近年来，随着人们视野的一步步提高，其可扩展性问题也随之而生，甚至变得越来越严重，这已经成为比特币头顶上的一朵大云。因此，学术界和产业界提出了多种解决方案，如块扩展、碎片化、侧链等，其中，具有代表性的闪电网络在支付渠道方案中，就像一道穿越云端的闪电，成为解决可扩展性问题最耀眼的解决方案之一。作为比特币区块链上的超高速支付层，闪电网一直在不断发展。它允许用户快速、廉价地发送和接收比特币。因此，很多人对雷电网络充满期待，认为它的实现将开启比特币2.0时代。但也有人质疑这一点。

但是，你真的知道闪电网络吗？与其他比特币可扩展性技术相比，lightning network有哪些优势？闪电网络的原理是什么？目前的发展情况如何？闪电网络的未来呢？因此，火币研究院**研究员赵文琦特别受邀，来看看穿越云端的闪电网络。

《财经世界》：“闪电网”这个词观众可能并不熟悉。你能给我们简单介绍一下什么是闪电网络吗？闪电网为什么诞生？

火币研究院**研究员赵文琦：有可能我们对闪电网络这个词不是很熟悉。事实上，lightning network只是比特币基于支付渠道的扩展技术。他的设计初衷是解决比特币的可扩展性问题。传云的意义。比特币的可扩展性问题是什么？实际上，它指的是比特币本身的设计机制（这可能不是问题，而是因为它的一些设计原则）。随着比特币节点数和事务量的增加，比特币网络的处理能力已远远赶不上。

具体来说，有三个问题

1事务延迟：每个事务的确认需要等待至少6个块，即至少1个小时。与目前各类电子支付交易确认速度相比，以毫秒级为单位；

2吞吐量问题：受一致性算法pow的块容量和时间消耗的限制，比特币每秒只能处理7个事务，而2019年天猫双11的峰值每秒订单已经达到54.4万个；

3存储容量：到目前为止，比特币区块链上有超过60万个区块，约270gb，只会在可预见的未来增加，远远高于各种手机和PC软件的存储容量。

事实上，这些可扩展性瓶颈已经严重制约了比特币的发展。

作为支付渠道的代表，lightning网络被认为是解决比特币可扩展性问题的***的技术解决方案。在闪电网中，我们可以在支付渠道实现两个用户之间几乎实时的交易，就像我们现在用支付宝用微信支付交易确认率一样。同时，大量的交易不会同步到比特币主链上，这可以大大减轻存储压力。

自2015年提出以来，近年来备受关注。拉兹洛·汉耶茨（Laszlo hanyecz）用1万比特币买了两个比萨饼，2018年再次以64.9万丛的价格购买了两个比萨饼。2019年1月，一场名为“闪电火炬”的活动启动，覆盖全球数十个国家，众多科技界大佬作为火炬手参与传递。在短短的五年里，几个团队已经用各种语言实现了lightning网络，并且各种各样的LAPP都涌现出来了。目前，lightning网络已拥有13000多个节点和37000多个支付渠道，其中比特币有1000多个，取得了一定的进展。

货币世界：与其他比特币可扩展性技术相比，lightning network有哪些优势？

火币研究院**研究员赵文琦：其实在前面问题的回答中，已经提到了比特币的可扩展性问题。针对这一问题，包括学术界和产业界，有各种链上和链下的改进方案。1链上解决方案，如块扩展（bitcash BCH）、替换POW中的算法以减少挖矿时间（以莱特币为例）、分片、提出更轻的一致性算法（POS为例）。链外解决方案，如segwit、wedge-in-side-chain、平行链、plaa、支付渠道等。

lightning网络的核心优势是极大地提高了可扩展性。与bitcash或莱特币等方案相比，它们的改进可以看到上限。块扩展、算法优化、隔离见证等带来的改进都是有上限的，包括事务处理速度、吞吐量和存储空间。在这方面，闪电网可以说是一次突破性的改进。信道中用户的点对点事务几乎是实时的。此外，只有那些打开和关闭渠道的交易会才被放在链条上。中间的所有交易都没有链接到链上。只有最终的资本配置结果才会被放到链条上。这是事务处理速度、吞吐量和存储占用量的质的提高。这就是闪电网络方案自提出以来备受关注的原因。

