ALI:理解闪电网络：构建比特币的双向支付通道

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闪电网络（Lightning Network）可能是比特币区块链上最受期待的创新（编者注：原文撰写于 2016 年）。这种支付方案最早由 Joseph Poon 和 Tadge Dryja 在一年多以前提出，号称能支持用户之间在链下发送无限次的交易，而且成本极低 —— 还能借用比特币网络提供的安全性。

至少有三家公司 —— Poon 和 Dryja 的 Lightning、Blockstream 和 Blockchain 正在开发这种技术的实现。但在技术人员的小圈子之外，很少有人理解 “微支付的未来”如何能引爆比特币的潜能。

在本系列文章里，Bitcoin Magazine?尝试列举闪电网络最基础的砖石，并展示这些东西如何能组合出闪电网络这种即将到来的协议。

本系列的第一篇文章将列举必要的模块并展示这些模块如何能组合起来创建 “智能合约”；这个概念可以用来理解闪电网络的第一个前提：双向的支付通道。

比特币协议的核心是所谓的 “事务” 的概念；一般来说，一笔事务总是关联着另一笔前序事务，并且可以用在未来的事务中。每笔事务都包括?输入，指向?转出?比特币的地址；以及?输出，指向?收到?比特币的地址。此外，为了发送比特币，输入还必须满足一些条件，比如要提供数字签名来证明发送者具有输入地址的 “所有权”。同时，输出也会确立这些比特币在日后使用时候的新条件，在?后序事务?发出的时候必须满足。

孙正义：比特币难以理解但数字货币很有用:11月20日消息，软银集团总裁孙正义在纽约时报峰会上表示，比特币是“难以理解的”。孙正义表示其此前已经投资了2亿美元，这是他个人资产的1％。但自从投资比特币后，他称，看到比特币的价格每天每五分钟波动一次，这使他无法专注于自己的业务。而停止对比特币的投资，他“变得更好了”。他还表示，“我发现数字货币很有用，但我不知道它们是什么数字货币或它们产生于什么因素。”2019年4月消息，软银集团创始人孙正义在比特币上损失了1.3亿美元。（JP.Cointelegraph）[2020/11/20 21:28:21]

（译者注：把比特币想象成一张张有面额的支票，在使用时，支票自身给出了资金的来源，而在使用后又会形成新的支票。所以对每一张支票来说，都有形成这张支票的事务，也即是前序事务；而当这些支票被再次花用时，那笔事务就可称为后序事务。）

闪电网络的一个关键特性是，它是由或多或少的常规比特币事务组成的。只是，这些事务一般不会在比特币网络里传播。相反，这些事务都是用户保存在节点本地的 —— 只不过，它们随时可以放到比特币网络中传播。

译者注：如图所示，比特币就像支票一样可以拆分，且其流转会形成清晰的链条

声音 | 卡巴斯基：消费者不信任加密货币是因为缺乏理解和知识匮乏:据CCN消息，网络安全公司卡巴斯基实验室发布的调查报告显示，消费者对加密货币的兴趣日益浓厚，但只有十分之一的人完全了解加密货币的工作原理，29%的受访者表示他们对数字货币“有所了解”。卡巴斯基对此表示，缺乏理解可能导致消费者不信任加密货币，消费者方面的知识匮乏正在放缓加密货币的普及速度。[2019/6/23]

闪电网络所需的第二个模块可能不需要太多解释，因为它可以说是比特币协议本身的存在理由：多重支付的防范措施。如果两笔事务（或者说输入）依赖于同一个输出，那只有其中一笔才会得到整个网络的确认。

谨记：即使尚未确认的事务之间发生了冲突，最终也只有一笔会得到确认。

闪电网络的第三个模块也很好理解：多签名地址。（或者更广义地说：P2SH 地址（脚本哈希值地址）。）

顾名思义，多签名地址就是需要多个私钥来 “解锁”、使用比特币的地址。多签名地址的条件可以设置得很多样。比如，可以要求在 3 把私钥中要有 2 把参与，才能转出比特币；或者是其它的数量要求（比如 2/5，3/4，等等）。

