什么是闪电网络？
闪电网络是比特币区块链上的第 2 层解决方案。第 2 层解决方案是区块链可扩展性的关键组成部分。在所有第 2 层解决方案中，闪电网络是至关重要的一个，因为它与比特币相关联，并且能够帮助为链增加实用价值。
比特币的设想和创建是作为一种点对点的电子现金系统。这意味着用户可以无需中介即可转移价值。在比特币诞生之初，其创造者主要专注于这两个方面，而没有关注可扩展性和交易吞吐量。
虽然在最初阶段，这并不是什么麻烦，但随着时间的推移，这被证明是一个难题。众所周知，这就是区块链的三难困境，区块链架构师必须在去中心化、可扩展性和安全性之间找到适当的平衡。
比特币已经成为最去中心化的区块链，被认为非常安全。然而，可扩展性一直是比特币交易的一大隐患。在比特币网络上，交易需要两分钟到几个小时才能完成。
随着以太坊和 Solana 等交易吞吐量更高的新区块链的出现，这一问题变得更加突出。以太坊的每秒交易数 (TPS) 为 30，高于比特币的每秒 5。Solana 的 TPS 高达 65,000，将这一水平提升到了新的水平。
可扩展区块链的兴起让比特币和以太坊等区块链别无选择，只能依赖第二层解决方案。对于渴望拥有健康应用生态系统的区块链来说，更好的交易吞吐量也是至关重要的。去中心化金融 (DeFi)应用程序的用户体验可能会因交易速度慢、交易成本高等问题而迅速恶化。
就比特币而言，最重要的二层链是闪电网络，它提供了四个重要功能，本文将对此进行介绍。
闪电网络演进的背后有怎样的故事？
了解闪电网络的起源以及它如何发展到今天的样子至关重要。2015 年 2 月，Joseph Poon 和 Tadge Dryja 聚在一起，解决比特币生态系统最紧迫的问题和最受关注的问题之一：交易费上涨。
这对特立独行的二人组从中本聪关于支付渠道的文章中得到启发，开始致力于降低交易费用。2016 年 1 月，他们发布了一份详细的白皮书，随着越来越多的开发人员开始与二人组合作，闪电网络的工作也获得了关注。
在白皮书和开发人员合作后的几年内，Lightning Labs（维护闪电网络的公司）发布了一个测试版供开发人员测试。这开始吸引科技行业的重量级人物关注 Lightning Labs 的计划以及第 2 层解决方案可以为更大的生态系统带来的价值。
支持闪电实验室的知名人士之一是当时的 Twitter 首席执行官杰克·多西 (Jack Dorsey)，他计划将闪电网络与 Twitter 整合在一起。最后，2020 年，即 COVID-19 大流行的那一年，对于闪电实验室团队来说是一个里程碑式的一年，该团队发布了 Keysend 和 Wumbo Channel 等重大功能。Wumbo 是一项关键发布，它增加了可通过闪电网络执行的交易规模。
目前，闪电生态系统拥有一系列产品、项目、解决方案和实验，涉及垂直领域和功能，包括游戏、钱包和支付、节点管理、基础设施和奖励。以下是一些基于闪电网络构建的值得注意的功能和产品：
Loop：Loop 允许用户向链上比特币地址进行闪电交易，或将链上比特币直接发送到闪电通道。
池：池有助于管理闪电网络用户的流动性需求。
Taro：Taro 帮助在闪电网络上发行或铸造资产。
Faraday：Faraday 是一个数据分析工具，帮助节点运营商优化渠道和资金流。
随着新项目的开发以及一些大牌支持比特币和闪电网络，这个生态系统正在成为加密世界中最繁荣的生态系统之一。
闪电网络如何运作？
如上所述，闪电网络利用了传奇人物中本聪提出的支付渠道概念。该协议允许在双方之间创建点对点支付渠道。