《财经世界》：你能告诉我们闪电网络的原理吗？

火币研究院**研究员赵文琦：其实闪电网络非常复杂。如果你真的想了解它，你可以抓住三个关键点：微支付渠道，RC和HTLC。

第一个是关于小额支付渠道。事实上，在之前的讨论中，支付渠道被反复提及。小额支付渠道实际上是一种支付渠道。简言之，它是在比特币链下构建的一个供用户支付的资金渠道。闪电网络是基于他的进化。小额支付渠道有四个主要特征。高性能，低服务费，渠道资金单向流动，安全性强，渠道时间有限。了解了这四个特点，基本上就可以理解小额支付渠道和闪电网的一半。

首先是高性能和低手续费。

1） 只需进行两次通信（即比特币网络上的两次交易）。建立和关闭通道时，交易双方只需与比特币网络通信。第一通信建立微支付通道，第二通信将通道内交易的最终结果发布到比特币网络。

2） 渠道中的资金交易采用点对点的通信方式进行。通道内的支付只需要交易双方的签名，省去了复杂的网络传播和验证，交易速度接近实时。而点对点的交易费用几乎可以忽略不计。

第二个特点是资本向一个方向流动。这个微支付渠道，包括背后的闪电通道支付渠道，都是预付费的。可以理解为支付宝不能很快支付。如果你想支付，你必须先把钱记在支付宝的余额上，然后用余额再支付。在微支付渠道中，如果你想支付，必须先把钱填到渠道里，而这个微支付渠道只支持单向支付，即只有a可以从a支付给B，或者只有B可以从a支付到a，这不可能是a和B之间的相互转移，这也是微支付渠道的局限性。

第三个特点是安全性强。

1） 交易双方利用双签名账户构建支付渠道。支付渠道中的交易需要双方的签名，拒绝不能发布到主链。

2） 正如我们前面提到的，这个支付渠道是预先收费的。没有双方的联名签字，你不能把钱拿出来。在这个时候，会有一个问题。如果收款人跑了，不再签字，付款人填的钱就永远拿不出来了，因为没有签字。针对这一问题，小额支付渠道设计退款机制，确保即使收款人消失，付款人仍能收回余额，从而保护支付方的权益。

第四个特点是频道有时间限制。我刚才谈到了退款机制，它是通过时间锁来实现的。因为这个时间锁定，整个频道都是有时间限制的。一旦到了**期限，即使渠道中的金额未全额支付或双方仍有支付需求，渠道也将关闭。渠道关闭后，如果两个人还想转账，就需要开通一个新的微支付渠道。

这是一个支持用户间快速支付的微支付渠道。其特点是高性能、低手续费、渠道资金单向流动、渠道安全性强、时效性强。

什么是RC？RC相当于在微支付渠道的基础上解决了单向支付和有时限的渠道约束。在由两个用户构建的支付渠道中，双方都可以相互转账，只要双方不主动关闭支付渠道，它们就可以一直存在。

但是，我们可以看到，原有的小额支付渠道和改进后的RC支付渠道都主要用于解决两个用户之间的资金交易问题。HTLC的引入实际上将两者之间的支付渠道连接起来，形成一个支付网络。如果a和B都与C建立了支付渠道，即使a和B没有建立直接联系，他们也可以完成支付。

我们对RC和HTLC的技术还没谈太多。如果你感兴趣的话，你可以读一下原始报告。

总之，闪电网是一种基于RC和HTLC的高速支付网络，它是在微支付渠道的基础上发展起来的。

《财经世界》：闪电网络目前有哪些应用？自2015年闪电网白皮书发布以来，闪电网有何贡献？

火币研究院**研究员赵文琪：首先回答第一个小问题，闪电网络的应用。事实上，你一定听说过DAPP，去中心化应用程序，但我不知道你是否听说过Lapp，lightning网络应用程序。这一个不如DAPP出名。它实际上处于发展的早期阶段。由于lightning网络的实时性和低服务费用，吸引了一些开发者开发或使用lightning网络进行一些应用。主要的应用场景包括加密货币钱包、即时通讯、网上购物、游戏、跨链交易等，其实涉及面很广。

