導(dǎo)讀
區(qū)塊鏈技術(shù)蓬勃發(fā)展字币，以去中心化技術(shù)之名蕾哟，大有變革整個(gè)在線數(shù)字世界的氣勢和雄心一忱。區(qū)塊鏈技術(shù)，尤其是公鏈（Layer1）領(lǐng)域谭确，最著名的莫過于比特幣帘营，以太坊和EOS。這些公鏈各有特點(diǎn)逐哈，在上面已經(jīng)構(gòu)建了各種各樣的應(yīng)用芬迄，如區(qū)塊鏈瀏覽器，錢包等基礎(chǔ)工具昂秃，當(dāng)然還包括各種各樣的DApp禀梳。DApp運(yùn)行在公鏈上會有各種各樣的問題存在，Layer2技術(shù)的引入肠骆，有望部分解決這些問題算途。 目前Layer2 技術(shù)主要有兩種，一種是狀態(tài)通道技術(shù)蚀腿，另一種是側(cè)鏈技術(shù)嘴瓤。Photon屬于狀態(tài)通道技術(shù)。
隨著比特幣閃電網(wǎng)絡(luò)的逐步應(yīng)用莉钙，Layer2技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了大家的視野纱注。本文將為大家解讀Photon技術(shù)的特點(diǎn)，并與其他Layer2技術(shù)進(jìn)行對比分析胆胰。通過對Photon的介紹與對比狞贱，讓大家對Photon和Layer2 技術(shù)有個(gè)初步的了解。
Layer2技術(shù)背景
在介紹Layer2之前蜀涨，我們先來考慮一下幾個(gè)問題：（1）所有的計(jì)算都應(yīng)該在Layer1中進(jìn)行嗎?（2）所有的數(shù)據(jù)都應(yīng)該存儲在Layer1上嗎?（3）Layer1上能夠完美的解決區(qū)塊鏈技術(shù)的“不可能三角”（擴(kuò)展性瞎嬉、去中心化和安全）嗎?
大家仔細(xì)琢磨就會發(fā)現(xiàn)蝎毡，受區(qū)塊鏈擴(kuò)展性的限制，以上三個(gè)問題對于Layer1來說都有很大的難度氧枣。那么沐兵，我們換個(gè)思路，如果采用狀態(tài)通道或側(cè)鏈這樣的layer2的技術(shù)便监，能不能突破以上的性能瓶頸扎谎，使區(qū)塊鏈對全球無數(shù)用戶可用呢。
我們先重點(diǎn)了解一下狀態(tài)通道技術(shù)烧董，看看它是怎么解決這個(gè)問題的毁靶。
狀態(tài)通道鏈下轉(zhuǎn)賬
狀態(tài)通道是一種鏈下支付技術(shù)，基本思想就是兩個(gè)用戶（例如Alice和Bob）在鏈上創(chuàng)建一份合約逊移，然后每人向這份合約中抵押一部分token作為押金预吆。 合約規(guī)定這里面的押金只能兩個(gè)人都同意才能從合約中取走。以貼近日常生活中的例子類比胳泉，相當(dāng)于Alice和Bob找到銀行（類比公鏈）拐叉，兩人一起開了一個(gè)聯(lián)名賬戶（類比合約），這賬戶里有十萬元錢扇商，其中Alice和Bob各存了五萬凤瘦。 如果要使用這個(gè)賬戶里面的錢，必須兩個(gè)人都簽名同意案铺。
假設(shè)Alice和Bob之間有生意往來蔬芥，Alice要向Bob支付一萬塊錢，Alice就可以不用銀行轉(zhuǎn)賬红且，直接寫一個(gè)一萬塊的支票給Bob就可以了（類比鏈下轉(zhuǎn)賬）坝茎。 因?yàn)锽ob知道Alice在這個(gè)聯(lián)名賬戶里有五萬塊，也知道自己能夠憑支票拿到這一萬塊暇番，雖然Bob并沒有真的到銀行去取嗤放。這種交易過程避免了頻繁通過銀行的轉(zhuǎn)賬過程，只在最后結(jié)算時(shí)憑借手中的憑證取得聯(lián)名賬戶中各自的份額即可壁酬，在效率和安全性上均可得到保證次酌。
這里要強(qiáng)調(diào)的是狀態(tài)通道只用于兩兩用戶之間，當(dāng)然也有Liquidity這樣的擴(kuò)展方案舆乔，但是主流的狀態(tài)通道技術(shù)岳服，無論是Lightning Network，RaidenNetwork還是Photon Network都是兩兩賬戶之間的希俩。只有嚴(yán)格限制是兩兩賬戶之間才能最大限度保證安全吊宋。
從上述例子可以看出，狀態(tài)通道將鏈上的部分計(jì)算及小額支付擴(kuò)展到鏈下,極大的提升了公鏈的應(yīng)用性能颜武，降低了交易成本璃搜，并且依然可以保證交易的安全性拖吼，較好的實(shí)現(xiàn)了權(quán)威、安全和可用的統(tǒng)一这吻。
接下來吊档，我們簡要描述一下側(cè)鏈（子鏈）技術(shù)。
