解讀閃電網絡，探尋比特幣支付通道的前世今生

BinaryDAO

2023-02-10 19:01:25

閃電網絡之於比特幣，將如同 Visa 之於貨幣。

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作者：Twitter@EvieEvieXia，BinaryDAO

編輯：Twitter@binary_dao，BinaryDAO

研究導讀：

中本聰在2009年創造比特幣的時候，就有了關於支付通道的想法，並在Bitcoin 1.0中包含了支付通道的代碼草稿。之後的幾年裡，支付通道和閃電網絡的實現方案，一直在被比特幣社區的極客們推動著向前，其力求實現比特幣的初心------搭建點對點的電子現金系統，即便這是一條難而遠的道路。

推特創始人Jack稱，將閃電網絡集成到Twitter或BlueSky中只是時間問題，並在2021年宣布Twitter可以支持第三方閃電網絡打賞服務。近期火熱的去中心化社交應用Damus內置的比特幣閃電網絡支付功能，再一次引發了大家對閃電網絡的關注。

閃電網絡將交易環節放在鏈下進行，只有最終的交易結果才在鏈上確認，從而提高比特幣網絡的交易效率，讓用戶能夠以更低的成本、更快的速度完成支付。

閃電網絡的用例包括社交平台打賞支付、跨境匯款、商戶支付、轉賬交易等，能夠滿足多樣化的支付場景需求。

2021年薩爾瓦多將比特幣法幣化後，閃電網絡的支付數量和金額迅速上升。截止至2023年2月8日，閃電網絡一共有1.6萬個節點，近7.7萬個支付通道，通道資金約5356枚比特幣（約合1.24億美金）。

2022年，閃電網絡領域也出現了多筆大額融資，包括a16z、Paradigm在內的頂級機構也參與到了相關項目的投資中。

當然，閃電網絡在普及化的路上還存在著許多挑戰，如何讓用戶從心理和行為層面接受用加密貨幣支付，以及如何基於用戶構建起巨大的支付網絡，這些都還有很長的一段路要走。但較為樂觀的是，閃電網絡已經有了不少真實有效的用例，在Strike、Lightning Labs等的共建下，隨著技術的不斷成熟，以及使用場景不斷豐富，或許有一天，閃電網絡之於比特幣，將如同Visa之於貨幣。

一、閃電網絡是什麼

閃電網絡（Lightning Network）是比特幣的Layer2解決方案，在比特幣的支付場景中，閃電網絡能夠幫助用戶節省成本，提升效率。

1.發展歷程

閃電網絡最早的概念叫"支付通道"，其設計思路是，使用交易替換的方式更新未確認的交易狀態，直至其被廣播到比特幣網絡上為止。中本聰在2009年創造比特幣的時候，就有了關於支付通道的想法，並在Bitcoin 1.0中包含了支付通道的代碼草稿，其允許用戶在交易被網絡確認之前更新交易。在2013年，Mike Hearn在比特幣開發郵件組中進一步闡述了中本聰對支付通道的想法。

在後來的幾年裡，陸續出現了相關的解決方案，但都沒有帶來太大影響。直到2015年2月，由Joseph Poon和Thaddeus Dryja寫的白皮書------"The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payment"發布。就此，閃電網絡橫空出世。

閃電網絡的支付信道網狀路由

2015年12月，Gregory Maxwell在比特幣開發者郵件中提出了一份擴展方案路線圖，其中突出地包括了閃電網絡。該路線圖獲得了比特幣技術社區大部分人的支持，並在Bitcoin Core項目中實施。這一下，就激發了大家對閃電網絡的期待。隨之，帶著滿腔熱情的開發者們構建了閃電網絡的協議棧------BOLT。基於這個標準，閃電網絡能夠兼容比特幣、萊特幣（或其他類比特幣的Token）。