闪电网络一般使用 2-2 的多签名要求。要从这样的地址中转出比特币需要提供跟这两把私钥相关的两个签名，少一个都不行。

声音 | Coinbase首席运营官：Earn平台已收回成本，其价值未被行业真正理解:6月3日，The Block分析师Larry Cermak在推特上分享了一张关于Coinbase新任首席运营官Emilie Choi对于Earn业务的评价图片。图片显示，Choi强调了Earn平台的重要性，认为斥资1.2亿美元收购付费消息网站Earn.com已全方位回收成本，同时还促进了Coinbase的交易和托管业务。她表示：“我们将继续看到该平台的巨大价值，我不认为目前的加密生态真的理解其价值。”Cermak对此评论道，我就是不理解的其中一人。有懂的人吗？[2019/6/3]

第四个模块是时间锁。时间锁功能可以在一个输出中放置一个锁定条件，让这些比特币仅在未来某个时间之后才能花用（也即被用作一笔事务的输入）。

有两种类型的时间锁：1）绝对时间锁，叫做 CheckLockTimeVerify（CLTV）；2）相对时间锁，CheckSequenceVerify（CSV）。CLTV 会锁定比特币直至未来某个（可以说是）具体的具体：一个具体时间和日期，或者一个具体的区块高度；而 CSV 只会使用相对时间。当一个 CVS 输出上链之后，就要等待一定数量的区块后，这笔输出才能花用。

声音 | Samson Mow：很难理解为何质疑Liquid网络不是真正的侧链:据Bitcoinist消息，Blockstream首席战略官Samson Mow近日表示，很难理解为何会有人质疑Liquid网络并不是真正的侧链。Liquid网络与两种数字货币锚定，并且其数据可在其他链上被验证。[2018/10/13]

第五个，也是最后一个模块 —— 密码学 —— 也是比特币本身最基础的模块。但在闪电网络中，用法有所不同。

简而言之，一个 “秘密值” 是一个很长而且独一无二的数字串，是几乎不可能猜测出来的，一台电脑暴力运算无数次也猜不出来。而通过特殊的计算，这个秘密值又可以 “打散” 成一个不同的数，叫做 “哈希值”。有趣之处正是这里：知道这个秘密值得人可以很容易地计算出其哈希值，但反之不成立，拿着哈希值你是反推不出那个秘密值的。

在比特币区块链上，这个机关又可以用在 “锁定比特币” 上（实际上，锁定比特币就是比特币协议运行的方式）。举个例子，你可以在一个输出中包含一个哈希值，要求后序的事务只有包含该哈希值对应的秘密值才能花费这笔输出。

BM：对代理如何运作和“dApp开发者”如何计费的理解可能需要调整:北京时间今日凌晨，BM在开发者群发表对代理如何运作和“dApp开发者”如何计费的理解：

??1）所有CPU/带宽都是“执行操作的用户”；

??2）所有存储都按照dApp的选择向用户或dApp付费；

??3）dApp开发人员希望授权用户将带宽委托给用户；

??4）授权带宽理论上可以用于任何dApp。

现在想象一下，你是一个社交媒体公司，希望为用户提供免费账户。用户在您的网站上注册，您为他们创建一个区块链账户，然后将一些带宽委托给他们。您的应用可以选择为每个授权用户支付有限的存储空间，这使他们能够在他们需要携带自己的存储空间之前，拥有N份杰出的帖子和V张投票。如果您的应用不想为用户支付存储费用，则该应用可能完全是BYOS（注：Bring your own storage，使用你自己的存储）和BYOB（注：Bring your own Bandwith，使用你自己的带宽）应用。如果用户不继续他们的订阅或停止使用您的服务，那么您可以将带宽重新分配给其他用户。[2018/4/30]

在闪电网络出现之前，就已经有 “支付通道” 的概念了。标准的支付通道是用于特定用途的，因此也很局限：它们都是单向的通道。Alice 可以在链下向 Bob 发起多比支付，但 Bob 没法用同一个通道给 Alice 支付。

而闪电网络的一个关键特性就是， Poon 和 Dryja 提出的免信任的双向支付通道。

要建立一个双向的支付通道，参与的双方都必须首先对一笔开启通道事务达成共识。这笔开启事务决定了他们俩各要在这个通道中存入多少比特币。

假设 Alice 想给 Bob 发送 1 btc。因为他们俩都预期以后会有频繁往来，他们决定开启一个双向的支付通道。（在通道里发送 1 btc 可能有点太大了，毕竟通道可能对小额支付更有用 —— 但也是完全可以做到的。）

