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          都說閃電網絡今年要崛起,那它的基礎設施建的如何了?

          橙皮書 ·

          02月14日

          熱度: 22395

          截至2019年,閃電網絡在流動性供應,隱私性,安全性和可用性上取得了令人難以置信的進展。

          截至2019年,閃電網絡在流動性供應,隱私性,安全性和可用性上取得了令人難以置信的進展。

          隨著開發者的信心增強和應用開發的門檻降低,第一批應用程序也已開始構建。

          閃電網絡的基礎設施擴建是2018年下半年最令人期待的開發工程之一。R&D和項目實施方面取得的重大進展,推動了人們對閃電網絡年度重大升級的預期。

          閃電網絡的目標很簡單:為用戶提供一種快速、可靠的鏈下支付手段,同時保持結構設計簡單、親民。寄希望于所有用戶運行全節點或嘗試讓他們手動管理通道流動性都是不切實際的。

          因此,閃電網絡在2019年的發展目標主要集中在以下四個方面:

          1. 提高系統的安全性保障

          2. 最大化使用過程中所有階段的流動性,包括從押金釋放到通道內的流動性供應

          3. 改善交易的隱私性

          4. 盡可能簡化UX設計

          本文并不是一篇對閃電網絡的簡單介紹。關于閃電網絡如何運作,Aaron van Wirdum著有十分精彩的三部曲。這對那些尋找閃電網絡簡介的人來說是個很好的渠道(Aaron的這篇文章是對閃電網絡初步探索的良好參考)。本文旨在面向熟悉閃電網絡基本機制的用戶,幫助其了解開發進程中的一部分內容。

          對于那些想要更深入了解的人來說,Bitcoin Op-Tech時事通訊和Lightning-dev郵件列表無疑是關于協議規范、進度更新和路線規劃等討論的寶庫。

          閃電網絡基礎設施及產品

          基礎設施建設極其重要:這是大部分開發工作的重點,也是未來的支付使用和更高級的應用程序開發的基礎。

          目前已有若干個閃電網絡客戶端,最受歡迎的三個分別是Lightning Labs(由Go編寫)的Ind,ACINQ(Scala)的eclair和Blockstream的c-lightning(當然是C語言)。

          像Pierre Rochard的Node Launcher這類的新界面允許用戶通過簡單的GUI設置成為比特幣或閃電網絡節點(然后可以連接到一系列錢包,包括Zap、Spark、Wallet of Satoshi等)。Bitrefill等用戶驅動的產品旨在讓用戶更方便地創建和資助通道。

          Casa Node是一個開箱即用的比特幣&閃電網絡節點,非常適合作為家用的網絡節點。同樣,BTCPayServer,OpenNode,Coingate,Globee和ACINQ的Strike都允許開發者輕松地集成Lightning 支付。

          Lightning Joule是一個開源的類MetaMask的錢包,由Will O’Beirne創建,可以輕松實現基于瀏覽器的LN支付。雖然它仍處于alpha階段,但它卻已成為未來UX的雛形——包括一個潛在的身份解決方案。因此,在以太坊上看到類似的dApp設計模式也就不足為奇了。已集成了Lightning Joule的應用包括lightningspin.com和LightningK0ala's LN Chess。

          還有一些有趣的東西也已整合閃電網絡。值得注意的是,雖然這些應用程序顯得過于簡陋,但閃電網絡本身亦尚未成熟。隨著開發門檻的下降,WebLN等開發工具的進一步改良,在未來將使閃電網絡更易集成。我最喜歡的一些新生項目包括支持LN的預測市場應用Microbet,以及支持微支付的內容網站Y'alls。

          技術改進

          第二屆閃電網絡開發者峰會在澳大利亞阿德萊德舉辦,會上展示了2018年度閃電網絡的發展情況。距在米蘭推出閃電網絡白皮書后僅僅兩年,就有數十個潛在的提案競相納入1.1版本規范中。

          由于閃電網絡是基于比特幣網絡之上,因此很多未來的改進位于基礎層技術改進的下游。

          最新的閃電網絡規范改進大部分集中在以下幾個關鍵領域:可用性,安全性,流動性供應和隱私性。探究的內容涉及從提案到工作實施的各個階段。這些改進中的大部分將在今年納入閃電網絡。因此,今年將會是閃電網絡之年。

