如何構(gòu)建出LightWork Web應(yīng)用程序

在這一周中，在構(gòu)建LightWork Web應(yīng)用程序的第一個版本時，我遇到了一些架構(gòu)問題，主要與處理ln節(jié)點和我的Web應(yīng)用程序之間的bolt11發(fā)票（core to ln）有關(guān)。在經(jīng)歷了（大部分）這些障礙之后，我想我會寫一些關(guān)于開發(fā)一個由LN驅(qū)動的應(yīng)用程序以及如何減少大家在開發(fā)時遇到的主要障礙。

應(yīng)用程序棧

現(xiàn)在大多數(shù)應(yīng)用程序通常分為兩個主要部分：客戶端和服務(wù)器。例如，客戶端可以是移動應(yīng)用程序或JavaScript SPA，服務(wù)器可以由NodeJS / Go / Rust后端組成，后端主要是基于RESTful或GraphQL的API。

為應(yīng)用程序添加Lightning Network支持，通常會向應(yīng)用程序堆棧引入兩個部分：比特幣節(jié)點和Lightning Network節(jié)點。

對于比特幣，有幾個節(jié)點實現(xiàn)可供使用，其中兩個最廣泛接受的方式是：

· 比特幣核心-比特幣

· BTCD-BTCD

根據(jù)社區(qū)共識、網(wǎng)絡(luò)上活動節(jié)點的數(shù)量以及各自代碼存儲庫的維護統(tǒng)計，很明顯比特幣核心是最廣泛使用和維護更好——也是我們將要使用的方式。

在Lightning Network方面，有（目前）三個兼容的客戶端都遵循相同的BOLT規(guī)范：

1. C-Lightning（用C編寫）

2. LND（用Go編寫）

3. Eclair（用Scala編寫）

你應(yīng)該評估每個客戶端，并決定那個是對你最有意義。我以前曾親自使用過C-Lightning和LND，但也聽說過有關(guān)ECLAir客戶的很多事情。對于lightwork，我決定使用lnd，因為它提供了一個友好易用的grpc/rest api，以及現(xiàn)成的Neutrino light客戶端支持（現(xiàn)在是testnet）。

是時候啟動和運行節(jié)點了。

比特幣核心設(shè)置

當前的比特幣主網(wǎng)區(qū)塊鏈大約有260GB的數(shù)據(jù)，挖掘了約55萬個區(qū)塊。由于我們的lnd節(jié)點依賴于訪問底層鏈來打開和關(guān)閉通道事務(wù)，因此在本地機器/筆記本電腦上運行一個完整的節(jié)點似乎是一項巨大的任務(wù)。這不僅是1/4TB的數(shù)據(jù)，而且完全同步還需要幾個小時（取決于您的連接，可能需要幾天時間）。

比特幣也有一個testnet3網(wǎng)絡(luò)，允許開發(fā)者在不影響主網(wǎng)的情況下測試新功能和對協(xié)議的更改。這對于開發(fā)人員在比特幣上構(gòu)建應(yīng)用程序和服務(wù)也很好，因為比特幣能夠使用無價值的TestNet BTC幣測試端到端的流量。測試網(wǎng)的容量較小大約25GB和大約有144000個區(qū)塊。如果您所要做的只是處理與閃電網(wǎng)絡(luò)接口的應(yīng)用程序，那么同步testnet3仍然是一個很大的障礙。這就是為什么比特幣核心給了我們另一個網(wǎng)絡(luò)，這一個叫regtest（simnet為btcd用戶）。

RegTest是區(qū)塊鏈的一個測試應(yīng)用版本，考慮到它的唯一目的是允許在協(xié)議上進行更快的開發(fā)，作為該節(jié)點的管理員，您可以即時地挖掘任意多個區(qū)塊。我在開發(fā)時使用了我的regtest網(wǎng)絡(luò)，只占用了大約37MB容量。這更符合我們想要的。

