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闪电网络：它是什么以及它是如何工作的

发表于 Sep 14, 2023
闪电网络：它是什么以及它是如何工作的

比特币自诞生以来，就被设想为一种去中心化的点对点电子现金系统，允许用户在没有中介的情况下转移价值。这种对去中心化传输的主要关注意味着可扩展性和交易速度没有得到优先考虑。由于其交易时间从几分钟到几小时不等，并且现实世界的交易吞吐量为每秒 3 到 7 笔交易 (TPS)，比特币有效处理日常微交易的能力变得值得怀疑。相比之下，VISA等传统支付平台2020年TPS达到6000。

随着区块链技术的发展，具有卓越交易吞吐量的新竞争者出现，以太坊实现了高达 30 TPS，Solana 则达到了惊人的 65,000 TPS。这种快速发展凸显了比特币的可扩展性挑战。此外，比特币的交易费用难以预测，在 2021 年的几个月内可能会从高达 50 美元波动到低至 2.50 美元，这表明需要一种解决方案，特别是对于小额交易。

为了解决这些挑战，闪电网络成为比特币的主要第 2 层解决方案。闪电网络最初由Joseph Poon和Thaddeus Dryja于 2016 年提出，利用小额支付通道来提高区块链的效率，大幅降低交易成本。通过实现链下交易，闪电网络不仅提高了交易速度，而且保留了比特币去除金融中介的核心原则。随着闪电网络的推出，加密货币框架中添加了第二层和第三层，通过添加的功能和功能丰富了主区块链层。

现在，得益于闪电网络带来的创新，比特币用户可以高效地管理交易，从大规模转账到购买一杯咖啡，同时保证速度和成本效益。

闪电网络的演变背后有什么故事？

了解闪电网络的血统和演变对于了解其当前状态至关重要。早在 2015 年 2 月，Joseph Poon 和 Tadge Dryja 之间的合作就只有一个使命：解决比特币交易费用不断上涨的问题，这已成为许多用户的一个重大痛点。

从比特币难以捉摸的创造者中本聪讨论的有关支付渠道的基本概念中汲取灵感，这两位开拓者踏上了遏制不断上涨的交易成本的旅程。到 2016 年 1 月，他们的努力具体化为一份全面的白皮书，标志着闪电网络的诞生。这一里程碑至关重要，因为它促进了更多开发人员参与完善和扩展网络功能。

在接下来的两年内，闪电网络的主要监管实体闪电实验室取得了重大飞跃。他们为开发者推出了测试版，吸引了科技行业巨头的注意，他们对 Layer-2 解决方案可能给比特币生态系统带来的潜在变革感兴趣。最有影响力的支持者之一是 Twitter 时任首席执行官杰克·多尔西 (Jack Dorsey)，他设想将闪电网络与 Twitter 无缝集成。

2020 年是动荡的一年，深受 COVID-19 大流行的影响，但矛盾的是，闪电实验室团队却取得了突破性的成就。签名版本包括 Keysend 和 Wumbo Channel 等功能，后者扩大了闪电网络允许的最大交易规模。

如今，闪电网络的领域充满了跨越多个领域的多样化产品和应用程序，从游戏和支付到基础设施和分析。一些显着的功能和产品包括：

  • Loop ：促进闪电交易和链上比特币地址之间的桥梁。
  • 池：解决闪电网络用户群的流动性要求。
  • Taro ：为在闪电网络上发行或引入新资产铺平道路。
  • Faraday ：为节点运营商量身定制的复杂分析工具，增强渠道和资金的管理。

闪电网络当前的格局证明了持续创新和广泛认可。凭借不懈的发展和行业巨头的支持，闪电网络正在不断发展的加密领域中占据一席之地，成为基石。

闪电网络试图解决哪些问题？

比特币在其最初的设计中并没有预料到它最终会面临日常交易量的指数级增长。随着这种革命性的数字货币获得关注，出现了一些需要立即关注的挑战：

  • 交易确认的延迟：随着比特币网络的扩展，确认交易变得更加昂贵和耗时。用户基数的增加和挖矿难度的不断升级使得必须对交易的验证方式进行彻底改革。
  • 能源消耗不断增加：验证交易和维护比特币区块链所需的巨大计算能力导致能源成本惊人，威胁其长期可持续性。
  • 保护交易并确保正确的资金转移：为了增强交易的完整性和准确性，闪电网络利用智能合约和多重签名等最先进的机制。这些工具可确保资金通过网络无缝导航，到达预定目的地。

