【區(qū)塊鏈學(xué)習(xí)筆記】系列1兔综，搞掂閃電網(wǎng)絡(luò)
區(qū)塊鏈的困境
自比特幣誕生起戴已，其底層的應(yīng)用技術(shù)-區(qū)塊鏈一直面臨諸多不盡如意的問題锅减，如擴(kuò)展性差劫狠、交易費(fèi)用高独泞、交易速度延遲等等罚随。
舉例比特幣：論處理能力（tps）狭郑，全網(wǎng)只有處理7筆/每秒；論時延10分鐘出一個塊嚼隘；論交易確定，6個區(qū)塊確認(rèn)后才可視為作交易最終化袒餐，大額交易則等待更多飞蛹；論容量，目前已生成40多萬個區(qū)塊灸眼，約60GB數(shù)據(jù)量卧檐，而且量級在未來更是逐漸膨脹。
區(qū)塊鏈若要規(guī)难嫘化應(yīng)用霉囚，上述問題必須要解決，而行業(yè)許多的能人志士也在絞盡腦汁的探索著解決方案匕积。
目前提出的解決方案
1.區(qū)塊擴(kuò)容
一味的提高區(qū)塊體積上限盈罐，則面臨著區(qū)塊塊的傳播與存儲問題榜跌；
2.分片技術(shù)（shard）
緩解擴(kuò)展性問題，大幅提升了吞吐量（tps）盅粪，但在交易費(fèi)用和延遲方面提升不夠钓葫；
3.plasma或側(cè)鏈技術(shù)
可以大幅提升擴(kuò)展性，緩解交易費(fèi)用問題票顾，但在延遲方面依然沒有得到很好解決础浮；
4.狀態(tài)通道技術(shù)（state channels）
閃電網(wǎng)絡(luò)、雷電網(wǎng)絡(luò)奠骄、移動雷電都是屬于鏈下通道技術(shù)霸旗。它有望實(shí)現(xiàn)大部分的高頻轉(zhuǎn)賬功能，而大額戚揭、非高頻的轉(zhuǎn)賬仍然通過區(qū)塊鏈上進(jìn)行。
今天彼得想要和大家分享的就是閃電網(wǎng)絡(luò)的一些知識撵枢。
閃電網(wǎng)絡(luò)簡介
大家知道民晒，目前區(qū)塊鏈的處理能力只有7-30筆/秒（以比特幣和以太坊為例），而塊內(nèi)又有大量的交易排隊(duì)等待處理锄禽，那么進(jìn)行打包記賬的礦工潜必，出于自身的利益著想，自然會選擇為出價（礦工費(fèi)）最高的交易優(yōu)先打包沃但。這樣磁滚，大批的高頻、小額的交易將得不到應(yīng)有的及時的處理宵晚。
對此垂攘，閃電網(wǎng)絡(luò)提出了改進(jìn)的方案，其理念是淤刃，在區(qū)塊鏈之外開通一條“綠色通道”晒他，將大量高頻的、小額的交易在區(qū)塊鏈外進(jìn)行逸贾。
如此陨仅，交易雙方可在這條“綠色通道”上進(jìn)行多次、高頻铝侵、雙向地灼伤、點(diǎn)對點(diǎn)的，可實(shí)現(xiàn)瞬間確認(rèn)的微支付咪鲜；而且雙方若無直接的點(diǎn)對點(diǎn)支付通道狐赡，只要閃電網(wǎng)絡(luò)中存在一條連通雙方的、由多個支付通道構(gòu)成的支付路徑疟丙，那么也可以利用這條支付路徑實(shí)現(xiàn)可靠的交易猾警。如下圖：
????????????? （該圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）
A若和B或F進(jìn)行交易孔祸，那么直接使用他們之間建立的支付通道即可（AB、AF）发皿；而若A想和D進(jìn)行崔慧，那么就需要借助AB、BE穴墅、EF三條通道接力完成惶室，而這中介B、E將獲得一定的“過路費(fèi)”玄货，這是不是有點(diǎn)像“人人為我皇钞，我為人人”的意思？