要开启这个通道，Alice 和 Bob 每人都发送 5 btc 到一个 2-2 的多签名地址里。这就是 “通道开启事务”。这个地址里面的钱，只有 Alice 和 Bob 签名同一笔事务才能花用。

此外，Alice 和 Bot 都各自创建一个秘密值（也就是一串数字），然后交换哈希值。

现在，Alice 创建一笔通道开启事务的后序事务，且这是一笔 “承诺事务”。在这笔承诺事务里，Alice 把 4 btc 发给她自己，而 6 btc 发送给第二个多签名地址；这个多签名地址更有趣：Bob 可以独自解锁这个地址，但是，要等（Alice 的事务上链后的） 1-00 个区块之后，Bob 才能花里面的钱（这是一个相对时间锁）；Alice 也可以独自打开这个地址，前提是她?也?拥有 Bob 给她的哈希值所对应的秘密值。（当然，Alice 是完全不知道这个秘密值的 —— 她只有 Bob 给她的哈希值 —— 所以只是表面上可以这么做而已。）（译者注：即，这第二个多签地址既有时间锁，也有哈希锁。）

Alice 签名了她的承诺事务。但是她不会把这笔事务广播出去！相反，她只会把这笔事务发给 Bob。

同时，Bob 也做刚好对称的操作。他也创建一笔承诺事务，把 6 btc 发给自己，4btc 发给一个新的多签地址。Alice 在等待 1000 个区块后就可以独自解锁这个地址，或者 Bob 可以拿 Alice 的秘密值来解锁这个地址。

Bob 签名了这笔事务，然后发给了 Alice。

交换完了这些承诺事务和哈希值之后，他们再共同签名并把那笔通道开启事务广播出去，使之能够上链。现在，一个双向的支付通道就开好了。

开启通道之后，Alice 和 Bob 都可以签名和广播他们从地方那里得到的、部分有效的承诺事务。如果 Alice 广播了（Bob 发给她的承诺事务），则 Bob 会立即得到 6 btc。如果 Bod 广播了，则 Alice 会立即拿到 4 btc。但签名和广播事务的那个，必须等待 1000 个区块才能解锁那个后序的多签名地址，把剩余的比特币拿走。

不过，这就是支付通道的关键技巧：不去签名和广播他们得到的承诺交易。

（译者注：先交互承诺事务，再广播通道开启事务，是为了避免对手欺诈；而获得承诺事务之后，不必广播，也可以获得安全性保证了。）

后来，Bob 想给 Alice 发回 1 btc，他们想更新这个通道的状态，使之回到 5：5 的状态。要实现这一点，Alice 和 Bob 需要做两件事。

首先，双方都要把上面所讲的流程再做一遍（除了开启事务的那部分，因为已经记录在链上了）。这一次，Alice 和 Bob 都把 5 btc 分配给对方，都把 5 btc 分配给那个多签名地址。这些后续的多签名地址的条件是类似的，只不过，他们都需要生成?新的?秘密值：Alice 和 Bob 都要提供?新的?哈希值。他们都签名自己的新承诺事务，并发送给对方。

其次，Alice 和 Bob 都把他们的?第一个?秘密值（用在第一次承诺事务中的那个）交给对方。

这时候，Alice 和 Bob 都能签名和广播他们最新得到的这笔承诺事务。他们的对手会立即获得 5 btc，而广播这自己则必须等待 1000 个区块。就这样，通道的状态更新了。

但是，有什么能阻止 Bob 广播旧的承诺事务呢？那笔承诺事务会给他分配 6 btc，比 5 btc 要多 ……

阻止 Bob 的，当然就是他的第一个秘密值，也就是他已经给了 Alice 的那个秘密值。

因为，这时候 Bob 已经无法随心所欲地签名和广播更老的那笔承诺事务了，因为 Alice 已经知道了 Bob 的第一个秘密值。如果 Bob 要签名和广播（Alice 给他的那笔）更老的承诺事务，他会立即把 4 btc 发给 Alice …… 且他自己要等 1000 个区块才能申领，但是，Alice 已经知道他的秘密值了，所以她可以利用这段时间先发制人，直接把剩下的 6 btc 也提走！

而且，因为 Bob 也有了 Alice 的秘密值，所以对 Bob 来说同样如此！要是 Alice 想签名和广播旧的承诺事务，Bob 就可以偷走她放在通道里所有的 btc 了！

这就意味着 Alice 和 Bob 都要重组的激励不去耍小手段，只广播最近的状态。