为了解决这些问题，闪电网络采用了基于通道的方法。它在参与实体之间创建私人通道，使它们能够在链下进行大量交易。这种方法确保参与者可以在其私人通道的范围内来回转移资金，绕过主网络的固有延迟。只有当他们决定关闭这个通道时，最终结果才会上传到比特币的主区块链上并得到确认。

这种创新的第 2 层解决方案优化了交易速度并减少了拥塞，展示了自适应解决方案如何重塑和振兴现有系统。

闪电网络如何运作？

要真正掌握闪电网络的细微差别和潜在挑战，深入了解比特币的核心至关重要。比特币网络的固有限制之一在于其架构，其中每笔交易都需要适合新开采的区块。鉴于大约每 10 分钟就会添加一个新区块，这种结构对交易吞吐量造成了不可避免的瓶颈，特别是在比特币基本协议保持不变的情况下。

深入探讨：解压比特币交易。

从历史上看，大幅改革比特币协议的提议引发了激烈的争论，导致了加密货币历史上的关键时刻，例如“硬分叉”。其中最引人注目的是比特币现金的诞生。然而，闪电网络并没有开辟新的区块链路径，而是将自己呈现为第 2 层解决方案。这种巧妙的方法保留了比特币协议的本质，同时扩展了其功能。

本质上，闪电网络是通过在两方之间建立专用支付通道来运作的。比特币区块链上仅记录初始交易和结束交易。这种结构确保发生在链外的中间交易不会受到比特币协议的限制。

为了启动此操作，双方都向该通道承诺一定数量的比特币，只要该通道处于活动状态，该比特币就会保持锁定状态。该通道的交易容量等于承诺的比特币总和。例如，考虑涉及 Alice 和 Bob 的假设情况：

Alice 决定与 Bob 建立一个通道。她贡献了 10 比特币，而鲍勃贡献了 5 比特币。然后，他们总共 15 个 BTC 被锚定到比特币区块链上的开仓交易。一旦验证（可能需要 10 分钟或更长时间），他们就可以进行一系列无休止的快速且几乎免费的交易。例如：

Alice转1BTC给Bob；导致 Alice：9 BTC，Bob：6 BTC。

Alice 又给 Bob 2 个 BTC，结果是 Alice：7 BTC，Bob：8 BTC。

鲍勃通过向爱丽丝发送 3 BTC 作为回报，将动态更改为爱丽丝：10 BTC，鲍勃：5 BTC。

Bob又转了1个BTC给Alice，最后Alice：11个BTC，Bob：4个BTC。

当他们决定终止通道时，反映 Alice 的 11 BTC 和 Bob 的 4 BTC 的最终交易将被附加到区块链中。

但是，当 Alice 想要与 Carol 进行交易（但她与 Carol 没有共享直接渠道）时会发生什么？方便的是，Bob 与 Carol 有一个活跃的频道。爱丽丝可以通过鲍勃路由她的交易，鲍勃可能会保留少量的费用来促进这种中继。基于“六度分离”的概念，闪电网络随着时间的推移，为 Alice 提供了与网络中几乎任何人无缝交易的潜力。

闪电网络的优点

正如其官方门户网站所描述的，闪电网络将自己定位为“使用比特币进行多方金融计算领域的先锋”。闪电网络的内在属性与传统的比特币区块链相比，表现出以下优势：

可扩展性：比特币区块链的一个显着限制是其可扩展性问题。每笔交易都必须封装在一个区块中，这降低了网络的运营能力。闪电网络解决了这一挑战，确保交易在链下处理，同时仍然坚持安全和隐私的原则。

速度：由于闪电网络的链下处理架构，交易呈指数级加速。通过在第 2 层块的权限内运行，网络提高了效率。所有交易都取决于双边协议机制（称为支付通道），巩固了闪电网络作为比特币领域基石的地位。

