如何提高比特幣的可擴(kuò)展性

當(dāng)中本聰（Satoshi Nakamoto）在2008年首次提出比特幣時(shí)，詹姆斯·A·唐納德（James A. Donald）第一次公開(kāi)對(duì)該系統(tǒng)發(fā)表的評(píng)論中有這樣一句話：“以我對(duì)這個(gè)提案的理解來(lái)看，它似乎沒(méi)有達(dá)到所需的規(guī)?！?。十年后，可擴(kuò)展性仍然是比特幣以及其他老牌加密貨幣系統(tǒng)最大的問(wèn)題。

詹姆斯的公開(kāi)評(píng)論：

可擴(kuò)展性到底意味著什么呢？從比特幣出現(xiàn)至今，它每秒只能處理大約7筆交易。雖然這個(gè)速度在剛開(kāi)始是足夠的，但現(xiàn)在該系統(tǒng)已經(jīng)擁擠了好幾年了。因此，交易需要很長(zhǎng)時(shí)間才能處理完，交易費(fèi)用也很高。

如果比特幣要想和現(xiàn)有支付系統(tǒng)平起平坐，那么顯然，它需要有足夠的競(jìng)爭(zhēng)力。但截至到目前，它還差得遠(yuǎn)。要想了解該情況的嚴(yán)峻性，只需將比特幣每秒7筆的小額交易與Visa平均每秒2.4萬(wàn)筆的交易，以及其峰值容量（每秒約五萬(wàn)筆交易）進(jìn)行比較就可以了。

多年來(lái)，比特幣社區(qū)就如何提高比特幣的可擴(kuò)展性提出了各種各樣的建議，但總體上還沒(méi)有能夠達(dá)成全面共識(shí)。這就是為什么我們目前有幾個(gè)類似比特幣的網(wǎng)絡(luò)從原始網(wǎng)絡(luò)分支出來(lái)。不過(guò)，目前正在測(cè)試的一種解決方案或許能夠奏效，它就是閃電網(wǎng)絡(luò)（Lightning Network）。

1. 什么是閃電網(wǎng)絡(luò)？

在歷史上的某個(gè)時(shí)間段，發(fā)送電報(bào)是最快捷、最有效的遠(yuǎn)距離通信方式。為此，你必須要去當(dāng)?shù)氐泥]局，填寫表格，并根據(jù)其中包含的信件數(shù)量來(lái)支付費(fèi)用。然后，這條消息將會(huì)被發(fā)送到最近的電報(bào)局以傳輸?shù)竭h(yuǎn)端，然后郵遞員將會(huì)把電報(bào)發(fā)送到目的地。

總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)時(shí)要發(fā)送一條簡(jiǎn)短的信息需要有很多人的共同參與，你也必須為此花很多錢。這幾乎就是比特幣網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀。在這個(gè)類比中，閃電網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上就像在手機(jī)上給朋友設(shè)置了快速撥號(hào)：你只需要按個(gè)“1”，你朋友的電話就會(huì)響了。

簡(jiǎn)而言之，比特幣閃電網(wǎng)絡(luò)背后的概念聽(tīng)起來(lái)應(yīng)該是這樣的：我們真的不需要記錄區(qū)塊鏈上發(fā)生的的每一筆交易。

相反，閃電網(wǎng)絡(luò)為比特幣的區(qū)塊鏈增加了額外的一層，用戶能夠在這層上的任意兩方之間創(chuàng)建支付通道。只要有需要，這些通道就會(huì)一直存在，并且因?yàn)檫@些通道是直接在兩人之間建立的，所以交易幾乎是即時(shí)的，費(fèi)用也極低（甚至為零）。

2. 閃電網(wǎng)絡(luò)的工作機(jī)制是怎樣的？

假設(shè)現(xiàn)在有兩個(gè)人，分別叫丹尼和喬恩。他們的關(guān)系可能是同事，也可能是親戚或是夫婦，但重點(diǎn)是他們需要經(jīng)常、快速且以最低的費(fèi)用向?qū)Ψ絽R款。因此，他們?cè)陂W電網(wǎng)絡(luò)上建立了一個(gè)通道。

首先，他們需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)多重簽名錢包，這是一個(gè)雙方都可以使用他們各自私鑰訪問(wèn)的錢包。然后，他們都往錢包里存入一定數(shù)量的比特幣，比如每人存3個(gè)比特幣。