2018年3月，Lightning Labs發布了beta版本的閃電網絡實現方案，其功能可以支持早期用戶使用，這標誌著閃電網絡發展的一個里程碑。同時Lightning Labs宣布獲得了250萬美元的種子輪融資，投資人包括Twitter的創始人Jack Dorsey。之後有關閃電網絡的協議和應用逐漸豐富起來，比如BOLT協議的加強版------OmniBOLT、可支持比特幣閃電網絡的支付平台Cash APP及Strike等等。在Damus推出後，閃電網絡又一次迎來了新的突破……

2.實現方式

閃電網絡的核心思路並不複雜，即將交易環節放在鏈下進行，只有最終的交易結果才在鏈上確認，從而提高現有比特幣網絡的交易效率，其運作方式如下：

交易的雙方在首筆交易時建立一個鏈下的支付通道，本質上就是待交易雙方共持的記賬本，用於保存交易記錄。交易雙方在通道中鎖入一定數量的資金，然後通過私鑰進行簽署交易。

閃電網絡的運行邏輯

來源：https://www.youtube.com/watch?v=FOT6NqaEtfc

雙方之間的資金轉移不在鏈上進行，而是只保存在彼此的賬本上，當其中一方或雙方決定不再需要該通道的時候，結算的餘額再在主網上廣播。

閃電網絡的運行邏輯

來源：https://www.youtube.com/watch?v=FOT6NqaEtfc

但是閃電網絡不僅僅只是雙方的直接連接，其可以使得大量單條的通道串聯起來，從而形成一個相互連接的、廣闊的支付網絡（如下圖）。也就是說，假設C和A有通道，C和B沒有通道，但是A和B有通道，那麼C就可以通過A間接地來和B進行交易，而作為中間商的A可以收取路由費用。在閃電網絡中，網絡會找到最少節點、最少交易費的路徑來完成交易。

閃電網絡運行邏輯

來源：https://www.youtube.com/watch?v=FOT6NqaEtfc

二、為什麼需要閃電網絡

1.提升交易速度

比特幣網絡當前每秒最多可以執行的交易數量為7筆，網絡使用的增加可能導致交易確認被延遲，十分不利於用戶的支付體驗，然而Visa每秒可執行的交易數量達數千筆。由於閃電網絡支付在通道內的交易都是在鏈下的，只需智能合約來執行，無需全網確認，所以大大提升了處理效率。從理論上講，閃電網絡每秒可實現的交易數量達百萬級別。

閃電網絡的tps優勢對比（來源：Blockstream）

2.降低交易額門檻

閃電網絡可以用單個比特幣劃分的最小單位"聰"來支付（1比特幣=1億聰），這滿足了日常小額支付的需求。

3.降低交易費用

比特幣區塊空間屬於稀缺資源，需要用戶之間相互競價，才能夠確保自己的交易及時納入區塊空間。對於礦工而言，肯定會優先納入手續費更高的交易。如果沒有多少用戶做交易的話，可以把手續費設置的很低，這樣交易可能會納入到下一個區塊，但是如果同時交易的人很多時，就會導致手續費大幅上漲。當前比特幣交易手續費在1.5美金左右，而在2021年市場巔峰時期則突破了60美金（如下圖）。對於數千美金的交易而言，這點手續費可以在接受範圍內，但對於日常的小額支付，如買咖啡，加上手續費的話就很不划算了。Visa和萬事達卡每筆交易會收取2%～3%的手續費，而使用閃電網絡，100美元的交易費不會超過1美分。由於極大地降低了交易費用，閃電網絡使得用比特幣作為日常支付變得經濟可行。

比特幣的交易手續費

數據來源：https://bitinfocharts.com/zh/comparison/bitcoin-transactionfees.html#3y

三、閃電網絡現狀如何

1.數據表現

2021年薩爾瓦多將比特幣法幣化後，閃電網絡得到了更多的應用，通道中的BTC數量也在快速增長（如下圖）。截止至2023年2月8日，閃電網絡一共有1.6萬個節點，近7.7萬個支付通道，通道資金約5356枚比特幣（約合1.24億美金）。

