闪电网络如何帮助区块链扩大规模？

比特币目前无法使用，因为比特币的区块链交易缓慢且昂贵。大多数人将其作为一种价值储存手段(数字黄金谬误)或在交易所交易。为了解决这个可伸缩性问题，引入了闪电网络的概念。闪电网络的基础知识，2015年，Joseph Poon和Thaddeus Dryja在白皮书中首次描述了闪电网络。然而，这个概念实际上是由中本聪在2013年给迈克赫恩的一封电子邮件中提出的。闪电网络通过支付渠道工作，而支付渠道实际上是多芯片钱包(多重签名)。multi-sig wallet只是一个比特币地址，需要几个用户的签名或私钥，才能使用该地址。您可以将它们视为银行金库，需要同时转动两个不同的键才能打开。例如，多芯片钱包可以是一对已婚夫妇的普通比特币地址，他们都必须签署一项交易，才能使用他们的普通比特币。支付渠道的目的是定期执行小额支付，避免高昂的交易费用。lnchannel的理想客户关系包括雇员-雇主、消费者-生产者、公用事业供应商-公用事业消费者、咖啡饮用者-咖啡店等。这个想法是让客户通过他的咖啡店开通一个支付渠道，定期付费，无需等待确认(目前是10到60分钟)。闪电网络是如何工作的，让我们用一个循序渐进的例子来解释。我们的假想场景如下:鲍勃想付钱给爱丽丝给他写文章。这笔交易是10个比特币，总共100个职位，或者0.1个比特币。

在传统的比特币系统中，这平均需要一个小时，每笔交易的费用在5到500美元之间，具体费用取决于网络的积压程度。因为Alice和Bob都是比特币的极大化者，他们选择打开LN通道，而不是使用更便宜、更容易使用的altcoin。第一步:打开一个通道，Bob在主链上创建一个正常的比特币交易，定义如下:他要和谁一起开频道，他发送多少比特币到频道(10比特币)，在一段时间后(在这种情况下是一周)，如果Alice不回应，他有权收回10比特币。后者实际上是主事务中的子事务，具有“timelock”功能，这确保了，尽管双方都已经确认了这笔钱，但这笔钱在一个星期内是不能动的。鲍勃发送爱丽丝两个交易——一个他建议开一个付款通道与10 BTC存款multi-sig打开的事务,和一个他说10 BTC回到他如果没有活动频道一周。第二步:接收通道的打开，Alice收到了两笔交易，在交易中她可以看到Bob在multisig地址上提供了10比特币，其中两人是参与方。她还可以看到，在一个星期不活动之后，他又增加了一个条件，把钱还给了他。她接受了这一点并签署了事务，然后她广播事务并将其发送到主区块链，最终确定了通道的创建。在这里定义两个概念很重要:签署事务和确认或广播事务。已签署的事务仅准备发送到区块链，并构成各方之间的协议。它在区块链上不可见。广播或确认的交易被发送到区块链，并关闭支付通道，结算余额。签署第一个事务将打开通道，并将Bob的10比特币存入多工位地址。签下另一名球员，尽管允许鲍勃将10个BTC全部收回，但他只能在一周后恢复状态。爱丽丝和鲍勃现在有一个星期的时间来做第一笔生意。

3.发送第一个事务，爱丽丝写了一篇文章，鲍勃很喜欢。他通过以下方式支付0.1比特币:他生成了一个新事物，该事务声明:“我从包含10个BTC的多工位地址发送0.1个BTC，我向自己发送9.9个BTC”。与此同时，他生成了另一个事务:“如果之前的事务在签署后的一周内没有广播，那么我将从多工位地址发送给自己所有的10比特币”。他将事务通过闪电网络节点发送给Alice进行签名，而不将它们发送到主区块链。记住:事务只在区块链中完成，只有双方都签署并广播它们。Alice接收事务并检查条件:一篇文章0。1比特币，好的，然后一周接受0。1比特币，这意味着我有一周的时间发送一篇新文章。Alice不需要签署这些新事物。如果不回复他们，她就会触发为期一周的暂停，把钱还给鲍勃，取消他们的安排。为了保持交易的公开，她需要通过签署而不是广播来“公开”。这个“留在桌子上”是闪电网络节点正在处理的部分。该软件接受并签署交易，但仅限于LN层，而不是主要的比特币区块链。在Alice的签名之后，通道的新状态就是有效状态。事务,在任何给定的时间点,不可变的和之前描述的条件必须满足任何变化可能发生:要么一周需要到期,或事务需要广播通过Alice和Bob完成最新的地理分布:0.1 - 9.9 BTC。

