比特币头部二层之闪电网络探秘

之前，我们也讨论过比特币二层生态，大多数 Layer2 解决方案主要依赖于将流动性从其他网络转移到以太坊生态系统，从而参与各种 DeFi 活动。然而，这些所谓的“提款桥”通常采用多签名机制，这在处理资产时引入了一定的信任因素。用户无法保证能够随时无条件地撤回他们的资产。这使得许多比特币持有者缺乏动力，并且对将 BTC 资产转移到可能存在风险的以太坊环境中感到不安，毕竟资产的安全性是保证所有收益的前提。

在这种背景下，闪电网络作为一种比特币二层解决方案，显得尤为重要。闪电网络旨在增强比特币网络的可扩展性和交易速度。与依赖于多签名机制的“桥”不同，闪电网络通过创建链下支付通道，使用户能够进行快速且低成本的交易，而无需将流动性转移到其他网络。对于许多比特币持有者来说，闪电网络提供了一种安全且高效的方式来进行日常小额支付，而无需承担将 BTC 资产转移到其他区块链网络的风险。闪电网络的出现，为比特币生态系统注入了新的活力，也为 DeFi 和其他应用场景提供了更多可能性。

闪电网络是什么？

概念

闪电网络可以被视为当前流行的 Rollup 技术的原型，其核心思想是将交易执行层移至链外，以提高执行效率；在最终结算时，再将最终状态写回区块链。通过允许用户在链下进行交易而无需在区块链上进行区块确认，闪电网络显著提升了比特币网络的交易速度和效率。这一机制有助于降低交易费用，提升网络的整体可扩展性。

作为一个第二层协议，闪电网络使用户能够在比特币网络上创建支付通道。它运行在比特币区块链之上，通过使用多重签名钱包实现离链支付通道的创建。由于比特币缺乏以太坊那样的智能合约系统，闪电网络利用比特币有限的脚本能力构建了一系列 1 对 1 的“状态通道”，并将这些状态通道连接成一个支付网络，从而实现独特的快速支付形式，类似于“Rollup”。闪电网络的设计目标是解决比特币网络的扩展性问题，同时保持去中心化和安全性。

发展路径

闪电网络的概念最早由 Joseph Poon 和 Thaddeus Dryja 于 2015 年提出，他们在白皮书中描述了这一创新方案，以解决比特币网络的扩展性问题。2015 年，Joseph Poon 和 Thaddeus Dryja 发布了闪电网络白皮书，阐述了通过链下支付通道提高比特币交易效率的构想。2016-2017 年，闪电网络协议的早期实现版本开始出现，多个开发团队和公司如 Lightning Labs、ACINQ 和 Blockstream 等投入开发。2018 年，闪电网络主网版本正式上线，早期用户开始测试和使用这一技术。

2019-2020 年，闪电网络逐渐成熟，节点和通道数量迅速增加，网络容量不断提升。越来越多的钱包和服务开始支持闪电网络支付。2021 年以后，闪电网络进入快速发展阶段，越来越多的商家和应用集成了闪电支付，生态系统不断壮大。

可以说，闪电网络之于比特币，如同 Visa 之于货币。2022 年，闪电网络领域也出现了多笔大额融资，顶级机构如 a16z、Paradigm 等参与了相关项目的投资。例如，2022 年 4 月，专注于比特币业务的公司 Lightning Labs 完成了 7000 万美元的 B 轮融资，由 Valor Equity Partners 领投。同年 5 月，由 Meta 加密货币主管 David Marcus 创立的比特币闪电网络公司 Lightspark 完成了一轮融资，本轮融资由 a16z 和 Paradigm 领投。2022 年 9 月，基于比特币闪电网络建立的加密支付应用 Strike 宣布完成了 8000 万美元的 B 轮融资。

优势及解决的问题

闪电网络通过其独特的链下交易机制，提供了一系列显著的优势，并解决了比特币网络中的一些关键问题。

• 小额交易更便捷：闪电网络允许用户使用比特币的最小单位“聪”进行支付，满足了日常零星消费的需求。传统比特币交易中，小额支付往往因高手续费而不划算，而闪电网络大大降低了这部分交易的成本，使小额支付变得更为便捷。
• 降低交易成本：在传统比特币网络中，交易手续费大约为 2 美元，在 2021 年市场高峰期曾突破 60 美元。而通过闪电网络，100 美元交易的手续费仅为 1 美分左右，这对于日常小额支付极为划算，显著降低了用户的交易成本。

