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比特币闪电网络是什么?技术及优劣势

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闪电网络是什么?
闪电网络是比特币最讨论的Layer2扩张计划之一。它背后的主要想法是设计一个支付协议来解决比特币面临的可扩展性问题。
比特币面临哪些问题?闪电网应该解决哪些问题?
就比特币的交易速度而言,每秒只能处理2~7笔交易。想象一下,用比特币支付就像在银行排队转账一样。一旦交易量急剧增加,银行就很难处理吗?这种支付方式显然是不可接受的。
闪电网络就像行动支付。您可以将部分资金存入行动支付,并迅速转移给任何支持的企业或个人。
夜深人静,阿平和阿菜无聊,决定比赛,用行动互相支付转账,每笔只转一元,看谁转得多。
如果是传统的银行模式,两个人一夜只能排队玩几次,还需要花费手续费,根本不能玩。
通过一个晚上的行动支付,转几千次,最终的结果是阿菜比阿平快,险胜。
结算时,行动支付将排队到银行,然后对柜台说:阿平账户余额-1,阿菜账户余额+1。通过阅读此内容,您可以大致了解闪电网络解决方案的基本逻辑。
关键是如何运行闪电网络,以确保资产在不信任的前提下交易,并确保交易安全回到比特币主链进行确认?
以下是闪电网络关键技术的几个概念。
单向支付渠道。
单向支付渠道(One-directiontchanel)
在闪电网出现之前,单向支付渠道的概念已经存在了一段时间,但应用有限。
Alice为Bob开辟了单向支付渠道。在这个渠道中,Alice有10个BTC,Alice可以在Bob支付链下进行交易,但这个渠道是单向的,也就是说Bob不能通过同样的渠道支付给Alice。
如果Bob在收到比特币后:
您可以选择关闭渠道,将交易广播到主链,让矿工确认,从Alice获得比特币。
或者,Bob知道Alice将来会继续向他支付比特币,并选择让渠道继续开放。
问题是,Bob有最终的签名和广播权。如果Bob是流氓,让频道一直开着,Alice永远无法结算,10BTC将被绑架到这个支付渠道。
因此,一般来说,支付渠道将配备配套措施时间锁。
Checksequeverify(CSV)
所谓时间锁,就是在创建渠道的时候,先约定一个时间。时间一到,渠道就必须强制关闭。两人签署的交易将在链上确认。如果没有签名余额,将返还给原持有人。
在创建Alice和Bob时,约定1000个区块后,必须关闭通道。
因此,Bob必须在时间到来之前签名并进行广播交易,才能得到Alice给他的比特币。
如果Bob推迟签名广播,一旦约定时间到了,Bob就拿不到一毛钱。
双向支付渠道。
双向支付渠道(bi-directiontchanel)
单向支付渠道之所以简单,是因为交易是单向的,只允许两个人中的一个发送交易,另一个没有信任问题,但应用场景相对有限。
由于缺乏单向渠道应用,闪电网络希望创建一个不可信的双向支付渠道,使渠道双方能够自由交易。
那么闪电网络如何避免交易双方的信任,实现双向支付渠道呢?
所谓信任问题包括:
双向支付渠道代表双方必须在渠道内有部分资金,资产会消失吗?
如何确保最终结算不会出错?
支付渠道为P2P网络,无验证机制,谁来保护账本?
为了扩大应用场景的双向支付渠道,单向支付渠道通过时间锁解决了无法顺利结算的问题。
需要介绍的是,双向支付渠道所需的技术也是闪电网络、RSMC和HTLCS的核心技术。
RSMC可撤销顺序成熟度合同。

合约


RSMC可撤销顺序成熟度合同(Revocablesequencematycontract)
RSMC实际上是一个资本池。打开支付渠道时,双方将资产放入资本池,用钥匙关闭。在交易过程中,他们不会真正使用资金,而是通过合同记录他们在资本池中的剩余资产。当通道关闭时,他们将打开资本池进行结算。
如何运行双向支付渠道?
从头到尾,双方只需与比特币区块链进行两次互动。
一次打开支付渠道,另一次关闭渠道,所有其他交易都不直接联系主链,这意味着交易只有在双方同意并签字时才会得到确认。
假设Alice和Bob计划频繁交易,双方同意开通双向支付渠道,并同意在1000个区块后强制结算。
在打开双向支付渠道之前,Alice和Bob必须在链上打开多个签名钱包。
此时,双方将生成一组Secretkey(钥匙)和Hash(锁头),Hash将交给对方,Secretkey将自行保管。
双向支付渠道开通后,爱丽丝和Bob每次都像签订合同一样支付,旧合同将在签订新合同前被废弃。需要注意的是,当旧合同无效时,对方将获得旧合同,合同的内容是如何重新分配资本池的资产。

