什么是比特币闪电网络？一文读懂其工作原理、优缺点与节点设置
什么是比特币闪电网络？了解更多关于快速且低成本的二层比特币系统。了解比特币闪电网络的演变历程！
闪电网络是一个二层比特币系统，专为低成本、快速且私密的支付而设计。
从本质上讲，这意味着结算多笔闪电网络交易可能只需要较少的链上比特币交易。
通过将多笔闪电网络交易拆分成许多较小的比特币交易，比特币网络上的矿工和用户无需再确认和维护所有闪电网络交易。或许最大的好处是，闪电网络用户因此支付的费用更低。
由于闪电网络交易即时完成，用户不再依赖比特币网络进行确认。闪电网络支付使用类似于 Tor 的路由方式，因为交易记录并不保存在区块链上，这通常能为用户提供更好的隐私保护。
了解历史：闪电网络
研究人员 Thaddeus Dryja 和 Joseph Poon 在一份名为《比特币闪电网络》的文档中提出了闪电网络的概念。他们的建议源于此前与比特币创始人中本聪（Satoshi Nakamoto）就支付方式进行的讨论。中本聪是位神秘人物。另一位开发者 Mike Hearn 曾与中本聪探讨过支付方案，并在 2013 年公开了他们的讨论内容。
该研究描述了一种基于支付信道的链下系统。由于采用了链下支付系统，价值可以在不接入主网的情况下在双方之间转移。
链下信道旨在解决比特币的可扩展性问题。随后，Poon 和 Dryja 解释了 Visa 的交易处理速度 (TPS) 如何在 2013 年假日季期间提升至 47,000 笔。
比特币需要能够处理每个区块 8GB 的交易，这远远超出了当前区块链的容量，才能接近 Visa 的交易处理速度 (TPS)。在交易量仅为 300 字节左右的时候，比特币最初的处理速度只有每秒 7 笔。
此外，由于区块大小限制为1兆字节，一个区块一次最多只能容纳47,000笔比特币交易。闪电网络的链下支付信道正是为了解决比特币容量有限的问题而开发的，因为它们允许进行各种小型交易，而不会给网络带来负担。
Poon 和 Deyja 于 2016 年创立了 Lightning Labs，该公司致力于闪电网络的扩展，同时还涉足其他几项业务。尽管团队成员几经更迭，Lightning Labs 仍然成功地使该协议与比特币内核网络实现了对接。
2017 年，比特币基于 SegWit 的软分叉带来了突破性进展，它允许每个区块包含更多交易，并解决了长期存在的交易延展性问题。此前，由于交易延展性问题，用户可以伪造交易，欺骗网络，并将比特币保留在自己的钱包中。
由于进行了预发布测试，开发者可以立即开始为闪电网络开发应用进程。钱包和游戏平台就是利用闪电网络微交易功能的简单应用进程的例子。
2018年，Lightning Labs正式发布了基于比特币主网上的Lightning Core网络测试版。此时，包括Twitter联合创始人杰克·多西在内的众多知名人士开始支持该项目。例如，多西组建了一支进程员团队，专门负责使用比特币开发Lightning网络。未来，他还计划将Twitter接入Lightning网络。
闪电网络的工作原理是什么？
消费者和面包店等两个不同的参与方可以使用此协议创建点对点支付信道。连接后，该信道允许他们发送无限数量的低成本、近乎即时的交易。用户甚至可以用它来支付像松饼这样更便宜的商品和服务，将其用作自己的私人账本，而无需担心交易会对比特币网络产生任何影响。
要创建支付信道，付款方必须将一定数量的比特币锁定到网络中。锁定后，收款方可以开具任意数量的比特币发票。如果消费者希望保持信道畅通，可以持续添加比特币。
交易双方均可通过闪电网络信道进行交易。在比特币区块链上，某些交易的内部处理频率高于其他交易。例如，当两个用户打开和关闭信道时，只有主区块链会被修改。