安裝比特幣核心節(jié)點

以下說明用于在MacOS系統(tǒng)上運行比特幣。

如果您還沒有安裝，請運行以下命令在您的環(huán)境中安裝比特幣核心：

curl -O https://bitcoin.org/bin/bitcoin-core-0.17.0/bitcoin-0.17.0-osx64.tar.gz

如果您熟悉PGP，還建議您檢查發(fā)布的簽名哈希：01EA 5486 DE18 A882 D4C2 6845 90C8 019E 36C2 E964

現(xiàn)在，您可以使用以下方法打開tarball：

tar -zxf bitcoin-0.17.0-osx64.tar.gz

隨后使用以下方法使bitcoind二進制文件可用：

sudo mkdir -p /usr/local/bin

sudo cp bitcoin-0.17.0/bin/bitcoin* /usr/local/bin/

刪除文件，您可以刪除下載的文件夾：

rm -rf bitcoin-0.17.0*

您現(xiàn)在應(yīng)該可以完全訪問計算機上的bitcoind和bitcoin-cli命令。

節(jié)點配置

比特幣核心完整節(jié)點有許多配置選項，因此每次運行二進制文件時，不要在命令行上傳遞所有這些參數(shù)，建議您使用bitcoin.conf配置文件。

有關(guān)bitcoind支持的所有命令的列表，請運行bitcoind --help。

下面是一個配置文件示例，其中包含運行regtest節(jié)點（并連接到LND節(jié)點）的（必要）參數(shù)：

# Daemon Options

server=1

# Network OpTIons

regtest=1

# RPC OpTIons

rpcport=8332

rpcuser=USERNAME_HERE

rpcpassword=PASSWORD_HERE

# ZMQ OpTIons

zmqpubrawblock=tcp://127.0.0.1:28332

zmqpubrawtx=tcp://127.0.0.1:28333

為了簡單起見，您可以在完整節(jié)點在系統(tǒng)中創(chuàng)建的主比特幣文件夾中創(chuàng)建bitcoin.conf文件。在macOS系統(tǒng)中，該文件夾位于?/ Library / ApplicaTIon Support / Bitcoin。

記下您選擇的RPC用戶名和密碼，因為我們在LND節(jié)點配置期間需要它。

然后，您可以運行以下步驟進入同一個Bitcoin目錄，并使用新創(chuàng)建的配置文件啟動節(jié)點守護程序：

cd ~/Library/Application Support/Bitcoin

bitcoind -datadir=。/ -conf=。/bitcoin.conf

您應(yīng)該看到類似于的輸出：

在單獨的終端窗口中，您可以運行bitcoin-cli getblockchaininfo，您將看到來自regtest比特幣鏈的最新數(shù)據(jù)集，包括當前塊高度，難度級別和磁盤大小。有關(guān)bitcoin-cli命令的完整列表，請運行bitcoin-cli --help。

當您第一次運行bitcoind時，它會自動為您創(chuàng)建一個錢包。所以在這一點上，任何通過采礦獎勵獲得的BTC都將被發(fā)送到這個錢包。為了挖掘regtest塊，只需運行bitcoin-cli就可以生成100，其中100是要挖掘的區(qū)塊數(shù)。如果您運行bitcoin-cli getwalletinfo，您現(xiàn)在將擁有“余額”下的值。這些是regtest BTC硬幣，非常適合測試Lightning Network應(yīng)用程序?，F(xiàn)在我們已經(jīng)運行了比特幣核心守護程序并且我們知道如何挖掘regtest塊，現(xiàn)在是時候設(shè)置我們的LND節(jié)點了。