          Neutrino:實驗性的輕量級客戶端

          與具有完整歷史交易記錄的全節點不同,輕節點僅同步區塊頭并使用簡單支付驗證(最初寫于比特幣白皮書)的方法驗證交易。移動設備——功能不足,帶寬、功率有限——正好可以在錢包之下運行輕節點。

          輕節點仍需要連接全節點以驗證交易。在此過程中,客戶端將一個過濾器(稱為Bloom過濾器)發送給一個全節點,然后該全節點返回一組相關交易,最后由錢包在本地驗證交易。不幸的是,這個過程已被證明會導致隱私泄露,因為作惡者可以偵聽節點以偷窺錢包地址。此外,潛在的惡意節點可以選擇故意刪除或遺漏相關交易。由于閃電網絡交易受鏈上事件影響,所以刪除或遺漏將會導致故障發生。

          為了解決這個問題,Lightning Labs的Olaoluwa Osuntokun(roasbeef)和Alex Akselrod及Jim Posen推出了Neutrino,一個實驗性的輕量級客戶端,旨在通過BIP 157和BIP 158提案“盡量減少帶寬和內存使用……同時保護隱私”。Neutrino也使用過濾器,特別是Golomb 編碼集和GCS 過濾器。GCS 過濾器可以提供更高程度的壓縮,使得Neutrino客戶端可以更少地占用內存和帶寬。

          Neutrino目前正在積極開發中,預計今年將完全并入主網。當前,用戶必須運行全節點才能操作Lightning錢包。Neutrino目前可用于Ind和Lightning App的alpha版本(測試網版本)。但是,一旦Neutrino完全部署到主網上,移動版LN錢包能夠提供非常簡潔的用戶體驗,因為同步時間將會下降到幾分鐘,用戶無需運行全節點即可使用閃電網絡。

          潛交換(Submarine Swaps)

          潛交換技術是由Alex Bosworth(最初由roasbeef命名)創建的,它被作為一種無縫銜接鏈上和鏈下支付的技術手段。今天,絕大多數錢包囊括了存于鏈上的比特幣和存于Lightning通道的比特幣。

          盡管兩者在理論上都是可互換的比特幣,但存于鏈上的比特幣不能用于解決Lightning交易。潛交換允許用戶向中間人發起Lightning支付,然后中間人在鏈上結算交易(反之亦然)。雖然中間人會收取一定費用,但在這個模型中無法盜取比特幣,因為整個過程都是原子化交易。潛交換也可以用于跨鏈原子交換,允許用戶使用BTC兌換LTC或BCH。

          鑒于對路由不平衡的擔憂,潛交換也有很長的路要走。雖然,潛交換只是在更好的方案出現之前的權宜之計,但它已然存在,并可用于改善鏈上、鏈下原子化交易的用戶體驗。

          雙出資通道(Dual Funded Channels)

          目前,Lightning通道只能由一方提供資金:如果Arjun和Mike希望在他們之間打開通道,Arjun可以用0.1 BTC資助通道,并向Mike發送和傳輸一筆支付,但卻不能直接從Mike那里接受支付或經由Mike接受支付,直到Mike也資助了Lightning 通道。

          接入這種入場支付能力是很困難的:在閃電網絡野蠻生長時期,通常需要離線協作。在雙出資通道中,如果Mike用0.1 BTC資助通道,Arjun也需要用0.1 BTC資助通道,這就需要成本:開通通道需要有鏈上交易,并需要(一定的委托資產)機會成本。但是,Mike可以通過向網絡提供流動性的方式收取路由費用。

          雖然有人擔心這種費用過低而無法為大型流動性供應商(比如商家)提供足夠的激勵,但像Lisa Neigut這樣的提案正在開始布局,可能會讓這些通道表明為其他Lightning通道提供入場能力(并收取一些費用)的意愿。

          雖然雙出資通道已存在于閃電網絡的Ind上,但它們并未真正接入網絡。隨著閃電網絡使用率的增加,雙出資通道允許像交易所這樣的大型流動性供應商通過提供入場能力,更輕松地將用戶吸引至閃電網絡。

          原子化多路徑支付(Atomic Multi-Path Payments (AMP))

