科普 | 有关闪电网络的常见疑问

1. 问：什么是闪电网络？

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答：闪电网络是一个去中心化网络，旨在在无需可信第三方的情况下实现比特币所有权的实时链下转移。该系统目前还在开发中。（译者注：原文撰写于 2016 年）

闪电网络使用由多签地址组成的双向支付通道。

开启和关闭通道各需执行一笔链上事务。

一旦通道开启，价值就可以在交易对手方之间即时转移。交易对手方之间相互发送比特币交易，但是不会将它们广播到比特币网络上。

新的交易会覆盖之前的交易。只要通道未关闭，交易对手方就会将所有数据存储在本地。

2. 问：闪电网络是开源的吗？

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答：没错，闪电网络是开源的。任何人都能审查闪电网络的代码（就像审查比特币的代码那样）。

3. 问：闪电网络由谁所有？受谁控制？

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答：和比特币一样，闪电网络不归任何人所有，也不受任何人控制。

闪电网络的代码是开源的，可供任何人下载并审查。

任何人都能运行节点并参与该网络。

4. 问：闪电网络的创造者是谁？

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答：Joseph Poon 和 Thaddeus Dryja 撰写了闪电网络的白皮书。

闪电网络是开源项目，因此任何人都可以贡献代码。

目前有几个独立实现正在开发中：

lnd — Lightning Labs

eclair — ACINQ

lightning-d — Blockstream

5. 问：闪电网络有发行自己的代币吗？

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答：没有，也不需要这么做。

闪电网络将使用真正的比特币来进行交易。

6. 问：闪电网络的实现依赖于共识吗？

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答：不，闪电网络的实现不需要比特币网络的共识。

闪电网络既不是软分叉，也不是硬分叉，而是在比特币网络的基础上构建的一个附加层。

因此，闪电网络的实现是不需要共识的。

7. 问：闪电网络存在任何托管风险吗？我需要将资产交由其他可信方保管吗？

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答：不，闪电网络并非建立在信任基础上。你的资产仍在你的完全掌控下。

如果出现任何问题，你只需将通道的最新状态作为普通的比特币事务广播到链上。

你的所有资金都会退回你的比特币地址，并记录在链上。

8. 问：我听说闪电网络交易发生在 “链下” …… 这是否意味着我的比特币会从链上抹去？

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答：不，你的比特币永远都不会离开区块链。

当你的支付通道处于开启状态时，你的比特币将存储在一个多签地址上。通道关闭后，最后一笔交易将会上链。

“链下” 不是一个非常恰当的表述。之所以会用它，是为了强调所有权转移不再体现在链上这一事实。

9. 问：我听说闪电网络要将我的比特币锁仓……是真的吗？

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答：就闪电网络而言，“锁仓” 一词极具误导性。

闪电网络不影响你访问自己的资产。

实际上，闪电网络通道会让你的资产变得更易用。

首先，在闪电网络中，你不需要等待确认，资产转移几乎是即时的。

其次，让你的资产 “回到链上” 就和发送普通的比特币交易一样简单。你只需等待一次确认，你的资产就从 “链下” 转移到链上了。

只有一个例外：你的通道在交易过程中发生故障（交易对手离线），但是这种情况很少见。

一旦出现上述例外情况，你要等待一小段时间才能动用你的资产。等待的时长视你的支付通道的参数而定（估计最短要几个小时，最长要几天）。

10. 问：闪电网络有自己的区块链吗？

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答：没有，闪电网络依托于比特币区块链。当比特币网络中的对等节点开启和关闭支付通道时，需要执行链上事务。