其次，雷电网络的贡献主要体现在四个方面。

第一个方面非常直接，提高了网络的可扩展性，这也是闪电网络诞生的初衷，提供了近乎实时的小事务处理能力。

第二，如上所述，与比特币主网相比，减少了交易等待时间和交易费用。

三是支持跨链交易。这一贡献是由前面提到的HTLC技术带来的。利用lightning网络，可以实现比特币与其他数字货币（如以太坊、莱特币）的跨链交易。

第四个方面是闪电网络，促进比特币的整体生态。比特币网络作为一种加密的数字资产，是一种点对点的电子现金系统，其生态系统建立在便捷支付的基础上。无疑，闪电网络技术的诞生对于突破比特币支付瓶颈具有重大的现实意义。虽然与支付宝、VISA等传统支付方案相比还有一定差距，但对于比特币本身来说，实现即时支付是不可能的一大进步，为其日常生活中的支付场景提供了重要的技术支持。

此外，比特币 ecology也因未能开发出像以太坊这样的去中心化应用（DAPP）生态而备受诟病，使得其应用场景蜷缩在支付和投资（目前更可能是投机行为），也将其开发和用户群限制在非常小的范围内。闪电网络的诞生催生了Lapps，为比特币生态系统中全分布式应用的发展铺平了道路。交易成本（时间成本和资金成本）的降低和微支付的高性能支持吸引了更多社区开发者加入，从而贡献出更加多样化的应用场景，吸引更多用户加入，形成良性循环。

钱天下：闪电网技术诞生已经有好几年了，但现在闪电网的规模还不是很大。你认为这项技术的局限性是什么？

火币研究院**研究员赵文琪：的确，闪电网是在2015年提出的。自2018年初在比特币主网正式推出以来，已经两年多了。在经历了18月底到19日上半年的一波快速扩张后，无论是节点数量、渠道数量还是资本容量，都没有再强劲的扩张势头。目前共有13000个节点，37000个信道，约1000个BTC容量。事实上，规模并没有那么大。这在很大程度上是由于lightning网络本身的瓶颈造成的。

首先，闪电网络曾经有过支付上限。非直连用户在lightning网络上进行支付时，实际上是通过支付中继进行支付的，这会导致路由节点的资金不足以完成中继，而且资金量越大，成功支付的难度就越大。根据DIAR 2018年6月底的一份报告，仅用几美元支付的成功率仅为70%左右，且随着金额的增加，支付成功率将显著下降。当交易金额超过300美元时，成功率仅为1%。当然，也有一些扩展技术被提出来解决这些问题。2019年12月底，blockstream宣布原子多路径支付技术已经通过互操作性测试，尚未正式推出。在今年5月中旬发布的0.8.2版本中，C-lighting还支持大通道支付，取消了0.16 BTC的支付上限。但是，这两项技术还没有大规模推出，所以我们可以期待。

的第二个问题是中心化，主要体现在两个方面。1中心化路由节点。2资金中心化。

Lightning网络采用HTLC机制实现用户之间的支付通道，无需直接连接，但中间路由节点的创建和维护需要一定的技术门槛，低佣金难以激励用户节点承担路由工作，路由节点中心化。中心化路由节点在一定程度上缩短了路由的路径长度，提高了交易的稳定性，但会带来单点问题、负载问题、隐私问题等，违背了区块链去中心化的思想，也在一定程度上催生了资金中心化的问题。

为了保证中心的路由节点能够承担更多的路由负载，节点上会存储大量的资金。研究论文[1]分析了2018年1月14日至2019年7月13日雷电台网的数据。结果表明，闪电网资金分布极不均匀，基尼系数高达0.88，说明网络上10%的节点持有80%的资金，50%的节点持有99%的资金。这不是一个健康的生态环境的表现。

第三个问题是网络的稳定性。对于支付系统来说，稳定是重中之重。一天或三天的生意不愿意倒闭。但年轻的闪电网络确实面临一系列的稳定性问题。其中，单点问题、流动性攻击问题和支付成功率问题可能是最显著的稳定性问题。

在前面的文章中，我们提到了雷电网络的中心化问题。单点问题是中心化问题的扩展。一旦中心节点或信道受到攻击或失去连接，许多节点将成为孤立的节点，这将大大降低整个网络的可用性，甚至导致网络崩溃。