側(cè)鏈(子鏈)是什么呢唾糯？側(cè)鏈協(xié)議本質(zhì)上是一種跨區(qū)塊鏈解決方案怠硼，一種允許數(shù)字資產(chǎn)從一條區(qū)塊鏈向另一條區(qū)塊鏈安全轉(zhuǎn)移并且可以轉(zhuǎn)回的合并機(jī)制。通過這種解決方案移怯，可以將數(shù)字資產(chǎn)在主鏈和側(cè)鏈之間實(shí)現(xiàn)安全轉(zhuǎn)移香璃。與狀態(tài)通道技術(shù)類似，側(cè)鏈既可以承擔(dān)相對復(fù)雜的操作（主鏈將一部分工作分擔(dān)給側(cè)鏈）芋酌，也可以實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)在不同區(qū)塊鏈之間的價(jià)值互換艺玲。這里时鸵，我們以Plasma為例，來看側(cè)鏈的運(yùn)行過程仆百。
側(cè)鏈資產(chǎn)遷移
假設(shè)Alice想創(chuàng)建一個(gè)交易卡游戲糖权，可以讓用戶互相對戰(zhàn)（例如：“爐石傳說”）堵腹，這種復(fù)雜的操作在主鏈上執(zhí)行起來非常昂貴，所以Alice決定使用Plasma星澳。
Alice首先在以太坊主鏈上創(chuàng)建了一套智能合約疚顷，作為Plasma側(cè)鏈（子鏈）的“根”（記錄側(cè)鏈狀態(tài)，并且作為一種“橋梁” 讓用戶可以在以太坊和Plasma之間轉(zhuǎn)移資產(chǎn)）禁偎。然后腿堤，創(chuàng)建Plasma側(cè)鏈，將游戲邏輯和規(guī)則的智能合約部署在側(cè)鏈上如暖。
當(dāng)Bob和Charile想玩游戲時(shí)笆檀，他們可以向主鏈合約內(nèi)存錢，通過資產(chǎn)兌換將主鏈幣換成側(cè)鏈幣（資產(chǎn)遷移到側(cè)鏈上）盒至，后續(xù)游戲時(shí)只需要與側(cè)鏈（子鏈）交互酗洒。Bob和Charile開始游戲，經(jīng)過多輪對決后枷遂，Bob贏得Charile1000側(cè)鏈幣樱衷。此時(shí)，他可以選擇使用側(cè)鏈幣在側(cè)鏈上進(jìn)行交易或者其他業(yè)務(wù)活動酒唉，也可以將側(cè)鏈幣兌換回主鏈幣（資產(chǎn)遷移回主鏈上）矩桂。因?yàn)閭?cè)鏈上只有非常少的節(jié)點(diǎn)處理交易，所以交易費(fèi)用會很低并且操作會很快痪伦。在安全方面侄榴，側(cè)鏈的安全由智能合約以及相應(yīng)的防欺詐機(jī)制組成阔籽，有可靠的保證，可以支持更廣泛的應(yīng)用場景牲蜀。
側(cè)鏈技術(shù)相對復(fù)雜程度較高笆制，還不夠成熟，目前l(fā)ayer2技術(shù)主要以狀態(tài)通道為主涣达，因此本文重點(diǎn)介紹狀態(tài)通道相關(guān)技術(shù)在辆。
Photon概述
現(xiàn)在讓我們一起來看看光子網(wǎng)絡(luò)，也就是photon度苔。 photon相對于Spectrum就如同閃電網(wǎng)絡(luò)相對于比特幣匆篓，雷電網(wǎng)絡(luò)相對于以太坊。理論上來說我們的photon也是可以運(yùn)行在以太坊上的寇窑，因?yàn)閺脑砩蟻碚f都是狀態(tài)通道技術(shù)的一種鸦概。首先我們從技術(shù)框架來看一下photon的組成。Photon 的設(shè)計(jì)思路是采用分層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鏈下的小額支付主要功能甩骏。技術(shù)框架圖如下：
Photon技術(shù)框架圖
按照自下而上的順序窗市，Photon架構(gòu)分為底層、通信層饮笛、管理層咨察、服務(wù)層和應(yīng)用層五層結(jié)構(gòu)。
底層：基于Spectrum公鏈及公鏈上的智能合約福青，保證Photon鏈上交易的安全性摄狱。
通信層：包括合約事件、數(shù)據(jù)庫以及節(jié)點(diǎn)通信模塊无午，目前photon通信主要采用UDP和XMPP方式（支持與PFS交互查詢路由及收費(fèi)）媒役，其中對于無網(wǎng)狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，專門設(shè)計(jì)了mDNS配合UDP進(jìn)行局域網(wǎng)無網(wǎng)通信宪迟。
管理層：包括通道管理酣衷、狀態(tài)管理、收費(fèi)管理踩验、路由管理鸥诽，主要負(fù)責(zé)通道功能、狀態(tài)變化箕憾、費(fèi)率設(shè)定及收益牡借、路由查詢等。
服務(wù)層: 負(fù)責(zé)將用戶所有請求進(jìn)行處理并分發(fā)給下層袭异，支持與MS交互進(jìn)行委托代理钠龙。
應(yīng)用層：包括Mobile應(yīng)用和HTTP應(yīng)用，支持用戶根據(jù)需求進(jìn)行定制開發(fā)。