          原子化多路徑支付來自于用戶的2018年郵件列表提案,Conner Fromknecht回答了這個問題:“我有5個2美元的通道,我可以通過原子化交易支付6美元嗎?”目前付款的方式是通過一條路徑:從Arjun的通道,途經Mike,再到Larry的通道。

          這種方式適用于小額支付,因為每個通道都有足夠的流動性來無縫地完成支付,但也存在嚴重的限制。如果Arjun的資金分散在多個通道中,那么Arjun的流動性會受到限制。

          基于與單一支付路徑相同的安全機制,AMP通過允許多筆交易由經多個通道完成,并保證最終接收的正確性來解決這個問題。只有當所有款項成功發送時,才能兌換小額的付款項,從而避免了部分支付的問題。

          盡管AMP的技術規格尚未完全定型,但針對AMP已有多個提案,包括 OG AMP和Base AMP。完全部署AMP對提升用戶體驗意義重大,并可有效改善閃電網絡的流動性。

          拼接(Splicing)

          目前為止,增加通道的容量和使用鏈上資金需要關閉通道并花費一定的時間。去年十月,來自Rusty Russell的一項新提議——拼接——允許用戶進行鏈上交易協作,以增加或移除通道內的押金。

          現在,很多閃電網絡錢包都有鏈上和鏈下賬戶。一旦拼接完全集成至閃電網絡,用戶就可以從鏈下賬戶發送交易至鏈上賬戶。此外,拼接還允許用戶直接把資金存入通道地址中,所以除了提供增加和收縮通道余額的靈活性外,它還實質上提高了網絡中的路由效率。

          拼接是對當下的潛交換技術的重大改進,因為它在結算過程中減少了中間人的需求。這一點與AMP 是協同共生的:AMP和拼接允許用戶在閃電網絡錢包中收取發票,完成支付,或者從鏈上或鏈下賬戶中無縫地(從多個不同的通道)提取資金至錢包,而不用擔心任何人為管理造成的流動性影響。

          Lightning UX的未來充滿希望!我們可以想象一下這樣一個世界:用戶可以通過不同的選項(比如交易費用)選擇支付的路由速度,同時,各種改進技術的權衡將會造就一個強健、流動的路由費用市場。

          Wumbology

          Wumbology一詞出自《海綿寶寶》,海綿寶寶的朋友派達星發明了這個詞,意為“巨大”。在閃電網絡中,即是指通道越來越大。現在,閃電網絡的通道大小為0.16 BTC ,支付限額為0.04 BTC 。

          隨著開發者逐漸消除對閃電網絡實現的安全性顧慮,客戶端擴容將成為可能,并將支持更大通道的雙向確認。

          隨著通道容量日漸增加,Wumbology 將會給網絡帶來更大的流動性(交易可以更方便地在系統內路由)。閃電網絡從一片荒蕪(在2018年剛推出的時候,它依然非常不成熟,質押的資金隨時可能會丟失)開始,但增加通道大小限制的提案代表著閃電網絡走向成熟邁出了重要的一步。

          斯芬克斯發送(Sphinx-send)

          就在本周,基于先前一份非比特幣文獻,Roasbeef推出了“斯芬克斯發送”功能。在閃電網絡中,雖然Arjun和Mike可能信任彼此,但他們并不知道支付過程中所有通道的所有者。作為一項對閃電網絡的隱私改進方案,斯芬克斯發送構建的路由系統允許在發送過程中對發送者的身份進行加密處理。

          此外,斯芬克斯發送體系允許閃電網絡在沒有收件人提前請求發票的情況下工作。這在以前是Lightning UX的主要痛點,因此斯芬克斯發送提案可視為閃電網絡的一個重大改進。

          斯芬克斯發送目前仍處于開發階段,但其一旦并入閃電網絡,且相應節點完全升級就可立即使用。值得注意的是,斯芬克斯發送可能會解鎖新的單向支付用例。

          eltoo和通道工廠(eltoo and Channel Factories)

          eltoo起初是在2018年4月由Blockstream的c-lightning團隊和Lightning Labs的roasbeef共同提出的。在當前的閃電網絡實施中,用戶如果恢復過期的賬單備份,就會失去他們的押金。因為,廣播過期的賬單就等同于“作弊”,用戶就會被罰沒押金以作懲罰。重點是:瞭望臺備份和其他連續備份可以在很大程度上避免這個問題。