小额支付能力：闪电网络的强大功能延伸到促进即时小额支付，在这个领域，比特币的内在结构强制执行了一个明显更高的交易门槛。快速小额支付对于游戏等新兴 Web3 应用程序至关重要，这标志着它们对于主流区块链采用不可或缺。

成本效率：快速小额支付虽然至关重要，但也必须具有成本效益。闪电网络确保了交易费用最小化，解决了一个主要挑战，甚至导致像以太坊这样的平台在 2021 年汽油费迅速上涨的情况下失去吸引力。正是在这样的时期，像Solana和Avalanche这样的替代链扩大了它们的市场份额，而以太坊则寻求扩大其市场份额。在Polygon和Immutable X等 Layer-2 解决方案中寻求庇护。

可持续能源消耗：闪电网络被低估的优点之一是其环保足迹。由于大多数交易发生在链下，因此与节点操作相关的能源消耗大大减少。这不仅是技术上的福音，也是环境上的福音，尤其是在比特币经常受到 ESG（环境、社会和治理）投资者审查的时代。通过减少能源影响并将大部分交易从主要比特币区块链中分散出来，闪电网络从 ESG 角度巩固了比特币的地位。

总而言之，闪电网络不仅解决了比特币区块链的技术挑战，还为环境可持续的加密货币未来铺平了道路。

闭路欺诈

利用闪电网络时的一个主要安全问题是与通道关闭相关的潜在风险，特别是在一个参与者离线的情况下。想象这样一个场景：两个用户 Sam 和 Judy 进行一笔交易，其中一个用户怀有恶意。这可能会引发一种被称为“欺诈性通道关闭”的欺骗性策略。

考虑一个例子，Sam 和 Judy 都贡献了 0.5 BTC 的初始存款来启动通道。随后，发生了一笔 1 BTC 的交易，其中 Sam 从 Judy 处购买了商品。如果 Judy 在发送货物后决定退出通道，而 Sam 保持活动状态，则他具有传输原始状态的能力。这意味着他可以恢复到转移 1 BTC 之前的初始状态。因此，这种操纵使得 Sam 在没有任何财务支出的情况下获得了价值 1 BTC 的商品，并且他仍然可以收回他的初始存款。

为了消除此类漏洞并强化安全框架，引入称为“瞭望塔”的第三方实体变得必不可少。这些了望塔充当哨兵，仔细监督闪电网络内的交易。它们的主要功能是阻止和压制任何执行欺诈性通道关闭的企图，确保交易的完整性不受影响，并保护参与者免受欺骗性操作。

从本质上讲，虽然闪电网络提供快速高效的交易功能，但用户必须意识到潜在的陷阱和适当的保护机制（例如瞭望塔）以增强安全性。

闪电网络费用

使用闪电网络需要支付一定的交易费用。这些成本可以分解为多个部分：

路由费用：这些费用是与通过不同闪电节点引导支付信息相关的费用。当交易通过多个节点到达目的地时，每个节点通常会为其中继信息的角色收取少量费用。

通道管理费：打开和关闭通道、闪电网络内初始化和结束交易的基本流程都会产生相关成本。

比特币网络费用：除了专有的闪电网络费用外，用户还必须考虑比特币的标准交易费用，特别是在打开和关闭通道时，因为这些操作需要与比特币区块链进行交互。

瞭望塔服务费：鉴于瞭望塔通过监控欺诈活动在维护交易安全性和完整性方面发挥着关键作用，因此它们经常对其服务收取费用。由于它们是第三方实体，因此它们的服务不是免费的，并且成本可能会根据瞭望塔提供商及其提供的服务范围而有所不同。

当两个参与方协调并完成交易时，需要在比特币区块链上注册反映商定金额的结束交易。此过程包括与转发这些交易相关的费用。费用结构可以采取两种形式：

  • 基本费用：这是一项固定费用，与交易的规模或价值无关。
  • 费率：或者，某些交易可能会受到费率的影响，这是根据交易总价值按百分比收取的费用。

为了最大限度地发挥闪电网络的优势，用户应该熟悉这些相关成本，并选择提供有竞争力的价格和值得信赖的服务的渠道和瞭望塔服务。

闪电网络的未来是什么？

在所有的二层解决方案中，闪电网络引起了加密社区的广泛关注和讨论。虽然其增长统计数据不像某些以太坊第 2 层链那样庞大，但由于闪电实验室的不懈努力，它正在获得牵引力并稳步发展。