基于以上框架碴里，Photon很好的實(shí)現(xiàn)了去信任的點(diǎn)對點(diǎn)鏈下即時(shí)支付沈矿。此外，相對普通的layer2狀態(tài)通道技術(shù)來說咬腋，Photon在功能性羹膳、安全性和適用性方面有著自己特有的設(shè)計(jì)。
在合約設(shè)計(jì)方面根竿，在保證基本的通道創(chuàng)建陵像、關(guān)閉及結(jié)算功能之外，還有一些明顯的優(yōu)化用于提高效率和安全寇壳。主要包括：合作關(guān)閉通道醒颖、不關(guān)閉通道取現(xiàn)、懲罰機(jī)制壳炎、HTLR機(jī)制泞歉、支持ERC223、支付主幣和token混合抵押等匿辩。
第一個(gè)優(yōu)化是合作關(guān)閉通道腰耙，普通的關(guān)閉通道操作從closed到settled要等一段時(shí)間（一般設(shè)計(jì)是1個(gè)多小時(shí)），主要是留給通道的另一方提交證據(jù)用撒汉，可以看出這個(gè)時(shí)間實(shí)際上是可以節(jié)省的沟优，如果通道雙方鏈下達(dá)成一致涕滋，可以直接提交雙方簽名的通道押金分配方案睬辐，這就是我們說的合作關(guān)閉通道宾肺。
第二個(gè)優(yōu)化是不關(guān)閉通道取現(xiàn)溯饵，和合作關(guān)閉通道的思路相似，通道雙方在鏈下達(dá)成資金分配方案锨用。通道雙方協(xié)商各自在通道內(nèi)的份額丰刊，例如：alice和bob有通道，分別抵押了50個(gè)token增拥，如果bob想取出20token,則份額變成Alice(50token),Bob(30token),只要雙方都認(rèn)可這個(gè)分配方案啄巧，取現(xiàn)操作即可進(jìn)行，并且原有的通道繼續(xù)可以使用掌栅。
第三個(gè)優(yōu)化是懲罰機(jī)制秩仆，普通的轉(zhuǎn)賬交易如果路由不通則需要相互鎖定token以保證交易安全性，并且鎖定時(shí)間較長猾封。引入懲罰機(jī)制后澄耍，可以讓失敗的轉(zhuǎn)賬交易（無可用路由）能夠快速失敗。
第四個(gè)優(yōu)化是HTLR機(jī)制。通常鏈接支付使用的是HTLC機(jī)制齐莲，中間節(jié)點(diǎn)使用哈希時(shí)間鎖進(jìn)行中轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)賬痢站，有可能存在不合作的節(jié)點(diǎn)拖延導(dǎo)致交易周期過長。Photon采用HTLR機(jī)制选酗，不合作情況下節(jié)點(diǎn)可以通過合約注冊secret,減少了最壞情況下的等待時(shí)間并能夠保證自己轉(zhuǎn)賬的資金安全阵难。
第五個(gè)優(yōu)化是支持ERC223,現(xiàn)在主流的token標(biāo)準(zhǔn)是ERC20，但ERC223標(biāo)準(zhǔn)也越來越得到認(rèn)可芒填，Photon支持ERC223標(biāo)準(zhǔn)多望，創(chuàng)建通道及鏈下支付時(shí)可以適用更加廣泛的token類型，應(yīng)用場景更加多元氢烘。
第六個(gè)優(yōu)化是支付主幣和token混合抵押怀偷。目前，許多狀態(tài)通道技術(shù)支持的token類型有限播玖，要么只支持主幣椎工，要么只支持token,Photon打通了主幣和token之間的限制，同時(shí)支持抵押主幣和抵押token進(jìn)行鏈下支付蜀踏。同時(shí)维蒙，Photon還支持tokenswap,在協(xié)商的基礎(chǔ)上，通過鏈下互換果覆，就可以實(shí)現(xiàn)主幣與token之間的兌換颅痊，極大節(jié)省交易成本和時(shí)間。
在安全保護(hù)方面局待，Photon使用簽名認(rèn)證及智能合約（第三方審核通過）保證用戶利益斑响。除此之外，在系統(tǒng)的使用過程中钳榨，如果出現(xiàn)意外情況舰罚，我們也進(jìn)行了特定的安全保護(hù)措施設(shè)計(jì)。主要表現(xiàn)在：代碼實(shí)現(xiàn)安全設(shè)計(jì)薛耻、通道安全設(shè)計(jì)以及資金安全設(shè)計(jì)营罢。
第一個(gè)保護(hù)是代碼實(shí)現(xiàn)安全，目前photon的代碼可以做到任意時(shí)刻發(fā)生節(jié)點(diǎn)崩潰饼齿，只要盡快啟動起來饲漾，是不會丟錢的；此外缕溉，代碼中特意加入了一些崩潰觸發(fā)條件考传，當(dāng)系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，使系統(tǒng)主動崩潰重啟后恢復(fù)正常功能倒淫，提高photon的安全穩(wěn)定性伙菊。
