闪电网络技术进展简介

闪电网络(Lightning Network)

闪电网络的概念源自状态通道(State Channels)，本质上以状态通道(State Channel）为基础而构建的一个路由支付网络(Routed Payment Channels )。状态通道（也称支付通道）就是为了方便小额高频的交易需求，由交易双方临时组建的便捷渠道。如果按照区块链的全网广播交易的普通交易方式，一是矿工费比较高，二是不能满足高频的需求，闪电网络的出现主要就是针对这种小额高频交易。

状态通道与路由网络

状态通道（支付通道）的生命周期：

1、构造锚点交易(anchor transaction)。交易发起方构造一个多重签名的交易，接收方签名后在网络上广播，交易被挖矿，支付矿工费。这笔交易在区块链上处于锁定的共享状态，相当于在交易两方之间建立了一个状态通道。这个交易叫做锚点交易。

2、构建承诺交易(commitment transaction)。之后双方交换已签名的交易，修改为初始状态，这被称为“承诺交易(commitment transaction)”。承诺交易中双方可以随时进行创建、签名和发送交易，提交结算，不需要等到通道关闭，这些信息在状态中是实时更新的。

3、最终结算。高频交易完成，双方决定关闭通道，这时才向区块链提交最后的交易结算结果(settlement transaction)。

随后通过多个不同的节点之间两两建立的支付通道，最终可以形成了个路由网络：

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主要优点：

• 高频的小额交易成为可能 - 将计算移动到链下，就不需要多余的信任，可以导致成本的降低和速度的极大提升。

• 交易可以瞬间确认

• 更强的隐私保护 - 交易在链下进行，无需全网广播

主要存在问题：

• 单点故障 - 路由支付网络中一个节点出现问题会导致整条支付通道中断

• 支付额度受节点的锁入金额限制 - 而且是受整条路由支付网络中最小的节点限制

• 中心化 - 慢慢会形成很多体量巨大的支付中心节点

闪电网络最新技术进展

• Neutrino

  Bitcoin白皮书中定义了SPV节点，但实际使用的却很少，很大一部分原因是用户为了检索所需要的交易，需要使用Bloom过滤器，这样使全节点承担了大部分的交易过滤工作，很多全节点并没有意愿提供这种功能。而Neutrino的提出试图解决这个问题，它使轻节点钱包在无需存储整个区块链数据的情况下，将交易过滤工作的负担转移到了轻节点钱包自身，这样做可以达到一个比较不错的折中。详细可以参考下文：

  https://bitcoinmagazine.com/articles/neutrino-privacy-preserving-light-wallet-protocol/

• Atomic Multipath Payments

  这个技术可以很好的解决上面遇到的单点故障和支付额度受节点限制的问题，它可以将一笔大额度交易分为多笔小额交易，分别经由不同的路由路径抵达终端，非常像目前网络中的IP包路由机制。

• Splicing

  这是一个非常强大和实用的技术，可以使状态通道在建立完之后，在无须关闭通道的情况下，依旧可以往通道里注资，或者转移出多余资金。

• Sphinx and Rendezvous Routing

  使用户可以无需公开自己的节点位置，用户可以躺在某个公共节点背后，需要给该用户转账的人只知道路由走到公开的Rendezvous节点，但随后的路由节点怎么走就完全是隐私的。

• Channel Factories

  以往的状态通道都是两两为对端建立的[2/2 multi-sig]，但实际的应用场景中很多是需要多方之间进行高频交易的，例如多个上下游企业之间，如5/5等；Channel Factories的出现可以使多方建立一种这样的状态通道，这种情况会使状态通道不再那么像一条通道，而更像一个池子(pool)，这种趋势会越来越明显，慢慢在网络中会形成很多个这种局部的cluster，而随着这些cluster越来越多，整个网络的隐私性也会越来越好。

参考资料

https://letstalkbitcoin.com/blog/post/lets-talk-bitcoin-389-revisiting-lightning-part-1

https://letstalkbitcoin.com/blog/post/lets-talk-bitcoin-390-revisiting-lightning-part-2

https://bitcoinmagazine.com/articles/future-bitcoin-what-lightning-could-look/

https://www.jeffcoleman.ca/state-channels/

https://medium.com/@argongroup/bitcoin-lightning-network-7-things-you-should-know-604ef687af5a