如果你的理解中,闪电网络大体上就是小额即时支付手段,那么是时候从一个更本质的层面来理解它了。日前,链闻邀请两位闪电网络专家 —— Lightning Labs 基础设施技术负责人 Alex Bosworth 和 Iterative Capital 研究主管 Leo Zhang —— 从专业技术和行业研究两个维度呈现闪电网络更清晰的轮廓。

受访者:Alex Bosworth,Lightning Labs 基础设施技术负责人;Leo Zhang,Iterative Capital 研究主管
采访、撰稿:里德

闪电网络即小额支付?Lightning Labs 核心开发者带你深入本质Alex Bosworth,Lightning Labs 基础设施技术负责人

闪电网络即小额支付?Lightning Labs 核心开发者带你深入本质Leo Zhang,Iterative Capital 研究主管

火炬余温尚在,网络趁势布局。在一轮由精英和平民 Bitcoiners 同推动的「闪电火炬」布道浪潮结束后,关于闪电网络的最新消息也不断传来。

Lightning Labs 推出相关桌面客户端,知名钱包上线,网站和社交媒体嵌入闪电网络钱包,应用的探索正在前行;另一方面,数据监测闪电网络发展速度在爆发式增长后放缓,对于闪电网络缺点的探讨再起。无论是进展还是缺陷,在判断前景之前,深入了解这类尚属早期的技术才是关键。 毕竟,早期并不意味着简单 —— 如果你的理解中,闪电网络大体上就是小额即时支付手段,那么是时候从一个更本质的层面来理解它了

日前,链闻邀请两位闪电网络专家 —— Lightning Labs 基础设施技术负责人 Alex Bosworth 和 Iterative Capital 研究主管 Leo Zhang —— 从专业技术和行业研究两个维度呈现闪电网络更清晰的轮廓。

2018 年,C-lightning、LND、 Acinq 三大方案几乎在同一时间段在比特币主网部署,铸就了闪电网络新的里程碑。这三大方案分别由 Blockstream、Lightning Labs、Éclair 提供。其中,Lightning Labs 由 Elizabeth Stark 牵头发起,最初以闪电网络白皮书 Joseph Poon 和 Tadge Dryja 两名共同作者的联合创建而闻名,随后在专注 LND 的研究中站稳脚跟。

一年前,闪电网络主力军 Lightning Labs 发布了首个经过测试的闪电主网版本,同时宣布完成 250 万美元的融资,投资方包括 Twitter 创始人 Jack Dorsey ,莱特币创始人 Charlie Lee,BitGo 联合创始人 Ben Davenport 等,备受业内瞩目。

进入 2019 年,Lightning Labs 在「闪电火炬」的浪潮中发布了非托管类服钱包,闪电循环(Lightning Loop),在流动性和通道容量上的关键议题上又进一步。

而 Alex Bosworth 正是去年以来 Lightning Labs 进展主要技术贡献者之一。2018 年九月加入以来,他一直致力于闪电循环以及其他路由节点的解决方案,专注于为商家等节点提供服务。

Alex 这一闪电网络早期参与者,最早参与了 Chaincode Labs 的 Residency 项目。他也曾加入知名安全公司 BitGo,专注于以闪电网络和交易所后端 API, 此后发起潜交换(submarine swaps)项目,在非托管解决方案上一路前行。

共同参与讨论的 Leo Zhang 章然,主要兴趣集中在比特币拓展性、基础设施、以及挖矿行业研究上。作为迭代资本 Iterative Capital 的研究主管,业务的实际需求让他很早就对闪电网络进行了大量研究,也曾与知名钱包 Zap 共同在中国做闪电网络的推广普及。而他所在的这家资本成立于 2016 年,子公司 i2 Trading 在北美和南美提供专业的 OTC 交易服务,可谓大型加密货币基金和 OTC 交易平台活跃的「专业户」,在他们看来,把业务与闪电网络结合,是必然的趋势。

一个引领技术,一个洞悉行业。在采访过程中,Alex 此次主要从技术角度探讨了理解闪电网络的要义、当前的热点研究领域,以及闪电网络更广泛的用例,Leo Zhang 则从机构参与者的角度发表了对于闪电网络当前热议话题和前景的看法。

