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闪电网络是什么?

2019-02-12 11:50:36 认识区块链

闪电网络的产生背景

比特币的交易效率很低这是众所周知的,全网每秒7笔的交易速率与支付宝每秒9万笔的速率相比,比特币被甩出好几十条街。而且比特币还有一个致命缺点就是等待 6 个块的可信确认需要花取1个小时。为了补救比特币的这个缺点,闪电网络就随之诞生了。闪电网络的设计思路十分的简单,就是把大量的交易放到比特币区块链之外进行,这就减轻了比特币网络的负担。这种设计思路最早出现在论文《The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments》中,该论文于2015 年 2 月发表。

闪电网络的核心概念组成部分

闪电网络的核心概念组成部分主要有两个,分别是RSMC(Recoverable Sequence Maturity Contract)和 HTLC(Hashed Timelock Contract)。RSMC是为了解决链下交易的确认问题,而HTLC是为了解决支付通道的问题。下面我们就来详细了解一下。

RSMC(Recoverable Sequence Maturity Contract)中文可以翻译为“可撤销的顺序成熟度合同”。简单理解就是类似准备金的机制。准备金大家应该都知道是什么吧,通俗来理解就是用于应急所需要准备的钱。我们先假定交易双方之间存在一个“微支付通道”,说白了就是资金池。双方都预存一部分资金到资金池里,之后每次交易,就对交易后的资金分配方案共同进行确认,同时签字作废旧的方案版本。当需要提现时,将最终交易结果写到区块链网络中,被最终确认。在此过程中,只有在提现时候才需要用到区块链,这也就在一定程度上减轻了区块链网络的负担。

任何一个版本的方案都需要经过双方的签名认证才合法。任何一方在任何时候都可以提出提现,提现需要提供一个双方都签名过的资金分配方案(意味着肯定是某次交易后的结果)。在一定时间内,如果另外一方提出证明表明这个方案其实之前被作废了(非最新的交易结果),则资金罚没给质疑成功方。这就确保了没人会拿一个旧的交易结果来提现。

另外,即使双方都确认了某次提现,首先提出提现一方的资金到账时间要晚于对方,这就促使大家都尽量选择在链外完成交易,这个设计很巧妙。

HTLC(Hashed Timelock Contract)是用来实现微支付通道的,中文可以翻译为“哈希的带时钟的合约”,这个说白了就是限时转账。通过智能合约,双方约定转账方先冻结一笔钱,并提供一个哈希值,如果在一定时间内有人能提出一个字符串,使得它哈希后的值跟已知值匹配(实际上意味着转账方授权了接收方来提现),则这笔钱转给接收方。用通俗的方式来理解就是在某个约定好的时间段内,有人知道了某个暗语(可以生成匹配的哈希值),就可以拿到某个指定的资金。

闪电网络的工作流程

闪电网络是基于比特币区块链构建的智能合约系统,上述中的RSMC 保障了两个人之间的直接交易可以在链下完成,HTLC 保障了任意两个人之间的转账都可以通过一条“支付”通道来完成,整个整个交易中,智能合约起到了中介的重要角色,而区块链则确保最终的交易结果被确认。闪电网络允许两方直接进行快速,低成本支付。为了实现这些交易,闪电网络的有以下的工作流程:

1.设置一个多重签名钱包,其中包含一定数量的比特币(由双方中的至少一方提供)

2.钱包地址保存到公共比特币区块链中,包括资产负债表(智能合约),证明该比特币存款的金额以及该存款的归属人。

3.在支付通道进行一次设置之后,双方就可以进行无限次的交易,而无需触及存储在区块链中的信息。

4.对于每次交易,双方签署更新的资产负债表。以便于反映存储在钱包中的比特币的归属人是谁。

5.更新后的资产负债表不会上传到区块链,而是双方保留其副本。

6.每当发生争议或支付通道关闭时,双方都可以使用最新的互相签署的资产负债表来支付他们在钱包中的份额。

这些听起来可能有些繁琐,但是整个过程都是在后台自动进行的无需人为操作,所以用户来说还是十分便利的。

闪电网络的主要特点

1.快速支付:在既定通道内的支付几乎可以像数据通过互联网在两个节点之间传输一样快。

2.无需可信第三方:通道中的两个参与者直接使用常规的比特币交易进行互相支付(其中只有一个是广播的),因此任何第三方都不能控制其资金。

3.为区块链减负:只有开启通道,关闭通道和争议性交易需要提交到区块链上进行,允许闪电网络内的所有其他交易保持未提交状态。这这使得闪电网络用户可以通过比特币进行频繁支付,而不会使必须处理区块链上每笔交易的完整节点承担过多的负担。