第二個(gè)保護(hù)是通道安全败玉。盡可能保證通道的有效，不能因?yàn)橐稽c(diǎn)意外就要關(guān)閉通道镜硕，進(jìn)行鏈上結(jié)算运翼，這樣不僅效率低，成本也高兴枯；photon在通道實(shí)現(xiàn)中采用狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)血淌，能夠保證節(jié)點(diǎn)崩潰重啟后，通道狀態(tài)依舊存在财剖，通道可以繼續(xù)使用悠夯。
第三個(gè)保護(hù)是資金安全。就算是發(fā)生了節(jié)點(diǎn)意外崩潰躺坟，大部分情況下的交易都是可以繼續(xù)的沦补，只有少部分會失敗（交易發(fā)起方密碼還沒來得及發(fā)出去就發(fā)生崩潰的情況）咪橙，通道雙方的狀態(tài)在崩潰恢復(fù)后會保持一致夕膀，不會有資金的損失。
在適用特色方面美侦，Photon除了支持常規(guī)的PC平臺之外产舞，還支持移動端平臺，并且支持無網(wǎng)直接支付菠剩、支持跨鏈易猫、支持第三方監(jiān)控服務(wù)和路由收費(fèi)，用戶可以在不同的場景下選擇適合的版本及功能使用具壮。
第一個(gè)特色是全平臺支持准颓，Photon不僅可以在PC平臺如：windows,linux,mac等系統(tǒng)上使用，還支持移動端安卓和ios系統(tǒng)嘴办。為提升移動端用戶體驗(yàn)瞬场，Photon特別對移動端應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化處理，設(shè)計(jì)了專門的mobile接口涧郊，減少數(shù)據(jù)存儲并改善消息反饋形式，適配多種型號手機(jī)設(shè)備的使用眼五。
第二個(gè)特色是無網(wǎng)直接支付妆艘。Photon支持mesh網(wǎng)絡(luò),在Meshbox組網(wǎng)的環(huán)境下，即使短時(shí)間內(nèi)沒有連接互聯(lián)網(wǎng)上的公鏈看幼，photon也可以安全的進(jìn)行無網(wǎng)直接通道鏈下支付批旺，后續(xù)在安全性保證的基礎(chǔ)上會進(jìn)一步擴(kuò)展到無網(wǎng)間接通道鏈下支付。
第三個(gè)特色是支持跨鏈诵姜。Photon和其他layer2技術(shù)可以分別在不同的公鏈上建立狀態(tài)通道網(wǎng)絡(luò)汽煮，使用HTLC機(jī)制，目前已實(shí)現(xiàn)光譜與以太坊跨鏈、光譜與比特幣（借助閃電網(wǎng)絡(luò)）跨鏈原子互換暇赤。
第四個(gè)特色是支持第三方監(jiān)控服務(wù)心例。對于手機(jī)節(jié)點(diǎn)，可能經(jīng)常保持節(jié)點(diǎn)離線狀態(tài)鞋囊。為保證通道資金的安全止后，擬離線的節(jié)點(diǎn)可以委托第三方監(jiān)控通道狀態(tài)，如果通道對方關(guān)閉通道溜腐，第三方服務(wù)可以幫助委托方提交證據(jù)译株，保證委托方利益的安全。
第五個(gè)特色是支持路由收費(fèi)挺益。Photon節(jié)點(diǎn)使用PFS計(jì)算從發(fā)起節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的可用路由歉糜，路由中轉(zhuǎn)方可以向PFS設(shè)置收費(fèi)費(fèi)率，PFS根據(jù)各節(jié)點(diǎn)上報(bào)的費(fèi)率計(jì)算最低費(fèi)用的路徑望众。發(fā)起方使用查詢的指定路由進(jìn)行間接轉(zhuǎn)賬现恼，中間節(jié)點(diǎn)收取中轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)賬通道費(fèi)用，獲得額外收益黍檩。
Photon的功能優(yōu)化持續(xù)進(jìn)行中叉袍，除了小額支付，后續(xù)將支持更多的DApp應(yīng)用刽酱，如棋牌游戲喳逛、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、去中心化交易所等棵里，photon將與其他layer2技術(shù)一起為區(qū)塊鏈的普及應(yīng)用增添生機(jī)和活力润文。
其他主流狀態(tài)通道技術(shù)
除了本文主角Photon之外，狀態(tài)通道技術(shù)還有多個(gè)代表性的項(xiàng)目殿怜，最知名的包括Lightning Network典蝌、Raiden Network、Liquidity Network 头谜、Celer Network骏掀。下面簡要對上述四個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行描述。
