比特币闪电网络扩容之路：未来发展趋势与双出资通道解析

比特币闪电网络扩容之路：未来发展趋势与双出资通道解析

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比特币扩展的途径：闪电网络的未来是什么？

经过多年的概念开发，比特币的闪电网络现在正在Beta中。因此，每天越来越多的节点出现在闪电网络上，越来越多的用户正在向彼此打开闪电网络渠道，一些商人甚至开始接受闪电付款。

当然，它仍处于闪电网络的早期阶段。尽管它的主要实现，钱包和其他相关应用程序可用，但其覆盖范围支付网络有望在未来几年的网络体系结构，安全性和可用性方面有所改善。

这是目前正在开发的一些主要与闪电网络相关的项目。

双资助的频道

闪电网络由一系列付款渠道组成。支付渠道存在于两个用户之间，允许他们之间来回发送资金。

但是，在开发的早期阶段，支付渠道只能由两党之一资助。投资者必须首先开始向另一方进行交易（打开渠道）；只有这样，另一方才能在同一付款渠道（开放渠道）中返回付款。

闪电网络白皮书提出了“双资金渠道”，埃克莱尔的母公司阿辛克（Acinq）也提出了相关的规范建议。顾名思义，双投资渠道允许两个用户将比特币发送到Lightning Network Channel以抵押并共同打开渠道。这将使Lightning Network应用程序更加灵活，然后用户可以在启用渠道上实现即时付款。

潜艇掉期

为了实现避雷针，用户必须提前将资金存入闪电网络渠道。一旦将资金存入渠道，这些资金就无法将其发送到常规（链）比特币地址（除非渠道从一开始就关闭了）。这意味着闪电网络渠道中的比特币与常规钱包中的比特币不同，就像支票帐户的资金不同于储蓄帐户中的资金。

现在有一些解决方案使用户可以在闪电网络和链之间无缝切换交易。

一种解决方案是潜艇掉期。这是由Alex Bosworth（由Lightning Labs的首席技术官Olaoluwa Osuntokun构想的），而Assis Exchange允许用户在频道中将比特币发送给Lightning Network中的中介；中介将相应数量的比特币发送到常规（链）比特币地址。另一种方式是：用户可以定期向链条上的中介机构支付比特币；然后，中介将相应的比特币发送到闪电网络上的接收节点。

重要的是，这是在放下交换中“自动完成的”。使用已经嵌入在闪电网络中的方法，可以有效地相互链接闪电付款和链付款。这使得中间商不可能通过不付款来窃取资金。 （通过与用户达成协议，可以收取少量服务费。）

剪接

用于闪电网络交易的另一个更无缝的解决方案称为“剪接”。从本质上讲，剪接允许用户在现有的闪电通道中“充电”资金，或从频道中“检索”渠道的同时保持渠道打开。

这个想法很简单。任何闪电通道都始于开放交易，这确保两个用户都同意在渠道中转移资金。闪电网络的其余部分由用户之间的一系列随后的交易组成，这些交易通常不会扩展到比特币主网络。在通道关闭之前，通道中的交易资金将不会传输。

使用“剪接”时，用户可以使用开放交易，而不是向包含更多比特币的新替换开放交易发行资金。一旦在区块链上确认了新事务，便会填充通道。在确认新的开放交易之前，两个用户都可以同时更新旧频道和新频道，以避免“频道故障”。

并且在使用“剪接”时，用户可以使用开放交易将资金发送到常规（链）地址，并可以使用相同的方法将其中一部分保存在频道中。这样，用户可以在闪电网络频道上进行链交易。

Eltoo

每次进行新的付款时，用户之间的闪电通道都会更新以反映其总余额。目前实现这一目标的方法包括对试图广播旧余额的用户进行惩罚（可能是因为旧的余额会给他们更多的钱）。欺诈用户可能会损失其频道中的所有资金。

问题在于，广播旧的平衡并不总是因为人们想尝试作弊。在许多情况下（例如，由于软件错误或备份错误），用户可能会意外广播旧的平衡。在这种情况下，完全损失渠道资金是对他们的严重惩罚。

Eltoo于2018年4月30日首次发行，由Blockstream的C-Lightning开发团队Christian Decker和Rusty Russell和Lightning Labs的Osuntokun开发。 Eltoo通过建立一系列时锁交易来更新频道。每次交易都花在上一个交易中的资金以反映最新的渠道余额。

如果用户广播较旧的交易（代表较旧的频道余额），则她的对手有一些时间来广播最新的交易（代表最新的频道余额）。

目前，这样的解决方案可能会起作用，但在失败时不实用。

这需要在比特币区块链中广播和记录整个交易链，或多或少使闪电网络的目的不清楚。因此，Decker提出了比特币协议的软叉，以在这类交易中引入层次结构：任何较新的交易都可以涵盖任何较旧的交易，而无需整个链中的所有交易要播放。

如果在比特币网络上激活此软叉，则可以根据其喜好创建闪电频道。 （就像现在或使用Eltoo一样，取决于他们喜欢使用的东西）

紧凑的客户端块过滤

尽管闪电网络是第2层协议，但就安全性而言，比特币区块链本身也与闪电网络有关。具体而言，闪电网络用户必须密切注意区块链，以查看特定交易是否包装。这可能会消耗大量资源，尤其是对于手机用户。

有一个称为简化付款验证（SPV）的解决方案，该解决方案在比特币白皮书中进行了描述。当前的SPV钱包使用一种称为“ Bloom过滤器”的方法来确定是否生成了相关的交易。

不幸的是，Bloom过滤器缺乏隐私保护，因为钱包本质上显示了用户在比特币网络上的节点的地址。它还存在一些扩展问题和可用性问题，因为每个SPV钱包都会占用至少一个比特币完整节点的资源。

