也是闪电网络、RSMC和HTLCS核心技术。 RSMC 到期合约的可撤销序列。 Contract RSMC Maturity Contract Revocable Sequence (RevocableSequencematurityContract) RSMC其实是一个资金池。 开通支付通道后，双方将资产放入资金池，资金池用钥匙封存。 在交易过程中，他们不会实际使用资金，而是通过合约将剩余资产记录在资金池中。 当通道关闭时，他们将打开资金池进行结算。 双向支付渠道如何运作？ 双方只需要从头到尾与比特币区块链交互两次即可。 一旦开通支付通道，再次关闭通道，所有其他交易都不会直接触及主链，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 都同意开通双向支付通道比特币系统现有的扩容方案，并同意在 1000 个区块后强制结算。 Alice和Bob只有开通双向支付多签名钱包才能开通双向支付通道。 此时，双方会生成一组SecretKey（密钥）和Hash（锁），Hash交给对方，SecretKey自己保管。 双向支付通道开通后，Alice 和 Bob 之间的每一次支付都像是签订了一份合约，在签订新合约之前旧合约将被废弃。 需要注意的是，当旧合约失效时，交易对方将获得旧合约Secretkey，合约内容是关于如何重新分配资金池的资产。

钱包里的钱只有在三种情况下才能解锁： 1. 是时候锁定了。 2. 任何一方通过对方的SecretKey从自己设置的多重签名钱包中解锁资金。 3、合同由双方签订，其中一方播出。 需要注意的是，如果一方决定关闭支付通道并广播交易，广播方将不得不等到交易签名设定的预定时间才能收到部分资金。 有没有人做坏事？ 例如，闪电网络的参与者广播了他旧合约的进一步使用，而不是按照正常程序广播最新合约。 此时，以上两个值得注意的点就派上用场了。 当旧合约失效时，对方将获得对方的旧合约SecretKey。 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试图根据上述闪电网络机制恶意结算并关闭旧合约，Bob和Alice拥有旧合约的secretkey，Alice必须等到预定时间才能获得Alice在旧合约中的BTC。 因此，只要Alice玩旧合约，Bob就可以在Alice等待的时候，用旧合约secretkey拿走Alice的BTC，这样Alice不仅没有玩对他有利的旧合约，反而还为他付出了代价。恶意行为。 我们已经完成了双向支付通道的所有运营模式。 接下来，我们将描述如何将双向支付通道编织到支付网络中。

支付网络 现在，除了 Alice 和 Bob 的支付通道外，Bob 还与 Carol 开通了支付通道。 Alice 想如何用比特币支付 arol？ Alice可以直接选择Carol建立支付通道，但是对于Alice和Carol来说，必须在主链上建立多个签名钱包，不仅麻烦，还需要额外的费用。 相信大家都想出了解决办法。 只要Alice通过现有的支付渠道发送1BTC给Bob，Bob就会发送1BTC给Carol，这样就可以完成交易，而无需承担额外费用。 但也存在一些信任问题。 鲍勃不诚实。 他拿了 Alice 的 BTC 私自挪用了，没有交给 Carol。 卡罗尔拿到了钱，但告诉我爱丽丝他没有拿到钱。 HTLCS 的这部分信任问题必须由闪电网络的另一项核心技术来解决。 HTLCS 哈希时间锁定合约（Hashtime-Lockedcontracts） 要解决上述信任问题，必须做两件事： 1. Alice 必须确认我和 Carol 确实收到了比特币。 2.必须保证Bob不会拿走比特币。 还有公钥和私钥的概念。 HTLCS 是用相同的概念扩展的。 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）和对应的哈希值（lock），然后锁定 Alice。

拿出钥匙就代表他是卡罗尔，而且只是卡罗尔，换句话说，只有钥匙。 卡罗尔打开了锁。 在此前提下，Alice 和 Bob 提出合约。 Bob 在 3 天内（Locktime=3day）提供哈希值对应的值，超过 3 天 Alice 将给 Bob 1.001 BTC，BTC 将以同样的方式返还给 Alice。 Carol也必须把Carel1BTC给Bob，只要Carol和Bob签订合约，提供哈希值对应的Value。 因此，Carol 向 Bob 提供 Value 并从 Bob 那里收到 1BTC。 Bob 把这个 Value 给 Alice，从 Alice 那里得到 1.0001BTC，其中 0.001BTC 的价差作为手续费给了 Bob。 闪电网络的优势。 闪电网络致力于解决比特币链下的可扩展性问题。 如果成功，它可以显着降低比特币区块链的负载并增加比特币实际使用的可能性。 闪电网络通过使用双向支付渠道实现近乎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，如果接收方不在线，则交易无法确认，也无法支付。 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。 闪电网络很难支持大额支付。 在闪电网络上进行交易时，有时您需要依赖中间人。 例如，闪电网络中有三个人：Alice、Bob 和 Carol。 Alice 向 Carol 发送了一笔 1BTC 的交易，这需要经过 Bob。 因此，如果 Bob 的余额小于 1BTC，则交易金额将受到中介资产余额的限制。 闪电网络的有用性取决于网络的规模。 如果没有足够多的用户，闪电网络就很难实现它的价值。 加入的人越多，闪电网络就会变得越强大、流动性更强。