一旦建立，该渠道允许交易方发送无限量的交易，这些交易几乎是即时的，而且价格低廉。它充当自己的小账本，用户可以使用它支付咖啡等小额商品和服务，而不会影响比特币网络。
要创建支付渠道，付款人必须在网络上锁定一定数量的比特币。一旦比特币被锁定，收款人可以根据自己的需要开具发票。如果客户希望保持渠道畅通，他们可以选择持续添加比特币。
通过使用闪电网络通道，双方可以相互交易。与比特币区块链上的普通交易相比，某些交易的处理方式有所不同。例如，当双方打开和关闭通道时，它们只会在主区块链上更新。
双方可以无限期地相互转移资金，而无需通知主区块链。由于第 2 层协议上的所有交易无需得到所有节点的批准，因此大大加快了交易速度。
闪电网络节点能够路由交易，它由相关方之间的单个支付渠道组合而成。因此，闪电网络是许多支付渠道连接在一起的结果。
最终，当双方决定完成交易时，他们可以关闭该渠道。然后，该渠道的所有交易将合并为一笔交易，并发送到比特币主网进行记录。合并可确保许多小额交易不会同时堵塞网络。
将它们聚合成一笔交易可以减少节点验证所需的时间和精力。如果没有支付渠道，小额交易会妨碍大额交易，造成网络拥堵，增加节点验证工作量。
例如，如果 Mike 每天都去当地的咖啡店，并想用比特币支付，他可以选择为每一杯咖啡进行一笔小额交易，但由于比特币的可扩展性问题，交易可能需要一个多小时才能验证。Mike 还必须支付比特币网络的高额费用，即使他只是进行一笔小额交易。
小额交易可以使用信用卡等传统支付方式，因为 Visa 等公司拥有处理超过 24,000 TPS 的基础设施。相比之下，比特币在平常一天内每秒可以验证七笔交易。
通过闪电网络，Mike 可以与咖啡店开通支付渠道。每次咖啡购买都会记录在该渠道内，咖啡店仍可获得付款。交易费用低廉，甚至可能免费，而且即时完成。当 Mike 在渠道中的比特币存款用完时，他可以选择关闭渠道或充值。当渠道关闭时，其所有交易都将记录到主比特币区块链中。
闪电网络在双方之间创建了一个智能合约。协议规则在创建时就被编码到合约中，并且无法被破坏。智能合约的代码还确保合约的履行是自动的，因为合约最初是根据所有参与方都同意的预设要求制定的。
一旦满足这些要求，并且客户支付了正确的咖啡金额，合同就会自动履行，无需第三方参与。闪电网络会在验证后匿名化支付渠道内的交易。任何人都能看到的只是总价值转移，而不是其中的单个交易。
在区块链之外进行交易完全可以不受任何限制。链下交易可以信任区块链，因为一旦支付渠道关闭，它们就会进入主网。主网是所有交易的仲裁者。虽然链下协议有自己的账本，但该账本总是会重新整合到主链上，这是闪电网络设计的核心。
闪电网络的明显优势
在其官方网站上，闪电网络将其解释为“利用比特币引领多方金融计算的技术发展”。与原生比特币区块链相比，闪电网络具有以下优势。
可扩展性
速度
支持小额支付
能量需求低。
就比特币区块链而言，缺乏可扩展性一直是人们讨论最多的特性之一。每笔交易都要增加一个区块，这严重阻碍了网络的规模。闪电网络通过将交易从区块链中移除来解决这一问题，同时考虑到安全性和匿名性。
此外，由于交易脱离了主区块链，并在第 2 层区块中进行，因此交易速度更快、效率更高。交易通过称为支付渠道的双方共识机制进行。这使得闪电网络成为比特币生态系统的关键组成部分之一。
闪电网络还促进了快速小额支付。比特币规定的最低交易输出比闪电网络高出 100 多倍。快速小额支付是游戏等Web3应用的未来，实现这一用例对于链的可用性极为重要。