從此，他們可以在彼此之間進(jìn)行無(wú)限制的交易。本質(zhì)上，這些交易是對(duì)存儲(chǔ)在共享錢包中的資金進(jìn)行重新分配。例如，如果丹尼想要發(fā)送 1 個(gè)BTC給喬恩，她就需要將這筆錢的所有權(quán)轉(zhuǎn)交給他。然后，他們兩個(gè)使用各自的私鑰來(lái)簽署更新后的資產(chǎn)負(fù)債表。

資金的實(shí)際分配發(fā)生在通道關(guān)閉的時(shí)候。該算法使用最近簽署的資產(chǎn)負(fù)債表來(lái)確定誰(shuí)會(huì)獲得多少金額。如果丹尼和喬恩決定在本次交易后關(guān)閉通道，那么丹尼將獲得2個(gè)BTC，而喬恩將獲得4個(gè)BTC。

只有在通道關(guān)閉后，有關(guān)其初始和最終余額的信息才會(huì)被廣播到比特幣區(qū)塊鏈上。因此，閃電網(wǎng)絡(luò)的工作模式是，它允許用戶在主區(qū)塊鏈之外進(jìn)行大量交易，然后將這些交易以單筆交易的形式進(jìn)行記錄。

最令人興奮的是，一旦這項(xiàng)技術(shù)被廣泛采用，你甚至不需要建立專門的通道即可向某人匯款。相反，你可以使用已經(jīng)與自己有聯(lián)系的人的通道向別人發(fā)送付款。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)找到最短路徑。

可以用閃電網(wǎng)絡(luò)為「用比特幣買一杯咖啡」這個(gè)永無(wú)休止的辯論題提供答案。從表面上看，這個(gè)問(wèn)題是可以通過(guò)閃電網(wǎng)絡(luò)通道實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)檫@幾乎是一筆不會(huì)產(chǎn)生任何費(fèi)用的實(shí)例交易。

然而，在安全性方面需要注意的是，閃電網(wǎng)絡(luò)的概念意味著系統(tǒng)將在區(qū)塊鏈之上工作，但實(shí)際上它背后并不具備自己的安全性。因此，它可能主要會(huì)被用于處理小型，甚至是相對(duì)微小的交易。需要分散安全性的大筆交易很可能仍需在原始層上進(jìn)行。

最后，目前正在測(cè)試的閃電網(wǎng)絡(luò)的另外一個(gè)有意思的特性：跨鏈原子交換，即不同區(qū)塊鏈之間的代幣轉(zhuǎn)移。簡(jiǎn)而言之，這是一種在不使用加密貨幣交換的情況下，將任何給定的加密貨幣交換到另一種加密貨幣的方式。

最終，這項(xiàng)技術(shù)可能會(huì)使不安全的集中式加密貨幣交換以及與交易相關(guān)的麻煩不復(fù)存在。已有實(shí)踐證明：首條交換比特幣和萊特幣的區(qū)塊鏈已經(jīng)測(cè)試成功了。

3. 是誰(shuí)開(kāi)發(fā)了閃電網(wǎng)絡(luò)？

閃電網(wǎng)絡(luò)最初是由約瑟夫·龐（Joseph Poon）和薩德斯·德里亞（Thaddeus Dryja）在2015年的白皮書中提到的——現(xiàn)版本白皮書可以在下面的鏈接中找到。

目前有三個(gè)團(tuán)隊(duì)在共同開(kāi)展閃電網(wǎng)絡(luò)的大部分工作：Blockstream，Lightning Labs和ACINQ，同時(shí)，他們也獲得了來(lái)自比特幣社區(qū)其他成員的意見(jiàn)。

現(xiàn)版本白皮書：http://lightning.network/lightning-network-paper.pdf

上面提到的每個(gè)初創(chuàng)公司都在使用不同的編程語(yǔ)言來(lái)編寫自己的閃電網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（Lightning Network Protocol）。

此外，目前也有其他實(shí)現(xiàn)方案正在開(kāi)發(fā)過(guò)程中（點(diǎn)擊下方鏈接獲取完整列表）。最后，需要指出的是，最新的測(cè)試已經(jīng)證明：這三個(gè)主要的實(shí)現(xiàn)方案是完全可互操作的，這意味著它們可以彼此無(wú)縫地協(xié)同工作。

