深入解读闪电网络:探寻比特币支付通道的前世今生

金色财经 view 142518 2023-2-11 09:15
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研究导读:

中本聪在 2009 年创造比特币的时候,就有了关于支付通道的想法,并在 Bitcoin 1.0 中包含了支付通道的代码草稿。之后的几年里,支付通道和闪电网络的实现方案,一直在被比特币社区的极客们推动着向前,其力求实现比特币的初心——搭建点对点的电子现金系统,即便这是一条难而远的道路。

推特创始人 Jack 称,将闪电网络集成到 Twitter 或 BlueSky 中只是时间问题,并在 2021 年宣布 Twitter 可以支持第三方闪电网络打赏服务。近期火热的去中心化社交应用 Damus 内置的比特币闪电网络支付功能,再一次引发了大家对闪电网络的关注。

闪电网络将交易环节放在链下进行,只有最终的交易结果才在链上确认,从而提高比特币网络的交易效率,让用户能够以更低的成本、更快的速度完成支付。

闪电网络的用例包括社交平台打赏支付、跨境汇款、商户支付、转账交易等,能够满足多样化的支付场景需求。

2021 年萨尔瓦多将比特币法币化后,闪电网络的支付数量和金额迅速上升。截止至 2023 年 2 月 8 日,闪电网络一共有 1.6 万个节点,近 7.7 万个支付通道,通道资金约 5356 枚比特币(约合 1.24 亿美金)。

2022 年,闪电网络领域也出现了多笔大额融资,包括a16z、Paradigm在内的顶级机构也参与到了相关项目的投资中。

当然,闪电网络在普及化的路长还存在着许多挑战,如何让用户从心理和行为层面接受用加密货币支付,以及如何基于用户构建起巨大的支付网络,这些都还有很长的一段路要走。但较为乐观的是,闪电网络已经有了不少真实有效的用例,在 Strike、Lightning Labs 等的共建下,随着技术的不断成熟,以及使用场景不断丰富,或许有一天,闪电网络之于比特币,将如同 Visa 之于货币。

一、 闪电网络是什么

闪电网络(Lightning Network)是比特币的 Layer 2 解决方案,在比特币的支付场景中,闪电网络能够帮助用户节省成本,提升效率。

1.发展历程

闪电网络最早的概念叫“支付通道”,其设计思路是,使用交易替换的方式更新未确认的交易状态,直至其被广播到比特币网络上为止。中本聪在 2009 年创造比特币的时候,就有了关于支付通道的想法,并在 Bitcoin 1.0 中包含了支付通道的代码草稿,其允许用户在交易被网络确认之前更新交易。在 2013 年,Mike Hearn 在比特币开发邮件组中进一步阐述了中本聪对支付通道的想法。

在后来的几年里,陆续出现了相关的解决方案,但都没有带来太大影响。直到 2015 年 2 月,由 Joseph Poon 和 Thaddeus Dryja 写的白皮书——“The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payment”发布。就此,闪电网络横空出世。

深入解读闪电网络:探寻比特币支付通道的前世今生

闪电网络的支付信道网状路由

2015 年 12 月,Gregory Maxwell 在比特币开发者邮件中提出了一份扩展方案路线图,其中突出地包括了闪电网络。该路线图获得了比特币技术社区大部分人的支持,并在 Bitcoin Core 项目中实施。这一下,就激发了大家对闪电网络的期待。随之,带着满腔热情的开发者们构建了闪电网络的协议栈——BOLT。基于这个标准,闪电网络能够兼容比特币、莱特币(或其他类比特币的 Token)。

2018 年 3 月,Lightning Labs 发布了 beta 版本的闪电网络实现方案,其功能可以支持早期用户使用,这标志着闪电网络发展的一个里程碑。同时 Lightning Labs 宣布获得了 250 万美元的种子轮融资,投资人包括 Twitter 的创始人 Jack Dorsey。之后有关闪电网络的协议和应用逐渐丰富起来,比如 BOLT 协议的加强版——OmniBOLT、可支持比特币闪电网络的支付平台 Cash APP 及 Strike 等等。在 Damus 推出后,闪电网络又一次迎来了新的突破……

