比特幣頭部二層之閃電網絡探秘

之前，我們也討論過比特幣二層生態，大多數 Layer2 解決方案主要依賴於將流動性從其他網絡轉移到以太坊生態系統，從而參與各種 DeFi 活動。然而，這些所謂的"提款橋"通常採用多簽名機制，這在處理資產時引入了一定的信任因素。用戶無法保證能夠隨時無條件地撤回他們的資產。這使得許多比特幣持有者缺乏動力，並且對將 BTC 資產轉移到可能存在風險的以太坊環境中感到不安，畢竟資產的安全性是保證所有收益的前提。

在這種背景下，閃電網絡作為一種比特幣二層解決方案，顯得尤為重要。閃電網絡旨在增強比特幣網絡的可擴展性和交易速度。與依賴於多簽名機制的"橋"不同，閃電網絡通過創建鏈下支付通道，使用戶能夠進行快速且低成本的交易，而無需將流動性轉移到其他網絡。對於許多比特幣持有者來說，閃電網絡提供了一種安全且高效的方式來進行日常小額支付，而無需承擔將 BTC 資產轉移到其他區塊鏈網絡的風險。閃電網絡的出現，為比特幣生態系統注入了新的活力，也為 DeFi 和其他應用場景提供了更多可能性。

閃電網絡是什麼？

概念

閃電網絡可以被視為當前流行的 Rollup 技術的原型，其核心思想是將交易執行層移至鏈外，以提高執行效率；在最終結算時，再將最終狀態寫回區塊鏈。通過允許用戶在鏈下進行交易而無需在區塊鏈上進行區塊確認，閃電網絡顯著提升了比特幣網絡的交易速度和效率。這一機制有助於降低交易費用，提升網絡的整體可擴展性。

作為一個第二層協議，閃電網絡使用戶能夠在比特幣網絡上創建支付通道。它運行在比特幣區塊鏈之上，通過使用多重簽名錢包實現離鏈支付通道的創建。由於比特幣缺乏以太坊那樣的智能合約系統，閃電網絡利用比特幣有限的腳本能力構建了一系列 1 對 1 的"狀態通道"，並將這些狀態通道連接成一個支付網絡，從而實現獨特的快速支付形式，類似於"Rollup"。閃電網絡的設計目標是解決比特幣網絡的擴展性問題，同時保持去中心化和安全性。

發展路徑

閃電網絡的概念最早由 Joseph Poon 和 Thaddeus Dryja 於 2015 年提出，他們在白皮書中描述了這一創新方案，以解決比特幣網絡的擴展性問題。2015 年，Joseph Poon 和 Thaddeus Dryja 發布了閃電網絡白皮書，闡述了通過鏈下支付通道提高比特幣交易效率的構想。2016-2017 年，閃電網絡協議的早期實現版本開始出現，多個開發團隊和公司如 Lightning Labs、ACINQ 和 Blockstream 等投入開發。2018 年，閃電網絡主網版本正式上線，早期用戶開始測試和使用這一技術。

2019-2020 年，閃電網絡逐漸成熟，節點和通道數量迅速增加，網絡容量不斷提升。越來越多的錢包和服務開始支持閃電網絡支付。2021 年以後，閃電網絡進入快速發展階段，越來越多的商家和應用集成了閃電支付，生態系統不斷壯大。

可以說，閃電網絡之於比特幣，如同 Visa 之於貨幣。2022 年，閃電網絡領域也出現了多筆大額融資，頂級機構如 a16z、Paradigm 等參與了相關項目的投資。例如，2022 年 4 月，專注於比特幣業務的公司 Lightning Labs 完成了 7000 萬美元的 B 輪融資，由 Valor Equity Partners 牽頭。同年 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 牽頭。2022 年 9 月，基於比特幣閃電網絡建立的加密支付應用 Strike 宣布完成了 8000 萬美元的 B 輪融資。

優勢及解決的問題

閃電網絡通過其獨特的鏈下交易機制，提供了一系列顯著的優勢，並解決了比特幣網絡中的一些關鍵問題。

• 小額交易更便捷 ：閃電網絡允許用戶使用比特幣的最小單位"聰"進行支付，滿足了日常零星消費的需求。傳統比特幣交易中，小額支付往往因高手續費而不划算，而閃電網絡大大降低了這部分交易的成本，使小額支付變得更為便捷。
• 降低交易成本 ：在傳統比特幣網絡中，交易手續費大約為 2 美元，在 2021 年市場高峰期曾突破 60 美元。而通過閃電網絡，100 美元交易的手續費僅為 1 分錢左右，這對於日常小額支付極為划算，顯著降低了用戶的交易成本。