另外松捉，為什么一定是高頻次夹界、小額交易呢，為什么不可以是大額交易呢隘世？這里大家就需要了解閃電網(wǎng)絡(luò)的核心概念：RSMC（Recoverable Sequence Maturity Contract）和 HTLC（Hashed Timelock Contract）可柿。前者解決了鏈下交易的確認(rèn)問題，后者解決了支付通道的問題丙者。
什么是RSMC
Recoverable
Sequence Maturity Contract复斥，中文翻譯為“可撤銷的順序成熟度合同”。它的主要理念類似于準(zhǔn)備金機(jī)制械媒，也就是說為了保證交易的有效性和避免欺詐行為目锭，雙方必須在這個支付通道中預(yù)存一部分資金，而這個支付通道類似于第三方中介纷捞，監(jiān)督判斷雙方的資金是否足夠支付每次交易（要完全控制交易風(fēng)險痢虹，則每筆交易都不能超過通道余額的上限）。我想大家看到這里主儡，應(yīng)該也明白了為什么閃電網(wǎng)絡(luò)并不試圖解決大額交易的原因（若通過這種方案進(jìn)行大額交易世分，那么雙方需要在支付通道中預(yù)存的保證金將很大）。
下面描述下RSMC的具體運(yùn)行原理
Alice和Bob需要進(jìn)行交易缀辩，那么在微支付通道建立時臭埋，雙方必須有一定的資金沉淀在該通道上，我們假設(shè)目前通道中資金為：Alice: 0.4, Bob: 0.6臀玄，這樣預(yù)存到通道的資金共有1.0 BTC瓢阴，其中Alice擁有0.4 BTC，Bob擁有0.6 BTC健无。而支付通道的設(shè)立會記錄在比特幣的區(qū)塊鏈上荣恐。
某次，Bob決定向Alice支付0.1 BTC。在雙方都簽字認(rèn)可的情況叠穆，鏈下支付通道的最新余額分配方案將變?yōu)閧Alice:0.5, Bob:0.5}蕴潦，而且雙方需要同時簽字同意作廢前一版本的余額分配方案{Alice:0.4, Bob:0.6}匣缘，這樣Alice就實(shí)際獲得了0.5 BTC的控制權(quán)。
若Alice考慮到以后還會和Bob進(jìn)行交易，那么她可以無需提取現(xiàn)在屬于她的0.5 BTC湖笨，也無需在比特幣區(qū)塊鏈上更新已有變動的余額分配方案翼岁，因?yàn)槿羲麄冊俅芜M(jìn)行交易（如Alice向Bob支付0.2BTC）的話簿晓，他們?nèi)匀恢恍柙阪溝聦δ康牡挠囝~分配方案達(dá)成一致症革，并設(shè)法作廢前一版本的余額分配方案就行了。
若Alice不打算再次和Bob進(jìn)行交易并想動用通道的資金仔掸，她可以向區(qū)塊鏈出示雙方簽字的余額分配方案脆贵。如果在規(guī)定時間內(nèi)Bob未提出異議，區(qū)塊鏈則會終止雙方的支付通道并將資金按協(xié)議轉(zhuǎn)入各自預(yù)先設(shè)立的提現(xiàn)地址起暮。如果Bob在規(guī)定時間內(nèi)提交證據(jù)證明Alice提交的是一個雙方已同意作廢的余額分配方案卖氨，那么Alice的資金將被罰沒并給到Bob。
另外负懦，為了鼓勵雙方盡可能久地利用通道進(jìn)行交易筒捺，RSMC對主動關(guān)閉方給予了小小的懲罰：主動關(guān)閉方其資金到賬將比對方晚，也就是說誰先發(fā)起關(guān)閉通道誰吃虧密似。
什么是HTLC
RSMC保障了兩個人之間的直接交易可以在鏈下完成，HTLC（Hashed Timelock Contract中文意思是“哈希的帶時鐘的合約”）則保障了任意兩個人之間的轉(zhuǎn)賬都可以通過一條“支付”通道來完成葫盼。這兩個機(jī)制加在一起残腌，就可實(shí)現(xiàn)了任意兩個人之間的交易均可在鏈下完成。