LND節(jié)點設(shè)置

要連接到閃電網(wǎng)絡(luò)，您只需要一個連接到底層鏈的LND節(jié)點。但是為了可以向網(wǎng)絡(luò)周圍發(fā)送資金，您必須有另一個節(jié)點發(fā)送到或請求。一種方法是將具有不同比特幣核心和LND節(jié)點的多個VPS盒旋轉(zhuǎn)起來，然后在兩個VPS盒之間打開通道。另一個更簡單的方法是讓多個LND實例在您的機器上運行，連接到一個您完全控制的比特幣regtest節(jié)點。用戶可以在單個環(huán)境中運行他們想要的多個LND節(jié)點，只有三個要求：

每個節(jié)點都必須有自己的專用數(shù)據(jù)目錄

每個節(jié)點都必須有自己的gRPC / REST端口

每個節(jié)點必須有自己的一組TLS證書和管理Macaroon

LND創(chuàng)建在啟動時運行節(jié)點所需的所有必要數(shù)據(jù)文件，包括身份驗證macaroon文件?？紤]到這一點，在啟動第一個節(jié)點后，您可以簡單地克隆它（并刪除身份驗證macaroons / TLS證書，以便在初始化第二個節(jié)點時重新創(chuàng)建它們）。對于macOS用戶，默認的LND文件夾位于?/ Library / Application Support / Lnd（NODE A），因此我將其克隆到?/ Library / Application Support / Lnd Test（NODE B）中。

節(jié)點配置

與比特幣核心類似，LND節(jié)點接收稱為lnd.conf的配置文件。為了運行兩個節(jié)點，我們需要兩個文件，放在每個相應(yīng)的數(shù)據(jù)目錄中，配置節(jié)點以連接到正確的bitcoind實例。

NODE A將在默認數(shù)據(jù)目錄和默認設(shè)置（RPC / REST / gRPC端口）上運行。我們將使用以下conf文件：

# LND Settings

debuglevel=debug

debughtlc=true

alias=YOUR_NODE_NAME

maxpendingchannels=10

color=#eeeeee

rpclisten=0.0.0.0:10009

restlisten=0.0.0.0:8080

listen=9735

externalip=127.0.0.1:9735

datadir=。/

datatlscertpath=。/tls.cert

tlskeypath=。/tls.key

adminmacaroonpath=。/data/chain/regtest/admin.macaroon

# Bitcoin

bitcoin.active=1

bitcoin.regtest=1

bitcoin.node=bitcoind

# Bitcoind

bitcoind.rpcuser=USERNAME_HERE

bitcoind.rpcpass=PASSWORD_HERE

bitcoind.zmqpubrawblock=tcp://127.0.0.1:28332

bitcoind.zmqpubrawtx=tcp://127.0.0.1:28333

請注意，ZMQ選項和RPC用戶名和密碼必須與先前配置的bitcoind.conf設(shè)置匹配。

除連接端口外，NODE B將具有基本相同的配置設(shè)置。更具體地說，rpclisten，restlisten，listen和externalip屬性都接收新端口。

# LND Settings

debuglevel=debug

debughtlc=true

alias=YOUR_NODE_NAME

maxpendingchannels=10

color=#eeeeee

rpclisten=0.0.0.0:10008

restlisten=0.0.0.0:8090

listen=9736

externalip=127.0.0.1:9736

datadir=。/

datatlscertpath=。/tls.cert

tlskeypath=。/tls.key

adminmacaroonpath=。/data/chain/regtest/admin.macaroon

# Bitcoin

bitcoin.active=1

bitcoin.regtest=1

bitcoin.node=bitcoind

# Bitcoind

bitcoind.rpcuser=USERNAME_HERE

bitcoind.rpcpass=PASSWORD_HERE

bitcoind.zmqpubrawblock=tcp://127.0.0.1:28332

bitcoind.zmqpubrawtx=tcp://127.0.0.1:28333

此時，我們有兩個LND節(jié)點在不同的數(shù)據(jù)目錄上運行，具有自己的一組TLS證書和身份驗證宏，并在不同的端口上運行。是時候啟動網(wǎng)絡(luò)了。在兩個單獨的終端shell中，使用以下命令啟動NODE A和NODE B：

lnd --configfile=。/lnd.conf

在另外兩個shell中，使用lncli工具向您的節(jié)點發(fā)送命令。運行以下命令以創(chuàng)建錢包。對于NODE A，我們只需要運行create命令，如下所示：

lncli --network=regtest create

對于NODE B，我們必須傳遞更多屬性：

lncli --network=regtest --rpcserver=localhost:10008 --lnddir=。/ --tlscertpath=。/tls.cert create