完整列表：

https://github.com/bcongdon/awesome-lightning-network

4. 何時(shí)、何地、為何使用？

加密貨幣社區(qū)似乎正熱切期待著閃電網(wǎng)絡(luò)的推出。最初，它是專為比特幣設(shè)計(jì)的，但該技術(shù)目前正在一系列其他加密貨幣的基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)，如Stellar、Litecoin、Zcash、Ether和Ripple。

其實(shí)，比特幣實(shí)際上已經(jīng)通過(guò)Blockstream、Lightning Labs和ACINQ的協(xié)議，并且?guī)缀趺看味寄芡瓿山邮展ぷ鳎@證明所有這三者都是可互操作的。此外，已經(jīng)發(fā)布了概述該網(wǎng)絡(luò)規(guī)則的第一版閃電網(wǎng)絡(luò)規(guī)范。

該規(guī)范是閃電網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的巨大的進(jìn)步，因?yàn)槠淇梢员粦?yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員應(yīng)用，也可以協(xié)助用其他編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)閃電網(wǎng)絡(luò)。

但是，該網(wǎng)絡(luò)仍處于起步階段。到目前為止，還沒(méi)有軟件可以讓現(xiàn)實(shí)生活中偶爾使用該網(wǎng)絡(luò)的用戶進(jìn)行交易。而且，其目前仍然存在很多bug。閃電網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)人員敦促用戶使用比特幣的測(cè)試網(wǎng)來(lái)了解該網(wǎng)絡(luò)，但不要發(fā)送真實(shí)資金。

開(kāi)發(fā)人員還建議用戶保持耐心，因?yàn)殚W電網(wǎng)絡(luò)的代碼非常復(fù)雜，需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試。閃電網(wǎng)絡(luò)需要先證明自己的安全性和可用性，才能被比特幣社區(qū)完全接受?？紤]到這一點(diǎn)以及許多其他因素，專家們預(yù)測(cè)，可能需要幾個(gè)月到幾年的時(shí)間才能真正實(shí)現(xiàn)完全正常運(yùn)行的閃電網(wǎng)絡(luò)。

至于使用該網(wǎng)絡(luò)的原因，答案很簡(jiǎn)單：可擴(kuò)展性。如果該網(wǎng)絡(luò)真的能為比特幣的主要問(wèn)題提供解決方案，那么它很可能會(huì)被其他加密貨幣采用。

如果發(fā)生這種情況，則可能會(huì)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)跨鏈原子交換技術(shù)，這標(biāo)志著我們邁出了建立真正去中心化加密貨幣交易所的第一步。

5. 優(yōu)點(diǎn)

正如前文提到的那樣，閃電網(wǎng)絡(luò)只是邁出了第一步。它仍然處于開(kāi)發(fā)階段，它將來(lái)是否能像開(kāi)發(fā)人員想象中那樣工作仍有待觀察。如果能夠?qū)崿F(xiàn)，以下將是閃電網(wǎng)絡(luò)可以帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)：

交易速度：一旦網(wǎng)絡(luò)上線，你就不必再等著多次確認(rèn)自己的每筆交易。無(wú)論網(wǎng)絡(luò)有多繁忙，交易幾乎都是即時(shí)完成的。如果這點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)的話，那么加密貨幣市場(chǎng)將向著能與Visa、MasterCard和PayPal等傳統(tǒng)支付系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)邁出一大步。

交易費(fèi)用：由于交易在區(qū)塊鏈之外，閃電網(wǎng)絡(luò)通道內(nèi)進(jìn)行，因此你只需支付很少的費(fèi)用（如果有的話）就可以了。這是閃電網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)勢(shì)之一，因?yàn)檫@將完全使比特幣成為商店、咖啡館、酒吧等場(chǎng)所的一種付款方式。

可擴(kuò)展性：據(jù)說(shuō)，閃電網(wǎng)絡(luò)將促使比特幣和其他加密貨幣的每秒交易數(shù)達(dá)到前所未有的高度——每秒至少100萬(wàn)筆交易。

跨鏈原子交換：跨區(qū)塊鏈交易的首次測(cè)試已經(jīng)取得了成功，這非常令人興奮。只要兩個(gè)區(qū)塊鏈共享相同的加密哈希函數(shù)（大多數(shù)都能做到），用戶就可以從一個(gè)鏈向另一個(gè)鏈進(jìn)行匯款，而無(wú)需信任第三方中介，例如交易所。這項(xiàng)技術(shù)具有真正的革命性潛力。