采用和增长指标：

根据专门跟踪闪电网络的分析平台 1ml.com 的数据，目前该网络内总共有超过 5,400 个 BTC（相当于 1.45 亿美元）。这个庞大的生态系统由近 16,400 个节点和 75,700 个通道组成。令人印象深刻的是，该网络的平均交易费用仅为 0.0016 聪（0.000000443 美元），使其成为执行微交易的首选。

多样化的应用：

闪电网络反映了以太坊上的多功能应用程序，现在是从 DeFi 和 NFT 到游戏等一系列应用程序的所在地。闪电实验室提供的不断扩展的工具包对于吸引开发人员和促进网络内的创新发挥了重要作用。

交换集成：

许多加密货币交易所正在整合闪电网络协议，此举旨在将其覆盖范围扩大到更广泛的交易者群体。这种整合为交易者以更低的成本快速执行较小的比特币取款铺平了道路。

未来之路：

尽管闪电网络面临一系列挑战，但其基础生态系统正在不断发展，以增强其稳健性、可扩展性和用户体验。开发人员和社区的共同推动凸显了这一第 2 层解决方案的光明前景。

什么是闪电支付？

闪电支付是闪电网络的一个组成部分，通过提供近乎即时的低成本转账，为传统比特币交易提供了创新的解决方案。作为比特币区块链之上的第 2 层协议，它的诞生改变了更广泛的加密社区的游戏规则。

了解闪电网络和支付：

闪电网络的核心是两方之间的一系列支付渠道。这些渠道是链下交易的基石，这意味着它们不会立即添加到比特币区块链中，从而提供速度和自由裁量权。

相对于传统交易的优势：

与传统支付相比，闪电支付的主要优势是速度和价格实惠。由于它们不需要立即进行区块链验证，因此速度更快且费用更低，因此特别适合较小的交易。

增长和更广泛的采用：

加密货币领域见证了闪电支付的日益普及。许多比特币钱包、交易所，甚至企业都在整合它们。随着像 Plisio 这样的组织为企业级解决方案铺平道路，很明显，闪电网络不仅是未来，而且正在重新定义加密交易的现在。

请注意，Plisio 还为您提供：

单击 2 次即可创建加密发票 and 接受加密捐赠

12 整合

6 最流行的编程语言库

19 加密货币和 12 区块链

任何问题？

SegWit（隔离见证）是比特币的协议升级，解决了交易可延展性这一长期存在的问题。解决这个问题使得闪电网络（一种用于快速、低成本交易的第二层解决方案）更加安全且更容易在比特币上实施。从本质上讲，虽然它们具有不同的功能，但 SegWit 的实现为更强大的闪电网络铺平了道路。

虽然闪电网络主要是为比特币设计的，但其协议可以适用于其他区块链。截至我上次更新，莱特币是与闪电网络集成的著名硬币之一。然而，随着开发人员将该技术应用于其他区块链，所支持的特定代币可能会随着时间的推移而演变。

理论上，闪电网络每秒可以处理数百万笔交易，因为大多数交易都是链下的。但是，确切的数量可能会根据网络拓扑和其他因素而有所不同。

要将比特币发送到闪电网络，您需要一个支持闪电网络的钱包。创建闪电发票或从收件人处获取一张，然后使用您的钱包支付该发票，从而有效地将 BTC 转移到闪电网络。

没有人拥有闪电网络。它是一个去中心化协议，有多个实体和个人为其开发和运营做出贡献。

闪电网络通过支付渠道促进链下比特币交易，从而实现更快、更便宜的转账。一旦最终确定，交易将被批量处理并添加到主区块链中。

您不能直接投资闪电网络，但投资比特币和支持闪电网络的服务或初创公司是一种间接方法。

使用支持闪电网络的钱包，打开支付通道，并立即进行链下交易。

闪电网络是一种第二层协议，可实现更快、低成本的比特币交易。

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