区块链技术闪电网络6 区块链开发

一、区块链中闪电网络是指什么

比特币的交易网络最为人诟病的一点便是交易性能:全网每秒 7笔的交易速度，远低于传统的金融交易系统;同时，等待 6个块的可信确认导致约 1个小时的最终确认时间。

闪电网络的主要思路十分简单--将大量交易放到比特币区块链之外进行。

RSMC保障了两个人之间的直接交易可以在链下完成，HTLC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。整合这两种机制，就可以实现任意两个人之间的交易都可以在链下完成了。

在整个交易中，智能合约起到了中介的重要角色，而区块链则确保最终的交易结果被确认。

二、aBey区块链技术什么东西

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aBey区块链技术是来自于罗马尼亚蒂米什瓦拉西部大学数学与信息学院计算机科学系的两位人工智能系博士：Ciprian Pungila& Vorel Negru的自主研究项目。采用了恒定轻化区块链技术和多层编程及拓展的区块链解决方案。aBey的区块链规模始终保持不变，其规模仅为50个活跃区块。aBey区块链技术适用于利用电子货币在电子商务系统中进行大批量交易，且具有多层次性、可扩展性和安全性并可进行编程。

官方白皮书声称aBey适用于电子商务系统中利用数字货币进行大批量交易并可进行多层编程及拓展的区块链解决方案。

aBey区块链技术的具体实行方法：

利用一种多层次且可编程的区块链方法实现数字货币（为简单起见，我们称之为“DC”）。该方法可为执行各种电子商务用途（如：贷款融资、完成可退款交易和不可退款交易等）铺平道路。在区块链的第一层可实现固有的数字货币设计—即我们通常所说的基础层（“FL”）。在基础上建立的各种不同的上层，可用于描述与各种不同商业驱动型应用实例相关的各种附加功能（我们将在下文中予以简要介绍）。所有上述层级均具有完全可编程性，并且极容易经改编后，适用于各种不同的应用实例。

尽管现如今的绝大多数数字货均在区块链中储存交易差额，但aBey的方法更类似于PascalCoin数字货币。该方法使用我们称之为“Vault”的加密结构。“Vault”结构可在网络中仅保存所有账户的余额，而不是所有已完成交易的完整清单，并可在区块链演变历史中完成重构。鉴于Vault可允许随时删除无用内容，因此可大幅降低区块链的储存成本。与此相比，在作者撰写本文时，下载比特币数据库所需的储存空间为70GB（报警率仍持续增长，预计在2019年达到300GB），因此使用储存空间较小（如，120GB或256GB）的超极本或笔记本实施挖矿操作已处于不可行状态。另一方面，aBey区块链的规模将始终保持不变，其规模仅为50个区块（在撰写本文时，比特币区块链中的区块已超过525,000个）。

安全数据共享:

通过区块链结构设计，对于发送到网络中的每次交易，区块链可能均包含经加密的元数据。该元数据仅可由交易接收人解密。对于向网络中发送的交易，通过在此类交易中包含发送人公钥，并由交易接收人利用公钥解密元数据实现这一目的。由于交易接收人持有用于解密的私钥，因此仅可由交易接收人实施数据解密过程。从加密方法角度来说，尽管比特币仅限于使用椭圆曲线密码学，但区块链元数据可使用任何其他加密机制完成加密过程。这不仅可在安全性选择方面提供完全的灵活性，而且不会对区块链的结构或功能造成任何不良影响。

可扩展性：

鉴于aBey区块链支持通过设计创建历史界标，因此从区块链将始终需要不断储存（与现有的最新SL有关）角度来说，网络自身将非常容易实现高扩展性。该方法完全消除了为计算所有账户的余额而储存交易历史的需要，并且可直接储存所有账户余额，进而可确保网络中所有节点提供的特定余额信息，均符合拜占庭一致性要求。

安全性和工作量证明：

根据涉及，在aBey的方法中不可能出现双向支付操作（在指定适当的场景中，现如今的绝大多数主流加密货币在理论上可能存在双向支付操作）。每次交易均意味着按照相对简单的方式更新相应账户的余额，并且无任何可将交易从网络待处理交易队里中还原的特殊方式。对于aBey区块链来说，鉴于所有技术层/功能层均建立在Vault上，因此Vault是我们区块链的基础结构，因此Vault对挖矿操作非常重要。我们提议的区块链模型由一系列区块组成，其中每个区块均由网络中自愿挖矿的节点，通过使用工作量证明模型经挖矿后生成。网络中的所有节点均可根据交易（区块的组成部分）独立更新账户余额，并与其他节点相互独立。挖矿操作将对第一功能层造成影响。除更新余额之外，每个节点还可更新区块链结构组成中，可能属于上层功能层的其他事项。一旦出现更新状况，则将创建一个全新的挖矿奖励区块。该挖矿奖励区块中包含多个全新且已分配给矿工的奖励账户。矿工根据工作量证明作为上述奖励的获得者（目前奖励账户的数量50个）。奖励的方式是向奖励获得者分配所有此类账户的公钥。