安全性和匿名性：絕大多數(shù)加密貨幣都不是完全匿名的。仍然可以跟蹤從一個(gè)錢包到另一個(gè)錢包的交易。然而，在閃電網(wǎng)絡(luò)中，大部分交易都發(fā)生在主區(qū)塊鏈之外，因此幾乎不可能跟蹤到通過(guò)閃電通道進(jìn)行的所有小額支付。

6. 缺點(diǎn)

沒(méi)有全面運(yùn)作：目前，閃電網(wǎng)絡(luò)的主要缺點(diǎn)可能還在于它尚未完全投入運(yùn)營(yíng)，因此沒(méi)有辦法完全斷言它到底有多好。而且，在表明上看，其概念非常棒，但是到目前為止還無(wú)法知曉它最終是否會(huì)像看起來(lái)這般優(yōu)秀。

通道的復(fù)雜性：閃電網(wǎng)絡(luò)被概念化為一種通道網(wǎng)絡(luò)，一旦建立，其理論上應(yīng)允許無(wú)縫交易。然而，我們無(wú)法確定如果支付路徑過(guò)于復(fù)雜的話會(huì)發(fā)生什么。當(dāng)然，如果你的交易需要經(jīng)過(guò)幾十個(gè)中間通道，那么費(fèi)用自然就會(huì)增加。

渠道上限：該網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)缺點(diǎn)是，在其當(dāng)前版本中，通道是存在上限的。也就是說(shuō)，兩個(gè)用戶在建立通道時(shí)，存儲(chǔ)在錢包中的比特幣數(shù)量是該通道中的最大資金數(shù)。這種設(shè)置可能會(huì)導(dǎo)致某些用戶需要做出選擇：是要閃電網(wǎng)絡(luò)通道內(nèi)部流動(dòng)性，還是主區(qū)塊鏈上的外部流動(dòng)性。這絕非是用戶（特別是那些資源相當(dāng)有限的人）希望看到的。

Hub：此外，人們還一直擔(dān)心會(huì)形成“hubs” —— 一種擁有大量資金的節(jié)點(diǎn)，大多數(shù)交易的進(jìn)行都要通過(guò)這些節(jié)點(diǎn)。許多比特幣愛(ài)好者認(rèn)為這會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步集中化。但是，這些hubs不太可能從交易費(fèi)用中獲得任何可觀的利潤(rùn)。

同樣，值得注意的是，目前上述閃電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都僅僅是推測(cè)。

7. 我是否該使用閃電網(wǎng)絡(luò)？

嗯，事實(shí)上，如果你不是高級(jí)用戶的話，你暫時(shí)還不能使用閃電網(wǎng)絡(luò)。所以，最好就是——如果你不想干等著，那就研究一下閃電網(wǎng)絡(luò)是否言過(guò)其實(shí)，它是否能真正起到和描述中一樣的作用，以及它是否安全。

請(qǐng)記住，閃電網(wǎng)絡(luò)并不是唯一的擴(kuò)展方案，它也絕不是這場(chǎng)競(jìng)賽中無(wú)可爭(zhēng)議的領(lǐng)跑者，比特幣現(xiàn)金（BCH）是其主要的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。BCH支持者和閃電網(wǎng)絡(luò)支持者之間的辯論非常激烈，而且毫無(wú)結(jié)束的跡象。最終可能是其中一個(gè)方案脫穎而出，也可能是它們共存，或者可能會(huì)出現(xiàn)另外一個(gè)完全不同的解決方案。

閃電網(wǎng)絡(luò)聽(tīng)起來(lái)很刺激，振奮人心。如果它真的實(shí)現(xiàn)了，那么請(qǐng)考慮一下你使用比特幣的真正目的。如果你是把這些代幣作為長(zhǎng)期投資的話，你甚至都不需要閃電網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)槟壳拔兴鼇?lái)處理大額轉(zhuǎn)賬似乎并不是絕對(duì)安全的。

但是，如果你是將比特幣視為另一種支付方式的話，那么閃電網(wǎng)絡(luò)（如果能達(dá)到預(yù)期效果的話）對(duì)你而言就十分重要了。即時(shí)小額支付、匿名性增強(qiáng)、幾乎不存在費(fèi)用——它似乎確實(shí)為大多數(shù)比特幣問(wèn)題提供了解決方案。