Satashi Nakamoto於2008年10月31日（星期五）向一個加密郵件列表發送了一份關於“一個完全點對點、沒有可信第三方的新電子現金系統”的提案。下個星期天，第一個回應（第一次有人公開評論比特幣）來了：“我們非常非常需要這樣一個系統，”James a。唐納德：“但我理解你的建議，它似乎沒有達到要求的規模。”

10年後的今天，這種批評聽起來仍然正確。即使是比特幣最熱心的傳播者也承認，它對於日常的小規模購買毫無價值。不過，閃電網路（Lightning Network）可能會改變這種局面，閃電網路是目前正在進行的最有希望的比特幣規模擴張專案之一。

閃電網路

Lightning Labs執行長伊麗莎白·斯塔克（Elizabeth Stark）在2017年7月舉行的Blockstack峰會上表示，這是對中本電子現金的第一次批評，但她表示相信比特幣確實可以擴充套件。”談到區塊鏈和去中心化技術，我們基本上又回到了1995年，”她說，指的是網際網路收購HTTP和TCP/IP的其他傳輸和應用層之前的時間。

在比特幣區塊鏈最受關註的“第2層”應用程式中，閃電網路是其中之一。lightning最早由Joseph Poon和Tadge，又名Thaddeus Dryja於2015年提出（他們的白皮書的最新版本可在此處獲得），三家公司已將lightning開發成一個名為lightning rfc或“BOLTS”的功能規範，每個公司都有自己的實現：lightning Labs有lnd，Blockstream有c-lightning，而且ACINQ有eclair。還有一些非BOTLS實現正在開發中，比如thunder。

閃電網路已經開始運行了，但它還處於非常初級的階段。真正的比特幣是透過Lightning Labs、Blockstream和ACINQ的實現傳送和接收的，這三種實現都是互操作的。下麵的影片顯示，一位aciq工程師幾乎是在瞬間透過c-lightning節點將0.000001比特幣（約0.01美元）從eclair節點傳送到lnd節點：

為了看看這代表了多大程度的改進，我們使用移動錢包應用GreenAddress在比特幣區塊鏈上嘗試了類似的交易。該應用建議向礦工支付0.00001907 BTC（0.19美元）：1907%的費用。雖然目前還不清楚這筆費用打算在幾個街區內確認（我們已經聯絡GreenAddress瞭解情況），但答案很可能是六個街區，或者一個小時左右。

不過，我們永遠不會知道這一特定交易實際需要多長時間：一條錯誤訊息告訴我們，“低於546 satoshis（0.05美元）的產出被比特幣視為不經濟的塵埃”。請增加數值。”

Lightning實驗室還使用該網路測試了跨鏈原子交換；這些是不同區塊鏈之間的價值轉移，在這裡是比特幣和萊特幣，這可能標志著朝著建立分散式交易所邁出了第一步。

Lightning實現了比特幣本身無法實現的小額支付，但現有的實現仍然存在缺陷。斯塔克敦促使用者使用比特幣的“測試網”（即使用**）來瞭解閃電，而不是真槍實彈的“主網”。然而，在撰寫本文時，大約有價值5萬美元的交易是在主網上進行的，一些人因為c-lightning漏洞而賠錢(Blockstream的核心技術工程師克裡斯蒂安•德克（Christian Decker）透過電子郵件告訴我，在大多數情況下，資金最終都會被收回。）

那麼閃電是如何工作的呢？

閃電是如何工作的

Lightning的解決方案基於雙向、非連鎖支付渠道。假設艾麗絲和鮑勃經常小額交易。在這種情況下，由於涉及費用和較長的確認時間，鏈上支付並不實用，因此他們決定開通一個渠道，允許他們來回、即時和免費地傳送比特幣。

開啟頻道

為了開通一個頻道，Alice、Bob或兩者都透過所謂的融資交易（下圖中的綠色方框）向一個特殊地址提供一定數量的比特幣。假設愛麗絲貢獻了1個BTC。她將資金髮送到所謂的2/2 multisig地址，這要求Alice和Bob用私鑰對任何傳送交易進行加密“簽名”。正常的事務只需要與傳送地址的公鑰相對應的（單個）私鑰的簽名。

重要的是，融資交易尚未簽署或向網路廣播。

所有圖片來源於Poon和Dryja。

接下來，Alice和Bob建立了一個“承諾交易”，將融資交易作為其“父級”：他們使用未確認的1 BTC輸出作為“子級”交易的輸入，該子級交易將0.5 BTC傳送給Alice（輸出0），將0.5 BTC傳送給Bob（輸出1）。如果你**比特幣的協議不允許使用者在不知道輸入簽名的情況下簽署消費協議，那麼這種能力是透過軟叉授予的。

然後Alice對輸出進行簽名，向Bob傳送0.5btc；Bob將0.5 BTC傳送給Alice，對輸出進行簽名。然後，雙方都簽署並廣播融資交易，該交易將被提交給比特幣區塊鏈（並受制於網路費用和等待時間）。