闪电网络使快速小额支付成为可能；然而，只有当这些小额支付能够以非常低的交易费用进行时，它们才可行。缺乏高效的交易处理通常会导致区块链失去市场份额给竞争对手。
2021 年，以太坊上的 DeFi 生态系统出现了明显的摩擦，当时由于链的爆炸式增长，Gas 费用上涨。因此，以太坊生态系统不得不依赖Polygon和 Immutable X 等第 2 层解决方案来实现交易效率。这也是 Solana 和Avalanche等竞争对手获得发展势头和市场份额的时候。
最后但同样重要的是，考虑到交易脱离了链，闪电网络减少了操作节点所需的能源。从可持续性的角度来看，这具有重要意义，因为支持这些交易所需的能源比在比特币网络上进行的交易要低。
比特币一直受到环境、社会和治理 (ESG) 投资者的批评，这些投资者希望其投资具有良好的能源资质。通过减少能源消耗并将大部分交易从比特币区块链中移除，闪电网络也从 ESG 角度提高了比特币的资质。
闪电网络的潜在缺点和风险
尽管闪电网络增加了一个关键维度来增强比特币网络在区块链三难困境中的能力，但它也存在一些缺点。主要问题如下。
加入闪电网络的成本和阻力
交易过程中的交易对手风险
缺乏功能可扩展性。
虽然闪电网络在发送方和接收方之间建立支付渠道后可以提高交易效率，但建立支付渠道的过程却很繁琐。用户需要将资金转移到闪电网络上并将其锁定在支付渠道中。将资金转移到闪电网络上的过程成本很高。
一旦资金被锁定在渠道中，双方开始交易，资金仍然面临风险。资金可能因为技术问题而滞留在渠道中，或者如果用户下线，交易对手可能会选择关闭渠道并拿走资金。这些离线风险正在被瞭望塔和闪电服务提供商缓解。但这给网络增加了一个中心化向量。
到目前为止，对于闪电网络通道开通后用户面临的交易对手风险，还没有万无一失的解决方案。闪电网络还存在更多的功能限制。
由于支付渠道的本质是只在双方之间，因此并非无缝衔接。因此，想要与多个交易对手付款或交易的企业需要为每个交易对手开设渠道并单独管理。由于这种设置的本质，企业还将面临每个渠道上的交易对手风险。
闪电网络的未来如何？
很少有第二层解决方案能像闪电网络一样引起如此大的轰动。使用统计数据凸显了网络的增长，但与以太坊上最新的第二层链相比，这些统计数据相对温和。然而，闪电实验室正在稳步发展其生态系统以应对未来。
因此，闪电网络的采用率一直在上升。根据闪电网络分析应用程序 1ml.com 的数据，闪电网络中锁定了超过 5,400 个 BTC，价值 1.45 亿美元。目前有近 16,400 个节点和 75,700 个通道正在使用，但平均交易成本为 0.0016聪（0.000000443 美元），非常适合小额交易。
与闪电网络初期不同，现在有少数钱包支持它，而且它们也适用于移动设备。Breez、Wallet of Satoshi 和 Eclair 是一些 Android 和 iOS 用户都可以在闪电网络上进行交易的钱包。
如前所述，闪电实验室扩展了网络上开发人员和用户生态系统所需的工具包。因此，闪电网络上也出现了类似于以太坊区块链上的 DeFi、流动性提供者、非同质化代币 (NFT) 和游戏等应用程序。
加密货币交易所也开始支持该协议，将闪电网络带给尽可能多的交易者。集成闪电网络的交易所允许交易者以低成本即时提取少量比特币。
网络管理员（称为瞭望塔）保护用户免遭诈骗。当节点离线时，支付渠道上就会发生线下交易诈骗。如果交易对手试图关闭支付渠道来盗取资金，瞭望塔会检测到这种情况，冻结离线节点的资金，并惩罚作恶者。
闪电网络面临的挑战不胜枚举。然而，生态系统正慢慢开始构建，以实现稳健性、可扩展性和未来可能更直观的用户体验。