2.实现方式

闪电网络的核心思路并不复杂,即将交易环节放在链下进行,只有最终的交易结果才在链上确认,从而提高现有比特币网络的交易效率,其运作方式如下:

交易的双方在首笔交易时建立一个链下的支付通道,本质上就是待交易双方共持的记账本,用于保存交易记录。交易双方在通道中锁入一定数量的资金,然后通过私钥进行签署交易。

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闪电网络的运行逻辑,来源:https://www.youtube.com/watch?v=FOT6NqaEtfc

双方之间的资金转移不在链上进行,而是只保存在彼此的账本上,当其中一方或双方决定不再需要该通道的时候,结算的余额再在主网上广播。

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闪电网络的运行逻辑,来源:https://www.youtube.com/watch?v=FOT6NqaEtfc

但是闪电网络不仅仅只是双方的直接连接,其可以使得大量单条的通道串联起来,从而形成一个相互连接的、广阔的支付网络(如下图)。也就是说,假设 C 和 A 有通道,C 和 B 没有通道,但是 A 和 B 有通道,那么 C 就可以通过 A 间接地来和 B 进行交易,而作为中间商的 A 可以收取路由费用。在闪电网络中,网络会找到最少节点、最少交易费的路径来完成交易。

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闪电网络运行逻辑,来源:https://www.youtube.com/watch?v=FOT6NqaEtfc

二、 为什么需要闪电网络

1.提升交易速度

比特币网络当前每秒最多可以执行的交易数量为 7 笔,网络使用的增加可能导致交易确认被延迟,十分不利于用户的支付体验,然而 Visa 每秒可执行的交易数量达数千笔。由于闪电网络支付在通道内的交易都是在链下的,只需智能合约来执行,无需全网确认,所以大大提升了处理效率。从理论上讲,闪电网络每秒可实现的交易数量达百万级别。

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闪电网络的 tps 优势对比(来源:Blockstream)

2.降低交易额门槛

闪电网络可以用单个比特币划分的最小单位"聪"来支付(1 比特币= 1 亿聪),这满足了日常小额支付的需求。

3.降低交易费用

比特币区块空间属于稀缺资源,需要用户之间相互竞价,才能够确保自己的交易及时纳入区块空间。对于矿工而言,肯定会优先纳入手续费更高的交易。如果没有多少用户做交易的话,可以把手续费设置的很低,这样交易可能会纳入到下一个区块,但是如果同时交易的人很多时,就会导致手续费大幅上涨。当前比特币交易手续费在 1.5 美金左右,而在 2021 年市场巅峰时期则突破了 60 美金(如下图)。对于数千美金的交易而言,这点手续费可以在接受范围内,但对于日常的小额支付,如买咖啡,加上手续费的话就很不划算了。Visa 和万事达卡每笔交易会收取 2% ~ 3% 的手续费,而使用闪电网络, 100 美元的交易费不会超过 1 美分。由于极大地降低了交易费用,闪电网络使得用比特币作为日常支付变得经济可行。

深入解读闪电网络:探寻比特币支付通道的前世今生

比特币的交易手续费,数据来源:https://bitinfocharts.com/zh/comparison/bitcoin-transactionfees.html#3y

三、 闪电网络现状如何

1.数据表现

2021 年萨尔瓦多将比特币法币化后,闪电网络得到了更多的应用,通道中的BTC数量也在快速增长(如下图)。截止至 2023 年 2 月 8 日,闪电网络一共有 1.6 万个节点,近 7.7 万个支付通道,通道资金约 5356 枚比特币(约合 1.24 亿美金)。

深入解读闪电网络:探寻比特币支付通道的前世今生

闪电网络中的 BTC 数量,数据来源:https://river.com/learn/files/river-lightning-report.pdf

闪电网络通道的集中地主要在美国、加拿大、德国。仅美国的通道数量就占了 30.15% ,而在亚洲,仅新加坡的通道数量占比相对较高(1.644% )。由于闪电网络在亚洲的使用极少,东西方之间对闪电网络存在着认知差。