4。发送第二个事务，三天后Alice发送了一篇新文章，而Bob则需要发送一个新的0.1 BTC。看到,因为它是不可能改变现有的事务和鲍勃无法发送另一个0.1到相同的事务,他产生了一个新的表示:“与10 BTC multi-sig地址我发送9.8 0.2 BTC爱丽丝和我”,另一个“如果爱丽丝不签署和广播这个状态在一个星期内,我把所有10 BTC”。Alice现在有机会签署和传播新的事务，从而使用0.2 BTC完成工作关系，或者继续这样做，发送更多的文章，获得更多这样的增量事务。她也可以离线或无所事事一个星期，失去一切。5。对接支付在第二篇文章中，Alice指控一家竞争公司剽窃，但没有做足够的事实调查。这损害了公司的声誉，鲍勃决定扣除0.05英镑的工资。Bob生成了一个新的事务，它说:“从带有10比特位的多sig地址，我将发送0.15比特位给Alice, 9.85比特位给我自己”，同时还有一个事务说:“如果Alice在一周内不签署并传播这个消息，我将获得所有10比特位。”Alice现在有以下选项:容忍减薪并签署交易，继续工作广播最后一次签署的交易，0.2比特币的交易，得到比Bob目前提供的更多的钱，但这将结束他们的关系，不回应，失去一切。5。爱丽丝欺骗，让我们假设由于第二篇文章的事件，关系已经被永久地破坏了，Alice想退出，但是她已经签署了0.15比特币的交易。她能决定签0.2比特币吗?LN是以这样一种方式建立的，即签名(但不发送)的事务按年龄排序。试图发送一个较早签署的交易是一种可惩罚的罪行，在网络中，将所有的钱从多团体发送到非违规方。这个安全系统确保只有最新签署的事务才能广播，但也有其他含义:它要求用户持续在线，以便他们的节点能够相互通信。为了防止用户必须随时在线，我们引入了瞭望塔的概念，我们将在另一篇文章中对此进行解释。

5 b。鲍勃欺骗，假设鲍勃是骗子。爱丽丝寄出了第三篇文章，但鲍勃决定进一步惩罚她，根本不付钱。爱丽丝不知道自己是否还会得到报酬，她想结束这段关系。她可以简单地广播最后签署的交易，0.15比特币将发送给她。她损失的钱只相当于她花在写一篇(第三篇)文章上的钱。但是，如果这进一步冒犯了Bob，他决定发送另一个事务，其中他说，“从多工位地址，我将发送0给Alice和10给我，如果她没有在一周内签名和广播，那无论如何都是我的”。这就是前面提到的签名和广播事务的概念发挥作用的地方。要使LN事务有效，需要由双方签署。如果没有签名，则最后一个签名事务对广播有效。这使爱丽丝免于最终的欺诈。5 c。所有的好对每个相关人员来说，最好的替代方案是Alice完美地完成她的工作，Bob发送增量事务。假设Alice又犯了一两个错误最终获得了9。9比特币，这就是Bob最新的交易结果:9。9比特币对Alice, 0。1比特币对他。双方都对这项协议感到满意，Alice签署并广播这项交易。需要注意的是，虽然这个过程听起来非常复杂，但他们正在努力掩盖这种复杂性，并对用户隐藏它。在终端用户软件中，支付渠道是不可见的。网络和路由，在上面的例子中，Alice和Bob有一个明确定义的关系，心中有一个最终目标。从理论上讲，由于路由的原因，支付渠道将无限期地保持开放。其思想是连接多个节点，然后将支付从一个节点路由到另一个节点，允许将支付发送到没有连接的节点。软件应该能够找到到达那里的方法。

例如，如果Alice和图形设计师Roko一起工作，Bob也和他一起工作，我们假设Alice需要完成0.1 BTC的图形设计工作。她可以通过Bob将这个发送给Roko，只要Bob对Roko的通道中至少有0.1比特，Alice对Bob的平衡中有0.1比特。在本例中，Bob正在运行中介闪电网络节点。问题是，如果某人已经通过Bob支付给Roko, Bob对Roko的余额不再是0.1比特币，那么没有人可以通过Bob支付给Roko;他们需要找到另一条路线。这个视频很好地解释了这一点。这是一个关于无限期开放渠道并将资金永久锁定在LN上的论点，因为人们认为LN的受欢迎程度如此之高，任何人都可以在任何地方付钱给任何人。但所有这些都有自己的问题，我们将在另一篇文章中介绍。结论：本质上，LN是目前比特币网络中不存在的一些问题的实际解决方案。这是一种有效的比特币扩展方式吗?我们认为不是，因为有些问题似乎无法解决。然而，我们确实觉得这个概念很有趣，并且期望看到开发人员可以将其应用到哪里。