閃電網絡中的BTC數量

數據來源：https://river.com/learn/files/river-lightning-report.pdf

閃電網絡通道的集中地主要在美國、加拿大、德國。僅美國的通道數量就占了30.15%，而在亞洲，僅新加坡的通道數量占比相對較高（1.644%）。由於閃電網絡在亞洲的使用極少，東西方之間對閃電網絡存在著認知差。

閃電網絡全球的節點及通道情況

圖片來源；https://explorer.acinq.co/

2.使用場景

在技術逐漸成熟的基礎上，支付及社交巨頭們在推動著閃電網絡的普及。當前閃電網絡的使用場景包括：

社交平台支付打賞：近期火熱的Damus支持了閃電網絡支付及打賞功能，用戶可選擇使用Strike、Cash App、Blue Wallet等數十個錢包。

跨境匯款：數字支付平台Strike於2023年1月宣布與Send Globally合作，使得美國和菲律賓的用戶之間可以通過閃電網絡進行快速、安全、低成本的匯款。通過Send Globally，美元可以轉換成比特幣，通過閃電網絡發送至收款人所在國家的第三方合作夥伴，再轉換成當地貨幣並直接發送到收款人的賬戶。

商戶支付：Strike和 Shopify、Blackhawk Network、NCR合作建立了比特幣支付系統，該系統允許商家在客戶使用加密貨幣付款後快速接收美元。目前支持該支付系統的商家包括麥當勞、CVS、Walgreens、Whole Foods 和沃爾瑪等。

轉賬交易：Jack Dorsey領導的支付公司Block旗下的支付平台Cash APP可支持通過閃電網絡發送和接受比特幣。

3.使用便利性

對於普通用戶而言，通過支持閃電網絡的錢包即可簡便地完成充值及支付。以較為常用的非托管錢包Phoenix為例，它可以為用戶自動創建支付通道。在創建通道時，Phoenix會收取1%以及約3000聰的費用，但若使用已有的通道支付，則是免費的。另外，它擁有兌入和兌出功能，用戶可以無縫發送和接收鏈上交易。除了Phoenix外，當前支持閃電網絡支付的應用還有Blue Wallet、Muun、Strike、Cash App等，這些應用近年來也在不斷地優化迭代，極大地降低了用戶使用閃電網絡的門檻。

支持閃電網絡的支付方式

圖片來源：file:///Users/xiayiwei/Downloads/the-state-of-lightning-volume-2.pdf

4.投融資

2022年，閃電網絡領域也出現了多筆大額融資，包括a16z、Paradigm在內的頂級機構也參與到了相關項目的投資中：

2022年4月，專注於比特幣業務的公司Lightning Labs完成7000萬美元B輪融資，Valor Equity Partners領投。

2022年5月，由Meta加密貨幣主管David Marcus創立的比特幣閃電網絡公司Lightspark完成了一輪融資，本輪融資由a16z和Paradigm領投。

2022年9月，基於比特幣閃電網絡建立的加密支付應用Strike宣布完成8000萬美元B輪融資。

四、閃電網絡發展存在的問題

關於閃電網絡的缺陷，網絡上有觀點認為其節點運行可能走向中心化、通道容量較高時路由可能遇到流動性問題等，但閃電網絡還處於非常早期，出現一些問題和不足是非常之正常的，且相關的基礎設施和生態都在完善之中，只要閃電網絡是有價值和意義，且有真實用戶需求的，我們不妨可以多給它一些耐心。當然，從閃電網絡的普及方面來看，用戶教育確實是個不小的挑戰，如何讓用戶從心理和行為層面接受用加密貨幣支付，以及如何基於用戶構建起巨大的支付網絡，這些都還有很長的一段路要走。