参与方无需通知主区块链即可持续进行资金交换。这种方式大大降低了交易延迟，因为并非所有区块链交易都需要所有节点的许可。通过连接参与方不同的支付方式，可以创建能够路由交易的闪电网络节点。闪电网络正是通过集成多种支付方式而创建起来的。
当交易双方完成交易后，信道即可关闭。随后，信道内的所有数据将被合并成一笔交易，并转发至比特币主网以进行数据保存。合并操作通过将大量小交易合并成一笔交易，防止网络因同时处理大量小交易而过载，从而使节点能够快速便捷地进行验证。如果没有支付信道，小交易会干扰大交易，导致网络速度变慢，并增加节点验证交易的负担。
假设山姆经常从附近一家面包店购买糕点，并且喜欢用比特币支付。由于比特币存在规模问题，他可能决定每次只购买一个松饼，但交易验证可能需要一个多小时。即使交易金额很小，山姆仍然必须支付比特币网络收取的高额手续费。
传统支付方式，例如银行卡，由于其每秒可处理超过 24,000 笔交易（TPS），尤其适用于 Visa 等企业，因此对小额交易非常有效。而比特币每秒只能验证 7 笔交易。
山姆可以使用闪电网络与面包店创建支付连接。通过该信道进行的每一笔松饼交易都会被监控，面包店也能收到款项。交易即时完成，成本极低，甚至可能完全免费。用于创建信道的比特币用完后，山姆可以选择关闭或续订该信道。信道关闭后，其所有交易都会被添加到比特币主区块链中。
闪电网络会在交易双方之间创建智能合约。协议条款在合约创建之初即被写入其中，且无法更改。由于合约最初创建时就包含所有参与方都同意的特定条款，智能合约编程还能确保合约履行的自动化。当特定条件满足时，例如客户支付了购买松饼的所需价格，合约便会立即完成。闪电网络会在支付信道批准交易后对其进行加密。原本可以同时访问的价值转移的各个独立交易都被隐藏起来。
交易可以在区块链之外进行，不受任何限制。链下交易最终会在支付信道关闭后出现在主网上，因此可以预期它们会维护区块链的完整性。主网负责仲裁每一笔交易。链下协议拥有自己的账本，但由于主链是闪电网络的内核，它们始终会重新集成到主链中。链下协议只有在主链存在的情况下才能进行开发。
比特币闪电网络的优点和缺点是什么？
优点
闪电网络最显着的优势在于交易速度更快、成本更低，这使得小额支付成为过去无法想象的现实。如果没有闪电网络，用户即使是进行简单的交易也需要支付高额手续费，并且需要等待一个小时甚至更长时间才能完成验证。由于矿工会优先验证金额较大的交易（因为奖励更高），因此小额交易的等待时间也更长。
在比特币区块链之上，还有一个名为闪电网络的层与之相连。由于二者之间清晰的互联性，比特币采用的安全机制也持续惠及闪电网络。用户无需再为安全问题担忧，现在可以在主区块链（用于大额交易）和链下闪电网络（用于小额交易）之间自由切换。
由于观察者只能看到整个数据包，而不能看到每笔单独的交易，因此闪电网络支付信道提供私密交易。
原子互换是指无需中间人或交易所即可将一种加密货币兑换成另一种加密货币，加密货币爱好者们也对原子互换进行了测试。原子互换可以实现几乎零成本或零钱包转账的即时兑换，使其比交易所更实用。
缺点
要使用闪电网络，用户必须拥有一个合适的钱包（或者一个免费的钱包也可以，因为闪电网络钱包通常是免费的）。虽然很容易找到支持闪电网络的钱包，但用户必须使用比特币钱包为其充值。由于从传统钱包到闪电网络钱包的初始交易会产生费用，因此使用该协议的用户会在此过程中损失一些比特币。用户只有在闪电网络钱包中锁定了比特币才能开通支付信道。
比特币钱包间转移的难度和成本阻碍了新用户。然而，一些钱包支持链上和链下支付，且不收取手续费，随着时间的推移，它们的实用性无疑会越来越高。