区块链技术层:

aBey的数字货币模式中包含多层结构，其中第一层表示实现数字货币自身（有关图形解释，请参阅图7）。相应层级包括：

第1层→数字货币（加密货币）：货币转让，挖矿

第2层→可退款交易和不可退款交易：允许使用数字公正系统完成可退款交易

第3层→关联方和佣金：允许向关联方自动分配佣金

第4层→接触货币：通过借出货币，基于利息获得收入

第5层→可编程：经保留后可供未来实现图灵完整编程模型使用，以便于按照自定义方式处理区块链数据（如，智能合同等）

第6层→自定义协议：保留以供未来使用

交易类型：

aBey的模式可允许通过设计，在区块链中不同的层级，完成多种交易类型。第欱层中的交易类型如下所述：

1→资金转移：账户之间转移资金（1对1转移）

2→可退款型资金转移：账户之间的可退款交易。使用托管余额代替常规账户余额

3→密钥更改：更改可用于处理账户的密钥

4→恢复账户：从失去的，无效的账户中恢复资金

5→设置账户名称：定义创始人所持帐户的名称

6→销售准备：标记准备销售的账户

7→移出销售队列：去除账户销售标记，并将账户标记为不可销售

可退款交易和调解人：

对于绝大多数实例来说，不可退款交易等同于所有基于区块链的数字货币模式中的欱对欱付款交易。但aBey已在自己的数字货币模式中引入可退款交易概念。在aBey模式中，利用小旗标记交易属于可退款标记或不可退款交易。除此之外，在aBey的区块链网络中，每个账户都包含两种类型的余额：常规且不可变更的余额（用于标记该账户已收到且可立即支出，但支出后不可收回的金额）和托管余额（包含被标记为可退款交易的交易清单，以及每次交易的分钟数）。

8→付款争议：针对已被标记为可退款交易的相应交易，发起付款争议，但仅可由付款人发起。

9→退款请求：针对先前被标记为可退款交易的相应交易，发起退款请求，但仅可由付款人发起。

10→取消托管：取消托管资金，并立即向付款人返还资金。仅可由收款人发起。

11→解除托管：解除托管资金，并立即将金额加至收款人账户余额。仅可由付款人发起。

关联方和佣金：

当今由区块链驱动的金融科技存在的重要缺失之一是，缺乏对销售特定产品或服务的关联方提供奖励的能力。aBey区块链第3层可以解决这一问题。

借出数字货币：

借出数字货币不仅是一种允许人们借入法定货币的简单快捷方法，而且还可保证加密资产的安全。鉴于现如今的有价数字货币同样用于交易，因此借出数字货币可行的原因不仅在于允许借款人抵押其储蓄的任何类型的加密货币，而且其具有吸引力的原因在于，这也是一种可以按照完全安全或极低风险的方式，保留自身数字资产。此外，aBey的模式还通过客户Vault借出网关（VLG）提供内置保护，并使VLG可作为贷款人和借款人之间的缓冲器。

12→借入资金：由借款人在网络内发起交易、宣布借入资金的意图，并指定借入资金的VLG账户。该交易类似于在选定的VLG账户中存入常规/托管账户余额

13→返还抵押品：由VLG自身发起交易。VLG将按照风险处理政策，向借款人返还抵押品。

14→偿还贷款：由借款人发起交易。如果VLG接受以数字货币形式偿还贷款，则借款人可选择利用数字货币偿还贷款。在此条件下，数字货币资金将被转变为VLG常规账户余额。

可编程的区块链：

通过与其相关的元数据有效负荷，区块链的第欵层可被保留为可允许通过执行基于语法的“完全图灵基本编程语言”，按照原始区块链数据处理方式，进一步创建网络中对等方之间的智能合同。对于每个有效负荷，均可实施加密或公众可见处理，并且可在专门的虚拟环境（类似于虚拟机）中执行。该方法可有效保护数据安全并避免遭受数据破坏和安全漏洞的影响。该方法的主要优点是，该层可在无需任何区块链特定编程的条件下，创建并强制执行数字化合同。对于本层面，我们将在未来升级过程中慎重考虑该层的延伸方向，并界定实现相应功能所需的适当语法和语义环境。同时，未来建立的其他层级（第6层、第7层和更高层级）可用于按照需求，扩展适用于更多使用案例的相关协议。但其缺点在于，实现上述功能将需要区块链自身完成“软分叉”或“硬分叉”过程。

实验结果：

aBey当前正在实施相关实验，并将在全球最大的开源平台—GitHub上公布实验结果。

三、进入区块链的世界(十三)之“你了解「闪电网络」吗”

你了解「闪电网络」吗？

闪电网络（Lightning Network）是工作在区块链上（主要面向比特币）的第二层支付协议。其设计目的是实现交易双方的即时交易，解决区块链交易频率受限于其容量的问题。