合约


合约


钱包里的钱只能在三个条件下解锁:
1.锁定时间到了。
2.任何一方通过对方的Secretkey从他们设置的多签名钱包中解锁资金。
3.合同由双方签订,其中一方广播。
需要注意的是,如果一方决定关闭支付渠道和广播交易,广播方必须等到交易签名时设定的预定时间才能收到资金。
有人会作恶吗?
例如,闪电网络中的参与者广播进一步利用他们有利的旧合同,而不是按照正常程序进行最新的广播合同。
此时,上述两个值得注意的点将派上用场。
旧合同无效时,对方将取得对方旧合同的Secretkey。
如果一方决定关闭支付渠道和广播交易,广播方将不得不等到交易签名时设定的预定时间才能收到他的资金。
如果Alice试图通过恶意结算关闭旧合作渠道,Bob和Alice都有Secretkey,Alice必须等到预定时间才能在旧合同中获得AliceBTC。
因此,只要Alice播放旧合同,Bob就可以利用旧合同的secretkey在Alice等待时间取走Alice的BTC。这样,Alice不仅没有成功播出对他有利的旧合同,还为他的恶意行为付出了代价。
我们步是如何将双向支付渠道编织成支付网络。
支付网络
现在,除了Alice和Bob之间的支付渠道外,Bob还与Carol开通了支付渠道。
如果Alice想向Arol支付一枚比特币怎么办?

合约

爱丽丝可以选择直接与爱丽丝建立支付渠道,但对爱丽丝和爱丽丝来说,它必须在主链上建立多个签名钱包和硬币,这不仅麻烦,而且需要额外的成本。
我相信每个人都想到了解决办法。只要Alice通过现有的支付渠道给Bob打电话,Bob就会给Carol打电话,这样交易就可以在不承担额外成本的情况下完成。
但也有几个信任问题。
Bob不诚实,拿了AliceBTC后私吞,不交给Carol。
Carol拿到了钱,却告诉Alice他没有拿到钱。
如何解决这部分信任问题,必须依靠闪电网络的另一项核心技术HTLCS。
HTLCS哈希时间锁合同(Hashtime-Lockedcontracts)
要解决上述信任问题,必须做到两点:
1.Alice要确保Carol本人确实收到了比特币。
2.确保Bob不会拿走比特币。
还有一个公钥和私钥的概念。HTLCS用同样的概念延伸。我们把钥匙想成私钥,锁是公钥。
假设Alice需要给Carol一个BTC,收款人Carol会创建一个Value(钥匙)和相应的哈希值(锁),然后锁给Alice。
只要拿出钥匙,就意味着他是Carol。
换句话说,只有Carol才能打开锁。
在此前提下,Alice和Bob提出了合同。如果Bob在3天内(Locktime=3day)提供与哈希值相对应的Value,Alice将给Bob1.0001BTC3天以上,BTC将原路返回Alice。
Carol还与Bob签订了合同,只要Carol提供与哈希值相对应的Value,就必须给Carel1BTC。
因此,Carol向Bob提供Value,从Bob获得1BTC。
Bob把Value交给了Alice,从Alice那里得到了1.0001BTC,其中价差0.0001BTC给Bob作为手续费。

合约


闪电网络的优点。
闪电网络致力于解决链下比特币的可扩展性问题。
如果成功,可能会大大降低比特币区块链的负荷,增加比特币实际应用的可能性。
通过使用双向支付渠道,闪电网络可以实现几乎实时且极低的交易成本。
闪电网络的局限性。
与链上交易不同,如果接收方处于离线状态,则无法确认交易,无法支付。
网络参与者可能需要定期监控支付渠道,以确保其资金安全。
闪电网很难支持大额支付。
闪电网络交易时,有时需要依靠中间人。例如,闪电网络中有三个人:Alice、Bob和Carol。Alice向Carol发送1BTC交易,这需要Bob。
如果Bob余额小于1BTC,交易将无法顺利完成,因此交易金额将受到中间人资产余额的限制。
闪电网络的实用性取决于网络的大小,如果用户数量不足,闪电网络就很难发挥其价值。
加入的人越多,闪电网络就越健全,流动性就越高。
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