参与者在使用已收到的任何资金之前，必须主动关闭支付信道才能取回他们的比特币。例如，在保持信道开启的情况下提取少量现金是不可能的。
为了开通或关闭支付信道，相关各方必须先支付一笔名为“信道费”的初始交易。开通支付信道的理念很简单，但由于这些额外的费用，整个流程的成本远超许多潜在用户的承受范围。
然而，离线交易欺诈是闪电网络的主要问题之一。当一方离线时，另一方可以通过关闭支付信道窃取资金。等到另一方重新连接网络时，采取任何行动都为时已晚。如果没有连接，诈骗者可能就会停止作案。
闪电网络也存在其他缺陷，例如支付阻塞，即未经验证的出站交易。比特币网络会释放阻塞的支付，但由于真实交易的验证优先级高于被阻塞的交易，因此可能需要数天时间才能完成。
最后，即便闪电网络解决了所有问题，监管机构也不会就此罢休。监管机构可能难以完全理解闪电网络，从而制定必要的法规。
如果监管机构遇到问题，普通比特币用户可能难以使用闪电网络。即使监管机构了解该协议，也可能因为闪电网络的保密性而拒绝批准。由于匿名交易只有在用户退出支付信道后才能被查看，而只有在信道内进行的交易才能被查看，因此立法者可能会对闪电网络持反对态度。
变阵
Lightning Network 基础设施公司 Lightning Labs 发布了 Taro 守护进程的测试版本，这是一款新的软件，它将使比特币开发者能够在比特币区块链上生成、发送和接收资产。
得益于今年四月发布的基于 Taproot 的 Taro 协议，比特币持有者现在可以在比特币区块链上发行稳定币等资产。这些资产随后可以通过闪电网络进行即时、高容量、低成本的交易。
如上文所述，比特币的二层扩容技术——闪电网络——存在隐私问题。支付网络用户在进行支付、获取退款或发起和关闭支付信道（闪电网络节点之间的连接）时，可能会遇到隐私问题。
出于这些担忧，人们提出了基于协议的替代方案，例如“闪电网络技术基础12”（BOLT 12）。BOLT 12 不仅提高了隐私性，还包含许多其他实用功能。与比特币改进提案（BIP）类似，BOLT 也是闪电网络的草案提案。
独立解决方案也应运而生，其中最值得一提的是 LNURL，它是一套用于促进不同 Lightning 应用进程和服务之间通过网络进行通信的工具；以及 Lnproxy，它是一款发票隐私工具（发票只是付款请求）。
那么，对于关注隐私的比特币用户来说，他们应该依赖新兴的 BOLT 12 规范，还是应该使用这些独立的工具之一？
螺栓 12：它是什么？
得益于 BOLT 12，闪电网络现在有了“交易”。官方 BOLT 12 网站将“交易”描述为“发票的前身”，它“提供了关键功能，包括可重复使用的二维码、收付款功能，当然还有更高的隐私性”。
可重复使用的二维码为捐赠和定期订阅等应用场景打开了大门。闪电ATM和私人退款现在可以实现收发功能。最后，付款人密钥、路由盲化和Schnorr签名等新功能将进一步提升隐私保护。
闪电网络节点设置指南
与比特币节点类似，闪电网络节点连接到网络，以便使用闪电协议与其他节点发送和接收比特币。这些节点是闪电网络的基本组成单元。
使用现成的解决方案，设置和维护闪电网络节点非常简单。大多数完整的比特币节点软件包都运行闪电网络客户端，并将运行节点所需的所有组件封装在小巧的盒子里，您只需将其插入设备并按照屏幕上的说明操作即可。以下是设置第一个比特币节点的几种快速方法：
步骤1：组装工具和硬件
运行节点需要前期投入硬件资金。
有很多选择；树莓派是最容易上手的选择之一。
必须准备好以下额外设备：
一块1TB的固态硬盘和一个用于存储数据的micro SD卡