下面描述下HTLC的具體運(yùn)行原理
?（該圖來源于網(wǎng)絡(luò)）
如上圖所示贫导，Alice（A）想給Darcy（D）發(fā)送0.05 BTC抛猫，但Alice和Darcy之間并沒有微支付通道。但這沒關(guān)系孩灯，閃電網(wǎng)絡(luò)為Alice匹配了一條經(jīng)過Bob（B）闺金、Cady（C）到達(dá)Darcy的支付路徑，該路徑由Alice/Bob,
Bob/Cady和Cady/Darcy這樣三個微支付通道接力而成峰档。
Darcy生成一個哈希值R并將Hash(R)發(fā)送給Alice败匹，Alice不需要知道R。R和Hash(R)的作用類似于鑰匙和鎖讥巡，只有匹配在一起才可開鎖掀亩。
Alice和Bob商定一個HTLC合約：只要Bob能在3天內(nèi)向Alice出示正確的R，Alice會支付Bob 0.052 BTC欢顷；如果Bob做不到這點(diǎn)槽棍，這筆錢3天后自動退還Alice。
同樣地，Bob和Cady商定一個HTLC合約：只要Cady能在2天內(nèi)向Bob出示哈希正確的R炼七，Bob會支付Cady 0.051
BTC缆巧；如果Cady做不到這點(diǎn)，這筆錢到期自動退還Bob豌拙。
最后陕悬，Cady和Darcy商定一個HTLC合約：只要Darcy能在1天內(nèi)向Cady出示哈希正確的R，Cady會支付Darcy 0.05
BTC姆蘸；如果Darcy做不到這點(diǎn)墩莫，這筆錢到期自動退還Cady。
方案確定好后逞敷，Darcy及時向Cady披露R并拿到0.05 BTC狂秦；現(xiàn)在Cady知道了R，她可以向Bob出示密碼R并拿到0.051 BTC（差額部分的0.001 BTC成了Cady的傭金）推捐；Bob知道R后當(dāng)然會向Alice出示并拿到他的那份0.052
BTC裂问，差額部分的0.001 BTC成了Bob的傭金。
大家可以看到牛柒，最終的結(jié)果是Alice通過閃電網(wǎng)絡(luò)安全地向Darcy支付了0.05 BTC堪簿，所付出的代價僅僅是支付給Bob和Cady（節(jié)點(diǎn)）的0.002 BTC“過路費(fèi)”（傭金）。
最后總結(jié)一下：
1.閃電網(wǎng)絡(luò)的理念就是引入了一個類似于第三方中介且僅適用于高頻次皮壁、小額交易的微支付通道椭更。
2.交易雙方在這個微通道中必須先預(yù)存一定數(shù)量的保證金，而由區(qū)塊鏈產(chǎn)生的智能合約（資金分配方案）進(jìn)行監(jiān)督評判蛾魄。
3.閃電網(wǎng)絡(luò)中的所有交易動作都是發(fā)生在區(qū)塊鏈之外虑瀑，只有當(dāng)需要提現(xiàn)時，才會將最終的交易結(jié)果寫到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中并被最終確認(rèn)滴须。這大大降低了比特幣區(qū)塊鏈上的交易壓力舌狗。
4.微支付通道有向中心化中介演變的傾向，即扔水，將來變成若干個大型的中介通道痛侍。但大家要明白，首先絕對的去中心化未必可取魔市，其次主届，這種方案的交易雙方并不需要信任中介、不需要到中介處存錢待德，其資金安全受到比特幣區(qū)塊鏈的充分保護(hù)岂膳。這種優(yōu)勢是傳統(tǒng)中心化中介所不具備的！
（部分文字有參考網(wǎng)絡(luò)資料）
彼得的公眾號：sf-btc
???? （掃掃磅网，不失聯(lián)）
