张治谈“区块链的诞生及运转”第九讲:闪电网络文尾彩蛋!

本期由大神张治(DRC技术运维总监)为大家带来“闪电网络”方面知识的系统讲解。

闪电网络是为了解决什么问题?

闪电网络的是如何运转的?

它的缺点是什么?

未来可以大规模应用吗?

带着问题奔跑起来吧~文尾有彩蛋哦~

第九讲:闪电网络 文字实录

大家晚上好。之前讲的是隔离见证。下面来讲闪电网络。

一、闪电网络解决的问题

闪电网络的出现是为了解决比特币扩容的问题。

比特币网络处理交易的速度太慢,每秒才能处理7笔交易,而且交易上每出一个块要十分钟,要连续出6个块才能确认第一个块上的交易,也就是一个小时一笔交易才能被确认。那么这个速度实在是太慢了,效率太低了,不适合这种大规模的转账交易。

我们平常很多人转账额度都非常小,有的人只转0.1个比特币,甚至0.001个,那么这种很小量的交易也要拿到比特币网络上去做共识,然后每笔交易也要记录在块上,要等十分钟,以这样的速度去做交易的话实在是太慢了,太划不来了,因为我们每天可能会发生很多笔这样小额的交易。

那么为了解决这个问题,就诞生了闪电网络这个技术。

当时提出这个技术主要也是为了解决微小支付的问题,也就是闪电网络是用来解决微支付的问题,而不是大额支付的问题。

二、闪电网络的原理

闪电网络是怎么解决这种微小的支付交易,让它变快,很快就能交易成功,并且每秒交易的数量变多呢?

实际上它的主要思路就是,把这些交易不在比特币的主链上进行广播和确认达成共识的,而是放在链下的一个通道里直接在交易双方之间做交易,这样速度就快了。

有人会问,这样不就不是比特币链上的交易了吗?为什么还要跟比特币这个链有关系呢?

我们说它实际上不是简单的在两个交易方之间创建一个通道来做小额的交易,而是要在比特币的主链上做一定的操作以后,产生一个支付通道,然后再去做链下的多笔的小额交易。那么产生这个支付通道的操作是在链上进行的,而且也是在链上确认的。

实际上就是两个想做对手交易的双方呢,都首先拿出一笔资金在链上创建一个交易,也就是一会要用到的支付通道,这个交易是经过一番复杂的双方多重签名的一个操作生成的一笔交易,那么这笔交易就代表了他们之后所创建的支付通道。

当这个多重签名的交易完成的时候这个交易通道就打开了,而且也设定了锁定的时间。在交易当中所提供的资金都已经锁定了,在这段时间内是不能转移走的,也不能做其他消费,就只能在这个交易当中待着。实际上打入这笔交易的资金会再回到他们各自的账户当中去,然后呢他们在这个交易所代表的的支付通道中去做小额的支付交易,那么通道是在另外的链下建立的网络,也就是这个支付通道在链上已经做了登记和保护的,也就是说它能够当这个支付通道上的一方发生了一些违约的事情时候,通过比特币上一开始做的这个多重签名交易就可以把支付通道中违约的一方的比特币收回来交给另外一方作为一个惩罚。

换句话说,它用比特币这个主链来保证链下这个支付通道的安全,至于他是如何保证的,那是通过一系列非常复杂的数字签名多重签名的技术来保证的。

三、隔离见证在闪电网络中的作用

那么这里面谈到这个签名,我们就知道为什么我们说隔离见证对于闪电网络的实现来说是很重要的,因为隔离见证这个技术他把每一笔比特币交易的数字签名数据分离开隔离开变成另外一种数据结构保存起来,和交易的数据分离了,这样使他数据结构上,交易和交易之间数据是紧挨着的,而没有其他多余的签名数据,而签名数据的确认、达成共识是依靠另外的过程去做的,在另一个数据结构中存放的。

那么闪电网络要打开支付通道要通过一系列复杂的签名,才能达成那样一个在比特币上广播的交易,那么这些签名数据通过隔离见证的技术把它隔离起来单独去做确认和验证就比原先这些数字签名数据和交易数据放在一起要有效的多,在算法实现上也会简单的多。所以说隔离见证对闪电网络实现的作用主要体现在这个地方。

四、闪电网络的应用

(一)闪电网络支撑交易数量多

当支付通道打开了以后,那么剩下的这两个对手方的所有比特币之间来往帐都在这个网络通道中进行,这些交易就不需要在比特币的主链上进行广播了,那么显然这个速度是非常快的,它的速度进取决于这个网络的延迟,通常是在100-200毫秒之间就完成了,也就是说1秒中就可以进行好多次交易。如果在很多交易对手间都建立这种通道那么我们可以想象到,每秒在闪电网络中可以支撑交易数量就非常多,这是本身闪电网络要达成的目的和初衷。

(二)闪电网络并非绝对安全的技术

大额交易还是最好在主链上进行交易。为什么呢?是因为闪电网络从数学上形式化的证明上来说它并不是一种绝对安全的技术,来保证资金的转账是安全的,它有的时候可能会造成资金上的丢失和损失。因为它面向的目标就是小额支付交易,所以即便是有损失,其实做交易的双方也是能够接受完全可以通过其他方式追回或者是弥补,因为毕竟是小额交易。

(三)搭建连续支付通道

那么有了这个闪电网络,它是在两个对手方之间建立支付通道,如果我们把思路扩展一下,任意两者之间都建立这么一种支付通道,那么即使原先可能有两个人之间没有直接的支付通道,那么他们通过间接的方式,通过A找到B,B找到C,C找到D,那么A和D之间也有了一个间接的支付通道,也就是他们仍然可以利用闪电网络所搭建的连续的支付通道进行快速的小额的交易,这是闪电网络在扩展了以后带来了更大的好处,也就是增加了很多中间的路径,有点像互联网里面的路由器一样,多跳几次就可以从A跳到一个更远的地方,来跟更远的一个人做交易。

那么这里面带来的问题呢,实际上中间有的路径会存在问题,导致所发起的交易就失败了。

(四)闪电网络缺陷

闪电网络所实现的小额支付的失败率还是挺高的,实际上闪电网络已经测试了很长时间了,但是始终都是有一定的错误率、丢失率发生的,它并不能保证每时每刻交易一定能够成功,这是它技术上的一些缺陷。

而且我们从另外一个角度来看闪电网络,每两者之间打开一个交易支付通道,有点像增加了一个中介机构,我们俩把我们俩所拥有的资金先放到这个中介机构里,就像放到一个银行里一样,那么剩下的我们俩多次的交易就在这个中介机构里面转来转去就行了,完全不需要把这些小额交易每次都交给那一批矿工让他们去记账然后达成共识,那样太慢,我们就在这个银行这个中介机构,但是这个中介机构实际上被那些矿工控制的比特币链担保的,这样一个中介机构里做交易,交易最终确认之后把这个中介机构关闭之后在比特币主链上结算最终两个人的余额是多少,这些是最终在比特币主链上做确认的。

那么实际上闪电网络发展下去,它有可能会实现一些很大的、能力很强的中介机构,它可以处理更多、更大额的交易。但是坏处就是略微有一些破坏去中心化的特点,慢慢的会形成一些大的支付通道占有大量的交易的流量,而个别人建立的小的支付通道的流量会比较少,那么一旦那些大的中介建立的支付通道突然关闭了,毫无征兆的出现一些问题,会影响很多在这个闪电网络上进行的交易,这都是有可能发生的事情。

今天关于闪电网络就讲到这,接下来我们会讲一些其它和比特币有关的知识。我们下次再见。

彩蛋

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