 比特币交易手续费，数据来源：https://bitinfocharts.com/comparison/bitcoin-transactionfees.html

• 加快交易处理速度：当前比特币网络每秒最多能处理 7 笔交易，网络拥堵常常导致交易确认延迟，影响用户支付体验。闪电网络理论上每秒可处理数百万笔交易，大幅提升了交易速度，确保用户能够即时完成支付，优化了整体支付体验。

运作方式

闪电网络通过链下支付通道，使比特币转账快速且低成本。以下是其简要运作流程：

创建支付通道：两方（例如，Alice 和 Bob）在比特币区块链上创建一个多签名地址，并各自存入一定数量的比特币。这个操作需要在区块链上进行，并支付相应的交易费用。

进行链下交易：一旦通道建立，双方可以在通道内进行多次链下交易。这些交易不会立即记录在区块链上，而是更新彼此的余额。每次交易后，双方会签署新的交易状态。

结算通道：任意一方可以在任何时候关闭通道，将最后一次签署的交易状态广播到区块链上，以结算最终余额。这时，区块链上只会记录一次交易，包含通道内所有链下交易的最终结果。

路由支付：如果没有直接通道，支付可以通过中间节点中继。网络上的节点自动寻找最优路径进行支付。

假设 Alice 想支付 1 BTC 给 Bob：

通道创建：Alice 和 Bob 在区块链上创建一个支付通道，各自存入 1 BTC。

链下交易：Alice 在通道内支付 1 BTC 给 Bob，更新后的余额是 Alice 0 BTC，Bob 2 BTC。

通道结算：Alice 和 Bob 决定关闭通道，将最新的余额状态广播到区块链。

技术特点

闪电网络的核心概念主要有两个：RSMC(Recoverable Sequence Maturity Contract)和 HTLC(Hashed Timelock Contract)。前者解决链下交易的确认问题，后者解决支付通道的问题。

RSMC(Recoverable Sequence Maturity Contract)

RSMC，即“可撤销的顺序成熟度合同”，类似于资金池机制，这种机制保证了大量中间交易可以在链外完成，只在最终提现时涉及区块链。主要原理如下：

创建支付通道：交易双方（例如，Alice 和 Bob）在链上创建一个“微支付通道”，预存一定数量的资金。初始情况下，资金按预存金额分配。                                                  

链下交易确认：每次链下交易后，双方共同确认交易结果并签名，同时作废旧版本的分配方案。任何一方需要提现时，可以将双方签署过的最新交易结果提交到区块链进行确认。

防作弊机制：任何版本的分配方案都需要双方签名才能生效。如果一方在提现时提交了旧的交易结果，另一方可以在一定时间内提供最新的证明，证明旧方案已作废，旧方案的资金将罚没给质疑方。

鼓励链外交易：即便双方同意提现，首先提出提现的一方的资金到账时间会晚于对方，这鼓励更多链外交易。

HTLC(Hashed Timelock Contract)

微支付通道是通过 Hashed Timelock Contract 来实现的，中文意思是“哈希的带时钟的合约”即“哈希的带时钟的合约”，简单来说，就是双方约定转账方先冻结一笔钱，并提供哈希值，如果在一定时间内其他人可以提供一个字符串的哈希值与其匹配，这笔钱就转出去了。HTLC 机制还可以扩展到多个中间人场景，创建任意两人之间的虚拟支付通道。例如，甲想转账给丙，丙提供一个哈希值给甲。甲与乙签订一个合同，如果乙能在规定时间内提供匹配的哈希值，甲会支付乙资金。乙再与丙签订合同，丙提供哈希值给乙，乙拿到甲的资金。最终就可以实现甲通过乙将钱转给了丙。

闪电网络现状

闪电网络的技术逐渐成熟，支付及社交巨头们也在推动着闪电网络的普及。截止至2024年5月18日，闪电网络一共有1.3万个节点，5万+个支付通道，通道资金约4856枚比特币。