一、闪电网络是什么

闪电网络主要通过智能合约来完善链下的交易渠道。在整个交易中，智能合约起到了中介的重要角色，而区块链则确保最终的交易结果被确认。现在所说的闪电网络主要是BTC网络上的链下交易安全实现（通过智能合约），也可以宏观地看成一种即时交易思想。

二、为什么会有闪电网络

交易慢、确认时间长：比特币的交易网络最为人诟病的一点便是交易性能，全网每秒7笔的交易速度远低于传统的金融交易系统；同时，等待6个块的可信确认导致约1个小时的最终确认时间。

大量小额交易：比特币的区块链机制自身提供了很好的可信保障，但是很慢。另一方面，对于大量的小额交易来说，是否真实需要这么高的可信性也值得商榷。

三、闪电网络的发展趋势

截至2021年11月14日，比特币全网已经拥有了7408个闪电网络节点，4万多个channel，闪电网络总容量也达到了1000BTC，折合4百万美元，并且这些数字还在保持高速增长。

闪电网络规模的扩大由事件驱动，2018年初、2019年初和2021年下半年的增长分别对应了闪电网络上线、推特中的闪电网络火炬传递活动和萨尔瓦多政府支持比特币作为国家法定货币这三个事件。然而，在短暂上升之后，闪电网络也面临了一段停滞时间，因为其自身应用无法吸引大规模用户。

虽然闪电网络一直正向发展，但转移到以太坊上的比特币数量高达26万枚，超过闪电网络一百多倍，这与用户更愿意参与DeFi而不是支付有关，也有闪电网络自身的原因。

四、闪电网络的原理

比特币网络的处理效率限制了其在大规模使用时作为清结算网络，这是由区块大小和区块时间决定的，也是网络安全的保障。闪电网络是对比特币的升级扩展，为了不占用主链资源，将用户资金转移到链下通道中实时结算，交易结束后将最终状态转回链上清算。无论用户在通道内进行多少次交易，链上的交易只会显示为开通和关闭通道两步。因此，闪电网络具有提升交易速度、降低手续费和保护用户隐私等优势。

五、闪电网络通道及转账

闪电网络通过一个预设的智能合约来处理交易，规避了高昂的比特币手续费。这里面有一个概念是通道（Channel），闪电网络要求发生转账的双方事先开启一个通道，存入一定数量的比特币，之后发生的转账都从通道里面扣除相应数量的比特币。直到这个通道被关闭，才会产生一次宣告，将最后结算出来的余额广播到链上。

闪电网络所有节点组成了一张网，实现了两个节点之间的通道和转账，并进一步将全网的通道连接起来，形成了一张网状交易网络。

六、闪电网络的技术实现

闪电网络的技术实现主要依赖于两个核心概念：RSMC（Recoverable Sequence Maturity Contract，可撤销的顺序成熟度合同）和HTLC（Hashed Timelock Contract，哈希时间锁定合约）。

RSMC：保障了两个人之间的直接交易可以在链下完成。它类似资金池机制，交易双方先预存一部分资金到“微支付通道”里，初始情况下双方的分配方案等于预存的金额。每次发生交易，需要对交易后产生资金分配结果共同进行确认，同时签字把旧版本的分配方案作废掉。任何一方需要提现时，可以将他手里双方签署过的交易结果写到区块链网络中，从而被确认。

HTLC：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。它其实是限时转账，通过智能合约，双方约定转账方先冻结一笔钱，并提供一个哈希值，如果在一定时间内有人能提出一个字符串，使得它哈希后的值跟已知值匹配（意味着转账方授权了接收方来提现），则这笔钱转给接收方。

七、闪电网络的应用场景

闪电网络的应用分布在支付、游戏、社交和金融领域。其中，最主要的应用类项目为支付，包括为用户准备的支付工具、集成商户的应用以及服务商的接收端项目等。现实生活中，闪电网络最常见的就是通过闪电网络购买披萨、服装和游戏中的服务。

支付相关：Strike是一个由闪电网络驱动的支付应用，为美国和萨尔瓦多的用户提供了一种（几乎）免费和即时的方式来发送、花费和接收资金，以及在法定货币和BTC之间轻松转换。Bitrefill是一家电子商务商店，销售加密货币的礼品卡和代金券，可以在包括亚马逊、Airbnb、Uber和PlayStation商店等在内的多个供应商处兑换。

游戏：Light Nite是一款比特币大逃杀游戏，玩家必须与其他玩家竞争，随着游戏的进展，地图缩小，玩家要保持最后的地位。玩家的表现会通过闪电网络获得SAT奖励。

社交：Sphinx是一个运行在闪电网络之上的去中心化和加密的即时通讯应用。该应用程序需要支付一个非常小的费用，用来消除每次有人发送消息时可能出现的垃圾邮件。

综上所述，闪电网络作为一种创新的区块链第二层支付协议，通过智能合约和链下交易技术，极大地提升了比特币的交易速度和效率，降低了手续费，并保护了用户隐私。随着其不断发展和完善，闪电网络有望在支付、游戏、社交和金融等领域发挥更大的作用。