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什么是闪电网络？

在2016年白皮书中提出的闪电网络（LN）是建立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历史和现状。

为什么创建比特币的闪电网络？

闪电网络是为了解决比特币的可扩展性问题而创建的，主要是比特币交易的速度和成本问题。

比特币目前的理论最大交易每秒（TPS）是10，实际上在3到7之间。与此相比，像VISA这样的传统支付处理器在2020年平均处理了6000 TPS（基于VISA的声明每年1880亿次交易）。

比特币的交易费用可以根据当前使用网络的需求而剧烈波动。例如，2021年4月20日，平均交易费用超过50美元，而到了2021年8月9日，平均费用大约是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替代方案相当或更优。但是，如果要将比特币用于日常支付（所谓的微交易，例如一杯咖啡，汽油），交易速度必须增加，交易成本必须大幅降低。

闪电网络的理论

要理解LN如何运作，以及LN当前的挑战，我们需要谈论比特币。比特币网络的限制因素是每笔交易都必须放入链上的一个新区块。由于大约每10分钟就会向链上添加一个新区块，因此在不显著改变比特币协议的情况下，交易的数量有一个上限。

阅读更多：比特币交易如何运作？

关于比特币协议重大重构的争论以前曾发生过，并导致了"硬分叉"，最著名的是创建了比特币现金。闪电网络并不是创建一个新的区块链，而是一个二层解决方案。这意味着它允许比特币协议保持相对不变，但提供了重大重构可能带来的好处——至少在理论上是如此。

LN通过在两方之间建立支付通道来运作，其中只有第一笔和最后一笔交易被放在比特币区块链上。第一笔和最后一笔之间的任何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。

要启动支付通道，双方必须承诺一定数量的比特币。只要支付通道保持开放，这些比特币就会被持有且无法释放。可以通过这个通道转移的比特币总量是双方承诺的比特币总量。让我们通过一个例子来说明：

爱丽丝和鲍勃想要互相建立一个支付通道。爱丽丝承诺10 BTC，鲍勃承诺5 BTC进入支付通道。一个包含爱丽丝和鲍勃总计15 BTC的开启交易被放在比特币区块链上。一旦该交易被添加到区块链上，这可能需要10分钟或更长时间，爱丽丝和鲍勃可以以更快的速度和几乎为零的成本进行无限次的交易。以下是爱丽丝和鲍勃之间的交易：

1. 爱丽丝发送给鲍勃1 BTC 爱丽丝：9 BTC 鲍勃：6 BTC
2. 爱丽丝发送给鲍勃2 BTC 爱丽丝：7 BTC 鲍勃：8 BTC
3. 鲍勃发送给爱丽丝3 BTC 爱丽丝：10 BTC 鲍勃：5 BTC
4. 鲍勃发送给爱丽丝1 BTC 爱丽丝：11 BTC 鲍勃：4 BTC

当一个或两个人希望关闭通道时，一笔关闭交易会被发送到区块链，显示爱丽丝和鲍勃的最终余额。在这种情况下，爱丽丝的最终余额是11 BTC，鲍勃的是4 BTC。

如果爱丽丝想与卡罗尔交易呢？那么，很巧的是，鲍勃与卡罗尔有一个支付通道，因此爱丽丝与鲍勃交易，而鲍勃将交易传递给卡罗尔。请注意，在这种情况下，鲍勃可能会收取一小笔费用以传递交易。随着时间的推移，根据六度分离理论，LN允许爱丽丝与其他任何人交易。

节点A尽管只与节点C和B有直接支付通道，却与节点Q进行交易。

闪电网络的实际应用

LN是一个相对较新的协议。它面临着从可用性到安全性的许多挑战。

有人担心运行LN节点的难易程度。为了LN的成功，它需要一个运行LN协议的比特币节点的强大网络。运行LN节点可能相当困难，并且可能存在运行较小节点的支付激励问题。可以说，运行LN并不比运行完整的比特币节点困难太多。然而，由于LN主要针对微交易，日常使用LN的体验将通过启用LN的钱包。与一些更成熟的比特币钱包不同，这些启用LN的钱包的新颖性意味着托管和非托管版本之间存在权衡。非托管LN钱包更难使用——更令人困惑，不够直接。托管选项更易于使用，但你必须依赖第三方来管理你的比特币。

阅读更多：了解托管和非托管钱包之间的区别，以及其与经济自由的关系。

LN还必须与竞争对手抗衡。截至2024年2月，LN已锁定了约5000 BTC。这听起来可能很多，但相比之下，2024年2月，以太坊上锁定了超过150,000比特币（WBTC，包装比特币）。由于以太坊的区块时间大约为14秒，而比特币为10分钟，通过WBTC在以太坊网络上交易比特币已经快得多。此外，可以想象以太坊项目如ETH 2.0和以太坊Plasma将减少交易费用，使得闪电网络变得不必要和过时。还要记住，使用WBTC带来了访问DeFi的巨大好处，而LN却没有。

最后，也是最令人担忧的是，LN面临许多漏洞。这些包括：

• Griefing攻击：资金没有丢失，但它会导致受害者的闪电资金被冻结，使得支付通道无法处理任何交易。
• Flood and loot：攻击者迫使许多受害者同时从区块链上提取资金（洪水）。攻击者利用这种拥堵窃取未能在截止日期前提取的资金（掠夺）。
• 时间延迟攻击：攻击者通过延迟区块交付来延长受害者意识到新区块的时间。
• 固定攻击：攻击者诱骗受害者错误关闭他们的LN通道并窃取单个交易。

比特币闪电网络的未完成工作

虽然LN存在漏洞，但尚未有人利用这些漏洞。这可能是因为执行这些漏洞所需的专业知识非常高，尚无人能够做到。LN开发人员相信，发现这些漏洞只会使网络更强大——这是成长的必要阶段。开发人员对为他们目前发现的漏洞创建各种修复方案持乐观态度，尽管固定攻击和时间延迟攻击将需要同时调整LN实现和比特币核心。

今天的闪电网络面临许多挑战，但该协议仍相对年轻，这类问题是可以预料的。闪电开发人员将继续改进协议，并可能解决这些问题以帮助在二层扩展比特币。

阅读更多：了解比特币和比特币现金之间的区别，以及为什么比特币现金主要服务于不同的用例。

要了解对闪电网络的冷静评估，尽管是由全职比特币核心贡献者撰写的，请查看Antoine Riard的优秀文章。