数据来源：https://1ml.com/statistics

衡量闪电网络增长的主要方式是“公共节点容量”，本质上是有多少 BTC 被锁定在公共通道中。我们可以看到公共通道以USD来结算的话，正在逐步增长。而随着采用率的上升，围绕闪电网络的生态基础设施也在不断进行发展。

 Bitcoin Lightning Network Capacity，数据来源：https://bitcoinvisuals.com/ln-capacity

生态项目

与任何新兴技术一样，闪电网络作为比特币主要的交易媒介扩展解决方案取得了不断的发展，随着更多的项目涌入该生态系统，在其上构建解决方案，但是整个生态其实仍处于起步阶段。

 来源：Arcane Research

UXUY

由 Binance Labs 孵化的下一代多链交易平台 UXUY，于 2023 年 12 月 5 日正式宣布支持闪电网络和闪电地址，成为全球首家支持闪电网络的 DEX，这也宣告着 UXUY 发起的比特币 Layer2 计划 Struck by Lightning 实现第一个阶段性目标。UXUY 在接入比特币与闪电网络之前，UXUY 已经连接了以太坊，BNB Chain，Polygon，Tron，Optimism，Arbitrum 等十多条公链和 Layer2，UXUY 正在利用闪电网络的便捷性重新连接整个加密市场。

2024 年3 月发布 UXUY Marketplace，其是一家 Stablecoin 友好的去中心化 Marketplace，对稳定币友好，而且有着去中心化，低 Gas 等优势。任何人都可以使用闪电网络的 Sats 和稳定币来交易代币和铭文等比特币资产。

Strike

Strike 是一个基于比特币闪电网络的支付平台，提供即时的比特币支付服务。用户可以通过 Strike 使用比特币进行各种交易，如在线购物、支付小额款项、给内容创作者打赏以及买卖比特币等。这个平台的前身是比特币生态钱包 Zap。在 2022 年 9 月，Strike 完成了由 Ten31 领投的 8000 万美元 B 轮融资。此外，Strike 已与 Shopify 和 NCR 等公司合作，建立了让商家接受加密货币付款后能快速转换为美元等法定货币的系统。

自萨尔瓦多将比特币与美元一同列为法定货币以来，Strike已成为闪电网络上最受欢迎的应用之一。尽管这是目前的主要应用场景，但从比特币网络和生态系统的角度来看，Strike 的局限性在于它无法将更多的资产（例如基于比特币的Omni网络发行的USDT）引入闪电网络，因此未能为比特币生态系统带来更多的潜在发展可能。

Taro
Taro是一种基于比特币Taproot技术的新协议，用于在比特币区块链上定义发行和使用代币的标准。它主要应用于在比特币区块链上发行资产，如同质化代币和 NFT 等。该协议由 Lightning Labs 开发，这是一家专注于比特币闪电网络技术的公司，提供如闪电网络节点管理工具和钱包等软件支持。Lightning Labs还开发了测试版本软件LND，允许用户在不需要区块链确认的情况下直接发送比特币和莱特币。

Taro 依赖于比特币最新的 Taproot 升级，通过构建新的树结构来嵌入任意资产元数据，从而利用比特币网络的安全性和稳定性，以及闪电网络的速度、扩展性和低费用。这使得 Taro 可以与闪电网络上的多跳交易结合使用，提供即时、大容量、低费用的交易解决方案。2022 年 4 月，Lightning Labs 获得了 7000 万美元的融资。

Lightspark

是一家闪电网络支付方案提供商，由前PayPal总裁David Marcus创建，主要为企业用户提供使用闪电支付的解决方案，如提供相关API和SDK工具包，支持企业集成闪电网络等功能。2022年5月，Lightspark 完成由 a16z 和 Paradigm 领投的融资。2024年4月30日，加密货币交易所 Coinbase 与 Lightning Network 基础设施公司 Lightspark 达成合作，从今天开始推出对闪电网络的支持，为其用户提供一种更快、更便宜的方式，允许直接从账户发送、接收或支付比特币。

总结
相信在未来的牛市中，尤其比特币生态牛市的到来之时，随着比特币主网的费用上涨，或许我们可以可能会看到闪电网络活动激增，而用户也开始使用这个更加便宜的交易方式。同时，在符文和BRC-20等在比特币上的资产发行方式不断优化的未来，以及闪电网络上的Taproot资产的发布，都对比特币闪电网络的未来有着促进的作用。