添加的屬性是為了確保第二個lncli調(diào)用與在端口10008上運行的NODE B通信。運行錢包創(chuàng)建過程并為每個錢包創(chuàng)建自己的密碼。

請注意，一旦您創(chuàng)建了錢包，您只需運行unlock命令即可開始工作。

LND節(jié)點實際上做了很多，并且要了解它的所有功能，請轉(zhuǎn)到LND的文檔或運行l(wèi)ncli --help來查看幾個命令。一些更廣泛使用的是：

# Wallet balance， in Satoshis

lncli walletbalance

# Balance of all channels combined， in Satoshis

lncli channelbalance

# Generate Invoice

lncli addinvoice --amt=1000 --memo=testing

# Pay Invoice

lncli payinvoice lnbcrt10u1pdlyp6fpp50xvlxjg.。.

# Connect to specific node URI

lncli connect 03fbe39af6166273.。.@127.0.0.1:9735

# Open channel with to specific node

lncli openchannel 03fbe39af6166273.。.1af2 100000

我們將使用這些命令中的每一個在我們的兩個節(jié)點之間發(fā)送LN發(fā)票，但在我們這樣做之前，我們需要在我們的一個錢包中使用一些實際的regtest BTC。

將regtest BTC從比特幣核心發(fā)送到LND節(jié)點

您可以使用bitcoin-cli工具將已開采的regtest BTC發(fā)送到NODE A.首先從NODE A內(nèi)部生成一個新地址：

lncli --network=regtest newaddress np2wkh

然后轉(zhuǎn)到比特幣核心并將一些regtest BTC發(fā)送到該地址。確保生成幾個區(qū)塊以進行挖掘并確認交易。

# Send 250 BTC to the LND Address

bitcoin-cli sendtoaddress 2MuKLyJQn2UQ2BaVotWpCKAfXpkrsa96eL7 250

# Mine Blocks

bitcoin-cli generate 10

現(xiàn)在回到NODE A，我們可以獲得我們的錢包余額，并看到我們的BTC已正確轉(zhuǎn)移。

在兩個lnd節(jié)點之間打開通道

既然我們在NODE A內(nèi)有了BTC，我們就可以讓NODE B為節(jié)點A創(chuàng)建一些付款請求。作為Lightning網(wǎng)絡(luò)規(guī)范的一部分，如果節(jié)點想發(fā)送和接收Satoshis，則需要與其他節(jié)點打開通道（通過其他間接節(jié)點路由發(fā)票為C我們可以在真實的網(wǎng)絡(luò)場景中使用，而不是在我們的兩節(jié)點lnd regtest網(wǎng)絡(luò)中）。

要連接兩個節(jié)點，您需要獲取節(jié)點的公共URI。在NODE B上，運行以下命令：

lncli --network=regtest --rpcserver=localhost:10008 --lnddir=。/

--tlscertpath=。/tls.cert getinfo

突出顯示的部分是我們需要用來連接到此節(jié)點的URI。如果您沒有看到列出的URI，可能是因為您沒有在LND配置文件上設(shè)置externalip屬性。

