中本聪在比特币白皮书中将其定位为 “一种点对点的电子现金系统”，然而，经过十几年的发展，比特币并没有成为 “电子现金”，而是成为了 “电子黄金”，人们将其视为价值存储（SoV）的媒介，美国商品期货交易委员会（CFTC）则将其归类为大宗商品。比特币平均每 10 分钟产出一个区块，TPS 仅为 7，导致交易确认时间长，且经常发生链上拥堵，交易手续费（矿工费）也并不便宜， 要想成为 “电子现金”，比特币就必需解决 “又慢又贵” 的难题。

过去的十多年里，比特币社区中涌现出了很多技术方案来帮助比特币进行扩容：有些方案通过分叉来实现，比如 SegWit 将见证与交易的其他数据分离，Taproot 使用 MAST 来扩展比特币；有些方案则不改变比特币本身，而是选择在链外施展空间，比如侧链技术选择将资产转移到其他区块链上，支付通道网络则选择将大部分交易转到链外去执行。

今天要介绍的闪电网络（Lightning Network）就属于支付通道网络的一种，在比特币的支付场景中，闪电网络能够帮助用户节省成本，提升效率。

比特币闪电网络（Lightning Network）是叠加在比特币区块链之上的 P2P 网络，是比特币的一种 Layer2 解决方案，旨在解决比特币网络在可扩展性和交易速度方面面临的限制。闪电网络可实现即时、低成本和可扩展的小额支付，同时保持去中心化和安全性。通过使用链下支付通道和智能合约，用户可以直接进行交易，而无需将每笔交易广播到主链上。这种方法大大降低了比特币网络的负荷，使交易更快、更便宜、更私密。

我们可以简单地用打麻将来理解比特币闪电网络：

• 在开始打麻将之前，每位玩家先拿出一定数量的现金（比如 100 元），放在桌子中央，这相当于在比特币主链上进行交易，开设支付通道。同时，大家使用扑克牌作为临时的记分工具，每张扑克牌代表 5 毛钱。
• 在麻将游戏过程中，赢家从输家那里拿取相应数量的扑克牌，这个过程就像闪电网络中的链下交易 —— 快速、无需确认，且不会影响到桌子中央的现金（比特币主链）。
• 如果某位玩家手中的扑克牌用完了，他可以再拿出一些现金放到桌子中央，从而换取更多的扑克牌，这就像是在闪电网络中为通道充值。

• 麻将游戏结束时，每个玩家数一数手中的扑克牌，然后用摆放在桌子中央的现金进行最终的结算，这个过程对应着闪电网络中的通道关闭和链上结算。只有最后的结果被记录在 “正式账本”（即比特币区块链）上，中间的所有小额交易（每一盘麻将的输赢）都不需要单独记录。

麻将游戏的类比可以让我们更好地理解闪电网络，但实际的闪电网络要复杂得多，其工程实现也更加复杂。我们将在之后的文章中详细介绍闪电网络是如何运作的，敬请期待。

为了更好地理解闪电网络的概念，除了要知道它是什么，也需要了解它不是什么。

1、闪电网络不是区块链

区块链的本质是一个分布式的账本，所有的链上交易都会广播并记录在这个账本中，所以需要有共识机制来进行维护，通常还会发行自己的代币来激励矿工 / 节点来维护账本。

闪电网络主要依靠哈希时间锁定合约（HTLC）来保证资金的安全性，并没有所谓的共识机制，闪电网络中的交易也不会向全网广播，只有最终的结算会广播到比特币主链上。另外，闪电网络并没有发行自己的代币，也不需要这么做。

2、闪电网络不是 Rollup

虽然闪电网络和 Rollup 都是在链下执行交易，但两者有显著的区别。Rollup 在链下执行交易和计算，然后将多个交易打包成一个批次，定期将交易结果和证明提交到主链；而闪电网络在链下开启支付通道，通过这些通道进行多次交易，只在开启和关闭通道时与主链交互。

在数据可用性方面，Rollup 需要将数据发布在 Layer 1 上；而闪电网络的交易数据主要保存在参与者之间，不上链。

在安全模型上，Rollup 主要使用欺诈证明，有一周左右的挑战期，或者使用零知识证明，提供即时最终性；而闪电网络依赖于 Watchtower 和及时响应欺诈行为。

在流动性上，Rollup 不需要预先锁定资金；而闪电网络需要在通道中锁定资金。

闪电网络一直被比特币社区视为正统的比特币 Layer 2 解决方案，其正统性与中本聪有关。

闪电网络最早的概念叫 “支付通道”，其设计思路是，使用交易替换的方式更新未确认的交易状态，直至其被广播到比特币网络上为止。中本聪在 2009 年创造比特币的时候，就有了关于支付通道的想法，并在 Bitcoin 1.0 中包含了支付通道的代码草稿，其允许用户在交易被网络确认之前更新交易。

后来在给开发者 Mike Hearn 的回复邮件中，中本聪进一步解释了支付通道：“中间交易事务不需要广播，只有最终结果才会被网络记录下来。就在 nLockTime 之前，各方和一些见证节点广播了他们看到的最高序列 tx。” 这正是闪电网路的雏形，也是其正统性的诞生。

在后来的几年里，陆续出现了支付通道相关的解决方案，但都没有带来太大影响。直到 2015 年初，由 Joseph Poon 和 Thaddeus Dryja 写的白皮书草稿《The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payment》发布，闪电网络的发展逐渐明晰起来。同一年，一篇苏黎世理工的论文《A Fast and Scalable Payment Network with Bitcoin Duplex Micropayment Channels》提出依赖于时间锁来作为通道有效性的 “倒计时装置”，以及一种叫做 “无效树” 的密码学技巧来作废陈旧的通道交易，这成为了后来闪电网络赖以为生的技术原型。

2016 年 10 月举办的 Scaling Bitcoin Milan 大会上，闪电网络协议规范（BOLT，Basis of Lightning Technology）诞生。2017 年夏，隔离见证（SegWit）在比特币区块链上激活，为闪电网络的实施铺平了道路。2018 年 3 月，Lightning Labs 发布了 beta 版本的闪电网络实现方案，其功能可以支持早期用户使用，这标志着闪电网络发展的一个里程碑。

闪电网络是开源项目，因此任何人都可以贡献代码，目前比较有代表性的比特币闪电网络实现（客户端）有 Lightning Labs 开发的 LND（Lightning Network Daemon），ACINQ 开发的 Eclair，以及 Blockstream 开发的 CLN（Core Lightning）。

除了比特币闪电网络之外，还有其他一些区块链也在开发自己的闪电网络实现，比如 Cardano 正在开发 Hydra，Nervos CKB 已经推出 Fiber Network 的测试版。

闪电网络的故事仍在继续，它的发展将会是比特币生态乃至整个加密货币领域值得关注的重要方向之一。期待在不久的将来，闪电网络能够帮助我们实现中本聪最初的 P2P “电子现金” 愿景，为全球范围内的小额、快速支付提供更加高效和便捷的解决方案。

参考资料

1.https://www.chaincatcher.com/article/2108718

2.https://www.chaincatcher.com/article/2087343

3.https://cryptoyc.medium.com/闪电网络简史 -4032bf4c8868

4.https://www.btcstudy.org/2023/03/27/what-are-the-differences-between-lnd-and-cln/