比特幣:理解閃電網絡：構建比特幣的雙向支付通道_ALI

閃電網絡（Lightning Network）可能是比特幣區塊鏈上最受期待的創新（編者注：原文撰寫于 2016 年）。這種支付方案最早由 Joseph Poon 和 Tadge Dryja 在一年多以前提出，號稱能支持用戶之間在鏈下發送無限次的交易，而且成本極低 —— 還能借用比特幣網絡提供的安全性。

至少有三家公司 —— Poon 和 Dryja 的 Lightning、Blockstream 和 Blockchain 正在開發這種技術的實現。但在技術人員的小圈子之外，很少有人理解 “微支付的未來”如何能引爆比特幣的潛能。

在本系列文章里，Bitcoin Magazine?嘗試列舉閃電網絡最基礎的磚石，并展示這些東西如何能組合出閃電網絡這種即將到來的協議。

本系列的第一篇文章將列舉必要的模塊并展示這些模塊如何能組合起來創建 “智能合約”；這個概念可以用來理解閃電網絡的第一個前提：雙向的支付通道。

比特幣協議的核心是所謂的 “事務” 的概念；一般來說，一筆事務總是關聯著另一筆前序事務，并且可以用在未來的事務中。每筆事務都包括?輸入，指向?轉出?比特幣的地址；以及?輸出，指向?收到?比特幣的地址。此外，為了發送比特幣，輸入還必須滿足一些條件，比如要提供數字簽名來證明發送者具有輸入地址的 “所有權”。同時，輸出也會確立這些比特幣在日后使用時候的新條件，在?后序事務?發出的時候必須滿足。

Web3社區管理解決方案服務提供商ILUMA完成250萬美元融資:7月26日消息，Web3 社區管理解決方案服務提供商 ILUMA 宣布完成 250 萬美元 pre-seed 輪融資，本輪融資由 Acrew Capital 領投，HiveHatch 、Orange DAO、 以及其他 Web3 投資者參投。

ILUMA 可以幫助 Web3 社區和 DAO 快速篩選信息，讓社區領導者和成員變成信息處理超人，在幾分鐘內了解最新情況并完成數百次對話，反饋相關討論問題，對最關鍵的 DAO 數據進行采集和整理并構建機構級 DAO 知識中心。（Prnewswire）[2022/7/27 2:39:22]

（譯者注：把比特幣想象成一張張有面額的支票，在使用時，支票自身給出了資金的來源，而在使用后又會形成新的支票。所以對每一張支票來說，都有形成這張支票的事務，也即是前序事務；而當這些支票被再次花用時，那筆事務就可稱為后序事務。）

閃電網絡的一個關鍵特性是，它是由或多或少的常規比特幣事務組成的。只是，這些事務一般不會在比特幣網絡里傳播。相反，這些事務都是用戶保存在節點本地的 —— 只不過，它們隨時可以放到比特幣網絡中傳播。

譯者注：如圖所示，比特幣就像支票一樣可以拆分，且其流轉會形成清晰的鏈條

馬斯克：從來沒有完全理解以太坊智能合約:12月29日，馬斯克在接受播客主 Lex Fridman 采訪時表示，其個人對一般參與交易的事物均有清楚的了解，但從來沒有完全理解以太坊智能合約的事情。

此外，Elon Musk 還表示雖然自己不知道中本聰是誰，但其認為 Bit Gold 和數字智能合約發明者尼克·薩博對比特幣想法演變“負有更大的責任”，盡管尼克·薩博自己聲稱不是中本聰。（福布斯）[2021/12/29 8:11:01]

閃電網絡所需的第二個模塊可能不需要太多解釋，因為它可以說是比特幣協議本身的存在理由：多重支付的防范措施。如果兩筆事務（或者說輸入）依賴于同一個輸出，那只有其中一筆才會得到整個網絡的確認。

謹記：即使尚未確認的事務之間發生了沖突，最終也只有一筆會得到確認。

閃電網絡的第三個模塊也很好理解：多簽名地址。（或者更廣義地說：P2SH 地址（腳本哈希值地址）。）

顧名思義，多簽名地址就是需要多個私鑰來 “解鎖”、使用比特幣的地址。多簽名地址的條件可以設置得很多樣。比如，可以要求在 3 把私鑰中要有 2 把參與，才能轉出比特幣；或者是其它的數量要求（比如 2/5，3/4，等等）。

富達發布《理解比特幣》報告：比特幣仍處于早期增長階段，依舊看漲:富達投資發布了一份名為《理解比特幣》(Understanding bitcoin)的報告。在這份報告中，富達全球宏觀經濟主管Jurrien Timmer描述了比特幣的增長潛力，并將其與其他資產進行了比較，Timmer認為，比特幣的價格，應該比它的網絡參與者的增長速度快得多。他指出，比特幣的增長曲線似乎仍處于早期指數增長階段，而且可能會持續數年，這表明比特幣依舊看漲。他也承認：“比特幣是一種合法的價值儲存手段，比黃金更稀缺，而且需求可能呈指數級增長。”（Beincrypto）[2021/4/17 20:31:12]