为了解决这些问题，闪电实验室的Osuntokun和Alex Akselrod和Coinbase Developer的Jim Posen设计了一种新的解决方案，称为紧凑型客户端块滤波，它们正在中微子钱包中应用。

紧凑型客户块过滤技术基本上颠覆了使用SPV钱包的当前方法。通过创建Bloom过滤器并将其发送到众多完整节点，完整节点然后为所有中微子钱包创建一个过滤器，而不是通过钱包请求相关的交易。然后，中微子钱包使用此过滤器来确定没有发生相关交易。

这确实是所有用户都需要知道的东西以确保他们没有被欺骗。 （如果过滤器产生匹配项，中微子将提取相关块，以查看匹配项是否确实涉及精确的交易而不是假阳性），这是有趣的，而这种方法的灵感来自闪电网络，但也可以在普通的光钱包中使用。

守望者

为了避免被欺骗，闪电网络用户必须跟踪可能与之相关的潜在链交易。

虽然紧凑的客户端过滤将使此更轻松，但用户确实需要偶尔“检查”以确保不会被骗取。如果他们忘记检查，则存在安全风险。

Watchtowers是一种可能的解决方案，可以追溯到闪电网络的白皮书，该闪电网是由雷电网络的白皮书和点亮开发人员的合着者Tadge Dryja开发的。顾名思义，Watchtower技术允许用户将监视区块链监视的任务外包给第三方。

当前的Watchtower技术在设计上不是静态的，但它的工作方式大致如此。每当用户更新频道时，都会将一个小的数据包发送到Watchtower。此数据包的第一部分是用户应注意的交易“提示”。该提示本身不会披露任何交易内容；用户不会因此而披露隐私。

但是，如果相关交易出现在比特币区块链中，则Watchtower可以使用提示来识别它。然后，通过区块链本身的交易数据，Watchtower可以使用收到的数据包的第二部分重建交易罚款。此交易罚款将通道中的所有资金发送给骗子用户（或者，对于Eltoo，它仅广播正确的频道余额）。交易罚款也可以设计为让守望台宣布一些资金，以激发其工作的奖励。

用户可以将渠道监视的任务外包给多个守望台。这样，即使一个守望台失败，另一个人也会很好，从而将使用闪电网络的风险限制为可忽略的水平。

原子多路径付款

使Lightning网络成为网络的原因是用户之间的付款渠道相互关联。用户可以通过闪电网络中的中介机构进行跨渠道付款。

但是，一次付款的路线只能是单程。如果用户想向另一个用户支付5MBTC，则他不仅必须在单个通道上有5MBTC，而且该路线上的所有中间商也必须在通道中的5MBTC前进。付款金额越大，发生的可能性就越小。

原子多路付款可以很好地解决此问题。该技术最初是由闪电实验室的Osuntokun和Conner提出的，这个想法很简单：可以将大笔付款“分为”小部分，然后通过不同的中间人将其从付款人转移到收款人到收款人。

该解决方案面临的挑战是，雷电付款可能会失败，在这种情况下，意味着只完成部分付款。但是，部分付款可以轻易地引起比未付款更大的问题：商人对部分付款不满意，并且客户不愿意花钱买任何东西。

解决此问题的解决方案是原子多路径付款，该付款使用拉希时锁定合同进行扩展，这已通过闪电网络路由和通过网络传输加密数据使用。使用类似于HD钱包使用的方法（从单个子产生多个比特币地址），只有收款人才能兑换一些付款，但是如果某些加密数据不会通过整个路线，则付款将会失败。

原子掉期

闪电网络被设计为比特币的扩展层。但是，由于许多Altcoins是比特币的分叉，因此为这些山寨币创建类似的扩展层并不难。小型莱特币闪电网络已经出现，将来可能会出现更多的闪电网络。

有趣的是，将来这些闪电网络之间没有隔离。

使用称为“原子交换”的闪电网络的基本组件（首先是Nolan提出的，并在闪电网络上由Lightning Labs'来自Knnecht提出），可以在区块链之间连接闪电网络的支付渠道。换句话说，用户可以使用比特币进行跨货币付款。只要网络上有一个愿意交换的节点，另一个用户可以在交换后接收莱特币的同等价值。

当然，这也意味着用户可以自己进行交换：他们可以将比特币发送到节点并接收莱肯币。实际上，闪电网络可以建立一个无信任的加密货币交换网络。

频道工厂

闪电网络的主要好处是，它可以大大增加比特币交易的容量上限，而不会增加比特币网络的负担。只要两个用户在渠道中都有资金，他们就可以彼此转移无数次资金，只需要进行两项链接交易：一次是打开付款渠道，一次是关闭付款渠道。

然而，如果比特币和闪电网络随着时间的流逝而被广泛采用，那么这种链上的交易无疑会增加。

Eth Zurich研究人员Christian Block（也是BlockStream的雇员）和Roger Wattenhofer和Conrad Burchert提出的频道工厂可能会进一步减少每个付款渠道所需的链接交易的平均数量。

根据Decker和Wattenhofer在2015年提出的类似Lightning的网络协议，Channel Factory是一个可以由多个用户使用的支付渠道。同时，像其他支付渠道一样，频道工厂还需要进行两项链交易。 （如果在比特币上实现了Schnorr签名，那么许多用户将参与其中，并且这些交易结构可能变得非常紧凑。）

反过来，频道工厂可以充当闪电网络的“子通道”。频道工厂的用户可以开放和关闭几乎无限的闪电通道，而无需其他链接交易。通过这样做，他们可以从理论上减少闪电网络要求的数量级所需的链上交易的数量。

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