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前不久，我们聊到了为比特币续命的方式，那里我们介绍了一个叫隔离见证的概念。

忘记的朋友可以出门左转，左转，再左转...

其实，除了隔离见证，比特币还有另外一种扩容方式——闪电网络

怎么样？是不是听到这个名字就感受到了速度？

确实如此，它也被认为是比特币创立以来最重要的革新。

我看到了你好奇的目光，先系好安全带，然后我们一起来追逐闪电吧！

迅雷不及掩耳的闪电网络

闪电网络（Lightning Network）最早由Joseph Poon和Tadge Dryja提出，它利用了比特币的安全特性，在线下提供高速的实时交易处理能力。

用户既可通过点对点的直接支付方式，也可以通过网络路由的方式实现间接支付。

闪电网络并没有发明新的加密形式，也没有使用新奇的比特币脚本，却巧妙地实现了离线支付的功能。

还记得欢喜买火车票的事情吗？多亏了互联网的普及，我们可以在网上轻松购票。

然而在十几年前却并非如此，我们都需要去火车站排队购买。

长长的队伍里，总会有一些神秘人穿梭其中，我们亲切的称他们为“黄牛”。

黄牛提供了一种线下支付的场景，让很多着急买票的乘客无需排队等待，从一定程度上减少了拥堵。

不过，闪电网络比这个过程要复杂的多。

它的实现需要借助支付通道和HTLC，让我们来深入理解一下。

轻便的支付通道

支付通道可由参与的双方共同发起一个交易来创建，实质上就是双方往一个多重签名（multisig）地址存入一定数量的比特币。

小潮和欢喜在玩一个猜硬币的游戏（智识星球的传统游戏），谁猜错了，就要支付给对方1块钱。

虽然他们每人都有一个存钱罐的零钱，但每次交付依然很麻烦。

于是，他们便采用记账的方式，待游戏结束的时候统一结算。

但问题是，万一游戏结束时，记账的金额大于存钱罐的钱呢？这意味着一方可能有欠账的风险。

没关系，他们每人提前往桌上拍100元钱，一方的记账额度用光时，便停止游戏。

这个过程有些类似于微信钱包。

我们在群里抢到的红包并不是真正的金钱，只是腾讯公司在帮你记账。

真正的交易出现在你体现到银行卡的时候。

这便是支付通道的高效之处。由于比特币的线上交易拥堵，我们可以采用离线方式进行多次交易。

这样规避了在线等待确认的时间，从而提高了交易效率。

或许你希望深入了解整个实现过程。

假定小潮打算给欢喜发送1个比特币，因为他刚猜错了硬币。

小潮可直接在比特币的网络上广播一个交易，从他的地址转向欢喜的地址。

但是考虑到他们要玩一个周末的游戏，等待的时间是难以忍受的。

于是他们决定向同一个地址X各转入100个比特币，X拥有200个比特币的未花费输出（UTXO）。

而这个地址含有多重签名，需要两人同时签名才可以使用地址中的比特币。这个交易称为支付通道的“首次交易”（opening transaction）。

同时小潮和欢喜各自确定一个随机数作为密码，然后对密码进行哈希运算，把哈希值（hash）告诉对方（密码各自保留）。

接下来就是小潮和欢喜各自创建离线交易，更改通道的离线余额。

小潮把首次交易中的输出地址X作为输入地址，发送99个比特币给自己，101个比特币给一个新的多重签名地址Y。

不过这个多重签名地址Y很特别，它有两种花费方式：

一种方法是欢喜可以单独广播交易来解锁拿到101个比特币，但需要再等待一个周末的时间（从交易在区块链上确认后算起），这相当于一个时间锁；

另一种方法是由小潮单独广播交易来解锁，前提是小潮得到了欢喜的哈希值对应的密码。

欢喜可以随时广播，来获取自己的比特币，不过要等待一段时间；而与此同时，小潮也立即获得自己的99个比特币。

