在……中提出的 2016年白皮书, 闪电网络（LN）是构建在比特币之上的第二层解决方案。
在本文中，我们将深入探讨比特币闪电网络的发展历程及其现状。
比特币闪电网络为何而诞生？
闪电网络的诞生是为了应对比特币的可扩展性问题，即比特币交易的速度和成本问题。
比特币当前的理论每秒最大交易量（TPS）为10，但实际值在3到7之间。相比之下，像VISA这样的传统支付处理商，2020年的平均处理量为6,000 TPS（根据 VISA的主张 （每年1880亿笔交易）。
比特币的交易手续费 交易费用会根据当前网络使用需求而大幅波动。例如，2021年4月20日，平均交易费用超过50美元，而2021年8月9日，平均费用则约为2.50美元。 对于大额交易，例如银行转账或国际汇款，比特币的速度和成本与其他支付方式相当或更胜一筹。但如果要将比特币用于日常 付款 （所谓的微交易，例如一杯咖啡、一箱汽油），交易速度必须提高，交易成本必须大幅降低。
闪电网络的理论基础
要理解LN的工作原理及其当前面临的挑战，我们需要先谈谈比特币。比特币网络的瓶颈在于，每笔交易都必须被纳入链上一个新的区块中。由于区块大约每10分钟才被添加到区块链上一次，因此在不大幅修改比特币协议的情况下，可处理的交易数量存在硬性限制。
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此前曾就比特币协议的重大改版进行过讨论，并由此引发了“硬分叉”，其中最引人注目的是比特币现金的诞生。 闪电网络并非创建一条新的区块链，而是一种第二层解决方案。这意味着它既能让比特币协议保持相对不变，又能带来重大改版可能带来的好处——至少在理论上是如此。
LN 的工作原理是在双方之间建立一个支付通道，其中只有第一笔和最后一笔交易会被记录在比特币区块链上。第一笔和最后一笔交易之间的任意数量的交易都将在链下进行，这意味着这些交易不受比特币协议的限制。
要建立一个支付通道，双方必须各锁定一定数量的比特币。只要支付通道保持开放，这些比特币就会被锁定，无法释放。通过该通道可转移的比特币总金额即为双方锁定的比特币总金额。让我们通过一个例子来说明这一点：
爱丽丝和鲍勃想彼此之间建立一个支付通道。爱丽丝向该支付通道存入10 BTC，鲍勃存入5 BTC。 一笔包含爱丽丝和鲍勃合计15 BTC的开启交易被写入比特币区块链。一旦该交易被添加到区块链中（此过程可能需要10分钟或更长时间），爱丽丝和鲍勃就可以以更快的速度、几乎零成本进行无限次交易。以下是爱丽丝和鲍勃之间的交易记录：
- 爱丽丝向鲍勃转账 1 BTC 爱丽丝：9 BTC 鲍勃：6 BTC
- 爱丽丝向鲍勃转账 2 BTC 爱丽丝：7 BTC 鲍勃：8 BTC
- 鲍勃向爱丽丝转账 3 BTC 爱丽丝：10 BTC 鲍勃：5 BTC
- 鲍勃向爱丽丝转账 1 BTC 爱丽丝：11 BTC 鲍勃：4 BTC
当一方或双方希望关闭通道时，会向区块链发送一笔关闭交易，其中包含爱丽丝和鲍勃的最终余额。在此情况下，爱丽丝的最终余额为 11 BTC，鲍勃的最终余额为 4 BTC。
如果爱丽丝想和卡罗尔进行交易怎么办？碰巧鲍勃和卡罗尔之间有一个支付通道，所以爱丽丝先和鲍勃进行交易，然后鲍勃将这笔交易转发给卡罗尔。需要注意的是，在这种情况下，鲍勃可能会因转发交易而收取一小笔费用。随着时间的推移，根据 六度分隔理论, LN 使爱丽丝能够与任何其他人进行交易。
尽管节点 A 仅与节点 C 和 B 建立了直接支付通道，但它仍与节点 Q 进行了交易。
闪电网络的实际应用
LN 是一个相对较新的协议。它面临着从易用性到安全性等诸多挑战。
人们对运行 LN 节点的难易程度存在担忧。要使 LN 取得成功，就需要一个由运行 LN 协议的比特币节点组成的稳健网络。运行一个 LN 节点可能 相当困难 而且，可能确实存在支付激励方面的问题 用于运行较小的节点. 不过，有人认为运行闪电网络（LN）其实比运行一个完整的比特币节点难不了多少。 不过，由于闪电网络主要面向微交易，用户日常使用闪电网络的体验将通过支持闪电网络的钱包实现。与一些较为成熟的比特币钱包不同，这些支持闪电网络的钱包因尚属新兴产品，因此在托管与 非托管 版本。非托管型 Lightning 网络钱包使用起来更复杂——更令人困惑，操作也不够直观。托管型钱包虽然更易于使用，但你必须将比特币托付给第三方保管。
阅读更多：了解 托管钱包与非托管钱包的区别，以及它与经济自由之间的关系。
LN 还必须应对竞争对手。截至 2024 年 2 月，LN 已锁定 约5,000 BTC. 这听起来可能很多，但相比之下，截至2024年2月，已有超过15万枚比特币被锁定在以太坊上（WBTC，即包装比特币）。 由于以太坊的区块生成时间约为每14秒，而比特币为10分钟，因此通过WBTC在以太坊网络上进行比特币交易已经快得多。此外，可以设想，像 ETH 2.0 此外，以太坊Plasma将大幅降低交易费用，以至于闪电网络将变得不再必要且过时。同时还需注意，使用WBTC能带来访问 DeFi，而LN则没有。
最后，也是最令人担忧的是，LN 面临着一系列安全漏洞。其中包括：
- 恶意骚扰攻击: 资金并未丢失，但这会导致受害者的闪电网络资金被冻结，从而使支付通道无法处理任何交易。
- 洪水与掠夺: 攻击者迫使大量受害者同时从区块链上提取资金（洪水攻击）。攻击者利用由此造成的网络拥堵，窃取那些在截止时间前未能提取的资金（掠夺）。
- 时间膨胀攻击: 攻击者通过延迟区块的传递，延长受害者察觉新区块所需的时间。
- 固定攻击: 攻击者诱使受害者以不当方式关闭其轻量级网络（LN）通道，并窃取单笔交易。
比特币闪电网络仍有待完善
尽管闪电网络（LN）存在安全漏洞，但迄今尚未有人利用这些漏洞。这很可能是因为利用这些漏洞所需的专业技术门槛极高，因此尚未有人成功实施。闪电网络开发者们相信，发现这些漏洞只会让网络更加强大——这是网络发展过程中必不可少的一个阶段。 开发者们对修复迄今发现的各类漏洞持乐观态度，不过针对“固定攻击”和“时间延迟攻击”，则需要同时对 Lightning Network 的实现方案和 Bitcoin Core 进行调整。
当今的闪电网络面临着诸多挑战，但该协议仍处于发展初期，出现此类问题也在所难免。闪电网络开发者将持续改进该协议，并有望解决这些问题，从而帮助比特币在第二层实现可扩展性。
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若想阅读一篇对闪电网络（Lightning Network）进行的客观、高屋建瓴的分析——尽管作者是位全职的比特币核心（Bitcoin Core）贡献者——不妨看看安托万·里亚尔（Antoine Riard）的 精彩的帖子.
