闪电网络：突破不可能三角的进击之路

2020年，AITD Blockchain作为一条商用级公链，如何在不可能三角的限制下，设定一个高并发和快速确认的闪电网络来解决现有公链的痛点问题呢？

所谓不可能三角，指的是一个分布式记账系统，不可能同时满足可拓展性，安全性，和去中心化。可拓展性指的是性能，或者并发能力；安全性指的是账本一致性；而去中心化，这个最具有迷惑性，因为人们会把去中心化当作目的。但是去中心化的目的是提高生存能力，去中心化越彻底，生存能力越强。

比特币选择了安全性和去中心化，因此而牺牲了性能。但是从其诞生的时代和目的来看，这种选择是合理的。但不可否认的是自比特币诞生起，其底层的应用技术一直面临诸多不尽如意的问题，如扩展性差、交易费用高、交易速度延迟等等。举例来说：论处理能力（tps），全网只有处理7笔/每秒；论时延10分钟出一个块；论交易确定，6个区块确认后才可视为作交易最终化，大额交易则等待更多；论容量，目前已生成40多万个区块，约60GB数据量，而且量级在未来更是逐渐膨胀。

AITD Blockchain非常清楚任何产品都是生命周期，从尊重用户选择、保护用户资产的角度出发，以实现秒级确认，无限TPS为设计目标，舍弃终极去中心化，追求可拓展性和安全性而选择闪电网络是非常合理的。

虽然闪电网络仍然处于起步阶段，但已经吸引了大量的关注，截止目前节点数已经超过了8000多个，通道数超过25000个，网络容量达到760多个BTC。而前段时间更有人在推特上发起了“闪电火炬”传递来宣传闪电网络，主要内容就是通过闪电网络进行支付接力。每个新的火炬手会收到上一个火炬手的收到的聪（之前所有火炬手发送的聪的总额），然后自己再添加1万聪，传递给下一位。

那么到底什么是闪电网络呢？

目前，区块链的处理能力只有7-30笔/秒（以比特币和以太坊为例），而块内又有大量的交易排队等待处理，那么进行打包记账的矿工，出于自身的利益着想，自然会选择为出价（矿工费）最高的交易优先打包。这样，大批的高频、小额的交易将得不到应有的及时的处理。

对此，闪电网络提出了改进的方案，其理念就是，在区块链之外开通一条“绿色通道”，将大量高频的、小额的交易在区块链外进行。如此，交易双方可在这条“绿色通道”上进行多次、高频、双向地、点对点的，可实现瞬间确认的微支付；而且双方若无直接的点对点支付通道，只要闪电网络中存在一条连通双方的、由多个支付通道构成的支付路径，那么也可以利用这条支付路径实现可靠的交易。

A若和B或F进行交易，那么直接使用他们之间建立的支付通道即可（AB、AF）；而若A想和D进行支付，那么就需要借助AB、BE、ED三条通道接力完成，而这中介B、E将获得一定的“过路费”。

至于为什么一定是高频次、小额的交易呢？这里就涉及到闪电网络的核心概念：RSMC（Recoverable Sequence Maturity Contract）和HTLC（Hashed Timelock Contract）。前者解决了链下交易的确认问题，后者解决了支付通道的问题。

什么是RSMC?

中文翻译为“可撤销的顺序成熟度合同”。它的主要理念类似于准备金机制，也就是说为了保证交易的有效性和避免欺诈行为，双方必须在这个支付通道中预存一部分资金，而这个支付通道类似于第三方中介，监督判断双方的资金是否足够支付每次交易（要完全控制交易风险，则每笔交易都不能超过通道余额的上限）。

举个例子，A和B需要进行交易，那么在微支付通道建立时，双方必须有一定的资金沉淀在该通道上，我们假设目前通道中资金为A有0.4，B有0.6，这样预存到通道的资金共有1.0BTC，其中A有0.4BTC，B有0.6BTC。而支付通道的设立会记录在比特币的区块链上。