深入解读闪电网络:探寻比特币支付通道的前世今生

闪电网络全球的节点及通道情况,图片来源;https://explorer.acinq.co/2.使用场景

在技术逐渐成熟的基础上,支付及社交巨头们在推动着闪电网络的普及。当前闪电网络的使用场景包括:

社交平台支付打赏:近期火热的 Damus 支持了闪电网络支付及打赏功能,用户可选择使用 Strike、Cash App、Blue Wallet 等数十个钱包。

跨境汇款:数字支付平台 Strike 于 2023 年 1 月宣布与 Send Globally 合作,使得美国和菲律宾的用户之间可以通过闪电网络进行快速、安全、低成本的汇款。通过 Send Globally,美元可以转换成比特币,通过闪电网络发送至收款人所在国家的第三方合作伙伴,再转换成当地货币并直接发送到收款人的账户。

商户支付:Strike 和 Shopify、Blackhawk Network、NCR 合作建立了比特币支付系统,该系统允许商家在客户使用加密货币付款后快速接收美元。目前支持该支付系统的商家包括麦当劳、CVS、Walgreens、Whole Foods 和沃尔玛等。

转账交易:Jack Dorsey 领导的支付公司 Block 旗下的支付平台 Cash APP 可支持通过闪电网络发送和接受比特币。

3.使用便利性

对于普通用户而言,通过支持闪电网络的钱包即可简便地完成充值及支付。以较为常用的非托管钱包 Phoenix 为例,它可以为用户自动创建支付通道。在创建通道时,Phoenix 会收取 1% 以及约 3000 聪的费用,但若使用已有的通道支付,则是免费的。另外,它拥有兑入和兑出功能,用户可以无缝发送和接收链上交易。除了 Phoenix 外,当前支持闪电网络支付的应用还有 Blue Wallet、Muun、Strike、Cash App 等,这些应用近年来也在不断地优化迭代,极大地降低了用户使用闪电网络的门槛。

深入解读闪电网络:探寻比特币支付通道的前世今生

支持闪电网络的支付方式,图片来源:file:///Users/xiayiwei/Downloads/the-state-of-lightning-volume-2.pdf

4.投融资

2022 年,闪电网络领域也出现了多笔大额融资,包括a16z、Paradigm 在内的顶级机构也参与到了相关项目的投资中:

2022 年 4 月,专注于比特币业务的公司 Lightning Labs 完成 7000 万美元 B 轮融资,Valor Equity Partners 领投。

2022 年 5 月,由 Meta 加密货币主管 David Marcus 创立的比特币闪电网络公司 Lightspark 完成了一轮融资,本轮融资由a16z和 Paradigm 领投。

2022 年 9 月,基于比特币闪电网络建立的加密支付应用 Strike 宣布完成 8000 万美元 B 轮融资。

四、 闪电网络发展存在的问题

关于闪电网络的缺陷,网络上有观点认为其节点运行可能走向中心化、通道容量较高时路由可能遇到流动性问题等,但闪电网络还处于非常早期,出现一些问题和不足是非常之正常的,且相关的基础设施和生态都在完善之中,只要闪电网络是有价值和意义,且有真实用户需求的,我们不妨可以多给它一些耐心。当然,从闪电网络的普及方面来看,用户教育确实是个不小的挑战,如何让用户从心理和行为层面接受用加密货币支付,以及如何基于用户构建起巨大的支付网络,这些都还有很长的一段路要走。

五、 闪电网络发展将如何

总体而言,闪电网络为比特币用于日常支付开辟了新的路径,也为比特币实现“点对点电子现金系统”的初心而努力着。闪电网络从想法提出到 2018 年正式落地,一直在艰难中前行,至今仍处于早期阶段。但较为乐观的是,闪电网络从 2021 年起发展迅速,逐渐在用户群体间形成共识,并扩展了真实有效的用例。

Damus 作为去中心化社交应用,支持了闪电网络,用户可以在应用中进行支付和打赏,通过这种方式或将有效培养用户使用比特币进行小额支付的习惯。另外,Strike、Lightning Labs 等也在持续推进闪电网络的发展。或许有一天,闪电网络之于比特币,将如同 Visa 之于货币。

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