近年来，比特币的交易处理速度成为了一个大难题，尤其是在网络比较繁忙的时期。

比特币区块容量为1MB，交易确认时间为10分钟左右，这在一定程度上阻碍了比特币的大规模普及，因为与比特币相比，还有许多更适合日常支付的系统。

闪电网络的诞生

2016年，Joseph Poon和Thaddeus Dryja发布的白皮书中提出了一个机智的解决方案。此后，由多个团队投入研发的闪电网络成为了提高网络可扩展性和交易速度的创新选择，其还能降低区块链交易中的手续费。这个二层协议位于主账本之外，通过外部交易来减轻主链的压力。

闪电网络允许比特币用户进行多次交易，无需将每次支付都提交到一个区块中。简单来说，闪电网络交易的过程如下：

1. 创建通道

通道就是多签名钱包，用户可以在其中存储一定的资金（比特币），然后在有需要的时候从存款中拿出特定的金额支付给对方。要开启通道，交易双方都需要在通道上签名。

2. 收发交易

这些双向的通道可以实现用户间的即时交易，前提是金额不超过发送方在通道中存储的资金余额。

3. 广播到账本

用户可以随时关闭这些通道，但在此之前要将通道的最终状态提交到主链。

从驾驶课中了解闪电网络

这里以学车为例，假设John是学员，他在Tim这个驾校教练那里上课。

Tim每小时收费0.008 ₿，但John不确定要学几个小时才能通过考试。

所以他们在闪电网络创建了一个通道，John预先在通道中存入了0.08 ₿：

0.08 ₿（John） —— 0₿（Tim）

第一天，John上了两个小时的驾驶课，因此他需要给Tim转0.016 ₿：

0.064 ₿ —— 0.016 ₿

到了下一周，John决定再多上一小时的课，也就是需要给Tim 0.024 ₿： 0.04 ₿ —— 0.04 ₿

现在John觉得已经可以去考试了，所以就打算关闭通道。理想情况下，双方会共同签名来关闭通道，并且将最新的余额信息从临时钱包发送到他们在区块链上的地址，但这个过程也可以由某一方来完成。

安全问题

闪电网络上的通道由智能合约来维护。智能合约是一种软件，可以确保作恶者受到惩罚。但是，如果只有一方决定关闭通道，并且存在争议，那就需要进行调查。网络在其中扮演仲裁者的角色，可以轻松地检测到支付通道中的所有问题。

在这个例子中，假设Tim下线了，或者因为某个原因无法签名关闭通道，John可以自行选择关闭通道。但他需要等待1000个区块才能解锁自己的这部分资金，而Tim则可以随时使用自己的资金。

与此同时，假设John把这一通道的任意状态发送出去（而非最终状态），那么他的所有资金都会属于Tim。

0 ₿ —— 0.08 ₿

路径选择问题

看到这里，你可能会认为网络中的那么多通道可能很快就没有用了。为了解决这个问题，用户可以通过不同的通道间接转移资金。

回到我们的例子，假设John的同事Mary也在Tim这里学车，他们两个之间也有一个通道。而John和Mary的公司Hooly Inc也是在闪电网络上直接向他们转移资金的。

这样的话，只要上述所有人都有足够的资金，John就算不和Tim开通道也可以间接向他付费，具体的顺序如下：

JOHN → HOOLY → MARY → TIM

闪电网络的美中不足

这项技术目前有多个团队开发，也产生了不同的软件，人人都可以通过这些软件在日常生活中安全地使用闪电网络。但问题在于——闪电网络可能无法像我们想的那样实现大规模的扩展。

上述的路由机制有点类似于旅行商问题（TSP）。假设有一个旅行商人要拜访n个城市，他必须选择所要走的路径，路径的限制是每个城市只能拜访一次，而且最后要回到原来出发的城市。路径的选择目标是要求得的路径路程为所有路径之中的最小值。TPS被证明是NP难题（非确定性多项式困难问题），或者对于那些不精通数学的人来说，是非常难解的，尤其是在有大量城市存在的情况下。

尽管两者并非完全相同，但由于节点可以离线或随时关闭通道，闪电网络中的路由更加复杂。如果没有集中管理的基础设施，这就意味着每个用户不仅需要找到一条路径，而且必须尽可能快地找到它，以免发现自己被困在网络中。

不过，情况并没有那么糟糕。拥有众多通道的hub（通道中心）已经开始出现，它们可以缓解用户量暴涨的问题，并以少量的费用进行交易的重新定向。不幸的是，部分资源的集中化将是不可避免的，但不会导致完全的集中化，因为这个网络不存在准入门槛，健康的竞争是可以实现的。

闪电网络的美好未来

正如所有人都预料到的那样，这面向比特币的重大更新，经过了多年的开发和测试。来自世界各地的开发者和科学家组成团队接受了这一挑战，并汇集了资源，以确保闪电网络的鲁棒性和可用性。

可以肯定地说，这种努力得到了回报。商家开始接受闪电网络支付，认为使用这种新机制可以克服比特币交易的主要障碍。开发者甚至找到了一种方法来丰富它的功能——他们开发了一个小插件，推特用户现在可以用比特币进行打赏，这在某种程度上给他们喜欢的东西带来真正的货币价值。

许多其他令人兴奋的新方案目前正在闪电网络上进行开发。交易所服务就是其中之一，与传统交易平台相比，通过闪电网络，比特币与其他币种（同样使用闪电网络）之间的交易效率将大大提高。

2017年11月，闪电网络开发团队Lightning Labs成为了首次成功在比特币和莱特币之间实现了原子跨链互换，随后很多团队紧随其后。随着网络规模的扩大和成熟，这将成为数字资产交易的新标准。

此外，Lightning Labs近期还开发了另一个非常有用的功能Lightning Loop，这项服务可以在通道和主账本之间建立联系。

该项目的第一部分名为Loop Out，目前已经可用于测试，其允许在不关闭闪电通道的情况下释放比特币，从而提高用户的接收能力。随后要添加的Loop In将支持直接从钱包和交易所充值通道，同时保持通道的活跃度和功能。

写在最后

在未来几年的时间里，闪电网络的普及和应用将会激增。这项技术已经非常成熟，这意味着越来越多的公司将体验到闪电网络技术带来的好处。