          在eltoo中,如果用戶廣播舊狀態,則他們的對手方就會通過新窗口廣播最近的交易以糾正最終的賬單。這種仲裁體系“使得在單個串聯交易中的多個用戶之間打開支付通道變得更加容易,也更具效率”——語出Bitcoin Op-Tech 全年回顧。

          更重要的是,eltoo使備份變得更加安全,瞭望塔更具效率,因為只需儲存最新的狀態,而非先前狀態(不過這也存在一定的隱私權衡)。

          這也導致了一些像通道工廠的下游工作改進。現在,操作閃電網絡通道至少需要兩筆鏈上交易(用于打開和關閉通道)。通道工廠旨在提高這一過程的效率。

          雖然每個通道需要兩筆鏈上交易(理論上可以提供無限數量的鏈下交易)看起來并不是很多,但通道工廠可以允許多個用戶打開無限條組內通道。特別是,當實現閃電網絡的產品是由大公司創建時,這種方案可以顯著減少必須參與的鏈上交易的數量。

          兩個提案都需要通過軟分叉以添加新的哈希簽名標志(BIP 118),SIGHASH_NOINPUT_UNSAFE,它允許簽名授權所有UTXO的支出,這些支出(并非單個UTXO)可由特定的私鑰管理。核心開發人員樂觀地認為,這可能導致伴隨Schnorr簽名的更大規模的軟分叉。

          批評家早期就閃電網絡所表達的主要擔憂之一是:由于人們無法打開通道進場,“會不會出現高昂的鏈上交易費用而導致了閃電網絡的中心化?”通道工廠可以輕松地打開和關閉通道,而減少了這種擔憂。深入的鏈上改進方案(像Schnorr簽名)有助于進一步壓縮簽名大小,使得閃電網絡的可用性更高。

          瞭望臺(Watchtowers)

          盡管閃電網絡用戶擁有更高級的過濾功能(如Neutrino的GCS過濾)以抓取相關的鏈上交易,但瞭望臺提供了額外的保障,即用戶不會被閃電網絡上的交易對方欺騙。

          在閃電網絡白皮書中首次描述了瞭望臺,盡管最初的設計經過了較大的改善。閃電網絡最初關注的一個問題是“既然是鏈下支付,那對方通過廣播無效狀態欺騙我怎么辦(例如,在我離線的時候)?”

          通過瞭望臺對惡意參與者進行監視就是這類問題的潛在解決方案,類似的設計也出現在其他支付渠道系統中,如以太坊的Raiden(美其名曰“監控服務”)。

          在瞭望臺系統中,當Arjun和Mike打開通道時,Arjun將廣播一個簽名,授權所有資產在Mike發生惡意行為時轉回Arjun賬戶。該廣播數據足以用于檢測無效狀態,同時保留通道中交易雙方的隱私。如果Mike廣播了無效狀態(其中的押金將被鎖定一段時間),Arjun就有機會申領所有通道內的押金。

          雖然有些人會認為這是一種“中心化”,但瞭望臺并不是閃電網絡的核心設計部分。它們將由第三方運行和操作(盡管高級用戶可以通過自己搭建全節點來運行)。由于存在運營成本,瞭望臺可能會收取一定的監視費用。在未來,瞭望臺變成來自交易所或其他大型企業的服務,意在幫助用戶加入閃電網絡,雖然瞭望臺本身的設計會引起一些隱私問題。

          我迫不及待想看到閃電網絡在2019年的發展,因為它最終從原始的基礎設施搭建和結構設計的陣痛中破繭而出,并伴隨著越來越快的發展和越來越高的流動性。那就請各位看官一起跟隨閃電網絡成長,并stay#reckless吧!

          Arjun Balaji 是Shomei Capital的創始人,兼The Block的顧問。他持有部分比特幣。

          原文鏈接:https://www.theblockcrypto.com/2019/01/18/from-reckless-to-wumbology-lightning-networks-infrastructural-build-out/

          作者:Arjun Balaji

          翻譯:Eric

          關鍵字: 閃電網絡 安全 隱私

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