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比特币扩容的未来:闪电网络介绍以及其他替代方案(BCH与LBTC)

2019-05-19 04:10

  在上例中,我们已经找到了一条路由路径Alice→Bob→Kevin。我们假设Alice希望支付1BTC给Kevin。

  4.2 深入闪电网络的内在矛盾

  前文已经分析过,闪电网络需要依赖一些中介性质的节点,来撮合网络内部的交易对手。这些中介节点(我们暂时称之为Hub),需要保持在线无间断提供服务、需要获取客户并撮合他们交易、需要维护大量支付通道、也需要储备足够的BTC以应对流动性需求。当闪电网络兴起之时,整个网络必然会需要一些规模庞大、服务优异的Hub来撮合交易。

  更为可怕的是,在比特币的资产属性、货币属性还不那么深入人心的现在,闪电网络可能直接催生一个线上的、以BTC作为结算媒介的金融机构体系,进一步将BTC交易媒介化。这实在是一件非常容易失控、非常令人恐惧的事。

  1.3另一个思路

  答案是可以的。非链上的扩容,可以通过链下(Off-Chain)或跨链(Cross-Chain)的思路来解决。

  闪电比特币(LBTC)是一个比特币的分叉版本,并试图另寻其道来解决比特币的扩展问题。LBTC在保留了比特币UTXO的基础上,结合了DPOS共识机制,以这种创新性的方式完成了扩展性的需要,尽管相对于POW会稍微牺牲一些去中心化的程度。

  1.2 比特币的链上扩容

  原理确实有些复杂对吗。给出一个简单易懂的结论:在需要更新交易余额的时候,交易双方可以通过构建新的Commitment交易,保证其中任何一方,都无法单方面篡改资金余额使自己获利。

  整个通道的构建步骤如下:

  虽然提及了一些缺点,还是必须得说在实际使用中,闪电网络到账快、手续费低的优势是存在的。此外,由于闪电网络链下结算的特征,还具有交易隐私性保护等诸多侧面优点。

  HTLC交易全称Hashed Time-lock Contract,意为哈希时间锁定的合约。简单理解,就是该合约是被一个哈希值以及一个到期时间参数所锁定。

  1.比特币的扩容问题

  ·比特币现金(BCH)把块大小提升到32M,可以实现相比于比特币(BTC)16倍的TPS提升;

  相信大家已经厌倦了那些极为复杂的技术解释,下面就用一个简单的比方来说明HTLC的基本原理。

  然而,闪电网络所需的基础设施建设尚有欠缺,且维护支付通道成本较高,使得闪电网络在发展过程中极有可能产生大规模专业化金融机构,正如今天的银行。而这正是比特币所对抗并试图取而代之的中心化机构。因此,闪电网络在比特币支持者中也引发了激烈的争论。

  4.1 对闪电网络的一些评价

  1)Alice、Bob各拿出自己初始拥有的BTC,构建一笔Funding交易。这笔交易的输入是两人各自拿出的BTC;输出是一个2-of-2多重签名的条件。此时,该Funding 交易尚未被两人签名、没有广播。

  举个例子,假设Alice已经和Bob建立了支付通道,而Bob也和他的朋友Kevin建立了支付通道。现在Alice想要给Kevin转账,那么他们就可以由Bob来做中介,通过Alice→Bob→Kevin的路径来实现支付行为,不需要额外建立新的支付通道!

  4.闪电网络 VS. LBTC:扩容方式之争

  中本聪在比特币的白皮书中,已经明确定义了比特币是一个点对点的电子现金系统。而LBTC团队则认为,实现这一目标的最佳方案,就是在效率与比特币稳健性之间取得一个平衡,使得效率的提高的边际收益最大。所以很不好意思,BCH在这里成为一个反例,因为我认为BCH并不是比特币扩容问题的出路。

  但是,这种扩容的思路是值得商榷的:理由是扩容的收益很有限,然而对去中心化造成的损害很大。

  4)双方完成以上Commitment交易的设定后,再各自对Funding交易签名,并广播之。

  不得不说,闪电网络是一个很天才、也很成功的设想,至少它已经在走向大规模实施的路上了。目前来说,比特币社区密切关注闪电网络的实施情况,闪电网络内部的交易也有一定的活跃度。

