闪电网络目前面临的主要困境

2024年10月08日 02:11

作者：RGB++Fans；；来源：字节元CKB

在上一篇《闪电网络是如何工作的（2）》中，我们探讨了Bitcoin闪电网络（LightningNetwork）的工作原理。本质上，闪电网络是一个精心设计的支付通道系统，它把一条条支付通道串联起来，形成一个广阔的、相互连接的支付网络，让不直接相连的各方可以通过多跳路由实现相互支付，HTLC、PTLC等合约会保障路由的安全。

经过多年的发展，尽管闪电网络在技术和用户体验方面取得了长足进步，但我们不得不直面一个现实：它仍未达到可大规模采用的程度。今天这篇文章，我们将聚焦闪电网络当前面临的一个关键挑战：流动性问题。这一问题可进一步细分为两个方面，一个是网络整体流动性不足，另一个是流动性分配问题。网络整体流动性不足

根据 mempool 的最新统计数据，Bitcoin闪电网络目前拥有12,389个Node，48000条支付通道，所有的通道容量加起来为5311.8BTC。

目前，在Bitcoin生态中，UTXOStack 已经宣布转型为闪电网络质押层，通过Decentralization质押协议为闪电网络提供更好的流动性和更好的收益模型。同时，UTXOStack还将推出Tokens激励机制，激励用户质押BTC以增强闪电网络支付通道的流动性。流动性分配问题

即便解决了整体流动性不足的问题，如何有效分配这些流动性仍是一个挑战。

我们以Alice通过路由NodeBob向Carol付款为例，假设初始状态时Alice和Carol在通道中各自有2万聪，Bob在每条通道中有1万聪。经过几次交易后，通道中的余额分布如下（为了简化，不考虑路由NodeBob收取的手续费）：

如果未来的一段时间内，Alice和Carol还有业务往来，还需要Alice向Carol发起付款，应该怎么办呢？Bob已经无法路由支付了（即Bob与Carol的通道中，Bob已无法再向Carol转移资金），他需要再平衡自己的通道。

上面这种情形对于闪电网络中的那些路由Node而言非常常见。Node运营者必须在自己的通道之间不断平衡流动性，如果通道在你这一端没有资金，就无法发送支付；如果通道内的所有资金都在你这一端，就无法收取支付。

上面例子中，一种方法是直接关闭Bob和Carol之间的通道，并开启新的通道，但这个方法并不经济，因为关闭通道和开启通道的交易都需要上链，都需要支付Bitcoin矿工费。闪电网络的设计初衷，就是为了减少链上操作，把尽可能多的交易放在链下通道中进行，如果闪电网络每天有几亿个通道要开启和关闭，BitcoinBlockchain会一直拥堵，矿工费会高到离谱。

为此，Bitcoin社区提出了多种创新方案来解决流动性分配问题：SubmarineSwap（潜水艇互换）

简单来说，SubmarineSwap可以让用户向闪电网络中的互换服务商发送通道中的BTC，而互换服务商会将相应数量的BTC发送到Bitcoin链上的收款地址，或者反过来，用户发送链上BTC给互换服务商，互换服务商发送通道中的BTC给指定的接收Node。这一过程虽然有互换服务商的参与，但是通过HTLC（哈希时间锁合约），全程无需信任。

SubmarineSwap还启发了许多后来者，比如通道余额调节协议PeerSwap，可以让用户直接跟他的通道对手实施潜水艇互换。在上面的例子中，Carol可以直接充当互换服务商的角色，Bob转链上的BTC给Carol，Carol在通道中支付相应数量的BTC给Bob，即可。具体来说：

Bob生成一个秘密值R（原像）及其哈希值H。

Bob在BitcoinBlockchain上使用哈希值H创建一个HTLC：Bob会给Carol支付1万聪，只要他能在5个区块内提供秘密值R，否则这些钱会返回给Bob。

Carol在他和Bob的支付通道中，使用同样的哈希值H创建一个HTLC：Carol会在通道中给Bob支付1万聪，只要他能在4个区块内提供秘密值R，否则这些钱会返回给Carol（为了简化，这里不考虑互换服务商收取的服务费）。

Bob使用秘密值R解锁通道中的HTLC，拿走1万聪。

Bob拿走资金之后，Carol也知道了秘密值R，他用R解锁Bitcoin链上的HTLC，拿走1万聪。

相比关闭通道然后开启新通道，SubmarineSwap只有一笔链上交易，更加经济，而且全程无需信任。通道拼接（Splicing）

通道拼接一种链上的再平衡方法：Node在单笔交易中关闭通道又再开启通道，从而改变锁在通道中的余额。当这样做的Node锁入更多资金，我们称为“加长（splicein）”；如果减少了锁定的资金，就叫“剪短（spliceout）”。在上面的例子中，Bob和Carol之间的通道可以通过通道拼接进行加长。

通道拼接比起用两笔交易来关闭、重新开启通道要方便得多，不过它依然要在网络中广播交易、支付链上矿工费并等待交易确认。多路径付款（Multi-PathPayment，MPP）

多路径付款可以将一笔付款分割成几部分，这些部分可以同时在不同的地方停驻或流转。如果Alice需要继续给Carol支付1万聪，虽然Bob已经无法路由支付了，但Alice通过路由NodeDavid可以向Carol支付6000聪，通过路由NodeEva可以向Carol支付4000聪，那么Alice的这笔1万聪交易就可以通过多路径付款的方式完成。

多路径付款技术的初衷是为了克服了单路径支付的局限性，允许更大数额的支付通过分割成较小的多个部分来送达，比如一笔金额为1BTC的闪电网络交易，可以分成100笔0.01BTC的交易来完成。多路径付款对网络的Decentralization和交易的隐私保护有好处，在安全性上，原子化多路径付款（AMP）技术可以保证如果有一条路径无法完成付款，则所有付款都不会成功，从而防止混乱和欺诈。

顺便提一下，在闪电网络中，大额的交易除了通过多路径付款之外，还可以通过Wumbo通道完成。Wumbo通道取消了常规闪电通道所能持有的Bitcoin数量上限——0.1667BTC，允许Node拥有更高的通道容量，从而支持大额交易。结语

流动性是制约闪电网络发展的主要因素之一。通过降低闪电网络Node的搭建和维护门槛，引入额外的激励机制，可以帮助闪电网络解决网络流动性不足的难题，而SubmarineSwap、通道拼接、多路径付款等方案，在解决闪电网络流动性分配方面有一定的帮助。

除了上述方案，Bitcoin社区还提出了LightningPool（一种通道租赁拍卖市场）、LiquidityAdvertisement（一种通道租赁方案）、环路支付（一个Node通过一条由支付通道形成的环路来给自己支付，实现链下再平衡）等其他方案来优化网络的流动性。

流动性管理无疑是闪电网络面临的一项复杂工程，但随着技术的不断进步和社区的持续努力，我们有理由相信，这些流动性难题终将得到解决。

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