闪电网络是添加到比特币 (BTC)区块链的第二层。它允许离线交易，即不在区块链网络上的各方之间的交易。或者当事人比特币用户之间的多个支付渠道构成第二层。闪电网络 Channel是一种两方交易方式，在这种方式下，每一方都可以向对方支付或收取款项。第二层通过管理区块链主网络(第一层)之外的交易，增强了区块链应用程序的可伸缩性，同时仍受益于主网络强大的分散安全模式。

可扩展性是加密货币广泛采用的一个重要障碍。如果适当扩展，区块链网络每秒可以处理数百万到数十亿次交易。在这种情况下，闪电网络通过线下交易和结算收取低费用，允许即时小额支付等新用例解决传统的“能否用加密货币购买咖啡”问题，加快处理时间，降低比特币的区块链相关的费用(能源成本)。

然而，尽管有此意图，闪电网络仍然很难解决这个问题，甚至还会引入各种问题，比如路由成本低、恶意攻击等。例如，打开和关闭支付通道需要少量费用。除了这些小额费用，还有用于验证交易的节点路由费用。

现在，问题出现了:如果路由成本如此之低，为什么节点必须验证交易?

明确的答案是，矿商通常不会核实较小的交易，因为他们通过核实无关紧要的交易赚取较低的费用。因此，交易者需要支付路由费，并可能需要等待很长时间来验证交易。关于恶意攻击，不良行为者可以启动各种支付通道，并立即关闭。然后你需要验证那些阻塞合法通道，从而造成网络拥塞的通道。在拥塞期间，攻击者可以在合法方意识到情况之前提取资金。

闪电网络的历史

闪电网络由两位研究人员Thaddeus Dryja和Joseph Poon在2015年发表的题为“比特币 闪电网络”的论文中提出。他们的工作基于比特币的匿名创建者中本聪之前对支付通道的讨论。中本聪向开发者迈克·赫恩描述了这些支付渠道，他在2013年发布了这些对话。

摘要描述了一个由支付通道组成的离线协议。在支付通道中，两个不可信方可以在不阻塞主网的情况下转移价值，因为通道存在于链下。下行信道旨在解决比特币的可扩展性问题。Dryja和Poon随后详细介绍了签证在2013年假期期间达到47，000 TPS的峰值。为了使比特币接近Visa的TPS，它必须管理每个块8 GB的事务，这远远小于当前区块链的容量。最初，假设这些事务每个大约300字节，比特币每秒只能处理7个事务。另外，当时比特币的块只有一兆的事务限制，所以一个块肯定没有空间容纳将近47000比特币的事务。

2016年，Dryja和Poon(与其他一些贡献者)成立了Lightning Labs，这是一家致力于开发闪电网络的公司。尽管随着时间的推移，各种团队成员发生了变化，但Lightning Lab仍在努力使这一协议与core 比特币 network兼容。2017年基于SegWit的比特币软叉之后，突破成为可能。它为更多的事务适应每个块腾出了空间，并消除了长期存在的比特币漏洞，称为事务可扩展性。该漏洞允许用户伪造交易，对网络撒谎，并将比特币保存在钱包中。

由于预发布测试，开发人员可以立即在闪电网络上构建应用程序。应用程序包括简单的用例，如钱包和赌博平台，它们利用了闪电网络微交易的强大功能。

2018年，闪电实验室终于在比特币 main网络上推出了闪电网络 implementation的测试版。这时，推特创始人杰克·多西和其他公众人物开始参与这个项目。例如，多西雇佣了一批开发人员专注于闪电网络的开发，并向他们支付比特币的报酬。他还计划将来把闪电网络应用到Twitter上。

闪电网络它是如何工作的?

该协议支持在双方之间，例如在顾客和咖啡店之间创建对等支付通道。一旦建立起来，这个渠道就允许他们发送无限的交易，这几乎是即时的和廉价的。它充当了自己的小账本，用户可以在不影响比特币 network的情况下支付较小的商品和服务(如咖啡)。

要创建支付通道，支付方必须将一定数量的比特币锁定到网络中。一旦锁定比特币如果客户希望保持通道畅通，可以选择继续添加比特币。

通过闪电网络通道，双方可以互相交易。与比特币区块链上的普通事务相比，某些事务的处理方式有所不同。例如，当双方打开和关闭一个频道时，它们只会在主区块链上更新。

双方可以在不通知主区块链的情况下无限期地在彼此之间转移资金。因为区块链中的所有事务不需要得到所有节点的批准，所以这种策略大大加快了事务时间。可以路由交易的闪电网络节点是通过组合相关方之间的个人支付渠道而形成的。所以闪电网络是很多支付系统链接在一起的结果。

最后，当双方决定完成交易时，可以关闭通道。然后将通道的所有信息合并成一个事务，发送到比特币 main network进行记录。它保证了将几十个小事务整合在一起一次性向网络发送垃圾邮件，并简化为一个事务，减少了节点验证的时间和精力。如果没有支付通道，较小的交易会阻碍较大的交易，从而造成网络拥塞，增加更多的验证节点。

举个例子，假设Mike每天去当地一家咖啡店，想用比特币付款。他可以选择为每个咖啡杯做一个小的交易，但是由于比特币的可伸缩性问题，交易可能需要一个多小时来验证。Mike也要付出比特币 network的高昂成本，尽管他做的是小额交易。小额交易适用于信用卡等传统支付方式，因为Visa等公司拥有处理超过24，000笔交易的基础设施。相比之下，比特币正常一天可以验证7个TPS。