GPIO 连接、XPT2046 触摸控制器、5 英尺以太网线、LCD 屏幕、3.5 英寸 RPi 显示屏。
步骤2：安装应用进程。
RaspBlitz 是一款特定的软件，必须安装在 Raspberry Pi 上并存储在存储卡中。
在树莓派设备上安装软件最简单的方法是通过 Raspberry Pi Imager。在网上找到适用于您操作系统的教程，然后按照说明操作即可。
RaspiBlitz 可以用其他软件代替，例如 Umbrel，它可以安装在 Raspberry Pi 电脑或标准 PC 上。
步骤 3：加入网络
应用进程加载完成后，将通过分步教程指导您创建和加载钱包。
下一步是下载区块链数据。请记住，这个过程可能需要几个小时到几天的时间。
打开闪电网络信道，与节点创建连接，就完成了。现在您就可以从您的节点转账比特币了！
在运行 Lightning 节点时，要通过另一个节点路由付款，必须先与该节点创建一个或多个付款信道；否则，该节点将无法传输付款。
专业提示：要在网络上传输 BTC，您需要创建一个到具有出色容量的可靠节点的信道。
总结：比特币闪电网络的未来
尽管如此，闪电网络的使用频率越来越高。目前，闪电网络锁定了价值超过100亿美元的比特币。使用应用进程、进行赌博、支付商品和服务等的用户，都可能属于这一群体。
某些进程，例如兼容闪电网络的钱包，对于网络的使用至关重要。由于闪电网络使用的协议与比特币主网不同，用户需要使用特定的钱包才能创建支付信道。如果没有高效的钱包，交易平台也无法使用闪电网络。随着闪电网络普及率的提高，市场可以预期会有更多钱包开发商集成闪电网络功能。在闪电网络中，成为节点的用户可以显着提升交易速度。
此外，值得注意的是，闪电网络的发展已经扩展到为各种应用提供二层解决方案。随着越来越多的加密货币交易所开始采用该协议，尽可能多的交易者将能够使用它。即使在交易繁忙时，客户也可以通过采用闪电网络的交易所快速且经济地提取少量比特币。由于比特币的技术较为陈旧，如果没有闪电网络，用户可能会遇到高昂的交易费用和较长的等待时间。
闪电网络现在通过引入第三方服务 Watchtowers，为用户提供额外的安全保障。这些专用节点会定期离线，关闭潜在的支付信道，从而防止欺诈交易。
参与者无需让频道无人看管，只需向监控中心支付少量费用，并提交一个指示频道交易的符号即可。监控中心使用该符号将用户的频道与其他所有频道区分开来，并对其进行跟踪。
如果监控系统检测到恶意活动，例如有人试图关闭支付信道，它会立即冻结资金并将其退还给离线用户。监控系统还会惩罚恶意用户，将其资金从信道中移除。
常见问题：比特币中的闪电网络是什么？
1. 闪电网络钱包：它们是什么？
支持闪电网络的钱包有多种版本，每种版本都有其独特的功能和优缺点，与其他比特币钱包类似。例如，如果您经常查看交易信道，桌面版闪电网络钱包可能是您的首选。然而，由于闪电网络最初旨在支持小额比特币交易，许多用户并不十分重视节点的安全性。
2. 如何设置 Lightning 信道？
要创建闪电网络信道，您必须运行一个闪电网络节点或拥有一个闪电网络钱包。常用的选择包括 Lightning App、Eclair、Zap 和 C-Lightning，以及 lnd（节点）（钱包）。完成这些步骤后，您可以使用与该闪电网络节点关联的特殊代码，与其他闪电网络节点或钱包创建支付信道。每种解决方案的具体操作方法略有不同。
3. 我是否需要开通自己的信道来发送或接收闪电支付？
要进行或接收闪电支付，理论上您必须至少激活一个支付信道。但是，如果您暂时不想开通闪电支付信道，还有其他多种替代方案。
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