要在節(jié)點之間打開通道，首先我們需要連接它們。使用NODE B的URI在NODE A上運行以下命令。

lncli --network=regtest connect 0394ed661ff.。.92f446@127.0.0.1:9736

我們?nèi)匀粵]有開通任何渠道，因此即使我們嘗試支付發(fā)票，我們也會遇到路由問題：

作為開通渠道的一部分，LND將在鏈上創(chuàng)建一個資金交易，設(shè)置一定數(shù)量的satoshis來鎖定這個新創(chuàng)建的頻道。

lncli --network=regtest openchannel NODE_PUB_KEY amount

要使資金交易有效，您需要運行比特幣-cli生成10才能在比特幣核心中挖掘更多的區(qū)塊。此時，您可以在NODE A中運行l(wèi)istchannels以查看兩個節(jié)點之間打開的通道：

lncli --network=regtest listchannels

處理發(fā)票（BOLT11付款請求）

既然NODE A已經(jīng)獲得了一些regtest BTC的資助，并且我們在兩個節(jié)點之間有一個活躍的開放通道，我們可以創(chuàng)建一個發(fā)票來處理一些BTC。

發(fā)票是任何Lightning Network交易的核心。要了解有關(guān)LN發(fā)票（付款請求）和BOLT11規(guī)范的更多信息，請閱讀我的其他文章。

從NODE B，生成300 satoshis的發(fā)票，其中包含‘測試’的說明：

lncli --network=regtest --rpcserver=localhost:10008 --lnddir=。/

--tlscertpath=。/tls.cert addinvoice --amt=300 --memo=testing

突出顯示的部分是BOLT11付款請求哈希。要了解有關(guān)此發(fā)票的更多信息以及我們可以從中解碼的數(shù)據(jù)類型，請轉(zhuǎn)到Lightning Decoder并粘貼您的發(fā)票。

從NODE A，我們可以支付這個新創(chuàng)建的發(fā)票，并通過我們剛剛打開的通道通過Lightning Network路由付款。

lncli --network=regtest payinvoice lnbcrt3u1pdlygj221k0x.。.c0h503tpr

NODE B現(xiàn)在應(yīng)該在通道的一側(cè)列出300個satoshis。我們可以使用channelbalance命令檢查它。

lncli --network=regtest --rpcserver=localhost:10008 --lnddir=。/

--tlscertpath=。/tls.cert channelbalance

瞧，我們的300個satoshis已被轉(zhuǎn)移。

您已成功連接在同一regtest BTC網(wǎng)絡(luò)上運行的兩個LND節(jié)點，在它們之間打開了一個通道，并通過支付BOLT11發(fā)票來交易BTC。通過此設(shè)置，您可以通過這兩個LND節(jié)點創(chuàng)建無限的實際付款方案。這樣可以更輕松地對Lightning網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動的應(yīng)用程序的后端服務(wù)器邏輯進行測試，迭代和故障排除。

現(xiàn)在，要與應(yīng)用程序內(nèi)的節(jié)點連接，請查看LND的gPRC或RESTful API。您還可以利用Alex Bosworth的抽象層，例如LN Service，它可以提供更友好的API。

LNET

在開發(fā)LN應(yīng)用程序時，通常遵循regtest→testnet→mainnet方法，但根據(jù)您的應(yīng)用程序大小和要求，添加額外步驟可能是有意義的。

在2018年Chaincode Lightning Residency的最后一天，來自Blockstream的Christian Decker演示了lnet。 lnet背后的目標是簡化初始化LN網(wǎng)絡(luò)拓撲以進行應(yīng)用程序測試的過程。您需要做的就是以graphviz點格式描述網(wǎng)絡(luò)，lnet將負責其余部分。這個庫是基于C-Lightning而不是LND構(gòu)建的，并沒有（但是？）提供與旋轉(zhuǎn)您自己的節(jié)點一樣多的控制、定制和配置—但它確實有助于使用許多節(jié)點進行測試。

結(jié)論

我將繼續(xù)分享這些筆記，因為我將繼續(xù)開發(fā)LightWork并進一步了解Lightning Network。在下一篇文章中，我希望詳細介紹用于構(gòu)建LightWork對分期付款和提款的支持的實際代碼片段/實現(xiàn)——真實世界的源代碼比1000個單詞更有價值。