比特幣交易手續費，數據來源：https://bitinfocharts.com/comparison/bitcoin-transactionfees.html

• 加快交易處理速度：當前比特幣網絡每秒最多能處理 7 筆交易，網絡擁堵常常導致交易確認延遲，影響用戶支付體驗。閃電網絡理論上每秒可處理數百萬筆交易，大幅提升了交易速度，確保用戶能夠即時完成支付，優化了整體支付體驗。

運作方式

閃電網絡通過鏈下支付通道，使比特幣轉賬快速且低成本。以下是其簡要運作流程：

創建支付通道：兩方（例如，Alice 和 Bob）在比特幣區塊鏈上創建一個多簽名地址，並各自存入一定數量的比特幣。這個操作需要在區塊鏈上進行，並支付相應的交易費用。

進行鏈下交易：一旦通道建立，雙方可以在通道內進行多次鏈下交易。這些交易不會立即記錄在區塊鏈上，而是更新彼此的餘額。每次交易後，雙方會簽署新的交易狀態。

結算通道：任意一方可以在任何時候關閉通道，將最後一次簽署的交易狀態廣播到區塊鏈上，以結算最終餘額。這時，區塊鏈上只會記錄一次交易，包含通道內所有鏈下交易的最終結果。

路由支付：如果沒有直接通道，支付可以通過中間節點中繼。網絡上的節點自動尋找最優路徑進行支付。

假設 Alice 想支付 1 BTC 給 Bob：

通道創建： Alice 和 Bob 在區塊鏈上創建一個支付通道，各自存入 1 BTC。

鏈下交易： Alice 在通道內支付 1 BTC 給 Bob，更新後的餘額是 Alice 0 BTC，Bob 2 BTC。

通道結算： Alice 和 Bob 決定關閉通道，將最新的餘額狀態廣播到區塊鏈。

技術特點

閃電網絡的核心概念主要有兩個：RSMC(Recoverable Sequence Maturity Contract)和 HTLC(Hashed Timelock Contract)。前者解決鏈下交易的確認問題，後者解決支付通道的問題。

RSMC(Recoverable Sequence Maturity Contract)

RSMC，即"可撤銷的順序成熟度合同"，類似於資金池機制，這種機制保證了大量中間交易可以在鏈外完成，只在最終提現時涉及區塊鏈。主要原理如下：

創建支付通道：交易雙方（例如，Alice 和 Bob）在鏈上創建一個"微支付通道"，預存一定數量的資金。初始情況下，資金按預存金額分配。

鏈下交易確認：每次鏈下交易後，雙方共同確認交易結果並簽名，同時作廢舊版本的分配方案。任何一方需要提現時，可以將雙方簽署過的最新交易結果提交到區塊鏈進行確認。

防作弊機制：任何版本的分配方案都需要雙方簽名才能生效。如果一方在提現時提交了舊的交易結果，另一方可以在一定時間內提供最新的證明，證明舊方案已作廢，舊方案的資金將罰沒給質疑方。

鼓勵鏈外交易：即便雙方同意提現，首先提出提現的一方的資金到賬時間會晚於對方，這鼓勵更多鏈外交易。

HTLC(Hashed Timelock Contract)

微支付通道是通過 Hashed Timelock Contract 來實現的，中文意思是"哈希的帶時鐘的合約"，簡單來說，就是雙方約定轉賬方先凍結一筆錢，並提供哈希值，如果在一定時間內其他人可以提供一個字符串的哈希值與其匹配，這筆錢就轉出去了。HTLC 機制還可以擴展到多個中間人場景，創建任意兩人之間的虛擬支付通道。例如，甲想轉賬給丙，丙提供一個哈希值給甲。甲與乙簽訂一個合同，如果乙能在規定時間內提供匹配的哈希值，甲會支付乙資金。乙再與丙簽訂合同，丙提供哈希值給乙，乙拿到甲的資金。最終就可以實現甲通過乙將錢轉給了丙。

閃電網絡現狀

閃電網絡的技術逐漸成熟，支付及社交巨頭們也在推動著閃電網絡的普及。截止至2024年5月18日，閃電網絡一共有1.3萬個節點，5萬+個支付通道，通道資金約4856枚比特幣。