他們現在有了一個開放的支付渠道，透過這個渠道，他們可以在比特幣上來回穿梭，而且不收取任何費用。愛麗絲或鮑勃可以在任何時候關閉它，並要求他們的0.5 BTC每個，或任何更新的餘額。

開啟一個頻道…用英語

除非你已經對閃電網路的內部結構有了相當的瞭解，否則你可能很難理解“這裡的標誌，這裡的首字母，花這個，廣播那個——不，不是那個。”

下麵是一個更具概念性的描述。融資交易聽起來是這樣的：它為渠道提供資金。它還充當了渠道的上限：任何一方最終的融資額都不能超過初始融資額，雙方的餘額加起來必須達到該數額。融資交易首先建立，但最後廣播的原因是，如果它只是在一個步驟中釋出到區塊鏈，除了一個簡單的普通交易之外，什麼都不會完成。閃電並不能讓它們更快更便宜。

透過讓融資交易保持開放狀態，**一個承諾交易（如下文所述，其功能類似於一種智慧合約），然後關閉融資交易，lightning會撬開網路中的一種蟲洞。它允許你沿著一個單一的、確定的路徑來回移動比特幣。你使用的是比特幣協議，但是繞過了礦工們強加的延遲和費用。

讓閃電不可信

假設Bob現在想用他們的開放頻道支付Alice 0.1btc。雙方只需更新承諾交易——無需向礦商上訴。餘額，以前每個0.5 BTC，現在是0.6 BTC給愛麗絲，0.4 BTC給鮑勃。

唯一的問題是，如何安全地做到這一點？因為他們已經為最初的交易交換了簽名，鮑勃可以在那筆交易上簽字——而不是最近的一筆——然後用0.5 BTC而不是他實際欠的0.4 BTC離開。換言之，根據寫作時的價格，他可以從愛麗絲那裡偷1000美元左右。答案可能是隻與你信任的人開放渠道。但是使用比特幣又有什麼意義呢？

找到解決這一困境的密碼解決方案可以歸結為一個目標：不可能簽署一個舊的事務並以反映以前狀態的方式關閉通道。只要這樣做是一種選擇，閃電就有雙重花費的問題。

記住，Bob簽署了承諾事務的一半（下麵是commitment Tx 1a），只有Alice可以廣播，因為她的簽名丟失了。愛麗絲簽了另一個（承諾tx1b），然後只有鮑勃才能廣播。任何一方都可以這樣做並關閉渠道，但使用比特幣（有限的）智慧合約編寫功能，承諾交易的兩半輸出可能受到不同的限制。具體來說，一個輸出可以允許接收者立即使用資金，而另一個輸出可以由任何一方透過可撤銷的序列到期合同（RSMC）在規定的時間段內取消，例如1000個區塊，或者大約一週。

這就是為什麼這是有用的。如果鮑勃被證明是狡猾和無原則的，他只能簽署和廣播承諾Tx 1b（以上），其中支付愛麗絲立即（交付1b）和持有一個星期的資金在可撤銷的邊緣（可撤銷交付1b）。愛麗絲，看到鮑勃試圖欺騙她，可以觸發撤銷和索賠不僅0.1 BTC鮑勃試圖偷，但0.4 BTC他本來有權。

換句話說，如果她抓住鮑勃作弊，整個頻道都會傳到愛麗絲。這是可能的，因為當雙方建立一個新的承諾交易（C2a和C2b），承諾實際上不會播放一個舊的承諾交易（C1a或C1b），他們把錢放在他們的嘴裡。除了新的承諾交易，它們還建立了一個違約救濟交易，其中兩個輸出（BR1a和BR1b）適用於前一承諾。愛麗絲給鮑勃她的私鑰，以完成他一半的違約救濟交易，反之亦然。現在，如果雙方都試圖播放舊交易，交易對手可以利用1000塊等待期，在交易之前突然襲擊，取得違規方的全部餘額。

問題是艾麗絲必須半持續地註意她的頻道，以免鮑勃在1000個街區裡讓她措手不及。Poon和Dryja建議指定某個第三方，當交易對手試圖欺詐時，該第三方的職責是觸發違約補救交易，即將渠道的所有資金獎勵給受害方。這些費用可以從罰款中扣除。

Lightning Labs的聯合創始人兼技術長Olaoluwa Osuntokun正在開發“望塔”作為這些第三方的執行者。儘管有人擔心這些節點可能充當可信的一方，並給網路帶來不安全感，但Osuntokun告訴Cointesk，給定的通道只需要一個誠實的監視塔。

此外，正如Blockstream的核心技術工程師Christian Decker在一封電子郵件中指出的那樣，欺詐是有風險的。假設你要搶劫的一方至少一週不會報到一次，這是一場重大的賭博，而你渠道中所有資金的損失風險可能足以起到威懾作用。

