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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。

比特币当前理论上的每秒最大交易量（TPS）是10，实际上在3到7之间。与此相比，传统支付处理器如VISA在2020年平均处理6,000 TPS（基于VISA的声明每年1880亿笔交易）。

比特币的交易费用会根据当前网络使用需求大幅波动。例如，2021年4月20日平均交易费用超过50美元，而到2021年8月9日，平均费用约为2.50美元。对于大额交易，如银行转账或国际汇款，比特币的速度和成本与替代方案相当或优越。但如果比特币要用于日常支付（所谓微交易，例如一杯咖啡、加油），则交易速度必须提高，交易成本必须大幅降低。

闪电网络理论

要理解LN的工作原理和当前挑战，我们需要谈谈比特币。比特币网络的限制因素是每笔交易都必须放入区块链上的新区块。由于区块大约每10分钟添加到链上，没有显著改变比特币协议的情况下，交易数量有硬性限制。

阅读更多：比特币交易如何工作？

关于比特币协议重大重构的辩论曾经发生过，并导致了“硬分叉”，最著名的是比特币现金的创建。闪电网络不是创建新的区块链，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。

LN通过在两方之间建立支付通道工作，其中只有第一个和最后一个交易被放到比特币区块链上。第一个和最后一个之间的任何数量的交易将在链下进行，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，双方都必须承诺一定数量的比特币。只要支付通道保持开放，这些比特币将被持有且无法释放。通过该通道可以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：

Alice和Bob想要互相建立支付通道。Alice承诺投入10 BTC，Bob承诺5 BTC进入支付通道。Alice和Bob合计15 BTC的开通交易被放到比特币区块链上。一旦该交易被添加到区块链，可能需要10分钟或更长时间，Alice和Bob可以以更快的速度和几乎为零的成本无限次交易。以下是Alice和Bob之间的交易：

1. Alice发送给Bob 1 BTC Alice: 9 BTC Bob: 6 BTC
2. Alice发送给Bob 2 BTC Alice: 7 BTC Bob: 8 BTC
3. Bob发送给Alice 3 BTC Alice: 10 BTC Bob: 5 BTC
4. Bob发送给Alice 1 BTC Alice: 11 BTC Bob: 4 BTC

当一方或双方希望关闭通道时，将把Alice和Bob的最终余额发送到区块链。在这种情况下，Alice的最终余额是11 BTC，而Bob的是4 BTC。

如果Alice想与Carol交易呢？恰好Bob与Carol有一个支付通道，因此Alice与Bob交易，Bob将交易传递给Carol。注意在这种情况下，Bob可能会收取小额费用以传递交易。随着时间的推移，通过六度分隔理论，LN允许Alice与任何其他人交易。

节点A与节点Q交易，尽管只有与节点C和B有直接支付通道。

闪电网络实践

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。

关于运行LN节点的容易程度存在担忧。为了LN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多少。然而，由于LN主要针对微交易，日常体验将通过启用LN的钱包实现。与一些更成熟的比特币钱包不同，这些新的LN启用的钱包有托管和非托管版本之间的权衡。非托管LN钱包较难使用——更混乱，不太直接。托管选项更易用，但必须依赖第三方来保管比特币。

阅读更多：了解托管和非托管钱包之间的区别，以及它如何与经济自由相关。

LN还必须与竞争对手竞争。截至2024年2月，LN已锁定大约5,000 BTC。这听起来可能很多，但相比之下，截至2024年2月，超过150,000比特币在以太坊上被锁定（WBTC，包装比特币）。由于以太坊的区块时间约为每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将足以降低交易费用，使闪电网络变得不必要和过时。还需要记住，使用WBTC带来了访问DeFi的巨大好处，而LN没有。

最后，最令人担忧的是，LN面临着许多漏洞。这些包括：

• 悲伤攻击：资金没有丢失，但它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。
• 洪水和掠夺：攻击者迫使许多受害者同时从区块链中提取资金（洪水）。攻击者利用这种拥堵来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延长受害者感知新块的时间。
• 钉住攻击：攻击者欺骗受害者错误地关闭LN通道并窃取单个交易。

比特币闪电网络需要完成的工作

虽然LN存在漏洞，但尚未有人利用它们。可能是由于实施这些漏洞所需的专业知识如此之高，因此没有人这样做。LN开发者们相信发现这些漏洞只会让网络更强大——这是增长的必要阶段。开发者们对创建各种漏洞修复持乐观态度，尽管钉住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，这些问题是可以预料的。闪电开发者将继续改进协议，并可能解决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差异，以及为什么比特币现金主要用于不同的用例。

对于闪电网络的冷静的高空评估，可查看全职比特币核心贡献者Antoine Riard的优秀帖子。