一旦通道开启，比特币的所有权就可以在链下进行双向转移。

通道内的交易是货真价实的比特币交易，但是当通道处于开启状态时，这些交易不会在比特币网络中广播，而是由通道内的交易对手方存储在本地。

因此，闪电网络可以实现即时交易和近乎无限的吞吐量。

问：有任何形式的挖矿保障闪电网络的安全性吗？

答：没有，安全性由比特币网络中的矿工提供。

12. 问：比特币区块链的算力高达 2 ExaHash/s，但是闪电网络没有任何算力保障其安全性……闪电网络如何才能跟比特币区块链一样安全呢？

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答：闪电网络的安全性源自比特币区块链。

闪电网络无法独立运行，它完全依赖于比特币区块链来保障安全性。

简单来说，比特币网络是闪电网络下方的安全网。

如果闪电网络的通道出现问题（如交易对手方掉线），你还可以选择落入安全网。

（你可以将通道的最新状态作为普通的比特币事务广播到链上。）

13. 问：闪电网络是否有自己的公共账本或记录所有交易的数据库？

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答：没有，闪电网络没有自己的账本和数据库。

在闪电网络上持有价值意味着你拥有经过双重签名的交易。这些交易都是有效的，只是没有广播到比特币网络上。

你持有的交易属于 2/2 多签交易。

你和你的对手方都会签署这些交易，并将它们存储在本地。

这些交易将使用多签地址作为输入（资金地址），并指向两个不同的地址作为输出。

一个输出指向只有你可以控制的地址，另一个输出指向只有你的对手方可以控制的地址。

14. （1）问：你说闪电网络中的交易都是真正的比特币交易……既然没有记录在链上，怎么能说是真实的比特币交易呢？

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简答：

要想弄懂这点，我们首先要理解什么是真正的比特币交易……

事实上，比特币区块链上没有所谓的 “代币”…… 只有已签署的消息和提交至区块链的更新。

假设 Alice 向 Bob 发送 1 BTC ……

我们称之为点对点交易，因为价值的所有权直接从 Alice 转移给了 Bob。

但是 Bob 实际上并没有从 Alice 那里收到 “数字代币”。

实际情况是：网络中的所有节点将更新它们存储在本地的公共账本副本。

公共账本更新后，原先登记在 Alice 的地址下的 “代币” 被重新登记到了 Bob 的地址下。

详解：

Alice 发送给 Bob 的比特币交易实际上只是一条 Alice 广播给所有人的带有签名的消息。

这个消息不仅发送给了 Bob，还被广播给了网络中的所有节点。

在撰写本文时，比特币网络中有 5400 多个 “全节点”。

Alice 向 Bob 发送比特币交易的具体流程如下：

当 Alice 广播她已签名的消息（即比特币交易）时，该消息将被网络中的一些全节点接收。
这些全节点将按照共识规则独立验证该消息（交易）。如果节点发现该消息有效，就会再次广播该消息给网络中的其它节点。
网络中的其它节点收到该消息后重复上述流程，直到全网 5400 多个全节点都独立验证并广播该消息（交易）为止。
某一时刻，矿工成功挖出包含 Alice 的消息（交易）的有效区块。由于挖矿会消耗大量电力，矿工必须承担高昂的成本。
矿工将新挖出的区块广播出去。一些全节点将收到该区块，并独立验证该区块及其全部内容。这就意味着，它们会对 Alice 的消息（交易）进行二次验证。如果全节点（按照共识规则）确认该消息有效，它们将广播该区块给其它全节点。
其它全节点接收、验证并广播该区块。这一流程将持续下去，直到网络中所有全节点都验证过该区块且二次验证过 Alice 的消息（交易）为止。

由上述步骤可见，一笔普通的比特币交易实际上涉及到全网参与者。

Alice 的消息经过 5400 个节点独立验证过两次（总共经过 10800 次验证）。

尽管如此，我们还是称之为 “点对点交易” ，因为价值的所有权直接从 Alice 转移给了 Bob。

（但是，所有人都要帮忙更新他们存储在本地的账本副本。）

结论：

比特币交易本质上是带有签名的消息。

假设 Alice 想要通过闪电网络上的支付通道向 Bob 发送 1 BTC：

Alice 将一些 BTC 存入一个 2/2 多签地址。

Alice 和 Bob 签署同一个消息，将 1 BTC 的所有权从 Alice 转移给 Bob。

该消息是 一笔有效的比特币交易 ，但是 不会广播到比特币网络上 。

Alice 和 Bob 都将该交易（消息）存储在本地。

从 Bob 的角度来看，这个 “双重签名消息” 价值 1 BTC。

这个消息之所以价值 1 BTC，是因为 Bob 随时都可以在链上花费这笔钱，只需 将该消息广播至比特币网络即可 。

比特币交易 = 带有签名的消息 = 闪电网络上的交易

任何货币交易的目的都是改变价值的所有权。

在比特币网络中，我们使用 带有签名的消息 来改变价值的所有权。

闪电网络交易是 双重签名消息 。

因此， 双重签名消息 是 货真价实的比特币交易 。

14. （2）问：一个标准的比特币交易需要链上确认……声称闪电网络交易和比特币交易一样真的公平吗？

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答：说到点上了，二者是不同的……

闪电网络交易是零确认交易。但是，只要被广播到比特币网络上，它就和 “链上的” 零确认交易一样有效。

两种交易最终都会被记录到比特币区块链上，只要支付足够多的交易费。

但是，相比标准的零确认交易，闪电网络交易采用的安全模型不同，因此可靠得多。

闪电网络交易间接受到工作量证明的保护。这是因为闪电网络完全依赖于底层比特币网络（见第 12 问）。

在一条开启的闪电网络通道内，会有一组不同的博弈论机制提供不同类型的安全模型。

闪电网络将在不引入可信第三方的前提下扩展比特币的功能。

但代价是，你必须通过运行全节点来监控比特币网络。

监控可以外包给其他人来做，但是这样一来，你必须信任外部服务器会忠于职守。你的资产不会经过外部服务器路由。该服务器的唯一作用就是监控比特币网络，并在必要时广播 “ 惩罚交易 ”。