連線通道

在現實世界中，愛麗絲不想只與鮑勃交易，鮑勃也不想只與愛麗絲交易。雙方都有任何數量的交易對手，他們需要支付和獲得支付。與每一方開放渠道是不切實際的。即使使用者介面被簡化到完美的程度，也很少有使用者有必要在十幾個或更多的開放渠道中使用比特幣。

幸運的是他們不必這樣做。如上圖所示，使用者可以透過中間使用者的渠道進行支付路由，這樣透過六度分離原則，任何人只要有一個或兩個開放頻道就可以支付。與單一渠道內的交易不同，這些多渠道交易可能會涉及少量費用，以激勵節點為渠道提供資金並保持渠道的開放性。洋蔥路由是用來偽裝瀏覽器使用者的技術，它防止中間節點看到事務所採取的完整路徑，從而減輕隱私問題。

這種渠道網路在實踐中的效果如何還有待觀察，可以想象的是，如果支付必須走太複雜的路線——透過中間渠道的“跳躍”太多——這些使用者收取的費用可能會加起來。

閃電能保持分散嗎？

這些擔憂與批評人士認為閃電網路存在無法剋服的缺陷有關。在今天的實施中，一個渠道有一個上限：初始融資交易中比特幣的數量限制了渠道中的總金額。

這種情況對資源合理有限的使用者施加了一種權衡。他們既可以用大量比特幣為渠道提供資金，以確保他們有足夠的資金支付他們需要的任何款項，也可以為較小的渠道提供資金，並將比特幣用於其他用途(因為支付可以透過連結的渠道進行，一個給定的使用者可能不需要開啟更多的渠道，也許只需要開啟幾個。）

這種選擇歸根結底是在閃電通道內擁有流動性，或者在閃電通道外擁有鏈上的流動性。如果watchtowers或其他解決方案不能防止由於疏忽而造成的資金損失，那麼選擇為流動支付渠道提供資金可能是有風險的。另一方面，如果支付渠道變得安全，閃電成為日常使用比特幣的主要方式，那麼將資金留在渠道中就不會有什麼問題。正如德克所說，它們將充當“可充值的借記卡或現金”，而主鏈則充當儲蓄賬戶。

斯塔克也提出了類似的論點：為閃電頻道提供資金可以防止你將比特幣用於其他任何事情，除了“一個由多跳連線的潛在多個節點組成的網路將立即接受比特幣，”她透過電子郵件寫道我們預計閃電頻道的資金比鏈上的比特幣更有用，因為它的即時速度和低的費用，”她補充說。

集線器？

但是你會和誰設定這些頻道呢？選擇Bob作為你的Alice是一個經濟決策，而不是密碼決策，對閃電網路的批評者來說，顯而易見的答案是一種“樞紐”，一個擁有大量資金的節點，使其能夠同時與多個政黨保持資金充足的開放渠道。

相當於一個鏈外比特幣銀行業的發展可能會擾亂比特幣愛好者的想法，他們認為這是網路的集中。

斯塔克反駁了這一論點。”她寫道：“成千上萬的使用者為比特幣執行完整的節點，我們相信這些使用者和其他使用者也會在Lightning上執行節點（這更容易，因為你不需要比特幣完整的節點，而且與比特幣完整的節點不同，你可以從路由中獲得少量費用）。”她還指出，她的團隊正在研究“拼接，“這將允許使用來自主鏈的比特幣為頻道充值。這種能力可以緩解將比特幣放入渠道或留在主鏈之間的權衡，進而降低集線器形成的趨勢。

Decker認為，很可能會形成一個“兩層網路，擁有大量可靠的節點，充當網路的主幹。”然而，他預計這些節點將是商家，而不是僅僅為提供流動渠道而存在的集線器。他認為，向多個使用者提供這些頻道將非常昂貴，需要集線器收取高昂的費用，使其與其他節點相比缺乏競爭力。

aciq執行長皮埃爾•瑪麗•帕迪歐（Pierre-Marie Padiou）並不表示知道閃電網路可能會如何發展他透過電子郵件寫道：“很難預測集權和分權之間的平衡。”當然會有更大的節點和更小的節點，但到什麼程度之前很難判斷。”

正確的縮放方式？

Poon和Dryja斷言“利用這些小額支付渠道的網路，比特幣可以以現代臺式計算機的計算能力擴充套件到每天數十億筆交易。”也許，但今天肯定不是這樣。在編寫本文時，開啟的主網lightning節點不到1000個。

閃電也不是唯一的縮放方案。一個主要的競爭對手是比特幣現金（bitcoin cash），這是一種有爭議的比特幣硬叉，允許使用更大的塊。比特幣現金支持者、閃電支持者和各種第三種方式的倡導者之間的辯論，即使是偶爾的反定標器，也很激烈。可能有一個或另一個會脫穎而出，他們會繼續共存，或者所有人都會失敗。

無論如何，閃電網路是一個很有希望的嘗試，以剋服自比特幣2008年首個週末以來困擾比特幣的可擴充套件性困境。