4.支付通道可以无限期地保持开放:只要频道中的双方继续彼此合作,频道可以无限期地保持开放没有强制超时期限。根据双方的意愿,可以长期保持通道开启,这可以进一步减少区块链上的负载,同时也可以稀释最终的费用。

5.双方约定可快速关闭通道:如果双方同意,可以立即关闭支付通道(双方可能希望等待一个或多个确认以确保支付通道在正确的状态下关闭)。双方未达成协定(如一方消失)也可以关闭通道,但需要耗费更长的时间。

6.洋葱式路由:支付路由信息可以以嵌套的方式加密,以便中间节点只知道他们收到了可路由支付的人和下次发送给谁,防止中间节点知道发起者或目的地。

7.具有多重签名功能:每个参与方都可以要求通过多个密钥对他们的付款进行签名。

8.跨链:如果另一条区块链支持用于哈希锁的相同哈希函数,以及具备创建时间锁的能力,支付通道就可以跨多个区块链(包括侧链)进行路由。利用异构区块链共识规则,交叉链式原子互换可以立即发生在链外。只要链可以支持相同的加密散列函数,就可以跨区块链进行交易,而不需要信任第三方托管商。

(1)小额支付是可能的:由于费用与支付金额成比例,您可以支付一分钱; 会计甚至以千分之一的精确度完成。

(2)付款即时结算:资金在通过网络到达目的地和返回所需的时间内发送,通常为几分之一秒。

(3)改进隐私:并非每个交易都存储在公共区块链上,只有当支付通道最终关闭并且余额支付给双方。

闪电网络的的安全性

闪电网络的的安全性一直是备受争议的,因为闪电网络的交易方式只能存在小额支付场景中,大额支付会存在一定的资金安全风险。而且用户体验度会因为通道意外关闭和闪电网络宕机而变得很低。

收款时私钥暴露到到网络上的可能性,恶意的关闭通道的风险以及矿工审查通道回收交易的风险,虽然这三个因素中单独的每一个似乎都不是那么重要,但加在一起,这明显增大了安全隐患。 虽然所有这些风险都可以在一定程度上加以管理。

有一种风险是,懒惰或信息贫乏的用户在通道中留存了过量资金,并且由于其中一种事故情况而导致资金丢失或被盗。同时还存在的风险是由于价格波动,用户在支付通道中会留存比意图中更多的资金。这些情况是都可能存在的。

闪电网络的存在的弊端

1.收款时要求必须在线:如上所述,收款人在收款之前需要签名回收交易,以便付款人知道他们可以在发生恶意通道关闭或拒绝签名的情况下回收资金。因此,要收款就需要一个热钱包,这意味着如果发生安全事故,私钥可能会暴露。

2.监控通道的需求:闪电网络参与者或服务商可能需要主动监控支付通道。这可能给用户或服务商带来负担,并可能降低通道内资金相对于存储在链上的比特币的安全性。可能会因为未能适当监控通道或链上网络的拥堵,导致错过回收交易截止日期。

3.矿工可以审查通道关闭的交易:51%的算力可能有能力通过审查通道关闭的交易来窃取闪电网络用户的资金,在这种情况下矿工是对立方。即使没有闪电网络,此类攻击的潜在后果已经相当具有破坏性,但闪电网络可能会为恶意矿工提供更大的攻击面。

4.匹配失败:如果其中一个对等方没有响应,用户可能需要等待数小时才能关闭付款通道并通过替代路线重新发送资金。

5.没有离线付款:用户无法支付不在线的人。

6.对于大额付款并不理想:尽管可能存在通过各种支付渠道的路线,但同行多个钱包中的资金可能不足以转移大额资金。

7.集中化:闪电网络可能会鼓励支付中心的集中化(类似于矿工集中),这也是为什么有人说闪电网络实际上会出现类似银行的超级节点的原因。

在未来,希望闪电网络能够克服以上的这些弊端,为我们的交易提供更加便捷的渠道。

以上是本文的所有内容。

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