Lightning Network（閃電網(wǎng)絡(luò)）
閃電網(wǎng)絡(luò)的思想來自于一篇經(jīng)典論文柱告，“The Bitcoin Lightning Network:Scalable Off-Chain Instant Payments”,針對比特幣區(qū)塊鏈延展性問題（擴(kuò)展性差截驮、交易費(fèi)用高、交易速度延遲）等進(jìn)行了討論际度，提出了改進(jìn)的方案葵袭，其理念是，在區(qū)塊鏈之外開通一條“綠色通道”乖菱，將大量高頻的坡锡、小額的交易在區(qū)塊鏈外進(jìn)行蓬网。交易雙方可在這條“綠色通道”上進(jìn)行多次、高頻鹉勒、雙向地帆锋、點(diǎn)對點(diǎn)的，可實(shí)現(xiàn)瞬間確認(rèn)的微支付贸弥；而且雙方若無直接的點(diǎn)對點(diǎn)支付通道窟坐，只要閃電網(wǎng)絡(luò)中存在一條連通雙方的、由多個(gè)支付通道構(gòu)成的支付路徑绵疲，那么也可以利用這條支付路徑實(shí)現(xiàn)可靠的交易哲鸳。閃電網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造性設(shè)計(jì)了RSMC（Recoverable Sequence Maturity Contract）和HTLC（Hashed Timelock Contract）。前者解決了鏈下交易的確認(rèn)問題盔憨，后者解決了支付通道鏈接支付的問題徙菠。
閃電網(wǎng)絡(luò)鏈接支付
正是由于閃電網(wǎng)絡(luò)的提出和實(shí)現(xiàn)，從理論上保證了狀態(tài)通道技術(shù)的安全性和可行性郁岩，才出現(xiàn)了越來越多的狀態(tài)通道技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案婿奔。因此，說閃電網(wǎng)絡(luò)是使?fàn)顟B(tài)通道技術(shù)被廣為人知的先行者毫不為過问慎。
閃電網(wǎng)絡(luò)的主要功能包括：創(chuàng)建通道萍摊、關(guān)閉通道（含協(xié)商關(guān)閉通道）、通道狀態(tài)管理如叼、路由查找及轉(zhuǎn)發(fā)支付冰木、洋蔥加密支付、更新收費(fèi)方案笼恰、自動通道管理等踊沸。截止2019年2 月10 日，1ML 最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示社证，閃電網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量為6088 個(gè)逼龟，較上月增加14.61%；通道數(shù)量2.466 萬個(gè)追葡，較上月增加27.3%腺律；網(wǎng)絡(luò)容量達(dá)到657 個(gè)BTC，較上月增加15%辽俗。閃電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用疾渣，意味著比特幣可能真正的成為被廣泛使用的支付貨幣，而不再是只可遠(yuǎn)觀的“躺”在交易所或錢包中的一個(gè)數(shù)字崖飘。此外，為了更方便用戶使用杈女，閃電網(wǎng)絡(luò)預(yù)計(jì)在2019年引入部分新設(shè)計(jì)功能（正在進(jìn)行中）朱浴，主要包括：潛交換（Submarine Swaps）吊圾、雙出資通道（Dual Funded Channels）、原子化多路徑支付（Atomic Multi-Path Payments (AMP)）翰蠢、拼接（Splicing）项乒、Wumbology通道、斯芬克斯發(fā)送（Sphinx-send）梁沧、eltoo及通道工廠檀何、瞭望臺（Watchtowers）等。大量的Lapp（基于閃電網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序） 已被開發(fā)和部署廷支，這其中包括金融和廣告領(lǐng)域的應(yīng)用频鉴，也包括游戲和媒體等領(lǐng)域。不過恋拍，更多的LApp 還“在路上”垛孔。閃電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展和應(yīng)用得到了更多人的認(rèn)可，也給了眾多l(xiāng)ayer2項(xiàng)目持續(xù)發(fā)展的動力施敢。
Raiden Network（雷電網(wǎng)絡(luò))
以太坊的運(yùn)營狀況略好于比特幣周荐，但同樣受擴(kuò)容問題的困擾，以太坊有幾個(gè)不同的解決方案僵娃，但其中一個(gè)值得注意的是Raiden Network概作。
Raiden雙向支付通道