一、从「通道」开始,理解闪电网络要义

我们怎样读懂通道?
为何闪电网络付款容易收款难?
路由节点如何支撑网络价值?
……

也许,在阅读各类科普文章后,你已经通过 Alice、Bob、Chuck 经典举例中了解闪电网络的工作原理,现在则更需要划重点。专注服务「路由节点」的 Alex Bosworth 开门见山,提示了理解闪电网络的要义。

首先就是要读懂通道(Channels)。可以说这是理解闪电网络的「入口」和「要义」。如果 A 与 B 想要进行价值传递,先要建立一个通道。双方在比特币主网上锁定一定数量的比特币,通道就此打开,重复的支付将从通道中扣减资金,当关闭通道时,双方划拨资金「头寸」,在比特币主网再进行一笔交易。它把多个微支付整合为一笔,广播给底层比特币网络。通道提升交易效率,直接体现了闪电网络存在的意义。

通道是双向的,目前的难点在于解决流入容量(Inbound Capacity)。当前闪电网络的节点通常擅长支付,即流出容量(Outbound Capacity)较强,而收款却并不那么容易。因为建立一个通道后,不能立即收到任何东西,流入资金的「空间」必须先通过一些资金来填补,你可以把支付通道可以看作是满瓶的水,要想装新水,就必须先倒出来一部分。收款方可以先花费一部分资金然后等待对方把钱支付给你,也可以主动要求他人建立渠道分配给你资金。这也是为什么闪电网络对于商户等收款方并不是非常方便,也一定程度上阻碍了新节点的加入,解决收款层面的问题也成为了目前的研究方向之一。

其次,「网络」的概念才体现设计价值。就像互联网一样,人们通过各个路由节点连接到服务器。「虽然通道体现了闪电网络的原理,但直接与商户建立尽可能多的通道并不是闪电网络的目的,」 Alex Bosworth 指出,「闪电网络的设计意义在于,支付方连接一组路由节点(routing nodes), 让他们在整个网络上传递支付,通过路由节点把一笔支付在不同渠道内流转,这才能让你获取最大的效率。」也就是说,建立支付双方的直接联系并能体现「网络」价值所在,相反,让「间接联系」更畅快,才体现其价值。

为了让网络更稳定,Alex 把大部分时间放在如何确保路由节点尽可能的稳定。「增加节点数量不是问题,如何让可靠节点才是问题。」他说。Alex 在探讨管理路由节点时,曾提到平衡容量以维持整体网络的稳定,这其中提高流入能力(Inbound Capacity)成为关键。同时,路由费用、节点声望、节点的自运行也是 Alex 关注的重点。

第三,我们应该了解闪电网络和底层网络的区别。「闪电网络与区块链网络非常不同,因为它没有共识的概念,这意味你与对手方建立的关系是独一无二的,」Alex 在谈到 Layer 2 解决方案时强调,「我们可以想出很多不同的实现方式,或者用不同的方式来改变协议,扩展协议,这是在第一层的共识规则下做不到的,也是我们需要 layer2 的原因,如果出现问题我们总是可以回到第一层的。」

Alex 进一步补充说,「通道」的设计比任何全球广播网络都更具可扩展性,因为像区块链一样将所有内容广播给全网,自然比只发送给一个或几个节点更昂贵、更缓慢,而相反,闪电网络中,只有相关的节点才需要被广播。「在了解和加入之前,我们有必要弄清它的优势和局限,」 Alex 认为单靠一个层面解决所有问题并不实际,Layer 1 与 Layer 2 各具优势和局限,且应该是互补的。

二、「一夜成名」 背后是技术的不断跃迁

闪电网络为什么一下子就火了?
流动性和通道容量上都有哪些技术突破?
稳定的路由节点如何实现?
……

虽然比特币的扩容问题引起链上、链下的路线「派系之争」,而随着时间推移,闪电网络悄然发展,逐渐验证了一条可行路线并被更多人接受。一季度,闪电网络节点数量、网络容量都实现了明显增长,原因不仅是大咖和媒体烘托出来的「一夜成名」,也得益于技术的「硬核」突破。

在回顾闪电网络技术发展时,Lightning Labs 的故事不得不提。这家总部在旧金山的初创公司由 Elizabeth Stark 牵头发起,曾集结了闪电网络白皮书的两位共同作者 Joseph Poon 和 Tadge Dryja 开始创业,与 BlockStream 鼎足而立,引领 LND (Lightning Network Daemon)开发。