欢喜也在进行相反的操作，把101个比特币发给自己，99个比特币给一个新的多重签名地址Z。

他们又进行了一次游戏，而这次欢喜的手气不佳，需要支付给小潮一个比特币。

第二次的交易过程与第一次类似，不过他们各自需要设定新的随机密码，并将上次的交易密码公布。

还记得地址Y的两种花费方式吗？

这里的精妙之处在于，如果欢喜单独广播第一次的交易（这对他有利），则需要等待一个周末的时间。而由于小潮得到了欢喜第一次的交易密码，可以立即取走里面的钱。

这有效保障了双方各自的利益。

支付通道的建立是基于双方进行多次交易的基础上的。

但如果两个用户之间没有建立支付通道，他们怎样交易呢？

这便需要用到HTLC。

智能的时间锁

闪电网络设计了一种中间人方案：若小潮希望发送1个比特币给欢喜，他们之间没有直接的支付通道，但他们分别和我有支付通道，于是可以通过我作为中间人来支付。

这个过程采用了HTLC（Hashed Timelocked Contract，哈希时间锁合约），来保证交易能够畅通进行。

又出现了一个晦涩的概念。但实际上我们每个人都用过这个类似的过程。

回忆一下我们在淘宝买东西的过程，那些剁手的时刻都历历在目。

实际上，你剁手的时候，账户里的钱并没有进入商家的口袋里，而是打到了支付宝的官方平台上。

此时，一个倒计时的合约便启动了，一般默认是30天。

你收到了宝贝，也确认没有问题，便可以确认收货，提前结束合约，卖家同时收到货款。

然而当你收到的是一个空包裹时，你便可以怒气冲冲地向支付宝平台申请仲裁。卖家得不到货款，而钱也从平台推至你的账户。

HTLC就是这样一个过程。

小潮不是直接发送1个比特币给我，而是发送1个比特币给一个多重签名地址Q。

地址Q有两种解锁方式：用我的签名加上欢喜设置的一个密码；

或者小潮用本人签名解锁，但需要等待一段时间，例如30天。

在30天内，我如果得到密码，就可以用签名拿走地址Q中的1个比特币；如果我在30天内没有得到密码，被认为超时，小潮可以从地址Q中拿回自己的1个比特币。

同样的，我和欢喜也设立这样的HTLC，并且满足两个要求：

采用之前HTLC相同的密码，以及稍短一些的超时设置，如29天。

这样确保在我支付了欢喜之后，可以从小潮取回相应的比特币，而不会因为超时，被小潮拿走。

在支付过程中，首先欢喜随机生成一个密码R，再把R 进行哈希运算后得到H（R），然后将H（R）发送给小潮。小潮用哈希值H（R）作为时间锁，创建和我的HTLC合同，包含1个比特币，有效期30天。

我用同样的哈希值H（R）打开一个和欢喜的HTLC合同，也包含1个比特币，有效期29天。

29天内，欢喜可以随时使用密码R，来解锁我的HTLC，从而得到1个比特币。

与此同时，我也看到了密码R，可以去解锁和小潮的HTLC，也得到了1个比特币。

这样就完成了从小潮到欢喜的支付。

没错，你一定和我一样，感觉很辛苦，看起来一点都不轻松。

但整个过程不需要反复地记账，省去了大量的等待时间。这使得即便需要多个中间节点实现转账，也可以畅通无阻，只要两个用户之间存在一条通路。

结语

闪电网络实现了在离线环境下提供比特币交易的方式，多可以离线发生任意数量的交易，而无须广播到比特币的网络上。

这大大提高了交易速度，也减轻了比特币网络的压力，比特币似乎又能焕发新的活力。

闪电网络是传统方式迁移到区块链的创新，核心思路便是迂回包抄。

这也带给我们一些启示，一些智识的直接获取十分困难，不过我们可以在它的周边逐步建立认知网，待时机成熟后，一举获得智识的跃迁！

（参考文献《区块链技术指南》）

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