閃電網絡一般使用 2-2 的多簽名要求。要從這樣的地址中轉出比特幣需要提供跟這兩把私鑰相關的兩個簽名，少一個都不行。

第四個模塊是時間鎖。時間鎖功能可以在一個輸出中放置一個鎖定條件，讓這些比特幣僅在未來某個時間之后才能花用（也即被用作一筆事務的輸入）。

有兩種類型的時間鎖：1）絕對時間鎖，叫做 CheckLockTimeVerify（CLTV）；2）相對時間鎖，CheckSequenceVerify（CSV）。CLTV 會鎖定比特幣直至未來某個（可以說是）具體的具體：一個具體時間和日期，或者一個具體的區塊高度；而 CSV 只會使用相對時間。當一個 CVS 輸出上鏈之后，就要等待一定數量的區塊后，這筆輸出才能花用。

聲音 | INE熊羽睿：正確理解“無幣區塊鏈”:近日，INE熊羽睿表示，區塊鏈的核心價值之一，是“可信賬本”，這個賬本上記錄的東西一定不要是擾亂全球社會秩序的黑產，而是世界、區域、國家有共識的價值。目前數字貨幣、加密貨幣、數字證券等等模糊概念的東西，正在被真正的人類罪惡所利用，走向光明正大還有很長的征程，而區塊鏈要能順利落地運用，必須規避傳統法幣秩序、證劵流通、稅收等紅線，借助區塊鏈的可信賬本，打造“可信積分”體系，設置流通邊界，用于“價值循環、使用權通證、稅外價值激勵、中間渠道摩擦成本、系統燃料、產能租用、稅后資源流通”等等提高價值流通的經濟作用。可以預見的未來，基于技術穩定的公鏈基礎上的數字資產，將針對不同國家體系、不同運用領域特征的子母TOKEN體系同步運行。[2018/12/25]

第五個，也是最后一個模塊 —— 密碼學 —— 也是比特幣本身最基礎的模塊。但在閃電網絡中，用法有所不同。

簡而言之，一個 “秘密值” 是一個很長而且獨一無二的數字串，是幾乎不可能猜測出來的，一臺電腦暴力運算無數次也猜不出來。而通過特殊的計算，這個秘密值又可以 “打散” 成一個不同的數，叫做 “哈希值”。有趣之處正是這里：知道這個秘密值得人可以很容易地計算出其哈希值，但反之不成立，拿著哈希值你是反推不出那個秘密值的。

CoinDesk調查報告：美國82%的受訪者表示不容易理解自己的納稅義務:在2017年加密貨幣為全球稅收帶來了大約700億美元的收入。目前，圍繞加密貨幣的稅收參數仍在不斷變化。31%的受訪者表示，他們會繳納投資收益相關稅費。然而有繳稅義務的人數可能高于報告應稅收益的人數。美國82%的受訪者表示，他們不容易理解自己的納稅義務，62％的非美國受訪者表示了相同的觀點。這些觀察支持了一個理論，即人們（包括監管機構）對整個資產類別的法律和稅收狀況感到困惑。美國與非美國受訪者之間20％的稅收差異可能表明美國無法接受下一代金融技術，而同時競爭國家正在考慮采取更友好的策略。[2018/5/15]

在比特幣區塊鏈上，這個機關又可以用在 “鎖定比特幣” 上（實際上，鎖定比特幣就是比特幣協議運行的方式）。舉個例子，你可以在一個輸出中包含一個哈希值，要求后序的事務只有包含該哈希值對應的秘密值才能花費這筆輸出。

在閃電網絡出現之前，就已經有 “支付通道” 的概念了。標準的支付通道是用于特定用途的，因此也很局限：它們都是單向的通道。Alice 可以在鏈下向 Bob 發起多比支付，但 Bob 沒法用同一個通道給 Alice 支付。

而閃電網絡的一個關鍵特性就是， Poon 和 Dryja 提出的免信任的雙向支付通道。

要建立一個雙向的支付通道，參與的雙方都必須首先對一筆開啟通道事務達成共識。這筆開啟事務決定了他們倆各要在這個通道中存入多少比特幣。

假設 Alice 想給 Bob 發送 1 btc。因為他們倆都預期以后會有頻繁往來，他們決定開啟一個雙向的支付通道。（在通道里發送 1 btc 可能有點太大了，畢竟通道可能對小額支付更有用 —— 但也是完全可以做到的。）