  第一种扩容思路称为链上(On-Chain)扩容。所谓链上扩容,顾名思义就是通过修改共识协议的参数,实现更高的TPS数据。对于比特币而言,提高出块的时间间隔、提高块容量、减少交易的容量占用都是理论可行的思路。然而,比特币作为当今市值最庞大的加密货币体系,对它的修改可谓牵一发而动全身,不得不万份谨慎。事实上,为了防止因全节点门槛过高而丧失去中心化程度,比特币几乎不可能缩短出块时间间隔。因此,可能性被压缩到了块容量和交易容量占用上。

  基于比特币POW的链上扩容会可能需要对去中心化程度作出妥协,因此人们开始考虑通过链下扩容的方式改变比特币交易处理能力低下、手续费畸高的问题。闪电网络通过构建基于密码学算法的支付通道,支付通道仅在建立、关闭时消耗链上资源,因而使交易双方可以在通道内进行任意次数的无手续费交易。

  解决的方式也非常巧妙。双方在新创建Commitment交易时,要求发起方的签名是对应一个新的私钥(姑且称为Alice3、Bob3);此时,Alice告诉Bob她原先的私钥Alice2,Bob就可以修改原先的交易为一笔新的惩罚性交易,该交易的输出是自己、并且取消Sequence限制;这样万一Alice私自签名Commitment交易,那么Bob就可以广播修改后的交易去实施惩罚,导致Alice失去自己的资金。因此,一旦Alice把Alice2告诉Bob,就等于宣布原先的Commitment交易作废。Bob这边也是同理。

  LBTC采取了另一种思路:他既不希望像闪电网络那样完全采用线下中介化的方式解决小额高频支付问题,也不希望像BCH那样借助扩大区块容量来提高TPS。LBTC认为链下扩容是有悖去中心化原则的,而单纯地在POW机制下扩大区块容量是治标不治本的。

  BCH义无反顾地采取扩大区块容量的方式来提高TPS,这个思路在理论上当然是可行的。但是,这种提高的边际收益是很低的。因为当BCH提高数十倍区块容量的时候,去中心化程度会受到极大地威胁。

  历史数据(上图:纵轴为以美元计价的交易手续费)显示,比特币单笔交易手续费曾经在2017年底达到40美元+之巅峰,即使在前后两个月时间内也稳定在15-20美元的平台上。在非活跃时期,交易手续费一般可以维持在0.3-1.5美元之间。

  其中第一笔交易的输入花费了Funding交易,交给Bob签好名(此时Alice未签名);该笔交易含有2个输出的结构,第一个输出要求Alice和Bob的多重签名(Alice2表示Alice的另一个私钥),第二个输出要求Bob的签名。

  = Block Size / TX Size / (10 * 60)

  问题来了,原先的Commitment交易也还在,且双方都交换签名了,如何才能废弃?

  1.1比特币交易的TPS与手续费引发的问题

  2.2 支付通道与RSMC交易

  4.3 闪电比特币是比特币扩容的另一个选择?

  我们以Alice和Bob互相转账、构建两人之间的支付通道为例,尽量简单滴解释支付通道的建立过程。

  为了解决这个问题,我们需要在不同的支付通道之间构建一个路由(Routing)机制。

比特币扩容的未来:闪电网络介绍以及其他替代方案(BCH与LBTC)

  我们可以做一个简单的比较:

  ≈ 7

  首先,Bob制作了一个保险箱,存入1BTC,并交给Kevin;Alice也制作了一只类似的保险箱,存入1BTC并交给Bob。这两只保险箱的密码都是相同的,并且需要由Kevin来提供。当Kevin提供密码时,这个密码会被公示,也就是说任何人都可以看见这个密码。

比特币扩容的未来:闪电网络介绍以及其他替代方案(BCH与LBTC)

  然而,BCH提高块体积,会大大增加全节点的门槛,以及区块在P2P网络中流转的效率与速度。这一点是比特币原教旨主义这非常担忧的问题。也正因此,比特币(BTC)在提高块容量方面极为谨慎,始终不愿意放开限制。

  LBTC认为在比特币POW的基础上扩展区块容量,是边际收益有限而潜在危害巨大的(例如BCH);而链下扩容又可能带领比特币生态重回中心化中介机构统治的传统模式(例如闪电网络)。在比特币的扩容之路上,以闪电网络为代表的链下扩容,和以LBTC为代表的链上扩容,可能是解决比特币扩容问题最有潜力的两个试验。