借助闪电网络，Mike可以打通与咖啡店的支付通道。每次购买咖啡都会被记录在这个频道中，商店仍然会收到付款。交易很便宜，甚至可能是免费的，而且是即时的。然后，当启动通道的比特币用完时，Mike可以选择关闭通道或者重新填充。当一个通道关闭时，它的所有交易将被记录在主比特币区块链中。

闪电网络在双方之间创建智能合同。规则在创建时就被编码到合同中，不能被破坏。智能合同代码还确保合同的履行是自动的，因为合同最初是根据所有参与者同意的预设要求制定的。一旦这些要求得到满足，比如当顾客支付正确数量的咖啡时，合同将自动执行，无需第三方的参与。一旦通过验证，闪电网络将在支付渠道匿名交易。任何人都能看到的是价值的总转移，而不是单个交易。

在区块链境外进行贸易完全没有任何限制。考虑到一旦支付通道关闭，离线交易最终会出现在主网上，你可以信任离线交易来执行区块链。主网络是所有事务的仲裁者。虽然外链协议有自己的账本，但是这个账本始终是整合回主链的，这是闪电网络 design的核心。只有主链能建起来，链下的协议才能存在。

闪电网络的优势

闪电网络的明显优势是更快更便宜的交易，可以以前所未有的方式实现小额支付。如果没有闪电网络，用户将不得不为简单的交易支付高昂的费用，然后等待一个小时或更长时间的验证。较小的交易需要更长的等待时间，因为矿商选择验证较大的交易，因为这样做可以获得更大的回报。

闪电网络连接到比特币区块链，并作为其上层存在。这种连接意味着闪电网络仍然受益于比特币的安全协议。然后，用户可以为较大的交易选择主区块链，并为较小的交易将其交换到闪电网络的链中，而不用担心安全性。闪电网络支付通道还提供私下交易，因为旁观者无法查看每一笔交易，只能查看整个交易。

加密货币爱好者也一直在测试原子交换(atomic exchange)，即在不使用第三方或交易所的情况下，将一种加密货币交换为另一种加密货币的行为。原子交换比交换更有用，因为它们提供几乎没有费用或钱包转移的近即时交换。

闪电网络的缺点

一个人必须得到一个兼容闪电网络的钱包才能真正利用它。虽然很容易找到兼容闪电网络的钱包，但是用户需要提供来自传统比特币 wallet的资金。从传统钱包到闪电网络 wallet的初始交易需要付费，因此用户正在失去一些比特币来与协议进行交互。资金进入闪电网络 wallet后，用户必须锁定其比特币才能创建支付通道。

在钱包之间发送比特币可能会很烦人而且很贵，这会让新用户望而却步。也就是说，有些钱包可以同时管理链上和链下支付，不需要支付费用，随着时间的推移，便利性可能会提高。

如果支付通道中的任何参与者决定撤回部分资金，则必须主动关闭通道并撤回比特币比如，不可能拿出一点钱，保持渠道畅通。即使是关闭或打开支付通道，也需要参与者进行名为路由费的初始交易。虽然打开一个频道在概念上很简单，但所有这些额外的支付使这个过程比许多潜在用户所关心的更昂贵。

但是闪电网络最大的一个问题就是线下交易欺诈。如果支付通道中的一方参与者在另一方离线时选择关闭，前者就可以盗取资金。等对方终于上线，什么都晚了。骗子只能下线，联系不上。

此外，闪电网络确实存在支付堵塞等漏洞，属于无法验证的传出交易。比特币网络会退还卡住的款项，但可能需要几天才能拿到，因为在验证方面，有效交易优先于卡住的交易。

最后，即使闪电网络已经解决了所有问题，监管者仍然存在问题。监管者可能很难完全理解闪电网络做出适当的立法。如果监管机构有麻烦，主流加密用户可能也很难使用闪电网络。即使监管机构确实知道该协议，也可能因为其匿名性而不允许闪电网络。匿名交易可能会吓跑立法者，因为他们只能看到用户关闭支付通道后的最终交易，而不是通道内进行的单个交易。

闪电网络的未来

不过，对于闪电网络，幸运的是采用率在上升。根据DappRadar的数据，超过1.1亿美元的比特币被锁定在闪电网络中。这些人可能为商品和服务付费，使用应用程序，赌博等。

有些应用程序对于网络使用是必不可少的，例如与闪电网络兼容的钱包。考虑到闪电网络是一个独立于比特币 main网络的协议，它需要不同类型的钱包，以便用户可以创建支付通道。没有优化的钱包，交易者无法使用闪电网络。如果闪电网络的采用继续增长，业界可以期待更多的钱包开发者集成闪电网络 support。专用用户也可以成为加快闪电网络交易时间的节点。

同样值得注意的是，Lightning的开发已经扩展为各种项目的第二层解决方案。加密货币交易所也开始支持这一协议，将闪电网络带给尽可能多的交易者。集成了闪电网络的交易所允许交易者瞬间低价提取少量比特币(甚至在比特币拥挤的时候)。如果没有闪电网络，由于比特币的传统技术，用户可能会遭受高昂的交易成本和等待时间。

闪电网络中还引入了由各个专业节点组成的第三方保护服务瞭望塔。一些节点不时下线，使其支付通道对线下交易诈骗敞开大门。参与者可以向了望塔支付少量费用，并提供与通道交易相关的指标，而不是让他们的通道无人管理。瞭望塔使用的频道可以在所有其他频道中识别用户，并密切关注他们。

如果瞭望塔感知到恶意活动，比如对方试图关闭支付通道，就会自动冻结资金，返还给线下用户。瞭望塔还将通过从渠道中移除恶意方的资金来惩罚他们。

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