如何提高比特币的可扩展性

当中本聪（Satoshi Nakamoto）在2008年首次提出比特币时，詹姆斯·A·唐纳德（James A. Donald）第一次公开对该系统发表的评论中有这样一句话：“以我对这个提案的理解来看，它似乎没有达到所需的规模”。十年后，可扩展性仍然是比特币以及其他老牌加密货币系统最大的问题。

詹姆斯的公开评论：

可扩展性到底意味着什么呢？从比特币出现至今，它每秒只能处理大约7笔交易。虽然这个速度在刚开始是足够的，但现在该系统已经拥挤了好几年了。因此，交易需要很长时间才能处理完，交易费用也很高。

如果比特币要想和现有支付系统平起平坐，那么显然，它需要有足够的竞争力。但截至到目前，它还差得远。要想了解该情况的严峻性，只需将比特币每秒7笔的小额交易与Visa平均每秒2.4万笔的交易，以及其峰值容量（每秒约五万笔交易）进行比较就可以了。

多年来，比特币社区就如何提高比特币的可扩展性提出了各种各样的建议，但总体上还没有能够达成全面共识。这就是为什么我们目前有几个类似比特币的网络从原始网络分支出来。不过，目前正在测试的一种解决方案或许能够奏效，它就是闪电网络（Lightning Network）。

1. 什么是闪电网络？

在历史上的某个时间段，发送电报是最快捷、最有效的远距离通信方式。为此，你必须要去当地的邮局，填写表格，并根据其中包含的信件数量来支付费用。然后，这条消息将会被发送到最近的电报局以传输到远端，然后邮递员将会把电报发送到目的地。

总的来说，当时要发送一条简短的信息需要有很多人的共同参与，你也必须为此花很多钱。这几乎就是比特币网络的现状。在这个类比中，闪电网络本质上就像在手机上给朋友设置了快速拨号：你只需要按个“1”，你朋友的电话就会响了。

简而言之，比特币闪电网络背后的概念听起来应该是这样的：我们真的不需要记录区块链上发生的的每一笔交易。

相反，闪电网络为比特币的区块链增加了额外的一层，用户能够在这层上的任意两方之间创建支付通道。只要有需要，这些通道就会一直存在，并且因为这些通道是直接在两人之间建立的，所以交易几乎是即时的，费用也极低（甚至为零）。

2. 闪电网络的工作机制是怎样的？

假设现在有两个人，分别叫丹尼和乔恩。他们的关系可能是同事，也可能是亲戚或是夫妇，但重点是他们需要经常、快速且以最低的费用向对方汇款。因此，他们在闪电网络上建立了一个通道。

首先，他们需要创建一个多重签名钱包，这是一个双方都可以使用他们各自私钥访问的钱包。然后，他们都往钱包里存入一定数量的比特币，比如每人存3个比特币。

从此，他们可以在彼此之间进行无限制的交易。本质上，这些交易是对存储在共享钱包中的资金进行重新分配。例如，如果丹尼想要发送 1 个BTC给乔恩，她就需要将这笔钱的所有权转交给他。然后，他们两个使用各自的私钥来签署更新后的资产负债表。

资金的实际分配发生在通道关闭的时候。该算法使用最近签署的资产负债表来确定谁会获得多少金额。如果丹尼和乔恩决定在本次交易后关闭通道，那么丹尼将获得2个BTC，而乔恩将获得4个BTC。

只有在通道关闭后，有关其初始和最终余额的信息才会被广播到比特币区块链上。因此，闪电网络的工作模式是，它允许用户在主区块链之外进行大量交易，然后将这些交易以单笔交易的形式进行记录。

最令人兴奋的是，一旦这项技术被广泛采用，你甚至不需要建立专门的通道即可向某人汇款。相反，你可以使用已经与自己有联系的人的通道向别人发送付款。系统会自动找到最短路径。

可以用闪电网络为「用比特币买一杯咖啡」这个永无休止的辩论题提供答案。从表面上看，这个问题是可以通过闪电网络通道实现的，因为这几乎是一笔不会产生任何费用的实例交易。

然而，在安全性方面需要注意的是，闪电网络的概念意味着系统将在区块链之上工作，但实际上它背后并不具备自己的安全性。因此，它可能主要会被用于处理小型，甚至是相对微小的交易。需要分散安全性的大笔交易很可能仍需在原始层上进行。

最后，目前正在测试的闪电网络的另外一个有意思的特性：跨链原子交换，即不同区块链之间的代币转移。简而言之，这是一种在不使用加密货币交换的情况下，将任何给定的加密货币交换到另一种加密货币的方式。

最终，这项技术可能会使不安全的集中式加密货币交换以及与交易相关的麻烦不复存在。已有实践证明：首条交换比特币和莱特币的区块链已经测试成功了。

3. 是谁开发了闪电网络？

闪电网络最初是由约瑟夫·庞（Joseph Poon）和萨德斯·德里亚（Thaddeus Dryja）在2015年的白皮书中提到的——现版本白皮书可以在下面的链接中找到。

目前有三个团队在共同开展闪电网络的大部分工作：Blockstream，Lightning Labs和ACINQ，同时，他们也获得了来自比特币社区其他成员的意见。

现版本白皮书：http://lightning.network/lightning-network-paper.pdf

上面提到的每个初创公司都在使用不同的编程语言来编写自己的闪电网络协议（Lightning Network Protocol）。

此外，目前也有其他实现方案正在开发过程中（点击下方链接获取完整列表）。最后，需要指出的是，最新的测试已经证明：这三个主要的实现方案是完全可互操作的，这意味着它们可以彼此无缝地协同工作。