Raiden的概念與閃電網(wǎng)絡(luò)非常相似：它在主區(qū)塊鏈之外提供了額外的一層，用戶可以創(chuàng)建雙向通道來進(jìn)行即時(shí)的默怨、幾乎免費(fèi)和安全的交易讯榕。和閃電網(wǎng)絡(luò)一樣，這個(gè)方案能夠提高交易速度先壕，同時(shí)降低成本瘩扼。Raiden和閃電網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)主要區(qū)別是Raiden基于以太坊網(wǎng)絡(luò)，能與ERC20兼容垃僚，這意味著以太坊中發(fā)布的每一種代幣（現(xiàn)在有數(shù)百種）都將與Raiden兼容集绰，而在閃電網(wǎng)絡(luò)中目前僅可使用比特幣和萊特幣。
Raiden（規(guī)范）的主要功能包括： 打開通道谆棺、向通道存錢栽燕、關(guān)閉通道、結(jié)算通道改淑、通道解鎖碍岔、鏈下支付、密碼注冊朵夏、通道監(jiān)控蔼啦、路由查找等，仍在完善的功能有通道取錢仰猖、合作關(guān)閉通道等捏肢。2018年12月21日奈籽，Raiden Network的第一個(gè)版本Red Eyes已經(jīng)被部署到以太坊主網(wǎng)。Red Eyes的幾個(gè)主要功能在于“支付通道的開設(shè)鸵赫、充值衣屏、關(guān)閉以及結(jié)算”和“單跳及多跳轉(zhuǎn)賬”。其協(xié)議還進(jìn)行了升級以應(yīng)對特殊情況辩棒、節(jié)約gas的EDCC(即智能合約)狼忱，另外還有經(jīng)過重新設(shè)計(jì)的網(wǎng)頁端等等。此外一睁，Raiden還部署了多個(gè)安全措施保護(hù)用戶钻弄，Red Eyes嚴(yán)格意義上來說依然是測試產(chǎn)品，該網(wǎng)絡(luò)的安全性并未經(jīng)過第三方審查卖局。該版本將充值金額限制在每個(gè)通道0.15 ETH;所有通道的充值金額不得高于250 ETH;只有一個(gè)可用的代幣網(wǎng)絡(luò);而且還設(shè)置了一個(gè)反對開關(guān)斧蜕，允許在出現(xiàn)重大安全問題的情況下關(guān)閉該網(wǎng)絡(luò)。
Liquidity Network
雖然閃電網(wǎng)絡(luò)和雷電網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)鏈下的快速支付砚偶，但存在一些問題批销，包括：需要向通道抵押token進(jìn)行鎖定、通道不平衡（會導(dǎo)致中心化的趨勢和風(fēng)險(xiǎn)）染坯、路由復(fù)雜等均芽，Liquidity Network從這幾個(gè)方向入手，試圖找到改進(jìn)方案单鹿。首先掀宋，Liquidity拋棄了雙人通道的概念，直接引入了多人間鏈下交易的樞紐（N-party Hub）仲锄，而且多個(gè)樞紐間可以互聯(lián)組成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劲妙。
Liquidity Network Hub
其中，樞紐不再是個(gè)封閉的兩人世界儒喊，而像一個(gè)開放的信用合作社镣奋，任何人都可以加入某個(gè)特定的樞紐。新用戶加入樞紐被設(shè)計(jì)成了鏈下行為怀愧，跳過了鏈上創(chuàng)建交易雙方多重簽名地址的成本和花銷（但是充值和取現(xiàn)依舊是鏈上行為）侨颈，存入樞紐內(nèi)的資金可被視作接受統(tǒng)一管理。此外芯义，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)需要鎖定的資金可以只是最近十分鐘內(nèi)的平均交易額度哈垢，而不是所有交易金額加起來的總和。例如扛拨，假設(shè)100個(gè)用戶之間會發(fā)生各式各樣的支付交易耘分，月平均交易量達(dá)100BTC：對于閃電網(wǎng)絡(luò)來說，那么參與其中的每個(gè)人都要押入100BTC，總共需要將一萬個(gè)BTC鎖定到閃電網(wǎng)絡(luò)中陶贼。同樣情況下啤贩，對Liquidity來說待秃，將時(shí)間縮短到十分鐘拜秧，平均交易量也就縮小了4464倍，于是所需要的抵押總額也就縮小了章郁。第三枉氮，樞紐減少了路由的壓力，樞紐之間可以互聯(lián)暖庄。如果同一個(gè)用戶同時(shí)加入了連接成環(huán)的多個(gè)樞紐唬血，那么抵押進(jìn)這些樞紐的金額可以在彼此之間動態(tài)調(diào)劑每篷。最后，Liquidity也支持鏈下原子性交換，可以實(shí)現(xiàn)去中心化交易所的構(gòu)想畦戒。