某次，B决定向A支付0.1BTC。在双方都签字认可的情况下，链下支付通道最新的余额分配方案将变为（A为0.5，B为0.5），而且双方需要同时签字同意作废前一版本的余额分配方案（A为0.4，B为0.6）这样，A就实际获得了0.5BTC的控制权。

若A考虑到以后还会和B进行交易，A无需提取现在属于她的0.5 BTC，也无需在比特币区块链上更新已有变动的余额分配方案，因为若他们再次进行交易（如A向B支付0.2BTC）的话，他们仍然只需在链下对目的的余额分配方案达成一致，并设法作废前一版本的余额分配方案。

若A不打算再次和B进行交易并想动用通道的资金，她可以向区块链出示双方签字的余额分配方案。如果在规定时间内B未提出异议，区块链则会终止双方的支付通道并将资金按协议转入各自预先设立的提现地址。如果B在规定时间内提交证据证明A提交的是一个双方已同意作废的余额分配方案，那么A的资金将被罚没并给到B。

另外，为了鼓励双方尽可能久地利用通道进行交易，RSMC对主动关闭方给予了小小的惩罚：主动关闭方其资金到账将比对方晚，也就是说谁先发起关闭通道谁吃亏。

什么是HTLC？

RSMC 保障了两个人之间的直接交易可以在链下完成，HTLC（Hashed Timelock Contract中文翻译为“哈希的带时钟的合约”）则保障了任意两个人之间的转账都可以通过一条“支付”通道来完成。这两个机制加在一起，就可实现了任意两个人之间的交易均可在链下完成。

如上图所示，A想给D发送0.05 BTC，但A和D之间并没有微支付通道。不过没关系，闪电网络为A匹配了一条经过B、C到达D的支付路径，该路径由A/B,，B/C和C/D这样三个微支付通道接力而成。

D生成一个哈希值R并将Hash(R)发送给A，A不需要知道R。R和Hash(R)的作用类似于钥匙和锁，只有匹配在一起才可开锁。

A和B商定一个HTLC合约：只要B能在3天内向A出示正确的R，A会支付B 0.052 BTC；如果B做不到这点，这笔钱3天后自动退还A。

同样地，B和C商定一个HTLC合约：只要C能在2天内向B出示哈希正确的R，B会支付C 0.051 BTC；如果C做不到这点，这笔钱到期自动退还B。

最后，C和D商定一个HTLC合约：只要D能在1天内向C出示哈希正确的R，C会支付D，0.05 BTC；如果D做不到这点，这笔钱到期自动退还C。

方案确定好后，D及时向C披露R并拿到0.05 BTC；现在C知道了R，她可以向B出示密码R并拿到0.051 BTC（差额部分的0.001BTC成了C的佣金）；B知道R后当然会向A出示并拿到他的那份0.052BTC，差额部分的0.001 BTC成了B的佣金。

最终的结果是A通过闪电网络安全地向D支付了0.05 BTC，所付出的代价仅仅是支付给B和C（节点）的0.002BTC“过路费”（佣金）。

对于AITD网络来说，通过在其主链的基础上构建第二层交易网络，在这个网络中，交易双方可以建立一个支付通道，通过发送双重签名的交易信息来实现资产所有权的转移。即可实现交易双方的即时交易，通过闪电网络，可以在通道内进行高频、小额资金的转移，而不必把交易广播到整个AITD网络中去。当这个交易机制可以拓展到海量的用户群体时，也就最终实现了并发的无上限且合法的AITD交易网络。

AITD Blockchain通过闪电网络使其具有高拓展性，每秒可以容纳数百万至数十亿笔的交易，它还具备即时交易性，交易时间以毫秒计算；交易成本也极低，足以支持小额支付的应用场景。同时由于它并不是所有的交易都储存在公共区块链上，只有当交易通道最终关闭时才会发布到区块上，所以很大程度上能保证用户的隐私安全。

尤其是在跨境支付等场景，AITD Blockchain更表现出无与伦比的优势，不仅改善了成本结构，而且提高了盈利能力。实现了全天候支付、瞬间到账，在加快交易进度的同时省去了大量的手续费，给第三方支付在跨境电商出口贸易领域提供了更多的可能性。