完整列表：

https://github.com/bcongdon/awesome-lightning-network

4. 何时、何地、为何使用？

加密货币社区似乎正热切期待着闪电网络的推出。最初，它是专为比特币设计的，但该技术目前正在一系列其他加密货币的基础上进行开发，如Stellar、Litecoin、Zcash、Ether和Ripple。

其实，比特币实际上已经通过Blockstream、Lightning Labs和ACINQ的协议，并且几乎每次都能完成接收工作，这证明所有这三者都是可互操作的。此外，已经发布了概述该网络规则的第一版闪电网络规范。

该规范是闪电网络领域的巨大的进步，因为其可以被应用程序开发人员应用，也可以协助用其他编程语言来实现闪电网络。

但是，该网络仍处于起步阶段。到目前为止，还没有软件可以让现实生活中偶尔使用该网络的用户进行交易。而且，其目前仍然存在很多bug。闪电网络开发人员敦促用户使用比特币的测试网来了解该网络，但不要发送真实资金。

开发人员还建议用户保持耐心，因为闪电网络的代码非常复杂，需要经过严格的测试。闪电网络需要先证明自己的安全性和可用性，才能被比特币社区完全接受。考虑到这一点以及许多其他因素，专家们预测，可能需要几个月到几年的时间才能真正实现完全正常运行的闪电网络。

至于使用该网络的原因，答案很简单：可扩展性。如果该网络真的能为比特币的主要问题提供解决方案，那么它很可能会被其他加密货币采用。

如果发生这种情况，则可能会进一步开发跨链原子交换技术，这标志着我们迈出了建立真正去中心化加密货币交易所的第一步。

5. 优点

正如前文提到的那样，闪电网络只是迈出了第一步。它仍然处于开发阶段，它将来是否能像开发人员想象中那样工作仍有待观察。如果能够实现，以下将是闪电网络可以带来的优势：

交易速度：一旦网络上线，你就不必再等着多次确认自己的每笔交易。无论网络有多繁忙，交易几乎都是即时完成的。如果这点能实现的话，那么加密货币市场将向着能与Visa、MasterCard和PayPal等传统支付系统竞争迈出一大步。

交易费用：由于交易在区块链之外，闪电网络通道内进行，因此你只需支付很少的费用（如果有的话）就可以了。这是闪电网络的主要优势之一，因为这将完全使比特币成为商店、咖啡馆、酒吧等场所的一种付款方式。

可扩展性：据说，闪电网络将促使比特币和其他加密货币的每秒交易数达到前所未有的高度——每秒至少100万笔交易。

跨链原子交换：跨区块链交易的首次测试已经取得了成功，这非常令人兴奋。只要两个区块链共享相同的加密哈希函数（大多数都能做到），用户就可以从一个链向另一个链进行汇款，而无需信任第三方中介，例如交易所。这项技术具有真正的革命性潜力。

安全性和匿名性：绝大多数加密货币都不是完全匿名的。仍然可以跟踪从一个钱包到另一个钱包的交易。然而，在闪电网络中，大部分交易都发生在主区块链之外，因此几乎不可能跟踪到通过闪电通道进行的所有小额支付。

6. 缺点

没有全面运作：目前，闪电网络的主要缺点可能还在于它尚未完全投入运营，因此没有办法完全断言它到底有多好。而且，在表明上看，其概念非常棒，但是到目前为止还无法知晓它最终是否会像看起来这般优秀。

通道的复杂性：闪电网络被概念化为一种通道网络，一旦建立，其理论上应允许无缝交易。然而，我们无法确定如果支付路径过于复杂的话会发生什么。当然，如果你的交易需要经过几十个中间通道，那么费用自然就会增加。

渠道上限：该网络的另一个缺点是，在其当前版本中，通道是存在上限的。也就是说，两个用户在建立通道时，存储在钱包中的比特币数量是该通道中的最大资金数。这种设置可能会导致某些用户需要做出选择：是要闪电网络通道内部流动性，还是主区块链上的外部流动性。这绝非是用户（特别是那些资源相当有限的人）希望看到的。

Hub：此外，人们还一直担心会形成“hubs” —— 一种拥有大量资金的节点，大多数交易的进行都要通过这些节点。许多比特币爱好者认为这会导致网络的进一步集中化。但是，这些hubs不太可能从交易费用中获得任何可观的利润。

同样，值得注意的是，目前上述闪电网络的优点和缺点都仅仅是推测。

7. 我是否该使用闪电网络？

嗯，事实上，如果你不是高级用户的话，你暂时还不能使用闪电网络。所以，最好就是——如果你不想干等着，那就研究一下闪电网络是否言过其实，它是否能真正起到和描述中一样的作用，以及它是否安全。

请记住，闪电网络并不是唯一的扩展方案，它也绝不是这场竞赛中无可争议的领跑者，比特币现金（BCH）是其主要的竞争对手。BCH支持者和闪电网络支持者之间的辩论非常激烈，而且毫无结束的迹象。最终可能是其中一个方案脱颖而出，也可能是它们共存，或者可能会出现另外一个完全不同的解决方案。

闪电网络听起来很刺激，振奋人心。如果它真的实现了，那么请考虑一下你使用比特币的真正目的。如果你是把这些代币作为长期投资的话，你甚至都不需要闪电网络，因为目前委托它来处理大额转账似乎并不是绝对安全的。

但是，如果你是将比特币视为另一种支付方式的话，那么闪电网络（如果能达到预期效果的话）对你而言就十分重要了。即时小额支付、匿名性增强、几乎不存在费用——它似乎确实为大多数比特币问题提供了解决方案。