起初,Lightning Labs 的 Tadge 开发的首版协议名为 LIT,而 Blockstream 研发的协议名为 BOLT,二者并不兼容。而后,CTO Olaoluwa Osuntokun (Roasbeef)开发的 LND 协议后来着居上,其与 BOLT 兼容,逐渐得到更多开发者的认可。在 Tadge Dryja 离开公司后,闪电网络实验室专注于 LND,LIT 则更多的作为 MIT 的一个研究项目存在。两者区别主要在于 LIT 侧重多币种,LND 专注单一比特币资产类别

显然,闪电网络并非「一夜成名」。而在 Alex Bosworth 去年九月加入 Lightning Labs 后,促进节点专业化的进程逐渐加快,流动性、容量等关键问题得到了技术突破。

首先是流动性得到优化,代表作品是闪电循环(Lightning Loop)。源于通道的概念,闪电网络更大的容量意味着通道占用更多则资金,影响流动性的同时增加资金风险。闪电循环搭建了链上与链下的桥梁,让用户无需关闭和重新打开新的支付渠道,即可接收更多的比特币。闪电循环可以让你在尚未支持闪电网络的交易所获取注入闪电钱包的资金,交易所在链上支付,你直接得到链下资金,反之亦然。

然后是路由节点更稳定,主要体现监测节点上。目前,抱着实验目的运行节点的人很多,路由节点还不够专业,有必要让路由节点更加专业。「我们希望节点时时在线,谨慎的平衡通道余额,理性确定费率以获取竞争优势,节点应该更快的相应、更准确的执行。」 Alex 介绍说,他正在致力一项名为「Bosworth」的任务,以帮助确认哪些节点的表现更好,从而更好的做连接节点的决定;同时,移动端的开发也在进行,这将让人们不用担心因为关闭电脑导致的节点下线,进而增强整体网络稳定性。

除此之外,潜交换(Submarine Swap), 多路技术 (Multiplexing), 拼接 (splicing) 等技术的研发也正在试图从各个技术角度让闪电网络变得日渐成熟,即便,我们很多尝试仍属早期。

Alex 认为,协议层关键突破和简单应用的不断出现从技术上让闪电网络走向热门:

「许多新功能的加入是十分重要的,以至于没有他们开发者不能顺利上手开发;其次,很多小额支付场景的不断探索也让闪电网络」。正如我们所见,Tippin.me 上的打赏,Y’alls 上的内容变现,各类易用钱包正联手协议层为整个闪电网络的壮大的「助攻」。

三、技术前瞻令人兴奋,更多用例等待实现

当前哪些闪电网络前沿话题比较酷?
为何闪电网络的中心化无需过分担忧?
闪电网络在机构应用等领域的畅想有哪些?
……

在与链闻的对话过程中,Alex Bosworth 除了详解技术进展外,还着重介绍了领域内一些令人兴奋的技术实现探讨,这让我们觉得,闪电网络始于便捷支付的目的,但实现的可能更多。Leo Zhang 则从行业研究角度,也作为一名闪电网络发展亲历者,呈现给我们闪电网络的用例和畅想空间。

技术方面,Alex Bosworth 认为,目前许多闪电网络前沿的探讨话题,都挺酷。

签名叠加(Aggregate Signature)」。签名让通道更可识别,所以在非常简单的情况下,每个通道都需要两个签名,以进行资金的划转。目前 Lightning Labs 以及 Bitcoin Core 的社区正在研究如何折叠签名,把两笔签名合并成一笔,然后与另一笔进行签名,对手方也不需要知道另一方的签名是折叠的签名,这个好处是可以进一步削减通道费用。目前 Lightning Labs 和 BlockStream 都已经具可行的概念。更值得期待的是,叠加签名不一定是两个,而是数个、数十个甚至更多的签名叠加更同一笔签名,这不仅节省通道费用,还为多人协作的场景提供更多可能。

离散对数合约(discrete log contracts)和无脚本脚本(Scriptless Script)。这是 Tadge Dryja 离开 Lightning Labs 之后的新项目,这也基于叠加签名。在交易中你可以引入第三方签名,来保证加密货币的货币价格。如果你想基于美元价格进行交易,你可以约定相信一个或者多个第三方签署正确的美元价格。这个想法实则创建了一个「虚拟美元」协议,让你不用承担加密货币价格变化的风险。而把这种逻辑加入签名的技术称之为无脚本脚本(作者为 BlockStream 的研究主管 Andrew Poelstra),可以在节省成本的同时提高隐私性。