另一个值得关注的稳定问题是流动性攻击问题。[2]中提到，在现有的lightning网络技术条件下，攻击者可以使用小于0.25 BTC，以弥补lightning network中多达650 BTC的流动性损失，时间长达3天。这种攻击的主要思想是攻击节点作为支付的发起者和接收者，用少量的资金发起转移请求，但是接收方在签署HTLC后没有为前一个节点提供R，使得整个链路处于等待状态，并且节点在信道上的流动性也很高已锁定。通过这种流通操作，可以达到锁定网络中大量流动性的目的，从而导致网络瘫痪。

稳定的第三个方面是支付的成功率。我不再重复我上面说过的话。

第四是隐私问题。闪电网络中的洋葱路由在一定程度上增加了支付路径跟踪的难度。然而，随着中心化问题的出现，大多数交易都是通过中心节点进行的，这大大增加了暴露参与者的风险。一些研究者在研究中也指出了这个问题[3]。同时，当lightning network应用于更多线上线下支付环境时，在大数据技术成熟的当下，支付节点的所有者更容易暴露自己的身份。如果闪电网络的中心化问题能够得到解决，隐私问题也能在一定程度上得到缓解。

第五个限制是lightning网络本身的可扩展性。由于lightning网络采用源路由机制，网络中的每个节点都需要维护一个支付路径路由表来规划交易的路由路径。这在目前闪电网络规模下不是问题，而是当网络规模扩大时，整个网络中节点的连接信息和应付金额信息的存储和实时更新，高并发性的路径选择平衡分配问题将带来可扩展性问题，制约着lightning网络的发展。这些是技术问题。

《财经世界》：您是否针对这些局限性提出了一些改进的技术？

火币研究院**研究员赵文琪：还有很多。我们可以看到，包括主流团队和研究人员在内的闪电网络社区并没有停止对闪电网络的改进，比如在用户连续离线的情况下，确保用户的资金不被对手盗用的了望塔；原子多径支付，分割大额交易，提高支付成功率；实验室为降低闪电网用户配置难度而提供的lightning AutopiLoot，可以实现用户多渠道间资金转移的再平衡，在不关闭用户支付通道的情况下，完成链上和链下的资金交换，充分交换通道内的资金；在减少带宽和存储的同时保护隐私，有助于实现轻量化本文介绍了该技术在c-lightning 0.8.2中的应用，包括中微子协议、wumbo通道、，在c-lightning 0.8.2中，实现了同一交易中自动开、关通道的通道资金转移拼接技术，以及lnurl，降低了用户建立通道和提取资金通道子协议的操作成本LightningTo。我, LNBIG.com网站雷电网络服务提供商（LSP），如BitRefill等。这些创新将闪电网络和比特币推向了一个更受欢迎的方向。

《财经世界》：您认为闪电网的未来会如何发展？对比特币的生态有何影响？

火币研究院**研究员赵文琦：首先，bitfinex已经支持了Lightning network上的存取款业务，bitmex也建立了自己的Lightning网络节点。可以预见，未来将有更多的主流交易所和加密数字资产钱包加入其中，完成闪电网的业务拓展。在未来的加密数字资产活动中，用户只需通过交易所和钱包app即可完成闪电网的相关交易，从而更加灵活地管理和配置个人加密数字资产账户和资产。这种趋势的出现，将大大扩大雷电网络的用户群，进一步推动雷电网络的不断普及。

近年来，闪电网络可以成为生态学中重要的基础服务之一，但它不会是唯一的。多种扩张方案动态共存的可能性更大。在提高比特币的可扩展性、降低交易费用、优化用户支付体验等方面，与lightning network共存的解决方案（碎片化、跨链等）将相辅相成，共同建立针对特定应用领域高度互补的技术体系，共同解决比特币自身的局限性和挑战。

另一方面，雷电网络的出现为上层3层的金融应用和服务提供了强有力的技术基础。随着实时结算的提高和交易费用的降低，未来比特币生态的去中心化金融市场（DeFi）可能会开始，比如贷款、抵押、保险业务，可以预见，这一市场的发展将依托闪电网络提供底层的基础支付环境，并大大提高比特币资产的流动性。

当然，开发过程一定要以闪电网的开发和社区为基础，不断突破现有技术和设计机制的瓶颈，打造更加开放、活跃的开发者社区，并与其他主流加密数字资产市场（如以太坊）合作，以增强加密数字资产产业的活力，闪电网具有互操作性和跨链交易交换的优势。