Liquidity Network主要功能包括：approveAndDeposit（同意并存款）、buySLA(購買SLA)挡鞍、存款（鏈上交易兽间，向hub存款）、finalizeSwap（結(jié)束交換）价匠、getNocustBalance（當(dāng)前NOCUST余額）当纱、getOnChainBalance（當(dāng)前鏈上余額）、isRecovery（hub是否處于recovery模式下）踩窖、issueDeliveryChallenge（產(chǎn)生鏈上交易發(fā)起一個(gè)傳遞挑戰(zhàn)）坡氯、issueStateUpdateChallenge（產(chǎn)生一個(gè)鏈上交易發(fā)起一個(gè)狀態(tài)更新挑戰(zhàn)）、recoverFunds（產(chǎn)生鏈上交易恢復(fù)資金）洋腮、registerAddress（向hub注冊token地址）箫柳、sendSwap（發(fā)送交換）、sendTransaction（發(fā)送交易）啥供、withdrawalConfirmation（鏈上交易取錢確認(rèn)）悯恍、withdrawalRequest（鏈上交易發(fā)起取錢請求）等。
Liquidity主要優(yōu)點(diǎn)在于兩點(diǎn)：更快的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)滤灯、更低的押金和押金成本坪稽。但由于中間通過Hub進(jìn)行交易，有中心化傾向鳞骤，并且窒百，交易需要Hub的簽名，存在一定程度對Hub的信任依賴豫尽，目前項(xiàng)目正朝去中心化交易所應(yīng)用發(fā)展篙梢，也受到眾多關(guān)注。
Celer Network
與上述狀態(tài)通道方案設(shè)計(jì)略有不同美旧，Celer提出了一個(gè)原則性的鏈外加密經(jīng)濟(jì)學(xué)設(shè)計(jì)渤滞，構(gòu)建了一個(gè)分層的技術(shù)框架贬墩。
Celer Network分層架構(gòu)
主要包括以下部件構(gòu)造：
cChannel：廣義狀態(tài)通道和側(cè)鏈套件。在網(wǎng)絡(luò)通道上支持通用依賴DAG的快速狀態(tài)轉(zhuǎn)換妄呕。靈活的結(jié)構(gòu)最大限度地提高流動性利用率陶舞。
cRoute：具有透明通道平衡的可證明最佳狀態(tài)（例如，小額支付）路由绪励。 與最先進(jìn)的解決方案相比肿孵，吞吐量提高了15倍。
cOS：支持離線功能的應(yīng)用程序的開發(fā)框架疏魏。提供通用的設(shè)計(jì)模式停做，并處理脫鏈狀態(tài)的操作，存儲大莫，跟蹤和非鏈狀態(tài)的爭議蛉腌。
cApps：在Celer Network上運(yùn)行應(yīng)用程序生態(tài)系統(tǒng)。通過區(qū)塊鏈系統(tǒng)保證信任只厘，隱私或權(quán)力下放烙丛，從而擴(kuò)展到每秒數(shù)十億次交易。
在Celer Network中懈凹，狀態(tài)通道與側(cè)鏈組合構(gòu)建廣義狀態(tài)通道支持復(fù)雜的高性能離線dApp蜀变，例如游戲，在線拍賣介评，保險(xiǎn)库北，市場預(yù)測和去中心化交易等。主要特性包括：廣義鏈下狀態(tài)傳輸们陆、靈活和高效的價(jià)值傳輸寒瓦、純鏈下合約。Celer引入了一套名為cEconomy的加密經(jīng)濟(jì)機(jī)制坪仇，通過Celer Network的協(xié)議token（CELR）和三個(gè)緊密耦合的組件(流動性承諾證明/流動性支持拍賣/狀態(tài)守護(hù)網(wǎng)絡(luò))來提供網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)杂腰、穩(wěn)定的流動性和高可用性，以及不可或缺的價(jià)值椅文。
Celer cChannel主要功能包括：鏈下地址轉(zhuǎn)換器(OAT)喂很、散列時(shí)間鎖定注冊表(HTLR)、合作結(jié)算皆刺、單交易通道打開少辣、直接最終狀態(tài)索賠、動態(tài)存取款羡蛾、布爾條件組漓帅、存款分配條件組。此外，cChannel還有一個(gè)側(cè)鏈輔助替代狀態(tài)通道忙干，可以使接收方不需要鏈上交易（接收者可以在側(cè)鏈輔助的通道上兌換他們的資金器予，而不用執(zhí)行任何的側(cè)鏈存款操作）也不用在線（狀態(tài)守護(hù)網(wǎng)絡(luò)幫助監(jiān)控）。
Celer的DAPP CelerX平臺已經(jīng)可以進(jìn)行轉(zhuǎn)賬支付以及鏈下的小游戲功能捐迫，目前Gomoku(五子棋)游戲已經(jīng)上線并進(jìn)行用戶體驗(yàn)（輸贏使用cChannel鏈下支付stake）乾翔，Celer希望能利用layer2技術(shù)并通過這類移動應(yīng)用讓以太坊更快，使區(qū)塊鏈項(xiàng)目真正落地弓乙。