數據來源：https://1ml.com/statistics

衡量閃電網絡增長的主要方式是"公共節點容量"，本質上是有多少 BTC 被鎖定在公共通道中。我們可以看到公共通道以USD來結算的話，正在逐步增長。而隨著採用率的上升，圍繞閃電網絡的生態基礎設施也在不斷進行發展。

Bitcoin Lightning Network Capacity，數據來源：https://bitcoinvisuals.com/ln-capacity

生態項目

與任何新興技術一樣，閃電網絡作為比特幣主要的交易媒介擴展解決方案取得了不斷的發展，隨著更多的項目湧入該生態系統，在其上構建解決方案，但是整個生態其實仍處於起步階段。

來源：Arcane Research

UXUY

由 Binance Labs 孵化的下一代多鏈交易平台 UXUY，於 2023 年 12 月 5 日正式宣布支持閃電網絡和閃電地址，成為全球首家支持閃電網絡的 DEX，這也宣告著 UXUY 發起的比特幣 Layer2 計劃 Struck by Lightning 實現第一個階段性目標。UXUY 在接入比特幣與閃電網絡之前，UXUY 已經連接了以太坊，BNB Chain，Polygon，Tron，Optimism，Arbitrum 等十多條公鏈和 Layer2，UXUY 正在利用閃電網絡的便捷性重新連接整個加密市場。

2024 年3 月發布 UXUY Marketplace，其是一家 Stablecoin 友好的去中心化 Marketplace，對穩定幣友好，而且有著去中心化，低 Gas 等優勢。任何人都可以使用閃電網絡的 Sats 和穩定幣來交易代幣和銘文等比特幣資產。

Strike

Strike 是一個基於比特幣閃電網絡的支付平台，提供即時的比特幣支付服務。用戶可以通過 Strike 使用比特幣進行各種交易，如在線購物、支付小額款項、給內容創作者打賞以及買賣比特幣等。這個平台的前身是比特幣生態錢包 Zap。在 2022 年 9 月，Strike 完成了由 Ten31 牽頭的 8000 萬美元 B 輪融資。此外，Strike 已與 Shopify 和 NCR 等公司合作，建立了讓商家接受加密貨幣付款後能快速轉換為美元等法定貨幣的系統。

自薩爾瓦多將比特幣與美元一同列為法定貨幣以來，Strike已成為閃電網絡上最受歡迎的應用之一。儘管這是目前的主要應用場景，但從比特幣網絡和生態系統的角度來看，Strike 的局限性在於它無法將更多的資產（例如基於比特幣的Omni網絡發行的USDT）引入閃電網絡，因此未能為比特幣生態系統帶來更多的潛在發展可能。

Taro
Taro是一種基於比特幣Taproot技術的新協議，用於在比特幣區塊鏈上定義發行和使用代幣的標準。它主要應用於在比特幣區塊鏈上發行資產，如同質化代幣和 NFT 等。該協議由 Lightning Labs 開發，這是一家專注於比特幣閃電網絡技術的公司，提供如閃電網絡節點管理工具和錢包等軟件支持。Lightning Labs還開發了測試版本軟件LND，允許用戶在不需要區塊鏈確認的情況下直接發送比特幣和萊特幣。

Taro 依賴於比特幣最新的 Taproot 升級，通過構建新的樹結構來嵌入任意資產元數據，從而利用比特幣網絡的安全性和穩定性，以及閃電網絡的速度、擴展性和低費用。這使得 Taro 可以與閃電網絡上的多跳交易結合使用，提供即時、大容量、低費用的交易解決方案。2022 年 4 月，Lightning Labs 獲得了 7000 萬美元的融資。

Lightspark

是一家閃電網絡支付方案提供商，由前PayPal總裁David Marcus創建，主要為企業用戶提供使用閃電支付的解決方案，如提供相關API和SDK工具包，支持企業集成閃電網絡等功能。2022年5月，Lightspark 完成由 a16z 和 Paradigm 牽頭的融資。2024年4月30日，加密貨幣交易所 Coinbase 與 Lightning Network 基礎設施公司 Lightspark達成合作，從今天開始推出對閃電網絡的支持，為其用戶提供一種更快、更便宜的方式，允許直接從賬戶發送、接收或支付比特幣。

總結
相信在未來的牛市中，尤其比特幣生態牛市的到來之時，隨著比特幣主網的費用上漲，或許我們可以可能會看到閃電網絡活動激增，而用戶也開始使用這個更加便宜的交易方式。同時，在符文和BRC-20等在比特幣上的資產發行方式不斷優化的未來，以及閃電網絡上的Taproot資產的發布，都對比特幣閃電網絡的未來有著促進的作用。