要開啟這個通道，Alice 和 Bob 每人都發送 5 btc 到一個 2-2 的多簽名地址里。這就是 “通道開啟事務”。這個地址里面的錢，只有 Alice 和 Bob 簽名同一筆事務才能花用。

此外，Alice 和 Bot 都各自創建一個秘密值（也就是一串數字），然后交換哈希值。

現在，Alice 創建一筆通道開啟事務的后序事務，且這是一筆 “承諾事務”。在這筆承諾事務里，Alice 把 4 btc 發給她自己，而 6 btc 發送給第二個多簽名地址；這個多簽名地址更有趣：Bob 可以獨自解鎖這個地址，但是，要等（Alice 的事務上鏈后的） 1-00 個區塊之后，Bob 才能花里面的錢（這是一個相對時間鎖）；Alice 也可以獨自打開這個地址，前提是她?也?擁有 Bob 給她的哈希值所對應的秘密值。（當然，Alice 是完全不知道這個秘密值的 —— 她只有 Bob 給她的哈希值 —— 所以只是表面上可以這么做而已。）（譯者注：即，這第二個多簽地址既有時間鎖，也有哈希鎖。）

Alice 簽名了她的承諾事務。但是她不會把這筆事務廣播出去！相反，她只會把這筆事務發給 Bob。

同時，Bob 也做剛好對稱的操作。他也創建一筆承諾事務，把 6 btc 發給自己，4btc 發給一個新的多簽地址。Alice 在等待 1000 個區塊后就可以獨自解鎖這個地址，或者 Bob 可以拿 Alice 的秘密值來解鎖這個地址。

Bob 簽名了這筆事務，然后發給了 Alice。

交換完了這些承諾事務和哈希值之后，他們再共同簽名并把那筆通道開啟事務廣播出去，使之能夠上鏈。現在，一個雙向的支付通道就開好了。

開啟通道之后，Alice 和 Bob 都可以簽名和廣播他們從地方那里得到的、部分有效的承諾事務。如果 Alice 廣播了（Bob 發給她的承諾事務），則 Bob 會立即得到 6 btc。如果 Bod 廣播了，則 Alice 會立即拿到 4 btc。但簽名和廣播事務的那個，必須等待 1000 個區塊才能解鎖那個后序的多簽名地址，把剩余的比特幣拿走。

不過，這就是支付通道的關鍵技巧：不去簽名和廣播他們得到的承諾交易。

（譯者注：先交互承諾事務，再廣播通道開啟事務，是為了避免對手欺詐；而獲得承諾事務之后，不必廣播，也可以獲得安全性保證了。）

后來，Bob 想給 Alice 發回 1 btc，他們想更新這個通道的狀態，使之回到 5：5 的狀態。要實現這一點，Alice 和 Bob 需要做兩件事。

首先，雙方都要把上面所講的流程再做一遍（除了開啟事務的那部分，因為已經記錄在鏈上了）。這一次，Alice 和 Bob 都把 5 btc 分配給對方，都把 5 btc 分配給那個多簽名地址。這些后續的多簽名地址的條件是類似的，只不過，他們都需要生成?新的?秘密值：Alice 和 Bob 都要提供?新的?哈希值。他們都簽名自己的新承諾事務，并發送給對方。

其次，Alice 和 Bob 都把他們的?第一個?秘密值（用在第一次承諾事務中的那個）交給對方。

這時候，Alice 和 Bob 都能簽名和廣播他們最新得到的這筆承諾事務。他們的對手會立即獲得 5 btc，而廣播這自己則必須等待 1000 個區塊。就這樣，通道的狀態更新了。

但是，有什么能阻止 Bob 廣播舊的承諾事務呢？那筆承諾事務會給他分配 6 btc，比 5 btc 要多 ……

阻止 Bob 的，當然就是他的第一個秘密值，也就是他已經給了 Alice 的那個秘密值。

因為，這時候 Bob 已經無法隨心所欲地簽名和廣播更老的那筆承諾事務了，因為 Alice 已經知道了 Bob 的第一個秘密值。如果 Bob 要簽名和廣播（Alice 給他的那筆）更老的承諾事務，他會立即把 4 btc 發給 Alice …… 且他自己要等 1000 個區塊才能申領，但是，Alice 已經知道他的秘密值了，所以她可以利用這段時間先發制人，直接把剩下的 6 btc 也提走！

而且，因為 Bob 也有了 Alice 的秘密值，所以對 Bob 來說同樣如此！要是 Alice 想簽名和廣播舊的承諾事務，Bob 就可以偷走她放在通道里所有的 btc 了！

這就意味著 Alice 和 Bob 都要重組的激勵不去耍小手段，只廣播最近的狀態。

好了，有了雙向的支付通道之后，我們要把它拓展成一個支付網絡。這就是我們第二篇的主題。

感謝 Rusty Russell 和 Joseph Poon 的專門反饋。

（完）

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