以上是主要的狀態(tài)通道技術(shù)的簡要介紹末融，限于篇幅沒有對原理和具體功能進(jìn)行詳細(xì)說明，感興趣的讀者可以去官網(wǎng)關(guān)注各個(gè)項(xiàng)目完整介紹及最新進(jìn)展暇韧，我們也希望所有的狀態(tài)通道技術(shù)能夠取得較好的突破，加快促進(jìn)區(qū)塊鏈的應(yīng)用落地浓瞪。
側(cè)鏈（子鏈）技術(shù)
側(cè)鏈（子鏈）技術(shù)由于復(fù)雜度較高懈玻，目前成熟的技術(shù)方案不多，本文僅對以太坊最知名的Plasma進(jìn)行重點(diǎn)描述乾颁。
Plasma 是一種協(xié)議規(guī)范涂乌，主要思想來自Vitalik Buterin和Joseph Poon 發(fā)表的《Plasma：自主智能合約》一文，它依靠以太坊底層來實(shí)現(xiàn)它的安全性英岭。Plasma允許創(chuàng)建附加在以太坊主鏈上的側(cè)（子）鏈,這些側(cè)（子）鏈反過來可以產(chǎn)生他們自己的側(cè)（子）鏈湾盒，他們的側(cè)（子）鏈也可以產(chǎn)生他們側(cè)（子）鏈，等等诅妹。
Plasma框架
因此罚勾，我們可以在側(cè)（子）鏈級別執(zhí)行許多復(fù)雜的操作（把一部分工作分擔(dān)給側(cè)鏈），運(yùn)行擁有數(shù)千名用戶的整個(gè)應(yīng)用程序（側(cè)鏈運(yùn)行應(yīng)用程序把結(jié)果給主鏈）吭狡，并且只需與以太坊主鏈進(jìn)行盡可能少的交互尖殃。Plasma 側(cè)（子）鏈可以更快地操作，且交易費(fèi)用更低划煮，因?yàn)樗牟僮鞑恍枰谡麄€(gè)以太坊區(qū)塊鏈存留副本送丰。
Plasma框架包括：Plasma MVP、Plasma Cash弛秋、Plasma Debit器躏、Plasma Prime等。限于篇幅蟹略，這里描述PlasmaMVP相關(guān)功能登失。
Plasma MVP
Plasma MVP
Plasma MVP是一種極簡的基于UTXO的plasma鏈設(shè)計(jì)。在每個(gè)Plasma鏈上會有一個(gè)operator,operator負(fù)責(zé)生產(chǎn)塊科乎。你要進(jìn)入這個(gè)Plasma鏈需要先在主鏈上的智能合約進(jìn)行存款壁畸。然后Plasma鏈每產(chǎn)生一個(gè)塊，必須跟主鏈作回應(yīng)（Merkle root）,這樣Plasma鏈這邊的塊才算被確認(rèn)。每個(gè)Plasma鏈?zhǔn)仟?dú)立的捏萍，不同側(cè)鏈之間資產(chǎn)轉(zhuǎn)移必須先轉(zhuǎn)回主鏈太抓。
Plasma MVP主要功能包括：Deposits（存款）、Transaction（交易）令杈、Withdrawal（取款）走敌、Starting an Exit（開始退出）、Challenging an Exit（挑戰(zhàn)退出）逗噩、Exit Priority（退出優(yōu)先）掉丽、Confirmation Signatures（確認(rèn)簽名）等。
目前已經(jīng)有一些機(jī)構(gòu)和公司實(shí)現(xiàn)了Plasma MVP异雁，包括：FourthState Lab捶障、Omisego和Kyokan等，但實(shí)現(xiàn)的語言和細(xì)節(jié)有所不同纲刀。其中OmiseGO項(xiàng)目已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了Plasma智能合約在主鏈的部署项炼、子鏈的資金初始化、子鏈轉(zhuǎn)賬示绊、子鏈用戶退出锭部、Operator提交錯(cuò)誤區(qū)塊證明時(shí)的退出等功能，進(jìn)一步功能正在完善中面褐。
Plasma技術(shù)是一個(gè)非常有前景的layer2技術(shù)拌禾，未來的成功實(shí)施會支持大規(guī)模去中心化應(yīng)用的持續(xù)運(yùn)行，將與狀態(tài)通道技術(shù)一起構(gòu)建可擴(kuò)展展哭、安全可靠以及更便捷的二層區(qū)塊鏈加密經(jīng)濟(jì)生態(tài)湃窍。
本文最后，對上述介紹的Photon與主要layer2技術(shù)的性能和特點(diǎn)作一簡要對比摄杂，便于廣大愛好者選擇適合的layer2技術(shù)進(jìn)行DAPP開發(fā)和應(yīng)用坝咐。
主要狀態(tài)通道技術(shù)對比分析：