HODL 发票(HODL Invoice)。这个想法则让通道费的作用发挥出来。你可以有效的利用这个方式反垃圾信息,还可以基于此设计投票模型,保证投票的有效性。其原理是在发送信息的同事附带一些 Satoshi,让信息传递者做出更加谨慎的选择,其更多的玩法有待开发者付诸实践。

对于闪电网络前景的普遍担忧,我们实际上也可以找到一些答案

Leo Zhang 一直致力于闪电网络的研究,在探讨前景前,他回应了两个关于闪电网络的普遍担忧。

第一就是节点中心化的问题。通常人们会认为,作为一个支付手段,特别是在中国,布局闪电网络的思路在于抢占巨大的流量市场,在这个过程中通过传统的流量营销模式,形成一个大型流量中心。

「闪电网络上形成的大型 Hub 跟区块链底层网络上所提到的中心化,甚至是一些所谓矿池的中心化都是不同的概念,二层的交易不参与或者影响底层共识,理解这种关系很关键,」Leo 说,「人们如果对闪电网络的 hub 存在担忧,完全可以自己建立自己的节点,这跟挖矿这种需要大量资本投入的方式是完全不同。」

Alex 在回应中心化的问题上也提到,实际上连接大的闪电网络 hub 对于一个新加入者,从盈利方面是无利可图的,因为你会遭到他们的通道费「剥削」,相反,把闪电网络的通道建立到缺乏支付服务的地区,尽可能的分散,才能具有新的竞争优势。

在探讨「关于交易被转移到闪电网络层面分散比特币底层矿工收入,从经济激励的角度削减比特币主网安全性」时,Leo 认为这无需担忧。首先,目前吸引矿工挖矿的主要是挖矿奖励而不是手续费。其次,手续费是动态的,其自我调节以形成健康的市场,今后例如 Veriblock 等来自外界对区块的需求会越来越大,这也将加速手续费市场化的进程。

我们也有充分的理由关注闪电网络施展作用的广泛空间

「我觉得现在除了基础设施安全性、容量上的不断升级外,最有意思的是链下币和链上币的互换,也就是 Alex 所说的 Loop,这能保证普通比特币和闪电比特币切换更无缝,」 Leo 说道,「应用前景上,我们可以把闪电网络看成是 digital-native 商业的基础,无论是数据的交易,API 的购买,注意力的商品化都需要类似闪电作为经济交换的通道。」

虽然在一些关于「路由费经济学」研究中,现阶段的闪电网络能实现的利润仅仅为「无风险收益率」,但一些交易所,知名钱包等参与者都在争相布局。

Leo Zhang 作为 Iterative Capital 研究主管从两年前开始关注闪电网络,他回忆说,作为机构参与者正式严肃的关注和研究闪电网络是源于其对与挖矿、OTC 业务的价值。「其实当时我们很快就意识到,出于优化交易速度和策略,闪电网络是很好的解决方案。」

他指出,虽然距离实现广泛应用善待时日,闪电网络对于 OTC 平台来说已经是一个比较明确的方向。不仅如此,不少交易所、矿池等矿业参与者都在期待闪电网络在安全性、支付能力上达到预期,总体来讲,行业对于闪电网络的态度是谨慎的、乐观的。

Alex Bosworth 同样对闪电网络之于机构的意义有着直观的理解:

「交易所的链上费用十分可观,每月可能高达 10 万美元,在交易所之间建立链下通道,节省成本效果是十分显著的,对于机构参与者,闪电网络的经济效果是可观的。」

Alex 此前曾从事比特币后端交换 APIs 的工作,并帮助开发了英国皇家铸币局提供透明度区块链项目,在加入 Lightning Labs 前曾在 BitGo 参与了交易所应用闪电网络项目,参与机构项目的经历让他对于闪电网络的理解更进一步。

也正是对于 C 端日常支付和机构应用的通盘考量,在 Alex Bosworth 看来,除了作为一种支付工具,闪电网络的更广阔的价值实现在于形成「标准化的支付协议」。

在未来,闪电循环等技术的广泛应用,客户端和应用的推出,势必让机构和个人的参与者更深的参与到这个 Layer 2 解决方案来。谈到闪电网络的深层影响时,Alex 总结说:「这一哈希与原像系统(hash and preimage system), 今后会让人们在交易时,少一些精力放在使用现金或者选择复杂的链上操作上,而是更多地关注他们的价值主张,以更好的扩展性和更合理的容量规划,应对未来的增长。」