请注意，外包监控服务只是一种选择，在你不想运行自己的全节点的时候可以选，不是说你非得外包。

第三方不可能从闪电网络的通道内窃取资金。

另外还要注意的是，闪电网络被设计为小额价值（低于 100 美元）转移平台。

所有闪电网络交易必须经过通道内双方参与者的签名才能生效。因此，传统的双重花费攻击很难成功。

但是，有一种风险是确实存在的，即，攻击者可以将过时的闪电网络交易广播至比特币网络。

过时的闪电网络交易 指的是代表非最新通道状态的交易。

上述风险就是你（或你信任的服务）必须运行 “ 瞭望塔节点（Watcher Node） ” 的原因。

瞭望塔节点会监控所有被广播至比特币网络的交易。

如果你的观察者节点发现了一笔过时交易，就会广播一笔 “ 惩罚交易 ” 来作为应对措施。

惩罚交易 可以让你有权没收你的通道内的所有资产（包括原本属于你的交易对手方的资产）。

但是，只有当你发现过时交易被广播上链时，你广播的惩罚交易才有效。

由于你能够广播惩罚交易，你的对手方广播过时交易时需要承担很大的风险。

另一个安全 / 隐私功能是所有闪电网络交易都将在参与者之间进行端到端加密。

总结：

闪电网络交易在安全模型上有别于传统的比特币交易。

一旦被广播到比特币网络上，闪电网络交易就会被视为 有效的比特币交易 。

但是，

只要支付通道处于开启状态，通道内的交易就不会被广播上链，只会在通道内的参与者之间进行交换，并由参与者存储在本地。

因此，我们可以将闪电网络交易定义为：

带有 额外安全机制 的 未被广播的零确认多签比特币交易 。

15. 问：我听过闪电网络需要用户持续监控区块链……这是真的吗？

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答：没错，这是真的。

用户需要运行软件来主动监控区块链上是否存在违约行为（即，广播过时交易）。

但是，用户也可以将监控外包给第三方服务提供商。

外包不会侵犯你的隐私，但是你必须信任服务提供商会诚实守信。

优点是 ：

这会鼓励更多人在比特币网络上运行 全节点 。

你的全节点甚至可以帮你赚点小钱：

“ 全节点 / 闪电网络节点 ” 可以作为 “ Bob ” 赚取手续费（详见下文解释）。

你还可以选择自己配置全节点来提供 区块链监控服务 。从理论上来说，这会给你带来一些 “微薄的收入”。

16. 问：我听说闪电网络会收取一些手续费……这些手续费是给谁的？

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答：运行闪电网络节点的任何人。

举例：

Alice 想给 Carol 转账，但是 Alice 与 Carol 之间没有支付通道。幸好 Alice 和 Carol 都与 Bob 创建了支付通道。Alice 可以通过 Bob 将付款路由给 Carol，免去与 Carol 开通新的通道的麻烦：

Alice —> Bob —> Carol

在这种情况下，Bob 会收取少量手续费。

17. 问：使用路由支付时，如果防止中间方 Bob 私吞？

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简答：

Bob 先用自己的钱付给 Carol，再从 Alice 那里拿回钱。

详解：

Carol 生成一个随机数 R 作为临时秘密值。
Carol 计算出 R 的哈希值 H。
Carol 将 H 告诉 Alice。
Alice 创建了一笔特殊的转账交易，收款方是 Bob 。但是，该交易必须包含 R 才有效。此时，由于缺少 R，该交易无效。Alice 将 H 告诉了 Bob，Bob 知道 H 就是缺失的 R 的哈希值。
Bob 创建了另一笔特殊的转账交易，收款方是 Carol。但是，这个交易也必须包含 R 才有效。此时，由于 Bob 没有 R，该交易无效。
Carol 想拿回她的钱，于是将 R 告诉 Bob，让交易生效。
由于 Bob 已经有了 Alice 创建的交易，可以直接将 R 放入交易使其生效。Bob 可以根据 R 的哈希值 H 来验证 Carol 是否给了他对的 R 。
与此同时，Bob 也将 R 透露给了 Alice。