比特币的红色闪电：最具前景的扩展解决方案如何运作

需要解决的问题

比特币彻底改变了我们对数字货币的看法。然而，它有一个致命的弱点：速度。区块大约每十分钟生成一次，每个区块只能容纳一定数量的交易。当网络拥堵时——就像2017年和2021年发生的那样——手续费飙升。2021年4月，在比特币主链上支付一次转账的平均费用超过60美元。你能想象用10美元的手续费支付一杯3美元的咖啡吗？这不可持续。

红色闪电：链外响应

为了缓解这个瓶颈，开发了第二层解决方案。这些是运行在比特币之上的网络，但并不完全是比特币。最突出的就是闪电网络。

闪电网络允许用户快速进行点对点交易，而无需等待区块确认。你不需要每笔交易都记录在区块链上。相反，你可以与另一个人打开一个“支付通道”，双方可以即时交换资金数千次。只有在关闭通道时，最终交易才会发布到主链上。

理解支付渠道

想象一下，爱丽丝和鲍勃计划一起进行多次购物。为了避免多个链上交易，他们决定开一个通道。双方各自锁定5 BTC在一个多签地址(multisig)——这是一种特殊类型的地址，需要双方的签名才能花费资金。

在这个私有频道内，他们创建了一个"迷你账本"。当爱丽丝想要支付给鲍勃时，她只需更新余额：她损失1 BTC，鲍勃获得1 BTC。然后，鲍勃可以再还给爱丽丝2 BTC。这些变化瞬间发生，没有涉及矿工。在任何时候，他们都可以将最终状态发布到区块链上，并带着各自的余额撤回。

通过加密保证安全：多重签名和HTLC

这里出现了一个明显的问题：是什么阻止爱丽丝试图欺骗，发布一个她有更多钱的旧状态？

系统使用两种安全机制：

1. 多重签名地址 (Multisig)

一个多签地址需要多个签名才能花费资金。在闪电网络中，使用的是2对2的方案：双方都必须签名才能转移资金。这意味着在双方合作的情况下，任何一方都不能单方面行动。

2. 哈希时间锁合约 (HTLC)

这就是闪电的真正天才。结合了两种技术：

• Hashlock: 一种加密条件，只有知道特定秘密的人才能花费资金。
• Timelock: 一种时间限制，阻止在某个时刻之前进行支出。

当爱丽丝和鲍勃打开一个通道时，他们交换了哈希过的秘密。如果鲍勃试图发布一个旧状态，在这个状态中他有更多的资金，爱丽丝会立即访问到他全部的余额，因为她现在知道了鲍勃在创建新状态时(公开的秘密。同时，鲍勃必须等待时间期限到期才能访问他的资金。这惩罚了他试图作弊。

路由：连接通道

Lightning的真正力量在于通道的互联。如果Alice与Bob有一个通道，而Bob与Carol有另一个通道，Alice可以通过Bob向Carol发送资金。Bob充当“路由器”，并可以收取小额手续费以促进交易。

这迅速扩展。凭借足够的通道，Alice理论上可以在网络上向几乎任何人发送资金，而无需直接通道。

实际示例：

• 爱丽丝和鲍勃：容量为 1 BTC，爱丽丝本地有 0.7 BTC
• Bob 和 Carol：1 BTC 容量，Bob 在本地拥有 0.6 BTC

如果爱丽丝将0.3 BTC发送给卡罗尔，然后将这些资金转给鲍勃，鲍勃再将其转给卡罗尔。鲍勃的余额保持不变)+0.3来自爱丽丝，-0.3给卡罗尔(，但他的灵活性降低了。现在他可以用爱丽丝花费0.6 BTC，但只能用卡罗尔花费0.3 BTC。路由器可能会因此收取佣金，从而创造流动性市场。

闪电网络的明显优势

无限可扩展性： 用户可以仅通过两笔链上交易在链外进行数百万笔交易：)打开和关闭通道(。

可行的微支付： 比特币可以发送约0.00000546 BTC的最低金额。闪电网络将其降低至0.00000001 BTC )1聪(。在封闭通道中，手续费消失，使得几分钱的支付成为可能，而不会在经济上变得不可行。

隐私增强： 频道可以是私密的。没有人知道里面发生了什么。人们只看到一个频道被打开，但不知道交易的细节。

瞬时速度： 忘记等待10分钟。在闪电网络中，支付处理速度与您的互联网连接一样快。

真实的挑战

使用复杂： 配置一个闪电节点并打开通道需要一定的技术知识。对于初学者来说，本地/远程流动性和通道管理的概念可能会令人感到不知所措。

流动性问题： 你只能花费你在一个通道中锁定的金额。如果双方都拥有一方的全部余额，除非有人先付款，否则就不可能再发送更多资金。这限制了资金流动，可能会让新用户感到沮丧。

集中化风险： 流动性很高的中介)被称为“枢纽”(，成为了关键点。如果大型路由器断开连接，网络就会分裂。此外，如果少数参与者控制了路线，就会存在审查风险。

今天闪电网络的状况如何

到2024年3月，闪电网络看起来很健康：

• 超过13,000个活跃节点 在全球范围内运行
• 超过52,000个频道 连接网络
• 约4,570 BTC 的总锁定容量

存在多种实现：Blockstream 的 c-lightning、Lightning Labs 的 LND 和 ACINQ 的 Eclair 是主要的实现。对于技术不太精通的用户，企业提供即插即用的节点，只需开机即可使用。

未来：一个更易获取的比特币

自2018年在主网推出以来，Lightning经历了显著的演变。由于持续的开发，技术障碍正在慢慢减少。最初作为一个实验性解决方案的它，已经成为低价值和高频支付的可行替代方案。

闪电网络并不是比特币所有问题的解决方案，但它解决了最紧迫的问题：如何在不失去安全性和去中心化特性的情况下，使比特币在日常交易中实用。随着更多开发者在其上构建，网络将变得更加稳健，更易于使用，并且更好地融入加密货币生态系统。